La filière géothermie très basse énergie en France - CFH

Transcription

La filière géothermie très basse
énergie en France
F Boissier, A Desplan, BRGM
Département Géothermie
Le contexte :
•Enjeu croissant autour du changement climatique :
•Les décisions politiques sont prises à tous les niveaux :
•Kyoto
•Europe : - Conseil européen du 9 mars 2007 : Triple objectif pour 2020 :
•-20% d’émissions de gaz à effet de serre
•20% d’énergies renouvelables dans la consommation finale
d’énergie
•20% de gain d’économies d’énergies
•France :
•Loi sur l’énergie de juillet 2005 : Objectif +50% de chaleur
renouvelable en 2010
•Grenelle de l’environnement : envisage de reprendre à son compte
l’objectif de 20% d’énergie renouvelable en 2020
Projet de programmation pluriannuelle des
investissements « Chaleur » (en ktep) :
Energie finale
2005
2010
2015
X3
Géothermie intermédiaire (PAC)
50
75
150
X 12
PAC géothermiques domestiques
32
140
400
Géothermie profonde (réseaux de chaleur)
130
185
350
PAC aérothermiques domestiques
106
210
500
Solaire thermique
39
140
410
Biogaz
56
90
160
Déchets urbains solides(UIOM)
351
450
700
Biomasse
8 930
11 500
15 700
TOTAL ENRth
9 690
12 800
18 400
Technologies des pompes à
chaleur géothermiques
Pompes à chaleur - ASPECTS TECHNIQUES
Température moyenne du sous-sol dans les 100 premiers mètres : 10 à 15 °C
Principe : une pompe à chaleur géothermique permet de prélever la chaleur
du sol ou des aquifères à basse température et de la restituer
à plus haute température dans les bâtiments à chauffer.
Source de chaleur
Pompe à chaleur
Détendeur
Sous-sol
Habitation
Evaporateur
Qextraite
Condensateur
Compresseur
Qfournie
W
Energie électrique
Qfournie/W = coefficient de performance (COP)
Valeurs de COP : classiquement 3 mais évoluent vers 4 ou 5.
Diversité des besoins…diversité des réponses
Profondeur
Concept
Conditions d’utilisation
Capteurs
horizontaux
Pavillon avec jardin
1 à 10 m
Puits Canadiens
- Préchauffage air VMC
- Individuel et collectif/tertiaire
1à 20 m
Fondations
thermoactives
Bâtiment important avec pieux
géotechniques
10 à 100 m
PAC sur aquifère
superficiel
- Du particulier au grand
collectif
- Contraintes hydrogéologiques
50 à 100 m
Sondes verticales
- Maison individuelle
- Investissement substantiel
- contrainte géologique faible
Champs de sondes
- Habitat collectif, tertiaire…
Capteurs profonds
Réservé aux grands ensembles
0,5 à 1,5 m
(ou plus)
50 à 100 m
(ou plus)
> 100 m – 2 000 m
Les ressources géothermiques en France
La géothermie «domestique»
5 kW à 50 kW – Chaud & froid
Habitat individuel
Lotissements
Les capteurs horizontaux
Contraintes :
1,5 à 2 fois la surface à chauffer,
0,60 à 1 m de profondeur (terrains meubles)
Faible inclinaison
Pas d’arbres et peu de roulement
D’autre approches semi-verticales => 3m
Tube cuivre (Sol/eau =détente directe)
Tube P.E. haute densité (eau/eau)
Les Sondes Géothermiques (capteurs/échangeurs verticaux)
=> 50 à 100m (=> 200m)
Tube P.E. haute densité
Réalisation in-situ d'une sonde géothermique verticale
(Documents ADEME-GTV)
PAC sur aquifère superficiel (∆T : 2 à 5°C)
Chaud & froid (> 50 kW : 150 à 300 l/h pour 1 kW)
Typiquement : 2 à 2.5 m³/h pour un pavillon en région centre
Un marché en explosion :
Statistiques de ventes pour les maisons individuelles :
Marché 2006
croissance
Détente directe (capteurs horizontaux),
dits sol/sol ou sol/eau
9 600
+23%
Eau glycolée/eau (capteurs horizontaux et
sondes verticales)
6 350
+75%
Sur nappe, dits eau/eau
2 500
+47%
TOTAL PAC GEOTHERMIQUES
18 450
+40%
Aérothermie
35 060
+192%
La géothermie «Intermédiaire »
20 kW à 500 kW – Chaud & froid
Secteurs tertiaire
Petit collectif
Agricole
Géothermie Intermédiaire : Secteur tertiaire, petit collectif
¾ Adapté au cas d’une consommation énergétique trop faible pour
investir dans la réalisation de forages profonds, ou de l’absence de
ressources géothermales profondes (à haute température)
•
•
initialement dans les régions possédant des ressources aquifères superficiels et à moyenne
profondeur, : Région île-de-France, Vallée du Rhône, Plaine d ’Alsace notamment dans les
grandes agglomérations
et maintenant se généralisant à tout le territoire grâce à la technique des champs de capteurs
¾ un développement porté par le marché énergétique :
•
•
investissement au taux de retour compétitif,
les normes HQE
¾ Plus la température des émetteurs de chaleur est basse, meilleur est le
rendement énergétique (COP PAC)
¾ Grande diversité des applications
- Production de chaud et/ou de froid : PAC réversibles
- Rafraîchissement direct : geocooling (by-pass PAC)
Les opérations de " PAC sur eau de nappe / aquifère "

