N ° 14
Géothermie
Une stratégie d’appui au développement de la géothermie
En juin 2001 était diffusé le premier numéro du bulletin « La géothermie en Ile-de-France ». Cette initiative fut l’une des premières actions lancées conjointement par l’ADEME et par le BRGM pour relancer la géothermie en France, après la longue période de repli que cette activité avait connue durant les années 1990. L’accent a été mis en priorité à cette époque sur la communication et sur l’information, pour rappeler l’intérêt de la géothermie, sa diversité de techniques et d’usages, ses atouts environnementaux, sa contribution au mix énergétique. Le site internet www.geothermie-perspectives.fr, dédié entièrement à la géothermie et mis en ligne en 2005, a été le point d’orgue de de ces premières actions.
La stratégie mise en place par nos deux établissements s’est ensuite progressivement développée et renforcée selon quatre axes : information et communication, animation et structuration de la filière, développement d’outils et d’actions spécifiques liés aux ressources géothermales, mise en œuvre d’actions en région.
Le Grenelle de l’environnement, auquel l’ADEME et le BRGM ont apporté leur contribution commune, est venu apporter une forte dynamisation à cette stratégie grâce à sa médiatisation, aux outils financiers mis en place (crédit d’impôt pour les particuliers, Fonds Chaleur renouvelable pour la réalisation d’opérations dans les secteurs du résidentiel collectif, du tertiaire, de l’industrie et de l’agriculture), à l’obligation faite aux collectivités d’établir le potentiel géothermique de leur territoire avec la réalisation des Schémas Régionaux Climat-Air-Energie (SRCAE) et des Plans Climat-Energie Territoriaux (PCET).
Parallèlement, était créée en 2010, à l’initiative de nos deux organismes, l’Association Française des Professionnels de la Géothermie (AFPG), aujourd’hui pleinement opérationnelle avec sa centaine d’adhérents.
Ainsi, l’ADEME et le BRGM aident-ils continuellement, grâce à leur collaboration et à la mise en commun de moyens, à donner à la géothermie une place plus significative dans le paysage énergétique français. Le chemin parcouru depuis le début des années 2000 a été long mais enthousiasmant. Il reste encore beaucoup à faire mais la voie est tracée.
Ce Bulletin n°14, est le dernier numéro sous sa forme actuelle. Ses articles seront désormais intégrés au site Internet www.geothermie-perspectives.fr dont la nouvelle version vient d’être mise en ligne récemment.
S O M M A I R E >> É D I T O >> par Philippe Laplaige, ADEME Directeur de publication Alain Desplan, BRGM Rédacteur en Chef
Mars 2014
L’ÉNERGIE DU SOUS-SOL
en rance a
Alimentation d’un réseau de chaleur par l’aquifère du Néocomien : une opération géothermique originale à plus d’un titre
>> p.2, 3 et 4
Dossier : la démarche de qualification des entreprises de forage
Présentation du RGE et insertion des forages géothermiques dans le dispositif
>> p.5 et 6
Le référentiel existant pour bâtir une qualification : normes, guides techniques
>> p.7 et 8
Historique et évolution vers une qualification du label Qualiforage
>> p.9
Une première exploitation de la chaleur géothermale pour une application industrielle
>> p.10 et 11
Retour d’expérience : le siège social d’EIffAGE Immobilier Picardie
>> p.12 et 13
Réhabilitation des bâtiments administratifs de la Communauté de l’Agglomération Creilloise (Oise)
>> p.14 et 15 En bref
>> p.16
Agenda et formations
>> p.16
Alimentation d’un réseau
de chaleur par l’aquifère du Néocomien : Une opération
géothermique originale à plus d’un titre
Hauts de Seine Habitat, bailleur social public du département des Hauts-de-Seine (92), engagé dans une démarche environnementale, a souhaité utiliser une énergie renouvelable et locale pour le chauffage des 3 500 logements du Plessis-Robinson. Pour répondre à cet engagement, le maître d’ouvrage s’est tourné vers la géothermie pour approvisionner en chaleur ce patrimoine.
>> Par Ph. JAMET, Directeur technique
des grands projets. Région sud-ouest J.B. SIVERY, Chef de Projets.
Région Ile-de-France, Dalkia
LA pLAtE-fORME dE fORAgE tRèS pROchE dES hAbItAtIOnS
© Dalkia France
Le Projet
L ’
opération de géothermie a principale- ment consisté à réaliser deux forages de 1 000 mètres de profondeur environ pour capter l’aquifère géothermal du Néoco- mien, et à installer des pompes à chaleur (PAC) de grande puissance pour alimenter le réseau de chaleur. Des travaux connexes essentiels sur les équipements d’appoint et la distribution ont aussi été nécessaires pour valoriser au mieux la ressource. En termes de planning, les travaux se sont déroulés d’août 2011 à mars 2013.Contrairement à la majorité des opérations de géothermie, dites « profondes », il s’agit là de géothermie « intermédiaire ». Le forage du Plessis-Robinson capte la formation géolo- gique du Néocomien située entre 900 et 1 000 mètres de profondeur. C’est le premier doublet géothermique qui exploite cet aquifère en dou- blet, c’est-à-dire avec un forage de réinjection.
La température de l’eau géothermale étant limitée à 38 °C, il est nécessaire de mettre en œuvre des pompes à chaleur de grande puissance.
Au Plessis-Robinson, le doublet au Néocomien constituait la solution la plus rentable et raison- nable compte tenu des besoins de chaleur.
Avec des besoins en chaleur couverts à plus de 50 % par la géothermie, les résidents bénéfi- cient d’un taux de TVA réduit, ce qui renforce l’attractivité économique du projet par rapport à une solution conventionnelle. Ce projet a été fortement soutenu par l’ADEME au titre du Fonds Chaleur en raison de son caractère inno- vant avec la valorisation d’une ressource non exploitée par doublet en géothermie.
fonctionnement de l’installation
L’eau de l’aquifère du Néocomien est captée en profondeur à un débit de 200 m3/h, sa tempéra- ture est d’environ 38°C. Arrivée en surface, elle est clarifiée des particules mises en circulation par des filtres cycloniques et une maille filtrante pour limiter les problématiques de colmatage.
