L’exploitation du sous-sol et des eaux souterraines comme source d’énergie géothermique suscite un intérêt croissant pour subvenir aux besoins de chauffage et de refroidissement exprimés par les territoires. Des échangeurs, ouverts ou fermés, permettent un transfert d’énergie thermique avec le sous-sol.
Cependant, le développement non contrôlé de ces dispositifs entraîne de fortes sollicitations sur certains secteurs, notamment en zone urbaine, et peut engendrer des interférences hydrauliques et thermiques entre échangeurs.
Définir le "volume d'exploitation" d'un gîte géothermique
C'est pour cela que l’exploitation d’un gîte géothermique (un site souterrain à partir duquel on produit de l'énergie géothermique) d’une puissance inférieure à 20 MW est conditionnée par l’obtention d’un permis d’exploitation. Ce permis accordé par l’autorité administrative confère un droit exclusif d’exploitation dans un volume déterminé dit "volume d’exploitation".
Le demandeur doit aujourd'hui déterminer le volume d'exploitation nécessaire à son installation, cela afin d'éviter des interférences avec d'autres échangeurs géothermiques présents sur le même gîte.
Ce document présente une méthode pour dimensionner ce volume d'exploitation, de manière à garantir la pérennité des installations géothermiques dans les secteurs soumis aux impacts cumulés et aux interférences de multiples installations.
Cette publication propose :
- Une définition technique à la notion de volume d’exploitation applicable aux échangeurs géothermiques basse ou très basse énergie verticaux, ouverts ou fermés. La définition proposée permet d’éviter que de nouvelles installations altèrent le bon fonctionnement du projet sur la durée du permis sollicité.
- Une méthode pour déterminer ce volume d'exploitation, qui prend en compte les caractéristiques hydrogéologiques principales du site.
Pérenniser l'accessibilité des ressources géothermiques
Ce document présente une méthode en quatre étapes pour déterminer le volume d’exploitation d’un gîte géothermique, illustrées par des exemples d'application. Les outils analytiques et numériques illustrés dans cette partie dépendent de la nature de l’échangeur considéré, du contexte hydrogéologique et de l’environnement construit du projet.
Ces quatre étapes consistent à:
- Définir la perturbation thermique admissible pour maintenir les performances de l'installation sur la durée du permis.
- Cartographier les probabilités que des transferts thermiques atteignent la Zone de Protection Cible (qui correspond à la localisation des forages).
- Déterminer la puissance thermique [1] totale envers laquelle l'installation doit être protégée.
- Déterminer la surface supérieure et inférieure, dans la dimension verticale, du volume d’exploitation.
Cette définition permet également d’optimiser l’extension du volume d’exploitation afin de maintenir l’accessibilité à la ressource géothermique, et donc de favoriser le développement de cette énergie renouvelable.
[1] C'est-à-dire la puissance thermique moyenne à laquelle une installation géothermique échange de la chaleur avec le sous-sol