L’énergie géothermique

La technologie exploite les principes simples de réfrigération et des pompes à chaleur. En ce sens, le fonctionnement de la géothermie s’apparente aux principes de fonctionnement d’un réfrigérateur ou d’un système de climatisation. Comme le montre la Figure 1, un liquide caloporteur circule dans des tuyaux de polyéthylène haute densité (ou des tuyaux en cuivre dans le cas des systèmes à détente directe) qui sont installés dans le sol en boucles verticales ou horizontales. Le liquide circule en boucle fermée et, selon que le système fonctionne en mode de chauffage ou en mode climatisation, extrait ou rejette de la chaleur dans le sol.

Figure 1: Fonctionnement d’un système de géothermie (Source: CCÉG)

À l’intérieur du bâtiment, on retrouve une thermopompe qui contient les pompes et les unités de compression standard ainsi que des options et des composants supplémentaires comme un désurchauffeur ou une unité de chauffage auxiliaire. La température moyenne du sol au Canada est approximativement la même que la température ambiante moyenne, soit 7°C. Le système géothermique exploite donc cette température constante des sols pour climatiser ou chauffer un bâtiment. Par ailleurs, c’est en raison de cette température moyenne au-dessus du point de congélation que le système géothermique se démarque d’un système à thermopompe dit « air/air ». En effet, la performance d’une thermopompe « air/air » diminue grandement lorsque la température de l’air extérieur descend sous la barre des -5°C, réduisant du même coup sa capacité de chauffage lors de la saison froide.

En mode chauffage, le système fonctionne en extrayant la chaleur du liquide caloporteur pour ensuite la compresser et la distribuer dans le système de distribution du bâtiment (à air ou hydronique). En mode climatisation, le système fait la même opération sauf qu’il compresse la chaleur du bâtiment pour la réinsérer dans le sol. Un système bien conçu permet d’équilibrer la charge de chauffage et de refroidissement au cours d’une année afin de maintenir la ressource énergétique du sol stable dans le temps. La conception et l’installation des boucles de sol et la détermination de la capacité de la thermopompe reposent sur un calcul détaillé des besoins énergétique du bâtiment et constituent des étapes cruciales pour le bon fonctionnement du système. Le contrôle de la qualité devrait être une préoccupation pour les municipalités alors que la popularité de cette technologie progresse au sein de la population. La certification d’un système résidentiel par la CCÉG offre des garanties à cet égard.

En termes d’efficacité énergétique et de performance, chaque système est conçu pour des conditions locales et est donc unique. À ce jour, le système ayant la meilleure performance est celui de l’École Du Tournant installé en 2003-2004. Ce système permet des économies de 79,2% sur la consommation annuelle d’une école typique construite selon les exigences du Code modèle national de l’énergie pour les bâtiments (CMNÉB). Un autre système très performant est le Mountain Equipment Cooperative (MEC) de Montréal (65 %).

La géothermie est une source d’énergie renouvelable mais qui requiert un apport en électricité pour son fonctionnement. Lorsque cet apport est de source renouvelable, comme l’hydroélectricité, la géothermie est la méthode de chauffage et de climatisation d’un bâtiment qui occasionne le moins d’émissions de GES. Dans le contexte où un système géothermique remplace un combustible fossile comme le mazout, la géothermie permet l’élimination significative des émissions de GES.

Puisque que la géothermie propose des coefficients de performance qui dépassent souvent trois, quatre ou même cinq fois l’énergie requise pour son fonctionnement, elle contribue à réduire la demande électrique et à désengorger les réseaux de distribution. Elle permet aussi de mieux gérer l’offre et la demande d’électricité en période de pointe saisonnière et journalière.

Les difficultés conséquentes de la technologie comprennent parfois une perturbation importante de l’aménagement paysager lors de l’installation des boucles de sol ou la nécessité de compléter des analyses géologiques. La vérification des compétences du concepteur et de l’entrepreneur ainsi que de leurs capacités au sein des processus de spécification et d’installation peut parfois être difficile. Comme les systèmes coûtent cher, il convient qu’ils soient conçus par des spécialistes afin de s’assurer d’une optimisation des performances énergétiques.

Les principaux obstacles à une adoption à grande échelle incluent la résistance des acteurs conventionnels de l’industrie du chauffage et de la climatisation, l’ingénierie précise requise pour les sites spécifiques et le coût initial. Un obstacle majeur pour les municipalités est la capacité du personnel municipal local à superviser et inspecter les systèmes en général.

Une occasion unique pour les municipalités réside dans les efforts de l’industrie, combinée à des financements locaux et la promotion. L’association nationale pour la géothermie au Canada, la Coalition canadienne de l’énergie géothermique, a bâti un programme de qualité reconnu internationalement que les municipalités utilisent de plus en plus afin de mitiger les risques. Le programme peut aider les municipalités dans leurs efforts de contrôle de la qualité et le respect des exigences du code du bâtiment.

De plus amples renseignements sur la technologie des pompes à chaleur géothermiques sont disponibles sur le site de la CCÉG.