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N°13
LA GEOTHERMIE (en 1977...)

ANNEXE 1
Evaluation du coût d'une installation de chauffage thermique

     A titre indicatif, nous donnons ici un exemple d'évaluation des coûts d'une opération géothermique. Soit un ensemble de 2.000 logements:
solution géothermique solution traditionnelle
Forages (doublet) + pompes + canalisations + échangeurs 7.500.000
Chaufferie, équipement, génie civil 2.800.000* 3.500.000
Réseau, sous-stations 3.000.000 3.000.000
Etudes, divers 850.000 700.000
Total 14.150.000 7.200.000
* La chaufferie reste nécessaire dans une installation géothermique pour assurer le complément thermique aux moments les plus froids. La puissance installée est en général la moitié de la puissance maximale de l'installation et n'est sollicitée que quelques jours par an.
     Soit un surcoût de 6.950.000 F pour la solution géothermique, c'est-à-dire 3.475 F par logement.
     D'autre part, sur un besoin énergétique total annuel pour le chauffage des logements de 31.900.000 Th, la géothermie permet d'économiser 26.590.000 Th. En tenant compte de la consommation supplémentaire  d'électricité due  aux pompes de forage, la géothermie permet d'économiser annuellement 3.100 tonnes de pétrole.
     Le surcout d'investissement par tonne de pétrole économisée chaque année est de 2.240 F/TEP/an économisé.
     Les coûts d'exploitation comparés dans le temps pour la solution traditionnelle et pour la solution géothermie, en supposant une augmentation du prix de l'énergie et de la main d'oeuvre de 6% annuellement, apparaissent sur le tableau ci-après.

     * les forages: nous avons considéré le cas d'un doublet. La réinjection n'est pas toujours nécessaire. Ainsi, dans le Bassin Aquitain, deux réalisations exploitent avec un puits de production seulement. Les investissements de forage sont alors diminués de moitié.
     * les émetteurs de chaleur dans les logements: en effet, la puissance d'origine géothermique est égale à:

P = Q(Tpr - TRe)
     où Q est le débit en m3/h, TPr et TRe respectivement les températures de production et de réinjection. Cette puissance est d'autant plus élevée que la température de réinjection et donc la température de retour du circuit secondaire sont plus basses. Ainsi dans l'exemple précédent, il apparaît que les systèmes choisis sont plus intéressants que des radiateurs avec retours à 70°C par - 7°C; d'un autre coté, ceuxci sont moins intéressants que des planchers chauffants où les retours se font à 40°C
par -7°C.
     * Le nombre de logements: il n'est pas évident de trouver un ensemble de 2.000 logements. Ce peut être parfois deux zones de 1.000 logements ou leurs équivalents industriels ou agricoles. Leur raccordernent au même circuit de chauffage urbain doit être étudié car une trop grande distance réduit la rentabilité de l'opération.
     Il y a également lieu de remarquer l'incidence importante des frais d'amortissement du capital engagé dans le financement d'une opération géothermique.
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ANNEXE 2
Les divers types de chauffage géothermique

