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Lécole des vergers Kriegsheim Réseau VESTA. 2 Les intervenants > Maîtrise dœuvre sous-sol > Expertise process > Outils de modélisation du sous-sol > Suivi.

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1 Lécole des vergers Kriegsheim Réseau VESTA

2 2 Les intervenants > Maîtrise dœuvre sous-sol > Expertise process > Outils de modélisation du sous-sol > Suivi de chantier – test de réponse thermique > Exploitation et maintenance > Applications Code minier > Gestion des mécanismes Fonds Chaleur > Bâtiment génie civil et tous corps détat > Réseaux assainissement et eau potable > Terrassement et voirie > Continuité directe des métiers des travaux publics > Le forage > Une technologie innovante > Une réelle valeur ajoutée aux projets ES-Géothermie Géoforest

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4 : Création de Elektrizitätswerk Strassburg A.G. Effectifs : salariés Ses missions : Construire, exploiter, entretenir et renouveler un réseau électrique de plus de km desservant 408 communes sur les ¾ du Bas-Rhin, Fournisseur dénergies et de services : Electricité : ( clients dans le Bas-Rhin) Gaz naturel : intégration dENEREST É lectricit é de Strasbourg S.A.

5 55 Histoire d É S SA dans la g é othermie profonde 1992 : ÉS est le premier partenaire du projet Soultz 1995 : Création du GEIE de Soultz avec Pfalzwerke 2000 : Arrivée dEDF dans le GEIE 2005 : Première circulation entre les 3 puits 2006 : Début de la construction de la centrale 2008 : Création dES-Géothermie 2010 : Tests dinjection au réseau électrique 2011 : Vente des premiers kWh à ES Energies

6 66 Filiale à 100% ES SA créée en 2008 Personnel : 1 Directeur Général, 1 expert en forage, 1 géophysicien, 2 ingénieurs, 1 technicien ENR et 1 assistante Objectif en géothermie : Transférer et maîtriser le savoir-faire en géothermie profonde type Soultz-sous-Forêts Développer les compétences en géothermie de type volcanique Développer la géothermie sur champ de sondes ES G é othermie en quelques donn é es

7 77 ES G é othermie : Principaux domaines de comp é tence Activités en assistance à Maître douvrage et conseil Exploration de gisements (géophysique, géologie, …) Conception réalisation de plateformes et centrales géothermiques Suivi de forage, connexion au réservoir par stimulation Implantation de stations sismiques Gestion de projets Activités opérationnelles Travaux sur la centrale de Soultz sous forets (pompage, corrosion, radioactivité) Instruction des dossiers miniers PER, DOTEX, Concession Dimensionnement et suivi de forage pour sondes géothermiques

8 88 ESG : Principales r é alisations Assistance à la centrale de Soultz-sous-Forêts AMO projet Roquette (pilotage opérationnel) AMO Communauté de communes Ile Napoléon AMO Etude de potentiel géothermique profond en Vendée (CG) Etudes de faisabilité Bioscope, ville dIllkirch, brasserie dObernai, Cristal-Union et ville de Wissembourg Conseils projet suisse AGEPP Dépôt PER Wissembourg, Lauterbourg et Illkirch-Erstein Développement projet industriel de pompe à arbre long MOE champs de sondes : 1er permis minier de Kriegsheim (26 sondes à 150m) > Labex, avec lEOST

9 99 GEOFOREST

10 10 ANNEE DE CREATION: 2008 ACTIVITES: Réalisation de forages géothermiques, Fourniture et mise en œuvre de sondes géothermiques verticales. Réalisation du système déchange thermique enterré jusquau local technique chaufferie. GEOFOREST

11 11 SOTRAVEST Acteur dans le domaine de la construction - Conception - Entreprise Générale SOTRAVEST est à linitiative de la création de GEOFOREST, avec comme associé ES. GEOFOREST est: Lapplication dans le développement énergétique – éco-durable Acteur Régional pour les forages géothermiques Professionnel – Partenaire des Chauffagistes Professionnel garantissant des prestations de qualité SOTRAVEST à linitiative de la création de GEOFOREST