Ensuite, un échangeur thermique transfère les calories de l’eau de l’aquifère vers des pompes à chaleur qui remontent la température du réseau de chaleur afin d’assurer les besoins thermiques des logements raccordés. A tout moment, un appoint/secours permet, grâce à des chaudières fonctionnant au gaz naturel, de compléter la fourniture d’énergie ou pallier à toute défaillance de la centrale géothermique.
Enfin, l’eau géothermale, refroidie à 15°C, est renvoyée par le second puits géothermique
dans son milieu d’origine pour ne pas altérer l’équilibre hydrogéologique du Néocomien. Il n’y a ainsi aucun échange de matière entre l’eau géothermale et l’eau du réseau, mais unique- ment un transfert de chaleur.
Les aspects techniques novateurs
Production et réinjection dans l’aquifère du Néocomien
La formation géologique du Néocomien est une nappe stratégique. Elle constitue en effet une réserve en eau potable pour la région pari- sienne. Pour cette raison, son exploitation ne pouvait se faire qu’avec la réalisation d’un dou- blet afin d’injecter quantitativement et qualitati- vement l’intégralité de l’eau puisée. Par ailleurs, l’aquifère étant constitué dans une couche argi- lo-sableuse, il présentait des contraintes d’ex- ploitations importantes d’où l’importance de la qualité de la complétion (matériaux permettant le captage du réservoir) avec notamment un choix judicieux des crépines et du massif de gravier, ainsi qu’une efficacité de la filtration, en surface, des particules sableuses qui pour- raient être entraînées.
Forages dans une zone résidentielle dense Les travaux de forage ont été complexes à réaliser dans la mesure où il était nécessaire d’effectuer certaines phases de forage 24 h/24 afin d’éviter les problématiques d’effondrement du forage, de pénétration du fluide de forage dans le terrain et aussi de limiter la durée des nuisances pour les riverains. Les travaux ont nécessité des aménagements acoustiques du rig de forage ainsi que des dévoiements et bar- botages des fumées des groupes électrogènes.
Des réunions d’information avec les riverains et
des visites de chantier ont été organisées pour sensibiliser le public et permettre aux travaux de se réaliser dans un contexte urbain dense.
Les soutiens de la mairie du Plessis-Robinson et de Hauts-de-Seine Habitat ont été détermi- nants pour mener à bien l’opération.
Les chiffres clés :
• Date de mise en service : mars 2013
• Nombre de logements : 3 500
• Nombre de sous-stations : 33
• Coût d’investissement : 12 M€ HT
• Aide Fonds Chaleur via l’ADEME : 4,85 M€
• Bilan développement durable et financier : - 62 % des besoins en chaleur couverts par la géothermie
- 55 % d’énergies renouvelables - 6 000 tonnes de CO2 évitées / an - 25 % de réduction sur la facture de chauffage en 2013, puis 40 % dès 2014
• Doublet géothermique au Néocomien : - Profondeur de l’aquifère capté : de 880 à 980 mètres
- Débit : 200m3/h
- Température de production : 38°C - Température de réinjection : 15°C
• Process choisi : boucle géothermale avec pompes à chaleur centralisées
• 2 PAC de 3,4 MW chacune soit 6,8 MW
• COP machine : 4,5
• COP global moyen annuel > 4,2 SchéMA dE LA pROductIOn Et dE LA dIStRIbutIOn
dE chALEuR du pLESSIS-RObInSOn
Couplage de la géothermie avec des pompes à chaleur
Deux pompes à chaleur centrifuges ont été mises en place pour atteindre une température suffisante pour le chauffage des logements du Plessis-Robinson. La température du Néoco- mien ne suffit pas pour le chauffage des loge- ments anciens raccordés. Ainsi, les pompes à chaleur ont permis de viabiliser l’exploitation de la ressource en augmentant la température disponible à 70°C.
Travaux sur la distribution hydraulique optimale
Un travail de fond a été mené pour optimiser l’énergie puisée dans l’aquifère géothermal.
Ainsi, différents choix techniques complémen- taires ont été mis en œuvre :
• diminuer les températures de retour de chaque circuit du réseau,
• réchauffer en priorité les retours les plus froids,
• réchauffer des circuits basse température par les circuits les plus chauds,
• piloter l’intégralité de la production par des automates.
© Dalkia France
Opérateurs
Maître d’ouvrage : Hauts-de-Seine Habitat OPH Exploitant : Dalkia
Partenaires
Partenaire financier : Direction régionale Ile-de-France de l’ADEME au titre du Fonds Chaleur-Région Ile-de-France
Couverture du risque géologique : SAF-Environnement Bureau d’études sous-sol : G2H-Conseil
Forage : COFOR
Crépines : Johnsonscreens®
Pompes à chaleur : FRIOTHERM
LES pOMpES à chALEuR dE gRAndE puISSAncE
© Dalkia France
La démarche de qualification
des entreprises de forage
Présenté en mars 2013, le plan de rénovation énergétique de l’habitat répond à l’engagement du Président de la République de rénover 500 000 logements par an d’ici 2017. L’atteinte de ces objectifs ambitieux nécessite la montée en compétences des artisans et entreprises du bâtiment car la qualité des travaux est une condition première pour réussir les projets de rénovation énergétique.
C’est pour aider les particuliers à mieux identifier ces professionnels que l’ADEME et l’Etat ont lancé la mention RGE (renommée Garant de l’environnement) dont les professionnels devront être titulaires, pour pouvoir faire bénéficier aux particuliers des aides à la rénovation énergétique, dès le 1
erjuillet 2014 pour l’éco prêt à taux zéro (éco-PTZ) et dès le 1
erjanvier 2015 pour le crédit d’impôt développement durable (CIDD).
>> Dossier coordonné
par Pascal Monnot, Chef de projet géothermie, BRGM
Présentation du RGE
et insertion des forages géothermiques dans le dispositif
>> Par Jonathan Louis,
Ingénieur, ADEME
DOssIER
La mention « RGE » repose sur trois piliers solides
Le premier est la qualification professionnelle de l’entreprise, qui reconnait sa capacité tech- nique à réaliser des travaux dans une activité donnée. Un organisme de qualification vérifie, dans le domaine de travaux concerné, que l’entreprise a souscrit des assurances travaux et responsabilité civile, respecte ses obligations légales et financières, dispose de références attestées, ne sous-traite qu’à des entreprises elles-mêmes RGE et réalise au moins deux chantiers dans le domaine tous les 2 ans.