     La distribution de la chaleur dans les locaux à partir d'un circuit d'eau chaude devra être adaptée à la température de l'eau géothermique. La régulation peut être centralisée au niveau de l'ensemble et même de la façade, ou décentralisée au niveau de l'appartement ou du local.
     Par ordre de température d'eau chaude décroissant, on peut envisager:
     1. Le chauffage par convecteurs où l'eau chaude passe dans des tubes à ailettes sur lesquels l'air du local circule en convection naturelle. Dans les systèmes centralisés, la température de l'eau chaude envoyée dans les convecteurs est régulée selon la température extérieure et l'insolation de la façade. Dans les systèmes décentralisés, le régulateur tient compte de la température extérieure pour régler la température d'eau. La température intérieure de chaque local agit sur le débit d'eau traversant le convecteur correspondant (robinet thermostatique).
     2. Le chauffage par radiateurs. Ces corps de chauffe bien connus cèdent de la chaleur au local à la fois par convection et par rayonnement. Les principes de régulation sont comparables à ceux mis en oeuvre avec les convecteurs.
     Les radiateurs, et surtout les convecteurs, exigent des température d'eau relativement élevées si l'on ne veut pas utiliser des corps de chauffe de grandes dimensions encombrants et coûteux. Dans les installations classiques, pour les puissances de chauffe maximale, par - 7°C extérieurs, on admet généralement une température d'arrivée d'eau dans les corps de chauffe de 90°C et une température de départ de 70°C.
     3. Le chauffage par panneaux de sol (plancher chauffant). L'eau circule dans les tubes noyés dans l'épaisseur du plancher. Là encore, on peut rencontrer deux types de régulation:
     * centralisée: les températures d'arrivée d'eau dans les échangeurs de plancher sont sous la dépendance du régulateur qui tient compte des données extérieures, température et insolation de la façade.
     * décentralisée: la température de l'eau est réglée par le régulateur principal. Un autre système de régulation surveille la température intérieure et agit en fonction de celle-ci sur le débit d'eau circulant dans l'échangeur. Le second régulateur tient également compte de la température de sortie d'eau de 1'échangeur.
     Pour les panneaux de sol, la régulation est plus délicate en raison de l'importante inertie thermique du plancher lui-même. Ce mode de chauffage requiert par contre, des températures d'eau sensiblement plus basses que les radiateurs ou convecteurs. Dans les installations classiques, pour les puissances calorifiques maximales à fournir, la température d'entrée d'eau dans les échangeurs de plancher est généralement 55°C et la température de sortie de 45°C.
suite:
     4. Le chauffage par air chaud, avec circulation forcée d'air sur les batteries constituées de tubes à ailettes parcourus intérieurement par l'eau chaude (aérothermes ou ventiloc-onvecteurs). On peut, selon le cas, faire appel:
     * au chauffage par batterie centralisée, avec distribution d'air chaud par gaines. Avec ce système on peut mettre en marche, dans le local ou l'appartement, la ventilation mécanique contrôlée (V.M.C). L'air neuf est distribué avec l'air recyclé, une extraction mécanique est prévue. La régulation agit sur la température d'entrée d'eau dans la batterie en fonction des conditions extérieures.
     * au chauffage par batteries décentralisées. Chaque local ou appartement dispose de son propre ventilo-convecteur. Là encore, la ventilation mécanique contrôlée s'impose. Le régulateur général agit sur la température d'alimentation en eau des ventilo-convecteurs. Le débit de cette eau est sous la dépendance de la température intérieure du local à chauffer (robinet thermostatique).
     Ce mode de chauffage s'accomode très bien de températures d'eau assez basses (de 25 à 45°C) en raison des coefficients d'échange assez élevés que l'on peut obtenir par la circulation forcée d'air, et de surfaces importantes que l'on peut employer grâce aux tubes à ailettes serrées.
     5. Le chauffage par pompe à chaleur eau/air. Le système peut être:
     * centralisé: la pompe à chaleur centrale extrait, par son évaporateur, de la chaleur au circuit d'eau. L'air à échauffer circule sur le condenseur de cette pompe qui fait office de batterie chaude, Le régulateur commande la puissance calorifique de la pompe de chaleur en fonction des conditions extérieures.
     * décentralisé: chaque appartement ou local comporte sa propre pompe de chaleur dont le fonctionnement est sous la dépendance directe de la température intérieure.
     Ces systèmes, plus coûteux, s'accomodent très bien d'eau à basse température, 20 à 30°C par exemple: eau géothermale extraite d'un acquifère peu profond (géothermie très basse énergie). Ce mode de chauffage se prête bien à l'emploi de la ventilation mécanique contrôlée.
Lorsque les modes de chauffage exposés en 3, 4, 5 sont utilisés pour le chauffage de base, on doit alors faire usage de dispositifs de chauffage d'appoint centralisés ou non. La grande variété de ces dispositifs permet d'obtenir, en conjonction avec les modes de chauffage de base, de nombreuses combinaisons.
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Figure 1
France "géothermique"
La France géothermique
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Figure 2
zone Paris - Bourges
Zone Paris-Bourges
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     La Société Centrale pour l'Utilisation des Énergies Calorifiques (SCETECAL) a été officiellement constituée par la première réunion de son Conseil d'Administration, le 19 septembre 1977.
     Cette société, créée à l'initiative du Ministère de l'Industrie, du Commerce et de l'Artisanat, sur la recommandation de la Commission Leroy sur l'utilisation de la chaleur, a pour objet de faciliter la réalisation de projets d'utilisation de la chaleur fournie par les installations industrielles des centrales électriques ou des sources géothermiques.
     Elle assure la coordination des études technico-écono¬miques au niveau local, et met en place les montages juridiques et financiers propres à chaque projet. La SCETECAL est une filiale du groupe de la Caisse des Dépôts et Consignations. Ses autres actionnaires sont le Crédit Lyonnais, la Société Générale, la Banque Nationale de Paris, le Crédit Foncier de France, le Crédit National, la Société Union d'Études et d'Investissements et l'Agence pour les Économies d'Énergie.