Elles valorisent des ressources en eau souterraine situées à faible
profondeur (généralement < 100 m) réparties sur l'ensemble du
territoire, bien doté en aquifères superficiels.
Immeubles de taille importante (en moyenne de 2 000 à 25 000 m2).
Bâtiments du secteur tertiaire (immeubles de bureau, hôpitaux,
hôtellerie, grandes surfaces commerciales, piscines collectives) nt,
habitat moyen collectif, serres horticoles ou maraîchères.
Une trentaine d'opérations nouvelles chaque année
Perspectives :
•
•
Contribution actuelle du parc installé environ 50 ktep/an,
évaluée pour 2015 à 75 ktep/an (base 100 opérations par an)
CAF de Lyon : 16 000 m2 chauffés et
rafraichis à l'aide de 2 PAC sur Aquifère
(source PPI chaleur).
Les opérations « Champs de capteurs verticaux »
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>
Une nouvelle technologie «universelle» moyenne puissance: 10 à 500 kW
Les opérations avec champs de sondes géothermiques se multiplient à
l'étranger depuis plusieurs années.
En France, le développement est plus récent : on estime à une cinquantaine,
le nombre d'opérations existantes.
Opérations : en moyenne de 10 à 50 sondes d'une profondeur limite de 100 m
Résidentiel petit collectif et bâtiments du secteur tertiaire (maisons de retraite,
bâtiments communaux, bâtiments industriels, immeubles de bureaux).
(Source PPI Chaleur)
Nombre d'opérations nouvelles par an
Contribution énergétique du parc installé
en ktep
2005
10
1,2
2010
150
25
2015
300
65
L’accompagnement du
développement de la
géothermie
I - Mesures pour encadrer le développement
>
Le fort développement actuel et à venir des PAC GTH doit être
encadré afin qu’il ne se fasse pas au détriment de la qualité des
installations.
>
La technologie des machines est tout à fait mure, il faut pousser
leurs performances énergétiques vers le haut,
>
La conception et la mise en œuvre de l’installation sont les
points cruciaux dont dépendent le plus la performance
thermique et donc économique de l’opération.
L’encadrement des fabricants et des Installateurs :
> Création en 2002
de l’AFPAC : association des
professionnels des pompes à chaleur
> Référentiels de qualité pour les professionnels :
•
•
Qualipac pour les installateurs
Démarche qualité pour les foreurs de sondes
> Référentiels de qualité pour le matériel et les
réalisations :
•
•
Norme sur le matériel : NFPAC
Norme AFNOR sur la réalisation des forages
AFPAC - QUALIPAC
QUALIPAC REPOSE SUR :
10 engagements clairs vis-à-vis du client
Un cursus de formation
Des conditions d’entrée et d’exclusion
Fourniture d’outils adaptés
Un suivi de la qualité des réalisations
Une communication vers les particuliers et professionnels
L’encadrement des entreprises de forage
Engagement qualité pour le forage
des Sondes géothermiques verticales
EDF - ADEME - BRGM
Objectifs de l’engagement qualité
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•
Développer la filière
Standard de qualité
Cadre réglementaire + appui technique
Garantie décennale
Former les foreurs
Contrôles sur le terrain
Cohérence avec l’étranger
II - Mesures pour inciter le développement
>
Aides financières :
•
•
Pour les particuliers : crédit d’impôt de 50% sur le matériel des
pompes à chaleur, TVA à 5,5% pour la main d’œuvre
Subvention pour les opérations importantes du tertiaire et collectif,
jusqu’à 30% de l’investissement
>
Assurance contre le risque géologique : dispositif AQUAPAC
>
Réalisation d’outils d’aide à la décision : systèmes d’information
géographique (SIG) régionaux sur la ressource des aquifères
superficiels.
Test date
Couverture du risque
Géologique
Inhérent au captage de
l’énergie des aquifères
superficiels :
•Garantie de recherche
•Garantie de pérennité
•PAC > 30kW
•Profondeur < 100 m
•Etudes et installation (mat. et m.o.)
spécifiques sous –sol = la boucle
géothermale
•Montant couverts : 115 k€
AQUAPAC
GARANTIE SUR LA RESSOURCE
EN EAU SOUTERRAINE
A FAIBLE PROFONDEUR
UTILISEE
A DES FINS ENERGETIQUES
Les nappes d’eau souterraines de faible profondeur
recèlent un potentiel énergétique utilisable grâce aux pompes à chaleur.
Il existe toutefois un certain degré d’incertitude sur le potentiel et la pérennité de la ressource
La procédure AQUAPAC, créée par l’ADEME, le BRGM, et EDF prend en charge la
couverture financière de ce risque géologique,
Gestion administrative et financière :
SAF-ENVIRONNEMENT
137, rue de l’Université
75007 PARIS
Tél : 01 58 50 76 76
Fax : 01 58 50 06 80