Géothermie et réseaux de chaleur : des synergies à exploiter pour un chauffage décarboné

Les réseaux de chaleur : un levier pour la transition énergétique

Les réseaux de chaleur sont des infrastructures de distribution de chaleur qui permettent de transporter de l’énergie thermique depuis une source de production (chaudière, centrale de cogénération, etc.) jusqu’aux consommateurs (habitations, bâtiments tertiaires, industriels). Ces systèmes permettent une mutualisation des besoins thermiques sur un territoire donné, favorisant ainsi une optimisation des ressources énergétiques.

Les réseaux de chaleur présentent un potentiel intéressant pour la transition énergétique lorsqu’ils sont alimentés par des sources renouvelables telles que la biomasse, les déchets, le solaire thermique, ou encore la géothermie. La géothermie se distingue par sa capacité à fournir une chaleur stable tout au long de l’année, indépendamment des conditions climatiques, ce qui en fait une solution particulièrement pertinente pour les réseaux de chaleur urbains.

Géothermie et réseaux de chaleur : le principe de l’intégration

La géothermie pour les réseaux de chaleur repose principalement sur deux technologies :

1. La géothermie de faible profondeur : Elle peut être exploitée sous deux formes :
   • Géothermie sur sonde (géothermie fermée) : Des sondes géothermiques sont installées verticalement ou horizontalement dans le sous-sol jusqu’à une profondeur de 100 à 300 mètres. Un fluide caloporteur circule à l’intérieur des sondes pour extraire la chaleur du sous-sol et la transférer vers une pompe à chaleur qui augmente la température pour alimenter le réseau de chaleur. Ce type de géothermie est adapté aux réseaux de chaleur à basse température (30-50°C).
   • Géothermie sur nappe (géothermie ouverte) : Cette technique consiste à pomper l’eau d’une nappe souterraine pour récupérer la chaleur. L’eau est ensuite réinjectée dans la nappe après extraction de la chaleur. La géothermie ouverte peut être particulièrement avantageuse dans les zones urbaines où les nappes phréatiques sont accessibles et stables. Elle permet souvent de bénéficier de puissances plus importantes, augmentant ainsi la taille des réseaux à alimenter.
2. La géothermie profonde : Elle exploite la chaleur des réservoirs géothermaux à plusieurs centaines voire milliers de mètres de profondeur, où les températures peuvent atteindre 60 à 150°C, voire plus. Cette chaleur peut être directement utilisée pour alimenter des réseaux de chaleur à moyenne ou haute température, souvent sans nécessiter de pompe à chaleur.

L’intégration de la géothermie dans un réseau de chaleur nécessite une adaptation à la configuration du réseau et aux besoins thermiques des consommateurs. Par exemple, un réseau de chaleur à basse température, couplé à des bâtiments performants énergétiquement, pourra plus facilement utiliser la géothermie de faible profondeur. En revanche, pour des réseaux à plus haute température, la géothermie profonde pourrait être plus appropriée.

Les avantages du couplage géothermie-réseau de chaleur

1. Stabilité et prévisibilité de la production : Contrairement à l’énergie solaire ou éolienne, la géothermie produit une énergie constante tout au long de l’année. Pour un réseau de chaleur, cela se traduit par une source de chaleur fiable, capable de répondre aux besoins en période de pointe, notamment en hiver.
2. Réduction des émissions de CO₂ : En remplaçant les chaudières à gaz ou à fioul par des systèmes géothermiques pour alimenter un réseau de chaleur, il est possible de réduire significativement les émissions de gaz à effet de serre. Cela contribue à la neutralité carbone des territoires et à l’amélioration de la qualité de l’air en milieu urbain.
3. Économies à long terme : Bien que l’investissement initial dans une installation géothermique et un réseau de chaleur soit élevé, les coûts de fonctionnement sont faibles en raison de l’absence d’achat de combustibles. Sur la durée de vie de l’installation (environ 30 à 50 ans pour la géothermie profonde), le retour sur investissement est généralement atteint grâce aux économies réalisées sur l’achat de combustibles fossiles.
4. Mutualisation des investissements : Le couplage de la géothermie à un réseau de chaleur permet de mutualiser l’investissement dans le forage et les infrastructures, en répartissant les coûts entre plusieurs utilisateurs. Cette approche réduit le coût par kWh de chaleur produit pour chaque consommateur.

Resolia : votre partenaire expert pour des solutions géothermiques optimisées

En tant que spécialiste des systèmes de géothermie et des réseaux de chaleur décarbonés, Resolia met à votre disposition son expertise pour optimiser l’intégration de la géothermie dans les réseaux de chaleur. Nos services couvrent l’ensemble des étapes de la conception à la mise en œuvre, avec pour objectif de garantir la pérennité et la performance de chaque projet :

• Dimensionner l’installation géothermique conjointement avec le réseau : Resolia assure une coordination étroite entre le dimensionnement des sondes ou des forages et la configuration du réseau pour maximiser le rendement énergétique. Nous concevons des systèmes où le système géothermique est optimisé pour répondre aux pics de demande et éviter le recours aux énergies fossiles. Grâce à notre expertise, nous évitons les sous-dimensionnements qui pourraient compromettre la stabilité thermique du sous-sol et le coefficient de performance (COP) des systèmes ainsi que les sur-dimensionnements qui plombent les rendements financiers des projets.
• Optimiser la régénération thermique du sous-sol : La régénération thermique est un aspect crucial pour maintenir l’efficacité des systèmes géothermiques sur le long terme. Resolia propose des solutions sur mesure, telles que l’intégration de panneaux solaires thermiques ou le free cooling, pour régénérer le sous-sol durant la période estivale. Ces solutions permettent de stabiliser la température du sous-sol et de maintenir un COP optimal, garantissant ainsi la durabilité de l’installation géothermique.
• Encourager les solutions hybrides : Resolia préconise l’utilisation de pompes à chaleur aérothermiques en complément des systèmes géothermiques pour une flexibilité accrue. En période de forte demande, les pompes à chaleur aérothermiques peuvent être activées pour soulager la géothermie, tout en permettant une régénération plus efficace du sous-sol. Cette solution hybride permet de combiner les avantages de la géothermie et de l’aérothermie pour un rendement énergétique maximal et un investissement réduit.
• Prévoir des solutions évolutives pour le réseau de chaleur : Nos experts conçoivent les réseaux de chaleur avec la possibilité d’ajouter de nouvelles sources de chaleur à terme.
• Conseils personnalisés pour une transition énergétique réussie : Resolia propose un accompagnement sur mesure, depuis l’étude de faisabilité jusqu’au suivi post-installation. Nous travaillons en étroite collaboration avec les collectivités locales, les bureaux d’étude et les opérateurs de réseaux pour aligner les objectifs et garantir le succès des projets. Grâce à notre connaissance approfondie des spécificités géologiques et climatiques de la Wallonie, nous aidons nos clients à développer des projets de géothermie intégrés et performants.

Conclusion

L’intégration de la géothermie dans les réseaux de chaleur représente une opportunité majeure pour décarboner le secteur du chauffage et réduire la consommation d’énergies fossiles. En optimisant le dimensionnement et en mettant en place des stratégies de régénération thermique, il est possible de garantir une performance stable et pérenne de ces systèmes. Resolia se positionne comme un acteur clé dans le développement de solutions géothermiques durables, offrant un accompagnement complet pour faire de chaque projet un succès. Ensemble, faisons de la géothermie un levier de la transition énergétique en Wallonie et au-delà.