TP8 Pourquoi pas de géothermie à Nogent ? Installations géothermiques en Ile de France .
Audits techniques d’installations géothermiques · Origine de l'idée de la géothermie . III....
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Audits techniques d’installations géothermiques
14 octobre 2014
Plan de la présentation
1. Principes et objectifs des audits 2. Présentation des technologies 3. Synthèse des interviews 4. Retour d’expérience :
a) Sondes : Parvis de la Gare – Charleville-Mézières (08)
b) Nappe : Crèche de St-Lupien (10) 5. Synthèse des audits 6. Bilan et perspectives
14 octobre 2014
I. Principes et objectifs des audits
14 octobre 2014
• Apprécier à l’échelle de la Région : • la satisfaction des maîtres d’ouvrage • la qualité de mise en œuvre et d’entretien • la pertinence des conceptions • les performances énergétiques et économiques
• Moyens :
• Sélection de 25 sites représentatifs • Envoi d’un questionnaire aux maîtres d’ouvrage, recueil de
données • Visite de l’installation • Compte-rendu de visite • Synthèse des 25 audits
I. Principes et objectifs des audits
14 octobre 2014
• Echantillonnage des 25 sites • Base de données de 144 installations constituée en 2011
augmentée des dossiers Ademe reçus depuis • Respect des proportions :
• Nappe / sondes (2/3 – 1/3) • Maîtrise d’ouvrage publique / privée • Gammes de puissance des installations
0 20 40 60
0-50
50-100
100-200
200-2000
%
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Sélection 2013
Enquête 2011
I. Principes et objectifs des audits
14 octobre 2014
• Répartition géographique / géologique
II. Présentation des technologies • La pompe à chaleur :
• Machine thermodynamique permettant de transférer de l’énergie d’un milieu basse température vers un milieu haute température
14 octobre 2014
Circuit de captage
(sol)
Circuit de chauffage
(habitation)
Condenseur Evaporateur
Compresseur
Détendeur
Haute Pression Basse Pression
Vapeur
Liquide
W é lec
Q 1 Q 2
II. Présentation des technologies • Sondes géothermiques Géothermie sur nappe
14 octobre 2014
III. Synthèse des interviews
14 octobre 2014
• Position des maîtres d’ouvrage
=> Importance du rôle des conseils => Effet boule de neige
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100
Proposition duMaître
d'œuvre
Action desensibilisation
Connaissanced'installationscomparables
Volonté duMaître
d'ouvrage
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)
Origine de l'idée de la géothermie
III. Synthèse des interviews
14 octobre 2014
• Position des maîtres d’ouvrage
0102030405060708090
100
Préoccupationsenvironnementales
Considérationséconomiques
Valorisation d'uneressource en eau
établie
Besoins derafraîchissement
Contraintesréglementaires
Fréq
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n %
)
Motivations pour la géothermie
III. Synthèse des interviews
14 octobre 2014
• Perception extrêmement positive des systèmes
• Est-ce que l’installation permet de bien chauffer le bâtiment ? Oui à 95%
• Note moyenne attribuée sur les performances du système : 16/20
• Recommanderiez-vous à un autre maître d’ouvrage le recours à la géothermie ? Oui : 20/20
III. Synthèse des interviews
14 octobre 2014
• Quelques bémols : • Pas de retour chiffré sur les performances pour 68% des Maîtres d’ouvrage • Des problèmes en exploitation mentionnés pour 57% d’entre eux • Seuls 43% pensent maîtriser le système • Rarement un encadrement spécifique complet (sondes 2/8 – nappe 3/17) • Difficultés rencontrées : incertitude sur la ressource, identifier conseil ou entreprise compétents
Sans subvention, pas de projet pour 78% des Maîtres d’ouvrage
020406080
100
Montant desinvestissements
Difficultésréglementaires
Manques auniveau des
acteurs de lafilière
Incertitude sur laressourceFr
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%)
Les freins au développement de la filière
• Le projet : Parvis de la Gare – CHARLEVILLE-MEZIERES • Maitre d’ouvrage : SCI Parvis de la Gare • Maitre d’œuvre : Atelier Matière d’Architecture – F.
