Sollicité par Eurovia, concepteur de l’innovation Power Road®, le BRGM a développé un outil méthodologique permettant d’évaluer l’intérêt de coupler cette technologie avec un stockage dans le sous-sol de la chaleur récupérée. L’idée est de valoriser la chaleur solaire grâce à la géothermie de surface, pour optimiser les systèmes de chauffage et de rafraîchissement des bâtiments.
16 septembre 2021
Le dispositif installé à Égletons (Corrèze) a pour objectif le déverglaçage et déneigement d’une rue grâce au réseau de chaleur urbain. Le dispositif installé à Égletons (Corrèze) a pour objectif le déverglaçage et déneigement d’une rue grâce au réseau de chaleur urbain.

Le dispositif installé à Égletons (Corrèze) a pour objectif le déverglaçage et déneigement d’une rue grâce au réseau de chaleur urbain.

© Agence Louise/Photothèque Eurovia

Capter la chaleur du soleil absorbée par les revêtements des routes et des parkings : le procédé a été mis au point par Eurovia, grâce à un circuit fermé implanté dans l’enrobé. Innovante et renouvelable, la technologie Power Road® permet ainsi de récupérer la chaleur produite particulièrement l’été… Mais comment la stocker pour pouvoir l’utiliser l’hiver ? Notamment pour le chauffage d’infrastructures collectives telles que des piscines, des centres urbains et commerciaux ou encore des logements sociaux ? « Le sous-sol permet de stocker longtemps une grande quantité de chaleur, à travers un champ de sondes géothermiques verticales, directement dans un aquifère ou bien en cuve enterrée », explique Antoine Voirand, énergéticien au BRGM.

Limiter les investissements

L’établissement s’est vu confier par Eurovia la réalisation d’une étude de faisabilité technique et économique de ces solutions, notamment le champ de sondes géothermiques verticales, les autres modes de stockage s’avérant moins évidents à mettre en œuvre dans ce contexte. « Le couplage entre le Power Road® et un champ de sondes relève toutefois davantage de la régénération du sous-sol que du stockage de chaleur à proprement parler », souligne Antoine Voirand. En effet, la température de l’eau chaude produite par Power Road®, qui varie entre 30 et 40 °C selon le flux solaire incident sur la route, ne permet pas d’atteindre dans le champ de sondes des températures adaptées à une production directe de chauffage. « Cependant, injecter dans le sous-sol la chaleur produite l’été permet de maintenir d’un hiver sur l’autre sa température constante, voire de l’augmenter, et donc de maintenir dans le temps les performances du système énergétique, voire de les booster, poursuit Antoine Voirand. Cet apport en chaleur, qui permet de rester dans le cadre de la géothermie de minime importance, évite d’avoir à installer des longueurs de sondes importantes, ce qui limite les investissements nécessaires. »

Pour les besoins de cette étude sur le temps long, l’équipe du BRGM s’est employée à calculer le coût global de l’investissement initial à réaliser, comprenant l’installation du Power Road®, du champ de sondes mais aussi de la pompe à chaleur nécessaire avec une géothermie de surface. Elle a également estimé les consommations en électricité et en gaz sur une période de 25 ans, à partir de scénarios d’évolution des prix, et évalué les émissions de CO2, toujours sur 25 ans, l’analyse comprenant évidemment un volet environnemental.

La technologie Power Road®, mise au point par Eurovia, permet de récupérer la chaleur du soleil absorbée par les revêtements des routes et des parkings. À gauche : mise en place de l’échangeur thermique dans la chaussée. À droite : mise en œuvre d’une couche de roulement sur l’échangeur. La technologie Power Road®, mise au point par Eurovia, permet de récupérer la chaleur du soleil absorbée par les revêtements des routes et des parkings. À gauche : mise en place de l’échangeur thermique dans la chaussée. À droite : mise en œuvre d’une couche de roulement sur l’échangeur.

