En échange de chaleur avec la terre
2009/01/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
L'énergie géothermique est appelée à l'énergie stockée dans le sol. Quand on en parle, on pense normalement aux zones thermales, volcans et geysers. L'accumulation d'énergie dans ce type de zones est très élevée et on peut en tirer beaucoup, mais elles sont très peu nombreuses.
En dehors de ces zones de grande chaleur, le sol est à une température beaucoup plus faible, mais il a une caractéristique de grand intérêt: il maintient la température toute l'année. Cela est possible grâce à sa densité qui, à mesure qu'elle descend de la surface, dans les cent premiers mètres, augmente un degré tous les trente mètres.
Par exemple, à 15-20 mètres de profondeur, le sol se trouve à environ 17ºC. Toute l'année. Il est possible d'utiliser un système pour profiter de cette énergie et climatiser les bâtiments. En hiver, lorsque la température extérieure est inférieure à celle du sous-sol, elle peut être utilisée pour chauffer des maisons et d'autres bâtiments. En été, il peut servir à rafraîchir, car le même système sert également à expulser la chaleur qui s'accumule dans les bâtiments et le disperser dans le sol.
Circuits souterrains
Pour permettre l'échange de chaleur avec le sous-sol, il est nécessaire de disposer d'un circuit de tuyauterie dans le sous-sol. Par les tubes parcourt un fluide qui est chargé de réaliser l'échange de chaleur.
Les tuyaux peuvent pénétrer le sol horizontalement ou verticalement, en choisissant dans chaque cas lequel d'entre eux convient de placer. Si le circuit est placé verticalement, de grandes surfaces de sol ne sont pas nécessaires pour installer le système, il suffit de disposer d'une parcelle de 14 centimètres de diamètre. Oui, il est nécessaire de faire un trou assez profond pour que les tuyaux soient introduits (généralement plus de 100 mètres).
Cependant, si elle est placée horizontalement, la surface de pénétration des tuyaux est beaucoup plus grande (1,5-2 fois la surface à chauffer par le circuit), mais ne nécessite qu'une profondeur de 1-2 mètres.
Comme toujours, chacun a ses avantages et inconvénients. Le premier est beaucoup plus cher que le second parce que le travail de forage représente beaucoup l'installation. Mais il exige une surface beaucoup plus faible, ce qui en fait une solution parfaite pour l'utiliser dans des zones où il n'y a pas beaucoup de sol.
Les circuits peuvent être de différents types. Certains, par exemple, utilisent des nappes phréatiques souterraines pour l'échange de chaleur. L'eau souterraine est mise en circulation, se fait passer par le bâtiment à climatiser et restituée à la masse d'eau utilisée.
Ces systèmes et ces systèmes sont appelés systèmes ouverts, car à tout moment il n'y a pas le même passage d'eau par les tuyaux. Cependant, les systèmes les plus répandus sont les systèmes fermés. Comme son nom l'indique, le même fluide circule toujours dans le circuit de climatisation. Ce fluide est parfois un gaz qui circule dans les réfrigérateurs et autres mélanges contenant de l'eau et un produit antigel.
Au fur et à mesure que les tuyaux avancent, le fluide échange de chaleur avec le milieu extérieur du tube (il peut être le propre terrain ou une masse d'eau à proximité du bâtiment).
Base, pompes à chaleur
Ces circuits ne pourraient pas être mis en place si elles ne comptaient pas avec l'aide de pompes à chaleur. En bref, les pompes à chaleur sont des circuits où un fluide tourne et sont capables de capter la chaleur d'un milieu et de le transmettre à un autre plus chaud.
Nous avons besoin d'une pompe à chaleur, par exemple si l'eau souterraine a été chauffée à environ 17ºC et nous voulons maintenir la zone que nous voulons chauffer à environ 20ºC (température de confort approximative).
Ce travail est vraiment impossible, car l'énergie thermique est toujours transmise du point le plus chaud au plus froid. Pour le retourner, les pompes à chaleur "jouent" avec la pression du fluide intérieur. Ils s'appuient sur le fait qu'en augmentant la pression d'un fluide, leur température augmente et inversement, en diminuant la pression, la température diminue.
Quand il faut chauffer le logement, ils adaptent la pression pour que le fluide du tube qui vient sous terre soit le plus chaud et le tube qui entre dans la maison soit le plus froid.
Si nous voulons faire le tour de ce qui est décrit et notre objectif n'est pas seulement de rafraîchir la maison, mais de la chauffer, il nous suffit de changer le sens de la pompe à chaleur. De cette façon, la pompe à chaleur conduira la chaleur des tuyaux du logement aux tuyaux souterrains. C'est pourquoi il est dit que les pompes à chaleur sont réversibles, car elles peuvent être utilisées à la fois pour chauffer et refroidir tout logement ou bâtiment.
