L’école des vergers Kriegsheim Réseau VESTA

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1 L’école des vergers Kriegsheim Réseau VESTA
L’école des vergers Kriegsheim Réseau VESTA

2 ES-Géothermie Géoforest
Les intervenants ES-Géothermie Géoforest Maîtrise d’œuvre 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 d’état 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

3 Réunion du 29 mars 2012 3 CFG SERVICES 3 3

4 Électricité de Strasbourg S.A.
1899 : 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 d’énergies et de services : Electricité : ( clients dans le Bas-Rhin) Gaz naturel : intégration d’ENEREST 4

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

6 ES Géothermie en quelques données
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 6

7 ES Géothermie : Principaux domaines de compétence
Activités en assistance à Maître d’ouvrage 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 7

8 ESG : Principales réalisations
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 d’Illkirch, brasserie d’Obernai, 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 l’EOST 8

9 GEOFOREST 9

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

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

12 Les réalisations: PROJETS TERTIAIRES – COLLECTIFS - PUBLICS
ANNEE DE MAITRE D'OUVRAGE TYPE DE PROJET SURFACE DU LINEAIRE DE PUISSANCE REALISATION BATIMENT (m2) FORAGE MACHINE 2008 SOTRAVEST - Oberbronn HALL INDUSTRIEL 1 450,00 1 300,00 85,00 EIE - Haguenau BUREAUX 450,00 600,00 35,00 MULLER - Wiesbaden 2 500,00 3 200,00 150,00 800,00 65,00 2009 COMCOM HAGUENAU - Batzendorf MULTI ACCUEIL 1 000,00 1 200,00 FEHR TECHNOLOGIE - Bourg Les Valences ETUVE INDUSTRIELLE Equiv m2 2010 CASC – Sarreguemines ECOLE MATERNELLE 700,00 37,00 HABITATION MODERNE - Thal Marmoutier EHPAD 2 300,00 2 600,00 COMMUNE HOCHSTATT VESTIAIRE - TRIBUNES 33,00 COMCOM CENTRE ARGONNE - Les Islettes GROUPE SCOLAIRE 750,00 1 100,00 60,00 2011 COMCOM BRUMATH – Kriegsheim ECOLE PRIMAIRE 3 250,00 3 900,00 200,00 COMCOM PAYS ZORN – Hochfelden MAISON DE PAYS 40,00 COMMUNE NEUGARTHEIM 350,00 500,00 27,00 2012 ECOLE NATIONALE PONT ET CHAUSSEE BATIMENT DESCARTES PLUS 2 450,00 2 080,00 120,00 Marne La Vallée SIBAR – Brumath BATIMENT COLLECTIF 12

13 Les réalisations: PROJETS MAISONS INDIVIDUELLES DE 125 à 400 m2
ANNEE DE REALISATION 2008 12 Réalisations 2009 10 Réalisations 2010 14 Réalisations 2011 21 Réalisations 13

14 La Pompe à chaleur sur champ de sondes et le dimensionnement
Réunion du 29 mars 2012 La Pompe à chaleur sur champ de sondes et le dimensionnement 14 CFG SERVICES 14 14

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 Les pompes à chaleur géothermiques
Les pompes à chaleur géothermiques Pompe à chaleur géothermique - GTH superficiels jusqu’à 100 / 200 m - PAC : pomper de la chaleur d’une source froide (sol) vers une source chaude (bâtiment) - Pas seulement prélèvement … mais aussi gestion des échanges thermiques avec le sol (chaud / froid = ressource) 16

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

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

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 l’eau du circuit de chauffage du bâtiment 4. Le fluide frigorigène se condense et revient à l’état liquide 5. Le détendeur abaisse la pression du liquide frigorigène qui amorce sa vaporisation

20 Dimensionnement d’un champ de sondes
Le dimensionnement de l’installation 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 Raisonnement en terme de puissance ET d’énergie :
L’énergie soutirée Raisonnement en terme de puissance ET d’énergie : Puissance moyenne d’une sonde varie en fonction Du type de sol rencontré De l’implantation du champ La capacité de régénération du sous-sol ne doit pas être inférieure à la puissance d’extraction. 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 Le test de réponse thermique
Mesure de la réponse du terrain à un stress thermique : Mesurer les propriétés thermiques du sous-sol T0 : température initiale moyenne du terrain (°C) λ : conductivité thermique moyenne du terrain (W/m.K) Cp : Chaleur spécifique volumique moyenne du terrain (MJ/m3.K) Relever la géologie et l’éventuelle activité hydrogéologique Prévoir la technique de forage appropriée

23 Aspects réglementaires
Trois grandes séries de textes régissent les dispositions réglementaires applicables aux sondes géothermiques. Il s’agit : Du Code Civil; Du Code Minier; Du Code de l’environnement 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 Qualité Un forage mal réalisé : - induit des contre-performances
- présente des risques pour l’environnement 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 Le forage, la sonde, la cimentation et le raccordement
Réunion du 29 mars 2012 Le forage, la sonde, la cimentation et le raccordement 25 CFG SERVICES 25 25

26 Quelques systèmes d’échanges de chaleur avec le sol
Quelques systèmes d’échanges de chaleur avec le sol 2 avantages essentiels pour les sondes géothermiques: Température du sol stable en profondeur Nécessite peu d’espace Disposition des tubes au sein du forage 15 – 20 cm injection tube PE extraction profondeur ~ 100 m eau + glycol matériau de remplissage (ciment spécial géothermie) Schéma d’implantation des sondes 26

27 Le forage Profondeur : jusqu’à 150 m
Diamètre : 5“3/4 (146mm) ”1/2 (114mm) Forage au Marteau Fond de Trou pour les sols durs Forage au Rotary pour les sols plus meubles

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 l’avancement

29 Description d’une sonde
Les sondes Un tube en U en polyéthylène de 32 mm de diamètre et 2,9 mm d’épaisseur (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 Objectifs du remplissage des forages :
La cimentation Objectifs du remplissage des forages : Éviter les trous d’air (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 d’injection à base de ciment et de bentonite Cimentation de bas en haut par le tube d’injection 30

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 Estimation du coût d’investissement et entretien
Estimation du coût d’investissement 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 d’entretien - Pression vérifiée annuellement pour éviter les risques de fuite   Fluide caloporteur vérifié tous les 10 ans 32

33 Exemples de puissances possibles
Exemples de puissances possibles > 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 33

34 Exemple de l’école de Kriegsheim
Rénovation du groupe scolaire SHON : 2748 m2 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 Chantier à Bourg-Lès-Valence (février/mars 2009)

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