12 12 Les réalisations: PROJETS TERTIAIRES – COLLECTIFS - PUBLICS ANNEE DEMAITRE D'OUVRAGE TYPE DE PROJET SURFACE DU LINEAIRE DE PUISSANCE REALISATION BATIMENT (m2) FORAGE MACHINE 2008 SOTRAVEST - Oberbronn HALL INDUSTRIEL 1 450, ,00 85,00 EIE - Haguenau BUREAUX 450,00 600,00 35,00 MULLER - Wiesbaden BUREAUX 2 500, ,00 150,00 SOTRAVEST - Oberbronn BUREAUX 800,00 600,00 65, COMCOM HAGUENAU - Batzendorf MULTI ACCUEIL 1 000, ,00 65,00 FEHR TECHNOLOGIE - Bourg Les Valences ETUVE INDUSTRIELLE Equiv m ,00 150, CASC – Sarreguemines ECOLE MATERNELLE 600,00 700,00 37,00 HABITATION MODERNE - Thal Marmoutier EHPAD 2 300, ,00 150,00 COMMUNE HOCHSTATT VESTIAIRE - TRIBUNES 450,00 600,00 33,00 COMCOM CENTRE ARGONNE - Les Islettes GROUPE SCOLAIRE 750, ,00 60, COMCOM BRUMATH – Kriegsheim ECOLE PRIMAIRE 3 250, ,00 200,00 COMCOM PAYS ZORN – Hochfelden MAISON DE PAYS 600,00 700,00 40,00 COMMUNE NEUGARTHEIM ECOLE PRIMAIRE 350,00 500,00 27, ECOLE NATIONALE PONT ET CHAUSSEE BATIMENT DESCARTES PLUS 2 450, ,00 120,00 Marne La Vallée SIBAR – Brumath BATIMENT COLLECTIF 750, ,00 60,00

13 13 Les réalisations: PROJETS MAISONS INDIVIDUELLES DE 125 à 400 m2 ANNEE DE REALISATION Réalisations Réalisations Réalisations Réalisations

14 14 La Pompe à chaleur sur champ de sondes et le dimensionnement

15 15 Température du sol en fonction de la profondeur Les variations saisonnières sont amorties sur les 10 premiers mètres Le gradient thermique est de 3,3 °C / 100 m

16 16 Les pompes à chaleur géothermiques Pompe à chaleur géothermique

17 17 La géothermie très basse énergie (PAC) Les pompes à chaleur sur nappe peu profonde Les sondes géothermiques horizontales Les sondes géothermiques verticales

18 18 Avantages : Chauffage et rafraîchissement possibles avec une même installation, Réalisable sur (quasiment) tous les terrains (ne nécessite pas daquifère) Technologie éprouvée COP moyen > 4 souvent relevé Meilleur rendement par rapport à PAC air/eau grâce température constante/stable tout au long de lannée Rappel COP = Coefficient de Performance = Besoin de chauffage / consommation électrique PAC sur sondes g é othermiques verticales

19 19 Principe général PAC sur sondes géothermiques verticales Les sondes, reliées à une Pompe à Chaleur puisent les calories du sous-sol. La PAC est connectée au système de chauffage du bâtiment (plancher chauffant, radiateur, cassette…). Possibilité de rafraichir en été grâce à un système réversible. 1. La chaleur prélevée dans les sondes géothermiques est transférée au fluide frigorigène qui se vaporise 2. Le compresseur électrique augmente la pression et la température du fluide frigorigène vaporisé 3. Le fluide frigorigène cède sa chaleur à leau du circuit de chauffage du bâtiment 4. Le fluide frigorigène se condense et revient à létat liquide 5. Le détendeur abaisse la pression du liquide frigorigène qui amorce sa vaporisation

20 20 Dimensionnement dun champ de sondes Le dimensionnement de linstallation se déroule en 4 phases : > Etude des besoins énergétiques du bâtiment, puissance et consommation énergétiques > Pré-étude avant travaux avec la banque de données sous-sol et estimation du nombre de forages en fonction des besoins énergétiques > Forage et mise en œuvre de la première sonde avec un Test de Réponse Thermique pour évaluer la capacité thermique réel du terrain > Ajustement du nombre de forages pour avoir une installation pérenne sur un minimum de 20 ans

21 21 Lénergie soutirée Raisonnement en terme de puissance ET dénergie : > Puissance moyenne dune sonde varie en fonction -Du type de sol rencontré -De limplantation du champ > La capacité de régénération du sous-sol ne doit pas être inférieure à la puissance dextraction. > Dimensionner le champ de sondes pour avoir une installation pérenne sur 20 ans grâce à des logiciels informatiques. > Prendre en compte la consommation de base mais aussi les pointes de puissance.