Parfois, la pompe à chaleur est composée d'un circuit de tuyauterie qui coule sous terre et qui cède la chaleur au logement. Tout le système est une grande pompe à chaleur. Dans d'autres cas, la pompe à chaleur elle-même est indépendante, à laquelle un tube est attaché depuis le circuit souterrain et un autre depuis le circuit qui chauffe la maison. Cette pompe à chaleur transporte la chaleur d'un circuit à l'autre.
Les pompes à chaleur pour modifier la pression des tuyaux, en particulier pour augmenter la pression, doivent consommer de l'énergie. Cependant, le bénéfice que vous obtenez avec cette dépense énergétique est très élevé. En général, on peut dire que pour chaque kW qu'ils consomment, ils passent de 3 à 4 kW par le système géothermique.
Une vieille connaissance en Europe
Ce système a des racines profondes dans le nord de l'Europe et en Amérique du Nord, avec lequel ils travaillent depuis plus de vingt ans. Ici, nous avons commencé à travailler avec ce type de système vers l'an 2000, et il reste encore beaucoup de chemin à parcourir. Dans ce but, l'Ente Basque de l'Énergie (EVE) a organisé une journée au BEC de Barakaldo.
La journée a été suivie par des experts de certains des pays dotés de systèmes d'énergie géothermique les plus développés en Europe, qui ont expliqué, entre autres, l'état de l'énergie géothermique dans ces pays. Par exemple, en Suède, il a été expliqué si vous êtes dans les conditions de vent qu'ils génèrent. Par exemple, en Suède, l'échange géothermique permet d'obtenir entre quinze et cent fois l'énergie éolienne qu'ils produisent.
Il a également participé comme rapporteur Iñigo Arrizabalaga, de l'EVE, qui a parlé de la situation de l'énergie géothermique dans la CAPV. Il l'a fait de manière très représentative: « Nous installons ce type d'installations depuis huit ans et tout pays du nord de l'Europe travaille plus que ce que nous avons fait pendant cette période demain ».
En fait, il a noté qu'à la fin de 2007, il avait recensé 63 installations d'énergie géothermique. En comparaison, Arrizabalaga a fourni des données de la Suède et de la France. En Suède, dans le recensement de 2006, ils avaient plus de 270.000 --la Suède est le pays le plus avancé dans les installations géothermiques -. Bien que la France soit considérée comme un pays en développement, elle comptait en 2006 près de 86.000 installations.
Infrastructure insuffisante
Arrizabalaga a signalé plusieurs raisons pour justifier notre différence avec de nombreux pays d'Europe du Nord. Premièrement, il a noté que ces systèmes fonctionnent mieux dans les écoles, les immeubles de bureaux, les maisons unifamiliales, etc.
Dans les pays nordiques, il y a beaucoup de gens qui vivent dans ce type de maisons. En Autriche, par exemple, 83% des pompes à chaleur qu'elles vendent sont destinées à des maisons individuelles.
Dans le cas de la CAPV, cependant, le pourcentage de ménages unifamiliaux est inférieur à 10%. L'immense majorité de la population vit dans des bâtiments de plusieurs maisons. La densité des bâtiments est très élevée, ce qui empêche chaque bâtiment d'avoir son propre système de forage pour la géothermie.
En outre, en général, les maisons sont assez anciennes: En 2006, 80% des 966.000 maisons recensées étaient antérieures à 1991, plus de 10% entre 1991 et 2001 et le reste depuis 2001.
L'ancienneté des maisons comporte une série de problèmes. Entre autres choses, ils ont moins d'isolement que les maisons plus modernes, de sorte que leur chauffage nécessite plus d'énergie, car une partie de l'énergie est gaspillée.
Comme l'a souligné Arrizabalaga, plus un logement est ancien et moins isolé, plus l'énergie est nécessaire pour la chauffer. Cependant, les logements qui consomment le moins d'énergie dans notre pays consomment le double de ce qu'ils consomment dans les pays nordiques, avec des hivers beaucoup plus durs que le nôtre.
Les citoyens du nord de l'Europe sont surpris de connaître notre grande consommation. Selon Arrizabalaga, le système d'isolation des ménages n'est pas le seul motif : l'eau chaude instantanée est produite dans nos maisons, tandis que les Européens ont des systèmes d'accumulation d'eau chaude. Ils dépensent ainsi moins d'énergie pour chauffer la même quantité d'eau.
Malgré les difficultés, ce type de systèmes de climatisation évolue progressivement dans la CAPV et sont de plus en plus les institutions et les particuliers qui y font preuve d'intérêt. En outre, nous étudions les moyens d'adapter les systèmes existants afin qu'ils aient une plus grande utilité sur notre marché.
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