Géothermie : utiliser le sous-sol pour stocker les surplus de chaleur entre les saisons

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Le stockage est indispensable pour augmenter le recours √† la chaleur renouvelable et pallier son intermittence. En Gironde, Absolar veut montrer l’efficacit√© du stockage souterrain haute temp√©rature et sa r√©plicabilit√© dans de nombreux contextes.

Géothermie : utiliser le sous-sol pour stocker les surplus de chaleur entre les saisons

© SavosolarLa centrale thermique et les deux solutions de stockage, journalière et intersaisonnière.

De la g√©othermie, on conna√ģt surtout l’exploitation de la chaleur du sous-sol pour alimenter des b√Ętiments ou des r√©seaux de chaleur. On conna√ģt moins l’utilisation du potentiel calorifique des roches souterraines pour stocker la chaleur. Depuis l’√©t√© 2022, un prototype de ¬ę batterie souterraine ¬Ľ est en test en Gironde. Il a √©t√© inaugur√© un an apr√®s son entr√©e en service par le Haut-Commissaire au plan, Fran√ßois Bayrou, en mai dernier.

Une centrale solaire et deux capacités de stockage

Un lotissement neuf de 67 logements, situ√© √† Cadaujac, a √©t√© dot√© d’une centrale solaire thermique de 950 m2, coupl√©e √† un stockage de court terme (100 m3) et √† un stockage thermique souterrain (10 000 m3). En √©t√© et pendant les intersaisons, la chaleur solaire couvre directement les besoins en eau chaude (¬ę free heating ¬Ľ). Le surplus est conserv√© dans la capacit√© de stockage √† court terme. Lorsque ce volume est plein, ce surplus est envoy√© vers le stockage souterrain, √† une temp√©rature entre 80 et 90 ¬įC.

En hiver, lorsque la production de la centrale solaire est insuffisante pour couvrir les besoins en eau chaude et en chauffage du lotissement, la chaleur conserv√©e dans le sous-sol est utilis√©e. Le fluide pr√©sent dans les sondes est chauff√© avec la chaleur du sous-sol et vient alimenter une pompe √† chaleur √† haute temp√©rature. Finalement, le r√©seau de chaleur local est desservi avec une eau √† 55 ¬įC.

Un cylindre de 18 mètres de diamètre

© Absolar

Pour r√©aliser ce stockage intersaisonnier, 60 forages de 32 m√®tres de profondeur, espac√©s de 2,50 m√®tres, ont √©t√© r√©alis√©s. ¬ę En g√©othermie, on a tendance √† espacer les forages pour qu’ils ne se contrarient pas entre eux. Ici, c’est l’inverse : on densifie les forages pour constituer un bulbe de chaleur homog√®ne et limiter l’empreinte au sol. Ils repr√©sentent l’√©quivalent d’un cylindre de 18 m√®tres de diam√®tre ¬Ľ, explique Herv√© Lautrette, l’ing√©nieur √† l’origine du d√©monstrateur et cofondateur de la soci√©t√© Absolar. La profondeur du forage est, quant √† elle, d√©termin√©e par le contexte g√©ologique local et la quantit√© de chaleur √† stocker.

Concr√®tement, ce champ de sondes verticales, dans lesquelles circule un fluide calorifique, va venir monter en temp√©rature les roches en boucle ferm√©e. Il n’y a pas d’√©change physique avec le milieu, hormis de la chaleur. Pourtant, c’est l’une des principales craintes li√©es √† cette technique : qu’elle ait un impact, notamment sur les nappes d’eaux souterraines. Crainte qu’Herv√© Lautrette balaie d’un revers de main : ¬ę La g√©othermie, on conna√ģt. En cherchant des couches g√©ologiques adapt√©es, il est possible de ne pas interf√©rer avec les nappes phr√©atiques. Pr√®s de 95 % du territoire est exploitable, sous r√©serve de valider la faisabilit√© environnementale de la technique, au m√™me titre que la g√©othermie de surface. ¬Ľ Le d√©monstrateur a √©t√© soumis √† √©tude environnementale et √† autorisation, au titre du code minier.

Les types de stockage thermiqueQuand on parle de stockage thermique, il faut d’abord distinguer le stockage journalier de l’intersaisonnier. De plus en plus de r√©seaux de chaleur sont dot√©s de capacit√©s de stockage journali√®res, pour pallier l’intermittence de la production de chaleur. Il peut s’agir de cuves thermoclines, d’immenses r√©servoirs isol√©s, install√©s en a√©rien ou en souterrain, de stockage par chaleur sensible (eau surchauff√©e dans des cuves) ou par chaleur latente (par fusion-solidification d’un mat√©riau au contact de la chaleur). Ces deux derniers types de stockage peuvent √©galement √™tre utilis√©s pour des besoins intersaisonniers, mais ils n√©cessitent des cuves de grande dimension, comme le stockage de Boras (Su√®de) qui repr√©sente une tour d’une capacit√© de 37 000 m3.
Le stockage thermique souterrain est, quant √† lui, r√©serv√© √† l’intersaison. Il peut √™tre r√©alis√© en boucle ouverte, c’est-√†-dire par remplissage d’un aquif√®re (r√©alisations en Allemagne et en Su√®de), d’anciennes mines (mis en Ňďuvre aux Pays-Bas) ou encore dans des fosses-bassines (au Danemark). En boucle ferm√©e, il repose sur le principe des forages g√©othermiques. Plusieurs installations existent d√©j√† en Suisse et aux √Čtats-Unis.

Pallier l’intermittence des ENR et r√©cup√©rer la chaleur fatale

Le stockage permet de s’affranchir de l’intermittence du solaire thermique et d’assurer la continuit√© de fourniture de chaleur l’hiver, lorsque la production est moindre. Ainsi, le solaire thermique couvre la totalit√© des besoins du quartier.

Cette technique serait ainsi l’occasion de valoriser d’autres types d’√©nergie, comme la chaleur fatale. ¬ę Le gisement en France est √©norme. La chaleur fatale repr√©sente 140 t√©rawattheures (TWh) non valoris√©s aujourd’hui ¬Ľ, souligne l’ing√©nieur, qui r√™verait de capturer la chaleur qui s’√©chappe des industries, des incin√©rateurs, des centres de donn√©es, mais aussi des centrales nucl√©aires. Et pourquoi pas produire de l’√©lectricit√© gr√Ęce √† cette chaleur r√©cup√©r√©e (jusqu’√† 250 ¬įC) et stock√©e ?

Mais avant cela, il va falloir faire la preuve de cette technologie qui peine √† convaincre. Absolar s’appr√™te √† lancer des √©tudes pour valoriser la chaleur fatale d’un industriel dans un r√©seau de chaleur. Celui-ci est aujourd’hui aliment√© par un incin√©rateur, de la biomasse et du gaz. ¬ę Cela repr√©senterait plusieurs millions de m√®tres cubes de stockage, en essayant de minimiser l’emprise fonci√®re ¬Ľ, souligne l’ing√©nieur. Et de se passer de l’√©nergie fossile pour assurer l’ensemble des besoins du r√©seau. Autre projet dans les cartons : d√©carboner une usine qui fonctionne aujourd’hui au gaz, pour des besoins annuels de plus de 2 gigawattheures (GWh) √† 120 ¬įC.

La soci√©t√© esp√®re pouvoir pr√©senter ses premi√®res solutions commerciales en 2024. ¬ę On pr√©pare une petite r√©volution, non sans mal ¬Ľ, conclut Herv√© Lautrette.

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