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Les différents types d'échangeurs souterrains des pompes à chaleur géothermiques sur la plateforme expérimentale en géothermie du BRGM (Orléans, Loiret, 2009). © BRGM - Girelle Prod

Evaluation nationale du potentiel des sondes géothermiques verticales, focus sur la région Centre-Val de Loire

02.10.2018
Le dimensionnement des sondes géothermiques verticales nécessite de prendre en compte les propriétés thermiques et la température des formations géologiques traversées dans la tranche 0-200 m de profondeur. À l’échelle nationale, le BRGM, avec le soutien de l’ADEME, a débuté la collecte, l’analyse et la bancarisation des rapports de tests de réponse thermique, un essai de terrain permettant d’estimer ces propriétés. Ces données, valorisées dans la Banque de données du Sous-Sol, seront mises à disposition du public en 2018 via une interface dédiée sur le site web Géothermie Perspectives.

Au-delà de ces données ponctuelles, une cartographie de la conductivité thermique a été réalisée en région Centre-Val de Loire afin d’assister les professionnels de la géothermie dans la conception de leurs installations. En 2018, une carte test à destination des aménageurs permettra d’identifier les zones au plus fort potentiel d’extraction.

Valeurs de conductivité thermique pour les tests de réponse thermique (TRT) analysés. © BRGM

Température initiale du terrain pour les tests de réponse thermique (TRT) analysés. © BRGM

Valeurs de conductivité thermique (gauche) et température initiale du terrain (droite) pour les tests de réponse thermique (TRT) analysés. © BRGM

Contexte

Une étude de préfaisabilité d’une pompe à chaleur sur sondes géothermiques verticales nécessite une caractérisation des propriétés thermiques des terrains traversés afin d’estimer la pertinence technico-économique de l’installation. Pour ce faire, un test de réponse thermique (TRT), qui consiste à faire circuler un fluide chaud dans une sonde test puis à estimer les propriétés du terrain et de la sonde à partir de l’enregistrement de température de fluide, peut être réalisé. Les données issues de TRT n’étaient jusqu’ici ni bancarisées, ni portées à connaissance du public.

Pourtant, à une échelle plus macroscopique, les besoins de l’aménagement passent par l’élaboration de cartes permettant d’identifier les zones les plus favorables à des études d’implantation de sondes géothermiques verticales.

Objectif

L’objectif de cette étude menée en partenariat avec l’ADEME, consiste à réaliser la collecte, l’analyse et la bancarisation des rapports de TRT, ainsi que le recensement des différentes initiatives régionales de cartographie du potentiel de développement des sondes.

Module de test de réponse thermique. © GéauPole

Module de test de réponse thermique. © GéauPole

En parallèle, en partenariat avec la Région Centre-Val de Loire, l’étude vise à élaborer une carte de conductivité thermique des terrains traversés par tranches de profondeur identiques à celles de la réglementation de la géothermie de minime importance, c’est-à-dire 0-50 m, 50-100 m et 100-200 m.

Programme des travaux

À l’échelle nationale, l’étude s’est déroulée en deux phases : l’identification des données thermiques potentiellement disponibles en France Métropolitaine, issues des TRT existants, ainsi qu’un état de l’art des méthodes utilisées lors de la réalisation des cartes de potentiel élaborées au niveau régional.

En région Centre-Val de Loire, à chaque formation du modèle géologique du SIGES a été affectée une valeur de conductivité thermique estimée par la norme suisse SIA-384/6, ce qui a permis d’obtenir une valeur moyenne de conductivité sur une épaisseur donnée.

Résultats obtenus

En 2016, 288 TRT ont été identifiés et listés dans un tableur sur un potentiel de 350 TRT comptabilisés suite à l’enquête auprès des différents opérateurs de la filière géothermie sur sondes (Directions régionales de l’ADEME, bureaux d’étude spécialisés, etc.). Parmi ces TRT, 158 opérations ont été géolocalisées et 44 ont été rattachées à une sonde test déjà enregistrée en BSS. Le dépouillement de 33 rapports a en outre permis de collecter différentes informations relatives au sondage, à l’équipement de la sonde test ou encore aux conditions de réalisation du test de réponse thermique, ainsi que ses résultats. L’analyse de ces données montre une importante hétérogénéité des valeurs de conductivité et de résistance thermique au niveau national.

Ce résultat se confirme au niveau régional où la conductivité thermique peut varier d’un facteur 2 (entre 1,4 et 3,0 W.K-1.m-1), comme le montre la carte Centre-Val de Loire ci-dessous. Cette carte sera prochainement portée à connaissance du public via le site web Géothermie Perspectives.

 Carte de conductivité thermique moyennée sur 0-200 m de profondeur. © BRGM

Région Centre-Val de Loire : Carte de conductivité thermique moyennée sur 0-200 m de profondeur. © BRGM

Le recensement des cartes régionales de potentiel montre que des informations sont disponibles en Franche Comté, Rhône-Alpes, Provence Alpes Côte d’Azur, Bourgogne, Centre-Val de Loire, ou encore plus localement comme sur le territoire de Nantes Métropole, généralement sous la forme d’estimations de puissance extractible par mètre linéaire de forage. Ces cartes ne prennent cependant pas en compte la température des terrains et la typologie du besoin thermique.

La précision de ces cartes pourrait donc être améliorée par un calage avec des données de TRT et par l’application d’une méthode plus élaborée d’estimation de l’énergie extractible à l’échelle régionale prenant en compte la température des terrains, la typologie du besoin thermique et les contraintes réglementaires. Cette méthodologie sera développée et mise en œuvre sur un département ou une région test en 2018.

Partenaires

ADEME

Région Centre-Val de Loire

RAPPORTS PUBLICS

Etude d’une méthode nationale d’évaluation du potentiel géothermique sur sonde géothermique verticale de la tranche 0-200 m de profondeur. - RP-67086-FR (étude nationale)

Mise à jour de l'Atlas des ressources géothermiques sur nappe et carte du potentiel géothermique sur sonde. Région Centre-Val de Loire. - RP-66591-FR (étude région Centre-Val de Loire)

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34