DENISART
• Bureaux dans une ancienne halle SNCF : 1 130 m² • Mise en service en décembre 2012
IV. Retour d’expérience - SONDES
14 octobre 2014
• L’installation géothermique
IV. Retour d’expérience - SONDES
14 octobre 2014
Champ de sondes géothermiques
Départ Chauffage Bureaux AMA
Retour Chauffage 1
Départ Chauffage Zone 2 (SNCF)
Retour Chauffage 3
Ballon Tampon
01
Pompe à chaleur
Pompe à chaleur
C
C
C
C
Départ Chauffage Zone 3 (Prévoir)
Retour Chauffage 2
01
02
0203
03
04
07
0705
06
8 C à l’arrêt
5 C2 C
7 C
on
on
on
on
1 comp/2
1 comp/2
37 C
33 C
35% de glycol
• 2 pompes à chaleur de 24 kW • 6 sondes géothermiques de 130 m de
profondeur • Un secours électrique (manuel) • Une supervision
Chauffage par plancher chauffant
• L’installation géothermique • 2 pompes à chaleur de 24 kW
IV. Retour d’expérience - SONDES
14 octobre 2014
• L’installation géothermique • Collecteur des 6 sondes géothermiques
IV. Retour d’expérience - SONDES
14 octobre 2014
• L’installation géothermique • Implantation du champ de sondes sous un parking
IV. Retour d’expérience - SONDES
14 octobre 2014
• Dimensionnement du champ de sondes • Réalisation d’un Test de Réponse Thermique
IV. Retour d’expérience - SONDES
14 octobre 2014
Module de Test
Sonde géothermique
• Dimensionnement adapté
aux pompes à chaleur et aux besoins du bâtiment.
• Point fort : dimensionnement du champ de sondes • Dimensionnement basé sur les données du sous-sol, la
puissance de l’installation et les besoins énergétiques
Surdimensionnement => surinvestissement (1/8)
Sous-dimensionnement => à terme mise en sécurité de la PAC (3/8)
IV. Retour d’expérience - SONDES
14 octobre 2014
0
3
6
T (°C)12
9
Année 1 Année 10
• Point fort : dimensionnement pompes à chaleur • Dimensionnement adapté au batiment (fonctionnement
2000 heures par an)
Pas inconfort lié au sous-dimensionnement (0/25) Pas de surcout d’investissement Fonctionnement des pompes à chaleur adapté (cycles) Dimensionnement des auxiliaires adapté : faibles
consommations électriques
Le surdimensionnement (9/25) implique des surcoûts et une baisse importante des performances énergétiques
IV. Retour d’expérience - SONDES
14 octobre 2014
• Le bilan énergétique
IV. Retour d’expérience - SONDES
14 octobre 2014
• COP pompe à chaleur de 4
COP Electricité
Janvier 17,2 MWh 17,2 MWh 100,0% 3,69 4,6 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,45
Février 14,4 MWh 14,4 MWh 100,0% 3,75 3,8 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,48
Mars 12,4 MWh 12,4 MWh 100,0% 3,93 3,2 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,60
Avril 9,8 MWh 9,8 MWh 100,0% 4,13 2,4 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,72
Mai 3,7 MWh 3,7 MWh 100,0% 4,59 0,8 MWh 0,0 MWh 0,2 MWh 3,82
Juin 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh
Juillet 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh
Août 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh
Septembre 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh
Octobre 9,0 MWh 9,0 MWh 100,0% 4,83 1,9 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 4,24
Novembre 13,3 MWh 13,3 MWh 100,0% 4,18 3,2 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,82
Décembre 16,2 MWh 16,2 MWh 100,0% 3,83 4,2 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,55
96,0 MWh 96,0 MWh 100,0% 3,98 24,1 MWh 0,0 MWh 2,6 MWh 3,60
Couverture
Besoins de
chauffage
PACAppoint
Electricité
pompe
COP global
installation
0 kW
5 kW
10 kW
15 kW
20 kW
25 kW
30 kW
35 kW
40 kW
45 kW
0 h 1 000 h 2 000 h 3 000 h 4 000 h 5 000 h 6 000 h 7 000 h 8 000 h
Pu
issa
nce
Heures cumulées
Appoint : 0 MWh/an soit 0%
PAC : 96 MWh/an soit 100%
• Point fort : émetteurs à basse température et régulés • Loi de régulation de la pompe à chaleur fonction de la
température extérieure (17/25), et la plus basse possible (10/25)
Limitation des consommations électriques des compresseurs
