Introduction
Le dimensionnement des systèmes de chauffage et de refroidissement a longtemps été basé sur la puissance de pointe, c’est-à-dire la capacité maximale nécessaire pour répondre aux pics de demande. Cependant, avec l’évolution des technologies et une meilleure compréhension des profils de consommation, les experts privilégient désormais une approche axée sur la quantité totale d’énergie requise sur une période donnée. Cette transition optimise les ressources, réduit les coûts et améliore l’adéquation entre production et consommation.
Dans le cas de la géothermie, cette distinction est cruciale. Les ressources géothermiques limitent la quantité d’énergie disponible dans le sol, qui doit se régénérer progressivement. Les opérateurs peuvent surexploiter ponctuellement la puissance géothermique sans compromettre la durabilité du système. À condition de contrôler et compenser cette surexploitation ultérieurement. Les ingénieurs conçoivent donc des installations basées sur des profils énergétiques plutôt que sur la puissance de pointe.
Dimensionnement basé sur la puissance de pointe : une approche dépassée
Historiquement, les systèmes énergétiques ont été conçus pour répondre aux pics de demande. Ils dimensionnaient les équipements sur la base de la puissance maximale requise à un instant donné. Cette méthode assure une capacité suffisante lors des pointes.
Cependant, elle conduit souvent à un sur-dimensionnement des installations. Cela entraîne des coûts initiaux élevés. Ainsi, cela provoque aussi une sous-utilisation des équipements en dehors des périodes de pointe.
Dans les systèmes géothermiques, cette approche entraîne des coûts élevés et ne garantit pas un équilibre à long terme. En privilégiant la puissance maximale, les opérateurs risquent de surexploiter ponctuellement la ressource. Ils négligent le temps nécessaire à la régénération thermique du sous-sol.
Pourquoi dimensionner en fonction de l’énergie disponible ?
Avec l’intégration croissante des énergies renouvelables, les professionnels doivent considérer la quantité d’énergie nécessaire sur des périodes spécifiques (journalières, saisonnières, annuelles). Cette approche est particulièrement adaptée à la géothermie. Où il faut veiller à la régénération thermique du sol pour garantir une production durable.
Un dimensionnement basé sur l’énergie permet de :
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Optimiser la taille des installations : en adaptant la production aux besoins réels, les concepteurs évitent le surdimensionnement et les coûts excessifs.
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Préserver la ressource géothermique : une exploitation basée sur l’énergie assure un équilibre entre extraction et régénération du sous-sol.
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Améliorer l’intégration des énergies renouvelables : en couplant la production géothermique avec d’autres sources ou des systèmes de stockage, les opérateurs lissent la consommation et évitent les pics inutiles.
Le stockage local : la meilleure réponse aux pics de puissance
Dans de nombreux cas, la meilleure solution pour répondre aux pointes de consommation n’est pas de surdimensionner la production, mais d’intégrer un système de stockage local.
En géothermie, les solutions incluent l’utilisation de ballons tampons ou de stockage thermique inter-saisonnier. Par exemple, les systèmes accumulent de la chaleur durant l’été pour la restituer en hiver, réduisant ainsi la sollicitation du sous-sol pendant les périodes de forte demande.
Ce principe s’applique à d’autres énergies renouvelables :
- Solaire thermique : les réservoirs d’eau chaude lissent la production.
- Réseaux de chaleur : le stockage thermique absorbe les variations de demande sans surcharger les unités de production.
Méthodologie de dimensionnement basé sur l’énergie
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Analyser les profils énergétiques : comprendre la demande énergétique sur des périodes longues pour éviter le surdimensionnement.
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Adapter la capacité de production : intégrer les cycles de recharge du sous-sol en géothermie ou les variations saisonnières des autres sources.
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Intégrer le stockage : utiliser des solutions locales pour absorber les pics sans surcapacité de production.
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Optimiser la gestion de la régulation : ajuster dynamiquement la production selon les profils énergétiques, les cycles de recharge et les capacités de stockage.
Conclusion
Le passage d’un dimensionnement basé sur la puissance de pointe à un dimensionnement basé sur l’énergie disponible améliore la durabilité et l’efficacité des systèmes énergétiques. Pour la géothermie, cette approche est indispensable pour garantir une exploitation durable de la ressource. Couplée au stockage local, elle répond efficacement aux besoins sans surdimensionner les infrastructures. Adopter cette méthode assure une meilleure intégration des énergies renouvelables et construit des systèmes énergétiques plus résilients et durables.