22 22 Le test de réponse thermique Mesure de la réponse du terrain à un stress thermique : > Mesurer les propriétés thermiques du sous-sol T 0 : température initiale moyenne du terrain (°C) λ : conductivité thermique moyenne du terrain (W/m.K) Cp : Chaleur spécifique volumique moyenne du terrain (MJ/m 3.K) > Relever la géologie et léventuelle activité hydrogéologique > Prévoir la technique de forage appropriée

23 23 Aspects réglementaires Trois grandes séries de textes régissent les dispositions réglementaires applicables aux sondes géothermiques. Il sagit : Du Code Civil; Du Code Minier; Du Code de lenvironnement Article 17 du Décret n° du 28 mars 1978 "Les prélèvements de chaleur souterraine dont le débit calorifique maximal possible calculé par référence à une température de 20 °C est inférieur à 200 thermies par heure et dont la profondeur est inférieure à 100 mètres sont dispensées de l'autorisation de recherches et du permis d'exploitation prévus aux articles 98 et 99 du code minier."

24 24 Qualité Un forage mal réalisé : - induit des contre-performances - présente des risques pour lenvironnement Nécessité de faire appel à un foreur ayant un engagement qualité. Qualiforage : Engagement qualité pour le forage des Sondes géothermiques verticales EDF - ADEME - BRGM liste des foreurs sur Norme française NF X

25 25 Le forage, la sonde, la cimentation et le raccordement

26 26 Quelques systèmes déchanges de chaleur avec le sol Disposition des tubes au sein du forage Schéma dimplantation des sondes eau + glycol matériau de remplissage (ciment spécial géothermie) tube PE 15 – 20 cm injection extraction 2 avantages essentiels pour les sondes géothermiques: Température du sol stable en profondeur Nécessite peu despace

27 27 Le forage > Profondeur : jusquà 150 m > Diamètre : 53/4 (146mm) 41/2 (114mm) > Forage au Marteau Fond de Trou pour les sols durs > Forage au Rotary pour les sols plus meubles

28 28 La foreuse > Foreuse NORDMEYER DSB 2/10 > Hauteur : 10,3 m > Longueur : 6,5 m > Poids : 14,6 t > Machine montée sur chenilles > Double tête de rotation permettant de forer à lavancement

29 29 Description dune sonde Les sondes Un tube en U en polyéthylène de 32 mm de diamètre et 2,9 mm dépaisseur (petit diamètre pour meilleur échange thermique) Forage de 150 mm de diamètre Profondeur maximum de 150 m … mais aussi simple U, coaxiale (Amérique du Nord)

30 30 Objectifs du remplissage des forages : > Éviter les trous dair (isolant thermique) > Optimiser les échanges thermiques entre terrain et sonde > Protection contre les infiltrations de surface > Stabilisation du terrain à long terme Mise en œuvre > Coulis dinjection à base de ciment et de bentonite > Cimentation de bas en haut par le tube dinjection La cimentation

31 31 Le réseau horizontal Les sondes sont reliées par groupe de six sur des collecteurs. Le réseau horizontal est enterré à 1,5 m de profondeur. Le diamètre des tubes varie en fonction du nombre de sondes raccordées.

32 32 Estimation du coût dinvestissement et entretien > Investissement : 130 /ml de sondes (sondes, réseaux, ingénierie et PAC) > Durée de vie des sondes géothermiques : 100 ans > Durée de vie de la pompe à chaleur : 20 ans > Entretien : - Sonde géothermique ne demande pas beaucoup dentretien - Pression vérifiée annuellement pour éviter les risques de fuite - Fluide caloporteur vérifié tous les 10 ans

33 33 > 2 sondes de 75 m Maison individuelle de 100 m² > 9 sondes de 100 m Bâtiment collectif de 600 m² > 40 sondes de 100 m Grand bâtiment collectif de 3000 m² Exemples de puissances possibles

34 34 Exemple de lécole de Kriegsheim > Rénovation du groupe scolaire > SHON : 2748 m 2 > Puissance thermique max : 156 kW > Besoin thermique : 354 MWh/an > Champ de sondes : 26 sondes de 150 m > Investissement champ de sondes : 223 k HT > Autres coûts : 60 k HT > Aide Fonds Chaleur : 220 k

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36 36 Chantier à Bourg-Lès-Valence (février/mars 2009)

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