Augmentation des performances de la pompe à chaleur La température de production de la chaleur est
primordiale dans les performances de la pompe à chaleur
+1°C sur la température de production => +3% sur la consommation d’électricité
IV. Retour d’expérience - SONDES
14 octobre 2014
• Le bilan énergétique
IV. Retour d’expérience - SONDES
14 octobre 2014
• COP global de 3,6
COP Electricité
Janvier 17,2 MWh 17,2 MWh 100,0% 3,69 4,6 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,45
Février 14,4 MWh 14,4 MWh 100,0% 3,75 3,8 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,48
Mars 12,4 MWh 12,4 MWh 100,0% 3,93 3,2 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,60
Avril 9,8 MWh 9,8 MWh 100,0% 4,13 2,4 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,72
Mai 3,7 MWh 3,7 MWh 100,0% 4,59 0,8 MWh 0,0 MWh 0,2 MWh 3,82
Juin 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh
Juillet 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh
Août 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh
Septembre 0,0 MWh 0,0 MWh - 0,0 MWh 0,0 MWh 0,1 MWh
Octobre 9,0 MWh 9,0 MWh 100,0% 4,83 1,9 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 4,24
Novembre 13,3 MWh 13,3 MWh 100,0% 4,18 3,2 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,82
Décembre 16,2 MWh 16,2 MWh 100,0% 3,83 4,2 MWh 0,0 MWh 0,3 MWh 3,55
96,0 MWh 96,0 MWh 100,0% 3,98 24,1 MWh 0,0 MWh 2,6 MWh 3,60
Couverture
Besoins de
chauffage
PACAppoint
Electricité
pompe
COP global
installation
0 kW
5 kW
10 kW
15 kW
20 kW
25 kW
30 kW
35 kW
40 kW
45 kW
0 h 1 000 h 2 000 h 3 000 h 4 000 h 5 000 h 6 000 h 7 000 h 8 000 h
Pu
issa
nce
Heures cumulées
Appoint : 0 MWh/an soit 0%
PAC : 96 MWh/an soit 100%
Poste Bas Moyen Haut
Sondes géothermiques X
Raccordement des sondes + Glycol X
Pompe à chaleur et accessoires X
Comptage et télésuivi X
Cout du poste
• Point fort : asservissements des circulateurs • Les pompes de circulation sont asservies au
fonctionnement de la pompe à chaleur (4/25)
Limitation des temps de fonctionnement des pompes Limitation des consommations électriques
Les auxiliaires doivent être asservis L’asservissement peut permettre d’économiser jusqu’à 75%
des consommations électriques auxiliaires et jusqu’à 45% des consommations globales.
IV. Retour d’expérience - SONDES
14 octobre 2014
• L’entretien requis : • Pompe à chaleur (2 fois par an) :
• Contrôle périodique d’étanchéité (réglementaire) • Contrôle des paramètres internes • Nettoyage des filtres • Vérification des débits
• Champ de sondes géothermique (1 fois par an) : • Inspection visuelle des parties accessibles (collecteurs) • Vérification de la circulation dans chaque sonde • Contrôle du taux de glycol
• Vérification/optimisation des paramètres de régulation : • Lois d’eau, asservissements,… (0/25)
• Analyse du suivi énergétique (3/25)
IV. Retour d’expérience - SONDES
14 octobre 2014
• Le projet : crèche de St-Lupien (10) • Maitre d’ouvrage : Communauté de communes de l’Orvin
et de l’Ardusson • Maitre d’œuvre : A.N.A.U – D. REGNAULT & Associés
• Construction neuve de 410 m² • Mise en service en octobre 2011
IV. Retour d’expérience - NAPPE
14 octobre 2014
• L’installation géothermique
IV. Retour d’expérience - NAPPE
14 octobre 2014
• Pompe à chaleur de 20 kW • Pompes auxiliaires intégrées à la PAC • Possibilité de geocooling
Schéma hydraulique simple et pertinent
Présence d’un échangeur
intermédiaire (14/17)
• Le dispositif de captage : forages de 15 m de profondeur
IV. Retour d’expérience - NAPPE
14 octobre 2014
C5 : Santonien
1 km
C6a-b : Campanien inférieur
Alluvions et Colluvions
Marge importante de productivité Peu de risque d’injection sous pression
(têtes étanches recommandées par ailleurs) (6/17)
Faible risque de recyclage thermique (2/17)
• Le bilan énergétique
IV. Retour d’expérience – NAPPE
14 octobre 2014