Le deuxième pilier est l’audit de chantier auquel l’entreprise doit se soumettre dans les 24 mois qui suivent l’attribution de la qualifi- cation « RGE ».
Enfin, le troisième pilier concerne la formation d’au moins un référent technique désigné par l’entreprise dans le domaine de la qualification
« RGE ». Courant 2014, une concertation sera menée par les ministères afin d’établir un cadre réglementaire pour les formations aux écono- mies d’énergie et énergies renouvelables per- mettant d’accéder à des qualifications portant la mention « RGE ».
Les exigences de ces trois piliers sont contrô- lées par des organismes de qualification qui procèdent par examen préalable, échange avec l’entreprise, et audit en faisant intervenir des rapporteurs externes, experts et indépendants.
Les qualifications sont attribuées pour une période de 4 ans, avec une vérification annuelle de la pérennité des moyens humains, tech- niques et financiers. En cas de non-conformité, ou de plainte d’un particulier, une réclamation peut être faite auprès de l’organisme qualifica- teur qui peut entraîner la suspension ou le re- trait de la qualification. Le sérieux du dispositif, l’indépendance, la compétence et l’impartialité des organismes de qualification sont garantis par leur accréditation délivrée par le COFRAC.
A ce jour, près de 14 000 entreprises possè- dent déjà une des qualifications RGE délivrées par QUALIBAT, QUALIFELEC et Qalit’EnR, ces entreprises sont référencées sur le site : http://renovation-info-service.gouv.fr/
Enfin, il a été décidé d’enrichir le dispositif « RGE » d’un volet concernant les professionnels de la maîtrise d’œuvre – bureaux d’étude, écono- mistes de la construction, architectes – à tra- vers le lancement de « RGE » pour les études.
Cette nouvelle charte, signée le 4 novembre
2013 à BATIMAT permettra d’une part aux maîtres d’ouvrage d’identifier la compétence des professionnels en matière d’amélioration de la performance énergétique et, d’autre part, d’engager la montée en compétence de ces maîtres d’œuvre.
Pour répondre aux spécificités des entreprises de forage, des groupes de travail ont été me- nés avec les professionnels de la filière, pour appliquer les exigences de la mention « RGE ».
Ce travail à aboutit fin 2013 à la création de référentiels en phase avec la mention « RGE » pour les qualifications reconnaissant la compé- tence technique d’une entreprise à réaliser des forages géothermiques.
QUALIBAT
Dans le contexte du développement des énergies renouvelables, QUALIBAT a mis en place en 2010, une qualification pro- fessionnelle dédiée aux forages géother- miques.
Le renforcement de la réglementation et le champ d’application de la géother- mie de minime importance va introduire de nouvelles dispositions applicables à l’ensemble de la filière, notamment en matière de formation et de vérification des compétences des entreprises.
L’obligation de qualification des entre- prises réalisant des forages d’eau et des sondes géothermiques à basse tempé- rature va entraîner des bouleversements importants que QUALIBAT va accompa- gner en mettant en place des qualifica- tions conformes aux prescriptions géné- rales applicables.
Pierre Girard
Qualit’EnR - QualiPAC
Qualit’EnR est l’association française pour la qualité d’installation des sys- tèmes à énergie renouvelable. Depuis 2006, l’association agit pour promouvoir la qualité du travail des professionnels avec ses qualifications « RGE » qui ras- semblent plusieurs milliers d’entre- prises : Qualisol, QualiPV, Qualibois et QualiPAC.
Thierry Autric
DOssIER
L
es ressources géothermales très basse énergie, c’est-à-dire qui nécessitent l’utilisation d’une pompe à chaleur, sont exploitées sous différentes configurations : en circuit fermé (sondes géothermiques verti- cales, champ de sondes, corbeilles, capteurs horizontaux, capteurs à détente directe) ou en circuit ouvert (forages d’eau).Ces solutions techniques sont plus ou moins bien maîtrisées, mais en revanche, pas tou- jours encadrées par des référentiels tech- niques (DTU), règles de l’art (guides), normes ou certifications. Il y a 7 ans, on pouvait encore constater qu’un vide normatif existait pour l’ensemble de ces techniques.
C’est pourquoi le BRGM, en partenariat avec l’ADEME, a initié la réalisation d’un « Guide pour la mise en œuvre des pompes à cha- leur géothermiques sur aquifères ». Ce docu- ment s’adressait aux maîtres d’ouvrage, aux bureaux d’étude et à tout organisme concerné par le chauffage géothermique par pompes à chaleur. Devant le succès de sa diffusion, il a été décidé de le réviser et le compléter avec un guide pour la mise en œuvre de PAC sur champs de sondes. Ces deux guides ont été publiés en 2012.
Pour améliorer l’encadrement de l’important développement des sondes géothermiques verticales en France, le BRGM a lancé en 2007, en collaboration avec le Syndicat des Foreurs d’Eau et Géothermie (SFEG), une dé- marche de normalisation sur la mise en œuvre de la sonde géothermique verticale (norme NF X10-970 homologuée le 30 août 2010 et révisée en janvier 2011). A la suite de cette action, une démarche visant la normalisation
« produit » sur la boucle de sondes géo- thermiques a été mise en route fin 2009 et homologuée le 27 mars 2013 (NF X10-960).
En 2012, un groupe de travail a été mis en place pour réviser la norme NF X10-999 sur le forage d’eau de géothermie en collaboration avec le SFEG (homologation prévue pour début 2014).
La même année, un autre groupe de travail, as- sociant de nombreux partenaires (CETE EST/
LRPC, IDTE/IFSTTAR, IUT Rennes, HERMES TECHNOLOGIE, IDEMIX, SCHWENK, MCCF/
Soletanche-Bachy, SUD-CHEMIE), a été mis en place en vue de réaliser un projet de norme (PR NF X10-950) sur le coulis de scellement des sondes géothermiques. Son homologation est prévue pour 2016.
L’objectif global de cette action de normali- sation est de mieux encadrer la profession
et de donner à la filière des règles de l’art qui favorisent d’une part le contrôle sur le chan- tier (notamment ceux menés dans le cadre du label qualité Qualiforage), et qui contribuent d’autre part à la mise en place de référentiels techniques et juridiques. Les normes sont des documents vivants qui nécessitent une révi- sion régulière.
