Le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) a franchi une étape significative en célébrant le 24 juin à Orléans le dixième anniversaire de sa plateforme expérimentale dédiée à la géothermie. Cet événement, marqué par une journée de conférences et de visites, a rassemblé entreprises et collectivités autour des avancées et du potentiel de cette source d'énergie renouvelable. La plateforme géothermie du BRGM est un outil unique en France, conçu pour tester en conditions réelles une diversité d'échangeurs souterrains en boucles fermées. Son objectif principal est d'optimiser les performances énergétiques et environnementales de ces systèmes, contribuant ainsi activement à l'innovation dans la filière géothermique.
Au cours de cette décennie, la plateforme a été le théâtre de quatorze projets novateurs, développés en étroite collaboration avec des entreprises et des collectivités territoriales. Ces initiatives ont non seulement stimulé la recherche et le développement, mais ont également donné lieu à des publications scientifiques qui font progresser la compréhension et l'application de la géothermie. La géothermie de surface, qui consiste à exploiter la température du sous-sol à des profondeurs allant de 1 à 200 mètres pour le chauffage et le refroidissement des bâtiments, est au cœur des activités de cette plateforme. L'engagement du BRGM dans ce domaine est soutenu par des financements européens, notamment du FEDER et de la région Centre, soulignant l'importance stratégique de ces recherches pour la transition énergétique.
La géothermie de surface représente une solution prometteuse pour répondre aux besoins énergétiques des bâtiments de manière durable. Elle s'appuie sur le principe simple mais efficace d'utiliser la chaleur naturellement présente dans le sous-sol. Contrairement à la géothermie profonde qui vise à produire de l'électricité, la géothermie de surface se concentre sur la production de chaleur et de froid pour les habitations et autres structures. Les températures du sol varient en fonction de la profondeur et des conditions géologiques, mais elles restent étonnamment stables tout au long de l'année, offrant une source d'énergie fiable et constante, indépendante des variations climatiques extérieures.
La plateforme du BRGM joue un rôle crucial dans la compréhension et l'optimisation de cette technologie. Elle permet d'étudier une multitude de configurations d'échangeurs de chaleur souterrains. Parmi les systèmes testés, on retrouve les échangeurs horizontaux, qui sont simples et économiques, bien que moins performants que d'autres solutions. Ces systèmes, enfouis à faible profondeur, fournissent des informations précieuses pour comprendre les mécanismes de transfert de chaleur. Les sondes verticales, quant à elles, offrent une plus grande stabilité de la ressource thermique mobilisable, en exploitant des profondeurs plus importantes. Les solutions sur nappes aquifères exploitent la chaleur de l'eau souterraine, offrant un potentiel énergétique supplémentaire. Plus récemment, des solutions intermédiaires comme les échangeurs compacts ont vu le jour, combinant efficacité et compacité.
La plateforme géothermie du BRGM est un véritable laboratoire à ciel ouvert, doté d'une instrumentation de pointe pour analyser avec précision les performances des différents systèmes géothermiques. Le 24 juin, à l'occasion de son dixième anniversaire, le BRGM a inauguré un nouveau dispositif technologique de machinerie thermodynamique. Cet équipement sophistiqué permet de simuler les échanges de chaleur entre le sous-sol et les systèmes énergétiques d'un bâtiment, tels que les pompes à chaleur ou les panneaux solaires. En faisant circuler de l'eau dans les échangeurs, en contrôlant précisément sa température et son débit, il est possible de simuler les besoins en chaud et en froid de tous types de bâtiments, offrant ainsi une validation rigoureuse des technologies avant leur déploiement à grande échelle.
L'offre de recherche de la plateforme a également été enrichie pour répondre aux nouveaux défis de la transition énergétique. Un projet en cours étudie la possibilité de coupler un système géothermique avec un dispositif de stockage de chaleur souterrain. Cette hybridation, combinant la géothermie avec d'autres sources d'énergie renouvelable comme le solaire thermique ou la chaleur fatale, ouvre de nouvelles perspectives pour une gestion optimisée de l'énergie. La plateforme est également équipée d'une station météorologique complète qui enregistre en continu des données telles que la température et l'humidité de l'air, le rayonnement solaire, et la température du sol en surface. Ces informations sont cruciales pour analyser l'influence des conditions atmosphériques sur les performances des échangeurs géothermiques. De plus, 1,2 km de fibres optiques ont été déployées le long des échangeurs, fournissant des mesures de température précises à chaque mètre, permettant ainsi de déterminer quelles couches géologiques transmettent le mieux la chaleur.