La technologie Power Road®, mise au point par Eurovia, permet de récupérer la chaleur du soleil absorbée par les revêtements des routes et des parkings. À gauche : mise en place de l’échangeur thermique dans la chaussée. À droite : mise en œuvre d’une couche de roulement sur l’échangeur.

© Eurovia

Des études paramétriques complexes

Un grand nombre de paramètres ont en outre été pris en compte. Pour chacun d’eux, le BGRM s’est attaché à définir le dimensionnement optimal de Power Road®, en termes de surface, et du champ de sondes, en termes de longueur totale des sondes et de leur écartement. D’autres paramètres liés au sous-sol, en particulier la conductivité thermique, mais aussi au type de bâtiments à chauffer (logements collectifs, maisons individuelles, hôtels, bureaux…) et au climat ont été intégrés pour déterminer les besoins à considérer en matière de chauffage et de rafraîchissement. Ces calculs dynamiques ont permis d’évaluer sur 25 ans les performances du couplage Power Road© - géothermie pour le chauffage de bâtiments.

Les conclusions ? « Il résulte de cette étude que Power Road® peut améliorer les performances du système énergétique, résume Antoine Voirand. Il permet, par rapport à une solution de géothermie classique, de diminuer simultanément le coût complet du système jusqu’à 35 % et son contenu carbone jusqu’à 20 %, suivant les cas. Et ce, grâce à une réduction significative du linéaire de sondes (jusqu’à 70 %), même si celle-ci est en partie contrebalancée par l’installation d’une surface importante de Power Road®. »

La solution Power Road® repose sur un système de capteur solaire thermique intégré à la chaussée. Les rayonnements solaires absorbés sont récupérés par l’échangeur thermique et les calories peuvent être stockées ou restituées immédiatement, comme c’est le cas pour la piscine de Fleurs (42). La solution Power Road® repose sur un système de capteur solaire thermique intégré à la chaussée. Les rayonnements solaires absorbés sont récupérés par l’échangeur thermique et les calories peuvent être stockées ou restituées immédiatement, comme c’est le cas pour la piscine de Fleurs (42).

La solution Power Road® repose sur un système de capteur solaire thermique intégré à la chaussée. Les rayonnements solaires absorbés sont récupérés par l’échangeur thermique et les calories peuvent être stockées ou restituées immédiatement, comme c’est le cas pour la piscine de Fleurs (42).

© Adrien Cailliau/Photothèque Eurovia

Une aide à la décision

Les résultats complets de l’étude paramétrique constituent une véritable aide à la décision pour un projet de chauffage de bâtiment. Cet outil méthodologique permet à Eurovia de définir le dimensionnement du champ de sondes et la surface de Power Road® à installer en fonction des différents paramètres considérés. Cela confirme ainsi l’intérêt de la solution Power Road© en complément de la géothermie de surface. « Le partenariat avec Eurovia pourrait se poursuivre à l’avenir, pour fournir localement des informations sur les caractéristiques du sous-sol du point de vue de la géothermie de surface ou encore pour étudier le meilleur système de chauffage à concevoir pour un bâtiment précis », indique Antoine Voirand.

Le dispositif installé à Égletons (Corrèze) a pour objectif le déverglaçage et déneigement d’une rue grâce au réseau de chaleur urbain. Le dispositif installé à Égletons (Corrèze) a pour objectif le déverglaçage et déneigement d’une rue grâce au réseau de chaleur urbain.

Le BRGM est un expert incontournable du sous-sol : notre collaboration est donc naturelle. Power Road® répond à une demande de réduction des émissions de CO2. Il s’appuie sur des technologies courantes mais fait preuve d’innovation dans la mise en œuvre et l’assemblage des dispositifs énergétiques. Plus de 10 opérations sont déjà en service en France, mais aussi dans d’autres pays.

Sandrine Vergne, Ingénieure développement technique, Direction technique, Eurovia