Au niveau européen, des travaux sont en cours dans ce domaine, notamment en ce qui concerne la normalisation des tests de réponse thermique (TRT) ainsi que la mise en œuvre des capteurs géothermiques. Par contre, aucune norme produit n’existe sur la boucle de sonde, ni sur le coulis géothermique. Les actions menées en France dans ce domaine représentent donc une première initiative. Le BRGM se rapproche actuellement de l’AFNOR afin d’étudier les opportunités d’étendre ces normes à l’Europe et à l’International.
>> Par Pascal Monnot,
Chef de projet géothermie, BRGM
Le référentiel existant pour bâtir une qualification :
normes,
guides techniques
DOssIER
Les besoins :
formation des foreurs
Le développement de qualifications conformes à la norme NF X50-091 portant sur la qualification d’entreprise et respectant la charte d’engagement RGE, implique que les entreprises soient formées par un organisme de qualification agréé pour pouvoir bénéficier de cette qualification.
Or, on déplorait en 2013 qu’aucune formation à destination des entreprises de forage n’existait. Le Syndicat des foreurs d’eau et de géothermie (SFEG) délivre un Certificat de Capacité Professionnel (CQP) ; il ne s’agit pas d’une formation, mais d’une validation des acquis.
Afin de répondre à ce besoin de formation, la division géothermie du BRGM et l’ENAG ont proposé de monter en 2014, avec l’appui technique des professionnels et le soutien financier de la Région Centre, une telle formation à destination des entreprises de forage.
Transfert de Qualiforage à Qualit’EnR :
règlement usage, audits
La qualification Qualiforage développée par Qualit’EnR sur la base de la démarche portée jusque-là par le BRGM et l’ADEME, sera délivrée à des entreprises ayant les moyens techniques, humains et financiers de réaliser des forages géothermiques de très basse énergie dans le respect des règles de l’art. Deux modules sont prévus : un premier dédié aux forages sur sonde et un second dédié aux forages sur nappe.
Règlementation,
qualification obligatoire
Afin de préserver les enjeux environnementaux et de limiter les risques associés au forage, la réglementation du code minier, relative à la géothermie de minime importance, fera l’objet d’un décret qui rendra obligatoire la qualifi- cation des foreurs. Ce décret sera accompa-
Formations Géothermie
L’ ADEME et le BRGM co-produisent ces modules de formation, avec la participation des professionnels de l’ , l’ Association française des professionnels de la géothermie
formations 2014
Géothermie
Renseignements et inscriptions : brgmformation@brgm.fr
organisme de formation enregistré sous le n° 2445P017845 Flashez ce code avec votre smart-phone et
retrouvez l’actualité des formations surhttp://formation.brgm.fr
Réalisation BRGM-Géothermie, mars 2014. Copyright: BRGM, ADEME, Qualiforage, villes de Beaumont et de Melun
DOssIER
gné d’un arrêté qui précisera les référentiels de qualification applicables aux entreprises effectuant des travaux de géothermie de minime importance.
Cet arrêté indiquera d’une part les exigences relatives aux critères d’évaluation pour la déli- vrance de la qualification et au processus de maintien de la qualification. Il fournira d’autre
part une « grille d’audit » pour le contrôle de réalisations sur les chantiers en cours.
La qualification est basée sur la logique de 4 ans du modèle « RGE », avec un suivi annuel simplifié qui permet de renouveler le certificat de qualification valable un an. Il sera possible d’obtenir une qualification « probatoire » (limi- tée à deux ans) en l’absence de références récentes de forage.
Historique et évolution
vers une qualification du label Qualiforage
P
our permettre le développement d’en- treprises de forage spécialisées dans la réalisation de sondes géothermiques, EDF R&D s’est rapprochée à la fin des années 1990 de foreurs suisses et allemands. Durant cette période, EDF a lancé 50 opérations de référence sur sondes géothermiques verticales dans l’est de la France et en Bretagne. A l’issue de ces opérations de référence, la diffusion de ce type d’installations à tout le territoire français a été décidée. Ainsi, dans un souci de maîtrise de ce développement, EDF a mis en place début 2001 une démarche d’enga- gement qualité, s’appuyant dès 2002 sur le BRGM, avec le partenariat de l’ADEME, afin d’avoir les moyens de cette ambition. Depuis 2005, le BRGM assure le pilotage de la dé- marche pour le compte de EDF et de l’ADEME.Le Label Qualiforage a été créé en 2007 ; il s’appuie sur le premier « cahier des charges » de la marque ; depuis 2009, cette démarche n’est plus portée par EDF.
En 2012, les négociations entre partenaires (AFPG, SFEG, ADEME et BRGM) ont mené à la décision de transférer la gestion de la marque Qualiforage à l’organisme de qualification
Qualit’EnR. En 2013, le BRGM s’est donc im- pliqué dans ce transfert avec la participation des professionnels du forage (SFEG et AFPG), des organismes de qualification (QUALIBAT et Qualit’EnR1), et des représentants du Minis- tère de l’Ecologie (DGEC, DGALN, DGPR). En parallèle, et dans le cadre de la refonde de la règlementation sur la géothermie de minime importance, le BRGM a également participé aux travaux menés par le groupe de travail
« Qualification des foreurs » piloté par la DGEC.
Le principal objectif du transfert de Qualifo- rage est de rendre ce label compatible avec les règles définies dans la charte d’engagement relative à la « Reconnaissance Garant Environ- nement ». A terme, l’objectif est de rendre Qua- liforage éligible à la future éco-conditionnalité des aides publiques, annoncée pour le 1er juillet 2014. Deux modules de qualifications dédiés au forage doivent être mis en place, à savoir :
« Qualiforage module géothermie sur sonde » et
« Qualiforage module géothermie sur nappe ».
Au terme de l’année 2001 on comptait 14 foreurs qualifiés, et à fin 2012 64 foreurs, avec un pic de 70 foreurs agréés en 2008.
L’augmentation rapide du nombre de foreurs qualifiés par le BRGM s’est traduite par un en- gouement pour la géothermie très basse éner- gie sur sondes. La forte diminution enregistrée en 2012 est à mettre en relation avec la mise en place d’un nouveau règlement intérieur plus strict d’usage de la marque, ainsi qu’avec la conjoncture économique défavorable au déve- loppement de la géothermie pour les maisons individuelles.