La plateforme a déjà permis de mener des investigations approfondies sur divers types d'échangeurs. Seize sondes verticales, dont deux de 50 mètres et quatorze de 100 mètres de profondeur, sont installées pour évaluer l'impact des écoulements d'eau souterraine et des différentes couches du sol sur les performances des systèmes. Trois piézomètres ont été mis en place pour suivre les nappes d'eau souterraines et mesurer la perméabilité du milieu. La température de l'eau souterraine est également surveillée grâce à des fibres optiques.
Des projets collaboratifs ont également porté sur les "corbeilles" géothermiques, des systèmes de plus grand diamètre. L'objectif était de mieux comprendre les échanges entre la corbeille, le sol et l'atmosphère afin de fournir aux professionnels des recommandations pour optimiser leur conception et leur installation. Les puits canadiens, ou puits provençaux, sont également représentés sur la plateforme. Ce système simple et ancien permet de préchauffer l'air en hiver et de le rafraîchir en été en le faisant circuler dans des tubes enfouis dans le sol, réduisant ainsi la dépendance aux systèmes de chauffage et de climatisation conventionnels.
Le BRGM a également participé à la conception d'une solution géothermique adaptée aux maisons individuelles basse consommation. Cette solution, dont le coût est d'environ 10 000 € TTC (pose et raccordement inclus), est capable d'assurer seule les trois usages thermiques principaux : production d'eau chaude sanitaire, chauffage et rafraîchissement. Cet outil a été diffusé sous forme de plateforme digitale accessible aux professionnels, permettant de dimensionner les échangeurs géothermiques en fonction des contraintes de l'habitation, du climat et du terrain. L'outil aide à déterminer la profondeur des forages pour les échangeurs verticaux ou le nombre de corbeilles géothermiques nécessaires.
Malgré son potentiel considérable, la géothermie reste encore peu développée en France. En 2016, sa part dans la consommation primaire d'énergies renouvelables pour la production de chaleur ne représentait que 1,7%. C'est dans ce contexte que le BRGM, en tant que service géologique national, s'engage activement pour accompagner et promouvoir le développement de cette énergie durable. La plateforme expérimentale unique en France, installée à Orléans depuis 2008, est un pilier de cet engagement. En dix ans, elle a été un moteur d'innovation, favorisant la réalisation de projets en partenariat avec les industriels et les collectivités.
Orléans Métropole et le BRGM ont d'ailleurs formalisé leur collaboration en signant une convention en décembre 2018. Cette convention vise à soutenir les objectifs du Plan Climat Air Énergie Territorial (PCAET) et des schémas directeurs qui prévoient le raccordement de 65 000 logements supplémentaires aux réseaux de chaleur géothermiques d'ici 2030-2050. Les missions confiées au BRGM dans le cadre de cette convention sont multiples : cartographier le potentiel de développement de la géothermie de surface sur le territoire, analyser les retours d'expérience des opérations géothermiques en fonctionnement, et mener des actions de sensibilisation et de formation à destination des décideurs et des professionnels.
Le BRGM, en tant qu'interlocuteur privilégié des pouvoirs publics et spécialiste reconnu du sol et du sous-sol, contribue activement à la structuration de la filière géothermie en France. Il s'efforce d'améliorer la visibilité de cette énergie renouvelable, essentielle pour atteindre les objectifs de la transition énergétique. Le BRGM propose également des sessions de formation destinées aux professionnels tels que les bureaux d'études et les foreurs, afin de renforcer les compétences et de diffuser les bonnes pratiques dans le domaine de la géothermie.
Le BRGM est également partenaire de L’Esprit Sorcier TV, une nouvelle chaîne dédiée à la science et à l'environnement, fondée par Fred Courant. Cette chaîne, qui suit l'actualité de ceux qui font la science au quotidien, aborde des thèmes variés tels que l'énergie, le climat, la biodiversité, le numérique et la démographie. Les experts du BRGM interviennent régulièrement dans les émissions, notamment dans "Science en questions", lorsque les sujets touchent aux sciences de la Terre. Cette collaboration médiatique contribue à vulgariser les connaissances sur la géothermie et à sensibiliser le grand public à son importance.
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