De nouveaux matériaux pour des systèmes d’énergie géothermique efficaces (et rentables) dans les bâtiments
Les panneaux photovoltaïques sont les premières sources d’énergie qui viennent naturellement à l’esprit lorsque des options d’énergie renouvelable sont envisagées. Mais un nouveau venu fait de plus en plus parler de lui dans ce secteur: l’énergie géothermique. Avec un soutien de l’UE s’élevant à près de 4 millions d’euros, GEOCOND entend faire de ce potentiel une réalité. Le consortium du projet travaille sur des systèmes d’énergie géothermique superficiels pour les bâtiments depuis mai 2017, et, compte tenu de leurs promesses alléchantes, ces efforts semblent justifiés. «Les systèmes d’énergie géothermique superficiels présentent des caractéristiques très intéressantes. Ils sont électriques (pompe à chaleur), revendiquent la meilleure efficacité possible (source thermique la plus pratique) et peuvent être utilisés simultanément comme source de chaleur, de refroidissement et d’eau chaude. Ils sont par ailleurs facilement intégrables aux bâtiments, ils peuvent être associés avec d’autres SER telles que les sources d’énergie thermique et électrique, et leur technologie est éprouvée et robuste, avec les coûts de maintenance les plus bas», indique Javier Urchueguia, professeur à l’Université polytechnique de Valence, et coordinateur du projet GEOCOND. Il y a un seul problème. Jusqu’à présent, les systèmes d’énergie géothermique superficiels ont peu attiré les utilisateurs finaux du fait de leur coût initial élevé. GEOCOND est un des nombreux projets qui entendent surmonter cet obstacle, en formulant spécifiquement de nouveaux matériaux pour les prochaines installations de systèmes d’énergie géothermique superficiels. «L’énergie géothermique superficielle nécessitait traditionnellement des matériaux, tels que le PE100, qui n’étaient pas spécifiquement destinés à cette application. Il en découle que leur utilisation pour l’énergie géothermique superficielle est loin d’être optimale. Les gros fournisseurs de plastique n’étaient pas intéressés par la production de nouveaux composés, probablement parce que l’échelle de ce marché était encore trop limitée. C’est pourquoi une initiative à l’image de GEOCOND était nécessaire», explique M. Urchueguia. La recherche menée par GEOCOND couvre quatre éléments clés au cœur des systèmes d’énergie géothermique superficiels: les tuyaux en plastique dont la conductivité doit être optimisée, les joints de différentes tailles dont les caractéristiques doivent être améliorées, de nouveaux matériaux pour stocker la chaleur et de nouveaux matériaux augmentant la capacité du sol environnant à transférer la chaleur. Le projet en est désormais à sa dernière année, et la liste des résultats est d’ores et déjà prometteuse. Entre autres choses, le consortium a proposé une nouvelle géométrie afin d’améliorer l’efficacité thermique, ainsi qu’un nouvel algorithme pour l’optimisation des matériaux tenant compte des variables thermiques, énergétiques et économiques.
Une conductivité supérieure à un coût moindre
Les nouveaux composés plastiques du projet multiplient la conductivité du PE100 par trois tout en maintenant ses propriétés mécaniques et d’autres spécifications essentielles liées à la soudabilité et à la maniabilité. «De nouveaux plastiques ont également été développés pour d’autres géométries comme les coaxiaux», indique M. Urchueguia. «Nous nous sommes également efforcés de créer une nouvelle famille de composés d’injection de ciment avec des spécifications améliorées qui ont été testés dans des conditions réelles avec une excellente maîtrise de leurs propriétés; nous avons aussi mis au point un système amélioré de mélange pour joints et matériaux à changement de phase afin de permettre un stockage thermique sous‑terrain à différents niveaux de températures.» L’équipe du projet se concentre désormais sur ses trois usines pilotes qui devraient bientôt entrer en activité. Pour être considérés comme une réussite, ces pilotes doivent apporter des informations essentielles pour confirmer les avantages apportés par GEOCOND afin d’améliorer le coût et l’efficacité des systèmes d’énergie géothermique superficiels. «Les entreprises du Consortium sont intéressées pour poursuivre l’exploitation des technologies de GEOCOND pour lesquelles l’échelle TRL est plutôt élevée, en particulier les joints et les plastiques. Un projet de suivi et de passage à l’échelle supérieure d’un an ou un an et demi pourrait suffire pour atteindre la maturité commerciale requise pour ces produits», conclut M. Urchueguia. En coopération avec d’autres projets visant à résoudre d’autres problèmes inhérents aux systèmes d’énergie géothermique superficiels, tels que le manque de formation et de législation appropriées et d’autres limites technologiques, GEOCOND est en bonne voie pour jouer un rôle clé dans la démocratisation de l’énergie géothermique pour les futurs bâtiments européens.
Mots‑clés
GEOCOND, systèmes d’énergie géothermique superficiels, énergie géothermique, bâtiments, nouveaux matériaux, PE100, conductivité, usines pilotes