De 2001 à fin 2012, le BRGM a réalisé 172 contrôles de chantiers et a formé 192 foreurs au dispositif Qualiforage. Durant cette période, le BRGM a traité 24 retours clients mécontents, sur plusieurs milliers de forages réalisés. A la fin de l’année 2012, on comp- tait des entreprises de forage agréés sur 57 départements.
>> Par Pascal Monnot, Chef de projet géothermie, BRGM
(1) La qualification des foreurs est actuellement portée par
les deux principaux organismes de qualification Qualit’EnR et QUALIBAT. Le transfert de la marque Qualiforage a été ciblé vers Qualit’EnR, le BRGM restant propriétaire de la marque jusqu’en 2016. QUALIBAT possède déjà un code de qualification associé (1372 - Forage pour capteurs géothermiques verticaux).
qualiforage - fOREuRS cOntRôLéS 60
50 40 30 20 10 0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Nb foreurs Cumulé
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Foreurs contrôlés par année Foreurs contrôlés cumulés
1
6
12 10
25 29 56
34
DOssIER
Le projet ÉCOGI à Rittershoffen (Alsace) vise à alimenter en chaleur l’usine de Roquette Frères à Beinheim, industriel français leader mondial de la transformation de l’amidon.
Un point d’étape du projet est fait à la suite du succès du premier forage (GRT-1), avant la réalisation du second forage (GRT-2).
Contexte - rappel du projet
L
es utilisations industrielles de la chaleur géothermale sont en France très rares voire quasiment inexistantes.Le projet ÉCOGI à Rittershoffen (Alsace) vise à extraire la chaleur d’un fluide géothermal qui circule dans un réseau de fractures affectant
les formations géologiques profondes du fos- sé rhénan. La société éponyme, créée en 2011 par le Groupe Électricité de Strasbourg (ÉS), Roquette Frères et la Caisse des Dépôts, est le vecteur de cette opération qui doit à terme alimenter en chaleur (24MWth à 160°C), l’usine de Roquette Frères de Benheim (indus- triel français leader mondial de la transforma- tion de l’amidon).
Ce projet ambitieux valorise le potentiel géo- thermique exceptionnel de l’Alsace, terre historique de la géothermie. Il été soutenu par les pouvoirs publics, notamment via le Fonds Chaleur renouvelable de l’ADEME pour la partie production de chaleur, c’est à dire la centrale géothermique avec ses deux forages profonds ainsi que la construction des 15 km de réseau de chaleur.
>> Par Guerric Villadangos,
Directeur général d’ÉCOGI Albert Genter, Directeur scientifique GEIE –Directeur adjoint ES-Géothermie
LA pLAtE-fORME du fORAgE gRt-1
©Guerric Villadangos, ÉCOGI
Une première exploitation
de la chaleur géothermale pour
une application
industrielle
tESt dE pROductIOn nOctuRnE SuR LE fORAgE gRt-1
©Guerric Villadangos, ÉCOGI
Ainsi, ÉCOGI concrétise l’émergence d’une nouvelle filière énergétique portée par un ensemble d’acteurs français reconnus (no- tamment COFOR, CFG-Services, BRGM, ...) qui sont rassemblés autour de ce projet avec notamment ÉS-Géothermie, filiale du groupe ÉS, initiateur du projet. De plus, la Région Al- sace apporte son soutien financier et bénéficie d’un tissu d’entreprises locales impliqué dans la réalisation des travaux (Hermann BTP, Stib, CEFA, etc).
ÉCOGI, qui est au service du développement industriel et économique, doit confirmer la faisabilité et les atouts de l’exploitation de la chaleur géothermale. Celle-ci offre une puis- sance constante toute l’année, 24 heures sur 24, indépendamment de la météorologie, avec un faible impact visuel en surface et sans émission de CO2.
Le premier forage : GRT-1
Le premier forage dénommé GRT-1 a été foré à plus de 2 500 m de profondeur durant le deuxième semestre 2012. Il a recoupé comme prévu les séries géologiques sédimentaires du Tertiaire et du Secondaire du fossé rhénan reposant sur un socle cristallin de nature gra- nitique.
L’objectif géothermique du forage correspon- dait aux formations fracturées du fond de bas- sin (grès du Buntsandstein) et au toit du socle atteint aux cotes prévues par la sismique de surface.
La section découverte du forage est recoupée par des zones fracturées avec notamment
une faille locale, dite de Rittershoffen qui est d’orientation générale nord-sud et à plonge- ment ouest. Cette faille, correspond à la bor- dure occidentale du Horst de Rittershoffen et présente dans le détail une structuration com- plexe en profondeur avec notamment une zone intensément déformée par une fracturation cassante et affectée par des altérations hydro- thermales.
Un ensemble de mesures réalisées dans le puits (logging, diagraphies, imageries) ou sur les cut- tings (diffraction de rayons X, lames minces) a permis une caractérisation structurale fine des terrains traversés.
Ces mesures associées au suivi géochimique du fluide ont notamment démontré (ce qui était prévisible mais qui restait à confirmer), une forte similitude avec les fluides des autres pro- jets locaux situés dans fossé rhénan (Soultz- sous-Forêts, Landau, Insheim, Bruchsal, Bruhl) à savoir, une forte salinité (~100g/l), un pH légèrement acide, et une température en fond de puits d’environ 160°C.
A la fin du forage, le puits GRT-1 qui est arté- sien, a fait l’objet d’une première caractérisa- tion hydrogéologique en se basant notamment sur une modélisation de type réservoir à double porosité à potentiel imposé. Les résultats de cette caractérisation ont fait ressortir qu’il n’était pas possible d’exploiter la totalité du potentiel géothermique bien réel du réservoir.
Cette étape était cruciale pour la poursuite du projet puisque, sauf en cas d’échec total pour lequel le projet était garanti à environ 50 %, ÉCOGI devait atteindre les objectifs de débit prévus.
Sur la base de ces éléments encourageants, un programme de développement des perfor- mances hydrauliques du puits par amélioration de la connexion puits-échangeur, a été élaboré et mis en œuvre à la fin du premier semestre 2013.
Ce programme de développement a bénéficié des conditions prévues au titre de la conven- tion de garantie signée entre ÉCOGI et la SAF- Environnement. Grâce à ce soutien, le pro- tocole de développement a pu être complété et intégrer une composante « surveillance/
monitoring sismologique en temps réel des opérations » basée sur l’expertise de l’EOST et d’ES-Géothermie.
