Les réseaux de chaud et de froid

La géothermie via réseaux de chaleur haute température

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Les ressources qui permettent à cet usage de la géothermie de fonctionner doivent avoir une température suffisante et être en quantité raisonnable pour être utilisées par simple échange grâce à un échangeur de chaleur. Elles sont situées dans des roches sédimentaires naturellement poreuses et/ou fracturées (sables, grès, calcaire, craie), siège de nappes phréatiques ou réservoirs aquifères.

Le contexte géologique est alors un bassin sédimentaire. Il en existe deux principaux en France, avec une étendue de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres carrés chacun : le Bassin Parisien et le Bassin Aquitain.

Cartographie

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Cartographie des bassins sédimentaires français avec positions des installations de géothermie à usage direct de la chaleur.

Source : d’après BRGM, modifié par l’AFPG

Cartographie

“L’Ile-de-France est la région du monde la mieux « géothermisée » puisque 6% de ses habitants sont chauffés par un réseau de chaleur ayant pour base la géothermie.”

Les températures valorisées sont comprises entre 30 et 90°C puisque la profondeur d’exploitation est plus importante que pour des installations pour le particulier.

Le dispositif utilisé est généralement celui du doublet avec des forages profonds (de 500 à 2500 m). L’eau géothermale est alors amenée à la surface grâce à une pompe située sur un puits de production et (puis) après avoir cédé son énergie calorifique est réinjectée dans son aquifère d’origine par un forage identique (puits injecteur).

Les deux forages sont suffisamment éloignés l’un de l’autre pour que les eaux refroidies ne soient pas recyclées au forage de production (phénomène de bulles froides). En revanche, il serait envisageable de rejeter l’eau pompée dans un aquifère plus superficiel ou en surface si l’eau respecte les normes environnementales. Cela est rarement le cas puisque l’eau a une très forte concentration en éléments dissous.

Selon le type d’usage ciblé (urbain, industriel, agricole, loisir…), les besoins en température sont très variables. Dans un premier cas, la température de l’eau géothermale est suffisamment élevée pour le besoin visé. Elle n’est alors valorisée qu’avec un échangeur de chaleur.

Dans un second cas, la température n’est pas suffisamment élevée. Il est donc nécessaire d’ajouter des pompes à chaleur afin d’élever la température à celle recherchée pour son application. Ces pompes à chaleurs peuvent être situées en tête de puits directement ou aux pieds des éléments consommateurs.

Exemple d’un réseau de chaleur géothermique :

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1 – Pompe, puits de production (rouge), puits d’injection (bleu), tête de puits
2 – Centrale géothermique
3 – Chaufferie d’appoint
4 – Réseau enterré
5 – Echangeur pour le chauffage
6 – Echangeur pour la production d’eau chaude sanitaire (ECS)
7 – Bâtiment chauffé pour radiateurs haute température
8 – Bâtiment chauffé par plancher chauffant basse température
9 – Piscine chauffée en basse température

Exemple d’un réseau de chaleur géothermique :
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