     Le Bureau de Recherche Géologique et Minière (B.R.G.M.) est un service public à caractère industriel et commercial placé sous tutelle du Ministère de l'Industrie. Il est divisé en deux directions: la Direction des Mines et la Direction du Service Géologique National. Cette dernière assure un certain nombre de services publics: cartes géologiques, inventaire des ressources en eau, en matériaux, etc., et de recherches: traitement des minerais et des déchets, recherche de minerais et de matériaux, recherches géothermiques, etc.
     Le service géologique national comporte quatorze services géologiques régionaux couvrant l'ensemble du territoire national et quinze dépattements thématiques dont le département géothermie.
Le B.R.GM. emploie plus de 2.000 personnes (essentiellement des ingénieurs), 40% de ses activités se situent à l'étranger. Le centre scientifique et technique est à Orléans.
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BIBLIOGRAPHIE
     - La Géothermie. Ressources géothermiques et exploitation par M. Duminil. Revue Générale du Froid n°3, mars 76.
     - Le Chauffage géothermique par J. Olivet et al. PARICA SA. TETASA. 21, allée de Clichy, 93340 Le Raincy.
     - La Géothermie en France par Pascale Antoni. Pétrole Informations, 2-8 Avr. 76
     - La Géothermie: perspective de développement en région parisienne par D. Maillard.
     - La Géothermie «basse énergie» par A. Clot. La Recherche n°76, mars 77.
     - La Géothermie: où, quand, comment? par A. Clot et J. Varet. Techniques de l'Energie, avril 1977.
     - Le chauffage géothermique avec pompe à chaleur. Publication EDF (Études et Recherches. Distribution).

ANNEXE 3
 
     Le rapport MESNIN, consacré à la Recherche, de la commission de Finances (n°3131 Annexe n°39) déclare:
     «Le budget concernant les recherches sur la géothermie s'élève à 13 MF en 1977 Il sera maintenu à 13 MF en 1978. Des études ont été engagées en vue de réaliser l'évaluation des ressources nationales dans les diverses régions. Plusieurs opérations de démonstration sont en cours. Celle de Creil est devenue opérationnelle au cours de l'hiver: dernier. D'autres ont été engagées à Villeneuve-la-Garenne, Mont-de-Marsan et Blagnac.
     Si l'on considère l'importance des ressources géothermales déjà inventoriées sur le territoire métropolitain, on ne peut qu'être surpris par la modicité des moyens budgétaires consacrés à la mise en oeuvre de cette énergie et par le peu d'ampleur des opérations engagées. On peut également se déclarer surpris d'informations récentes, selon lesquelles le programme de la géothermie, qui avait été fixé, bien timidement, à un objectif d'équipement de 500.000 logements en 1985, serait désormait réduit à 300.000 logements seulement.

Les ressources disponibles sur le territoire national et l'expérience acquise au cours des opérations déjà réalisées auraient dû conduire, semble-t-il, à réviser plutot en hausse, compte tenu des besoins énergétiques, les prévisions faites lors d'un conseil de planification en 1975
     Ce recul dans les ambitions d'équi-pement géothermiques serait-i1 dû a des difficultés techniques? Certainement pas; les réalisateurs d'installations géothermiques s'accordent à dire que beaucoup de choses sont actuellement techniquement réalisables... Ils n'attendent en fait qu'une expression ferme et claire de la volonté de développer la géothermie.
     Quant à la stagnation des crédits budgétaires en matière de recherche pour il ne semble pas que se soit pas ce moyen que les améliorations à étudier pour mieux extraire les calmis contenus dans les fluides caloporteurs, aussi bien que les recherches pour une meilleure connaissance des ressources géothermiques seront effectuées.
     En bref, on est loin de la politique volontariste souhaitable dans ce domaine. 
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