Piloté par ÉCOGI et ÉS-Géothermie, de l’élabo- ration à l’analyse des résultats en passant par la supervision, ce programme a été innovant, en particulier par la transposition des tech- niques pétrolières au cas de la géothermie pro- fonde à haute température dans des conditions de réservoir fracturé. Ces opérations réalisées avec les paramètres requis pour l’exploitation ont permis un développement quantifiable du réservoir, tant en mode producteur qu’en mode injecteur.
Les suites de l’opération, le deuxième forage : GRT-2
Fort de ces résultats positifs et dans un objectif de maximisation du productible et de réduction des risques d’échec du forage GRT-2, et donc par conséquent de l’opération géothermique, une nouvelle campagne d’acquisition de don- nées sismiques a été réalisée durant 2013.
La définition du programme et la supervi- sion ont été faites en collaboration entre CDP consulting, ES-Géothermie et ECOGI qui se sont appuyés pour la réalisation de terrain sur la société française GALLEGO.
L’exploitation des nouvelles données mises en perspective avec les données du puits GRT-1 a été faite de la fin 2013 au début 2014 afin de préparer la trajectoire déviée du forage GRT-2.
Le démarrage des travaux du nouveau forage est prévu en mars 2014 pour une finalisation à l’été.
Le programme de caractérisation du puits et celui du doublet et son éventuel développe- ment, bien que se basant sur l’expérience du GRT-1, restent innovants dans son approche optimisée. C’est une autre page qui devra s’écrire sur le thème du fonctionnement d’un doublet géothermique en milieu fracturé en conditions géologiques rhénanes.
Retour d’expérience :
le siège social d’EiffaGE immobilier Picardie
Cette nouvelle construction bénéficie de chauffage et de rafraîchissement par géothermie grâce à un champ de 7 sondes.
Pourquoi agir ?
L’entreprise EIFFAGE Immobilier de Picardie, initialement située à Compiègne, souhai- tait établir son siège social à Amiens. Cette construction s’est réalisée dans une démarche environnementale, sociale et sociétale.
Dans le cadre de la démarche de dévelop- pement durable du groupe EIFFAGE, ont été lancés en 2007 les « projets pilotes de déve- loppement durable ». Ils permettent de mettre en œuvre à l’échelle locale des actions inno- vantes et exemplaires dans le domaine envi- ronnemental ou social. Ces projets pourront
montrer le savoir faire d’EIFFAGE en matière de développement durable auprès de ses par- tenaires et clients. C’est dans cet esprit que s’est inscrit ce projet de construction d’un de bâtiment démonstrateur de 790 m² utiles.
Il constitue une vraie réussite au niveau de ses performances énergétiques puisque sa
© Eiffage
fORAgE dES SOndES géOthERMIquES
>> Par Philippe Clement,
Directeur de programmes, EIFFAGE IMMOBILIER PICARDIE
MISE En pLAcE d’unE SOndE (dE typE dOubLE u)
© Eiffage Immobilier
Contacts :
ADEME Direction Régionale de Picardie 67 avenue d’Italie
80094 Amiens Cedex 3 03 22 45 18 90
ademe.picardie@ademe.fr
Les chiffres clés :
• Organisme maître d’ouvrage : EIFFAGE Immobilier Picardie
• Architecte : Cabinet François Seigneur
• Bureau d’études thermique : Climtherm
• Partenaires : ADEME : 33 825 € Région Picardie : 33 825 €
• Coût :
Investissement : 186 450 € dont : > PAC eau/eau : 25 000€ > Sondes et forage : 46 220€ > Chaufferie, électricité et régulation : 9 905 €
> Poutres statiques, réseau de distribution et échangeur à plaque : 105 325 €
• Bilan Environnemental :
> 9,5 tonnes de CO2 évitées par an > 115 MWh d’énergie primaire économisés pour le chauffage
• Date de lancement : Mise en service fin 2010
consommation est de 22,67 kWh/m² par an (Classe A du DPE) et ne rejette que 2 kg eq.CO2/m² par an (Classe A du DPE).
Cette performance a pu être atteinte grâce à un travail cohérent entre l’architecte, le bu- reau d’études et le maître d’ouvrage puisque l’enveloppe du bâtiment a été travaillée avant l’intégration d’énergies renouvelables. La sur-isolation de la toiture, l’enveloppe perfor- mante du bâti (isolation et vitrages), la mise en place de protections solaires (côté ouest et sud), l’utilisation de systèmes de chaud et froid performants, l’installation de panneaux photovoltaïques en terrasse, le recours à une ventilation double flux, en font un bâtiment à énergie positive.
Le chauffage et le rafraîchissement sont assurés par une pompe à chaleur (PAC) sur
sondes géothermiques verticales. Un test de réponse thermique du sol a permis de déter- miner une puissance d’extraction de 42W/ml de sondes. Pour couvrir les besoins, 7 sondes de type double U en PEHD d’une profondeur de 100 m ont été installées. Le bâtiment est équipé de poutres climatiques qui alimentent les bureaux en chaud et froid. Le froid est assuré par géocooling. Cette opération a été soutenue par l’ADEME et le Conseil régional de Picardie dans le cadre de l’appel à projet PREBAT 2009.
Présentation et résultats
Pour contrôler l’atteinte effective des objec- tifs de performance énergétique, le maître d’ouvrage et l’ADEME ont décidé de mettre en place une campagne de mesure des consommations d’électricité après la mise en service du bâtiment. Tous les postes régle- mentaires ont été instrumentés, avec des points de mesure toutes les dix minutes : chauffage (PAC), eau chaude sanitaire (ECS), auxiliaires (ventilation, circulation, pompage), éclairage et production photo- voltaïque. Après une phase de réglages sur les premiers mois qui a permis d’optimiser la régulation du bâtiment et l’asservissement des auxiliaires aux besoins de chauffage ou de rafraîchissement, il a été constaté une atteinte globale de la performance énergé- tique : le bâtiment est bien à énergie positive sur cette première année de mesure. Seule la consommation des auxiliaires est restée au- dessus du calcul théorique réglementaire. A noter que le géocooling a permis d’éviter le recours à la climatisation pendant la période estivale.
focus : Le géocooling
On désigne sous le terme de géocooling (ou free-cooling), l’utilisation directe (sans PAC) de la ressource géothermale.