Avec asservissement des pompes, COP global de 3,01
14 octobre 2014
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Problèmesde
productivité
Problèmesd'injectivité
Risquesensible derecyclagethermique
Absenced'entretien /
suivi desforages
Pérennité des géothermies sur nappes
020406080
100
Sur-dimensionnement Sous-dimensionnement
Pérennité / performance des géothermies sur sondes
• Choix du type de géothermie discutable dans 8 % des cas • Manquements réglementaires sur 100 % des installations
V. Synthèse des audits
V. Synthèse des audits
14 octobre 2014
0
20
40
60
80
100O
ccur
renc
e (e
n %
) Pérennité / performance en chaufferie
V. Synthèse des audits
14 octobre 2014
• Bilan des performances énergétiques :
020406080
100
0 2 4 6 8COP
Taux EnR (%)
• COP = Chaleur produite / Electricité consommée • COP moyen PAC • COP global (auxiliaires inclus) • COP global après améliorations
V. Synthèse des audits
14 octobre 2014
• Bilan des performances énergétiques :
0123456
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Bilan énergétique sur nappe
COP PAC
COP Global
COP Global après améliorations
0123456
Bilan énergétique sur sondes
COP PAC
COP Global
COP Global après améliorations
0123456
Bilan énergétique sur sondes
COP PAC
COP Global
COP Global après améliorations
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clin
Bilan énergétique sur nappe
COP PAC
COP Global
COP Global après améliorations
V. Synthèse des audits
14 octobre 2014
• Bilan des performances énergétiques :
3.9 4.0 3.9
2.9 2.6 2.7
3.63.2 3.3
0
1
2
3
4
5
6
Sondes Nappe Global
Bilan global
COP PAC
COP Global
COP Global après améliorations
139114 123
86 79 81
0
50
100
150
200
Sondes Nappe Global
€H
T/M
Wh
Bilan global
Hors subventions
Avec subventions
Avec subventions + améliorations
V. Synthèse des audits
14 octobre 2014
• Bilan des performances économiques :
• Coût de la chaleur géothermique en considérant : les investissements (annuités sur 20 ans à un taux de 4%), les consommations d’électricité, l’entretien / maintenance
Coût global gaz collectif à condensation – source : Amorce 2012
Propane (combustible seul, hors inflation)
0
50
100
150
200
Sondes Nappe
€H
T/M
Wh
Dispersion des performances
Avec subventions + améliorations
V. Synthèse des audits
14 octobre 2014
• Bilan des performances économiques :
• Coût de la chaleur géothermique en considérant : les investissements (annuités sur 20 ans à un taux de 4%), les consommations d’électricité, l’entretien / maintenance
Propane (combustible seul, hors inflation)
Coût global gaz collectif à condensation – source : Amorce 2012
VI. Bilan…
14 octobre 2014
• Des installations fonctionnelles qui donnent satisfaction • En termes de performances, une marge de progression importante • Que des solutions éprouvées sur le territoire • Les raisons de ce développement :
Territoire rural avec un accès limité au réseau gaz naturel
Rigueur climatique Fort potentiel hydrogéologique sur une grande partie du territoire
VI. … et perspectives
14 octobre 2014
• Formation, sensibilisation des bureaux d’étude / architectes
• Diffuser des schémas hydrauliques types (avec les automatismes associés) • Encourager le recours à la bi-énergie • Clarifier les démarches administratives • Simplifier ces démarches pour le maître d’ouvrage par un accompagnement aguerri
=> Injecter une expertise spécifique à la géothermie • Donner une suite concrète aux audits
• Implémenter les préconisations formulées • Compléter l’instrumentation • Faire un suivi • Communiquer sur ces résultats
VI. … et perspectives
14 octobre 2014
• Proposer un service d’optimisation des installations
• Encourager une approche intégrée de la pompe à chaleur et de ses auxiliaires
• Maintien des aides financières
• Aides spécifiques sur l’encadrement
=> Faire de la Région une zone pilote pour la géothermie assistée par pompe à chaleur