En effet, le système de chauffage est réver- sible et sert en été au rafraîchissement des locaux. On utilise ainsi la fraicheur naturelle du sol sans alimenter la PAC en électricité.
La fraicheur est récupérée alors via un simple échangeur. Le rafraîchissement ainsi produit ne consomme que très peu d’énergie, à savoir uniquement celle des pompes de circulation.
La totalité des besoins du bâtiment est assu- rée par cette technique peu énergivore.
facteurs de reproductibilité
Le système de chauffage et de rafraîchisse- ment mis en place au siège social d’EIFFAGE peut être aisément mis en œuvre dans tous les bâtiments ayant des besoins de chaud et de froid. Le recours à la géothermie permet de s’affranchir, comme ici, d’un système de climatisation.
Retrouver « les exemples à suivre » en Région sur le site de l’ADEME :
www.ademe.fr Enseignements :
« La construction du Volnay devait répondre à un niveau de performance
énergétique très élevé pour être exemplaire. Après avoir travaillé l’enveloppe
du bâtiment, il fallait intégrer un système de chauffage performant et très peu
consommateur en énergie, puis installer des panneaux photovoltaïques en
toiture pour atteindre le BEPOS. La géothermie s’est imposée d’elle-même
comme une solution efficace pour répondre à notre objectif énergétique. Le
terrain la rendait possible et le dispositif technique PAC Eau/Eau permettait
de répondre aux contraintes de fonctionnement d’un immeuble de bureaux. »
Philippe CLEMENT, Directeur de programmes, EIFFAGE IMMOBILIER PICARDIEContexte
P
our la rénovation de ses 2 000 m² de bâtiments administratifs, la Commu- nauté de l’Agglomération Creilloise (CAC) a fait le choix de l’exemplarité, en répondant à l’appel à projet pour la réno- vation thermique exemplaire des bâtiments tertiaires lancé par la région Picardie et l’ADEME en 2010.La CAC a alors pris l’engagement de diviser ses consommations énergétiques par 4 et ses émissions de gaz à effet de serre d’au moins 80% par rapport à la situation anté- rieure. Pour ce faire, elle a tout d’abord confié à un bureau d’étude spécialisé la réalisation d’une simulation thermique dynamique per- mettant de mettre en pratique au maximum les concepts bioclimatiques.
Cette simulation a conduit au choix de tra- vaux suivant :
• Doublement de l’isolation des plafonds,
• Isolation thermique renforcée (ITE) sur toutes les façades et mise en place de doubles vi- trages sur l’ensemble des huisseries,
• Système de chauffage par géothermie sur sonde alimentant un plancher chauffant/
rafraîchissant avec 10 zones de régulation,
• Centrale de traitement d’air double flux dont le débit est réduit pendant la nuit,
• Eclairage économe en électricité à détec- tion de présence et de luminosité,
• Brise-soleils et stores pour les bureaux les plus exposés afin d’assurer le confort d’été.
L’étude prévoyait, en année complète, une consommation de 44 000 kWh/an et des émissions de C0² de 6 tonnes, pour le chauf- fage, l’eau chaude sanitaire et l’éclairage.
Les travaux de bardage et d’isolation par l’extérieur se sont achevés en juin 2013.
Malgré cela, dès l’année 2013, la consom- mation énergétique globale a été ramenée à 120 000 kWh contre 450 000 kWh en 2008, et les émissions de C0² à 19 tonnes contre 90 tonnes en 2008 (sur une base de 145 g de CO² par kWh électrique).
Présentation du dispositif de géothermie
Le dispositif géothermique est composé de :
• 11 sondes thermiques à capteurs verticaux de longueur maximale de 65 m en polyé- thylène de diamètre 100 mm, espacées de 7 m entre elles.
• un ensemble collecteur/distributeur de 100 ml (situé le long du bâtiment) sur le- quel se connecte chaque sonde.
• une pompe à chaleur eau glycolée/eau non réversible d’une puissance de 69 kW.
>> Par Hervé Coudière,
Directeur Général des Services Techniques Communauté de l’Agglomération Creilloise
Réhabilitation
des bâtiments administratifs de
la Communauté d’agglomération Creilloise (Oise)
© Communauté de l’agglomération creilloise
pOMpE à chALEuR StIEbEL ELEctROn
• un échangeur thermique. En confort d’été, un by-pass permet d’assurer un échange passif entre le réseau géothermique et le réseau de plancher.
Les canalisations de raccordement sont disposées dans une tranchée dont la pente minimale est de 1 %. Les canalisations aller et retour sont espacées de 20 cm pour éviter les transferts de chaleur dans la tranchée.
Le système couvre 100 % des besoins éner- gétiques de chauffage. Il permet également un rafraîchissement ‘’ gratuit ’’ des locaux en été. Le système de rafraîchissement par free-cooling plutôt que par pompe à chaleur réversible a été choisi à l’issue de la simu- lation thermique dynamique qui a démontré qu’il permet une puissance de rafraîchis- sement suffisante pour que la température des locaux ne dépasse qu’exceptionnelle- ment la température de 26°C. Le free-coo- ling entraine une mise à l’arrêt de la pompe à chaleur en été et l’ouverture d’un by-pass qui laisse passer l’eau glycolée du sous-sol vers l’échangeur thermique. Cet échangeur permet de transmettre la chaleur ou la frai- cheur au circuit secondaire qui est ensuite régulé au moyen d’une vanne électrique. En été, pour le rafraîchissement, la température
d’entrée du réseau est de 19°C, celle de sor- tie de 24°C. En hiver, pour le chauffage, la température d’entrée est de 35°C, celle de sortie de 30°C.
financement
Le financement s’inscrit dans l’appel à projet datant de 2010 de l’ADEME et de la Région Picardie intitulé « Isolation dans la réhabilita- tion énergétique des bâtiments existants en Picardie ».
Il bénéficie du Fonds Chaleur et du Fonds PREBAT.
Le coût global des travaux est de : 1 830 000 € HT, soit 900 €/m² pour une rénovation complète.
Le coût du système géothermique est de 95 300 € HT soit 114 000 € TTC (5 % du coût des travaux), hors pompe à chaleur et échangeur.
Le surcoût global du projet par rapport à une rénovation conforme à la RT 2005 a été estimé à 470 000 € TTC dont 180 000 € TTC
tubES pOLyéthyLènE d’unE SOndE géOthERMIquE vERtIcALE
dISpOSItIf géOthERMIquE SuR chAMp dE SOndES géOthERMIquES :
SchéMA dE pRIncIpE
pour le système de chauffage (forages, sondes, pompe à chaleur, échangeur ther- mique et free cooling).
Ce surcoût est subventionné par le Fonds Chaleur renouvelable de l’ADEME à hauteur de 64 000 € et le PREBAT pour 192 000 €. Le surcoût résiduel est financé par les éco- nomies d’énergie estimées à 20 000 €/an sur la base du prix actuel de l’électricité.
Les travaux ont également bénéficié d’un financement du Conseil Général de l’Oise.
© Communauté de l’agglomération creilloise
>> Le site géothermie-perspectives.fr fait peau neuve et absorbe le bulletin La géothermie en France
Le site internet www.geothermie-perspectives.fr, édité par le BRGM et l’ADEME, vient d’être entièrement refondu.
L’ergonomie du site a été com- plètement repensée ainsi que l’organisation de l’information afin de mieux répondre aux be- soins des visiteurs. Le nouveau site Géothermie Perspectives propose de nouveaux contenus et fonctionnalités :
• Le « parcours projet » pour découvrir, pas à pas, les étapes qui mènent à la réalisation d’un projet de géothermie ;
• Le parcours « Comment ça marche ? » reprenant toutes les tech- nologies mobilisées depuis la recherche de la ressource jusqu’à sa consommation ;
• Une nouvelle rubrique « Se former », donnant accès aux principales formations continues dédiées aux professionnels, mais aussi à un espace dédié aux enseignants et scolaires proposant des res- sources pédagogiques.
• Un nouveau rendu cartographique pour les atlas des ressources géothermales enrichi de données pratiques : les coordonnées des acteurs de la filière et des exemples d’exploitations géothermiques dans toutes les régions ;
• Une actualité enrichie d’article de fond. Le bulletin La géothermie en France fusionne ainsi avec les newsletters pour vous proposer un contenu plus riche et plus réactif.
Alors si vous souhaitez continuer à recevoir nos articles toujours gratuitement, inscrivez-vous aux lettres d’informations sur : www.geothermie-perspectives.fr rubrique Actualités.
Comme les années passées, le BRGM répond présent à cette manifesta- tion qui s’adressent autant aux professionnels qu’aux porteurs de projets.
Retrouvez nous pour cet évènement à la Cité des Sciences de la Villette les 10 et 11 avril 2014, nous serons présents aux conférences et au salon professionnel avec un stand dédié à l’information sur la géothermie.
Ne manquez pas cette année les Deep Geothermal Days, 2 journées de sessions scientifiques dédiées à la géothermie profonde !
LEs JOURNéEs DE sENsIBILIsATION à LA GéOThERMIE
continuent leur tour de France en 2014. Retrouvez toutes les dates sur : www.geothermie-perspectives.fr rubrique « agenda ».
> Le 13 mai à Polytech Tours avec la participation de la Région Centre et du pôle de compétitivité S2E2
> Le 22 mai, à Villers lès Nancy (Domaine de l’Asnée), avec la participation de la Région Lorraine.
Programme, renseignements et inscription auprès de l’AFPG : www.afpg.asso.fr
LEs FORMATIONs CONTINUEs
L’ADEME et le BRGM co-produisent et proposent en 2014 trois modules de formations destinées aux maîtres d’ouvrages, aux maîtres d’œuvre et aux différents professionnels concernés par le montage d’opérations intégrant la géothermie comme solution énergétique.
NOUVEAUTE 2014
DIMENsIONNEMENT DE ChAMP DE sONDEs GéOThERMIQUEs VERTICALEs, MéThODEs ET OUTILs
• Connaître les principes du transfert thermique autour des sondes géothermiques verticales et l’implication sur le dimensionnement.
• Savoir utiliser les guides techniques et les outils de pré-dimensionnement d’un champ de sondes géothermiques verticales (SGV).
• Connaître les principaux outils de dimensionnement distribués en France.
• Savoir réaliser et interpréter un test de réponse thermique.
• Savoir utiliser les indicateurs de viabilité économique d’un projet.
• Connaître les démarches qualité et le contexte réglementaire.
> Formation de 3 jours du 5 au 7 novembre à Orléans.
INTRODUCTION à LA GéOThERMIE
Pour faire découvrir au plus grand nombre le potentiel de la géothermie et l’éventail des filières d’application.
Cette formation s’adresse aux acteurs du secteur public et financier ainsi qu’aux professionnels du secteur par une spécialisation technique : Prochaines sessions : > 3 et 4 juillet (Orléans)
> 27 et 28 novembre (Paris)
POMPEs à ChALEUR GéOThERMIQUEs EN COLLECTIF ET TERTIAIRE : MONTAGE ET CONDUITE DE PROJET
Pour donner aux différents professionnels concernés les clés nécessaires pour le montage et la réalisation d’opérations.
Prochaines sessions : > 2 au 4 juillet (Paris)
> 7 au 9 octobre (Lyon)
> 3 au 5 décembre (Paris)
Pour tous renseignements sur les formations et inscriptions : http://formation.brgm.fr et brgmformation@brgm.fr
en ref
agenda
Vous souhaitez réagir à nos articles,
vous voulez annoncer des évènements en rapport avec la géothermie, vous avez des informations ou vous souhaitez écrire un article, contactez Cécile Chery, e-mail : c.chery@brgm.fr - Tél. : 02 38 64 34 34 DIRECTEUR DE PUBLICATION : P. Laplaige / ADEME
RéDACTEUR EN ChEF : A. Desplan / BRGM
COMITé DE RéDACTION : C. Mayot /DRIRE Ile-de-France, C. Brun / Conseil Régional Ile-de-France, A. Cardona-Maestro et N. Bommensatt / Ademe, G. Perrin / Ademe IDF, V. Schmidlé /AFPG
sECRéTAIRE DE RéDACTION : C. Chery / BRGM éDITION / RéALIsATION : CONNEXITÉS 02 38 55 32 70
DIFFUsION : BRGM/DéPARTEMENT GéOThERMIE - BP 36009 - 45060 ORLÉANS CEDEX 2
formations
ISSN : 1629 - 887X
