La pompe à chaleur et la géothermie : présentation générale (fonctionnement, exploitation, fabrication...)

Résumé du document

Ce document est une fiche de présentation de la pompe à chaleur et de la géothermie. L'auteur passe en revue leurs principes de fonctionnement, leur exploitation, leur fabrication...

Le principe de fonctionnement d'une PAC est identique à celui d'un réfrigérateur.
La PAC pompe des calories dans une source froide (un lac à 4°C, par exemple, comme pour le chauffage urbain de Zurich), et les réinjecte à la source chaude (un plancher chauffant par exemple). La consommation énergétique sert uniquement à mettre en mouvement les fluides (compression). La source froide doit être une source au sens physique, c'est-à-dire capable de fournir autant de chaleur que la pompe peut en puiser, sans variation de température notable.

La géothermie consiste à capter la chaleur de la croûte terrestre pour produire du chauffage ou de l'électricité.
La température des roches augmente en moyenne de 1 °C tous les 30 mètres de profondeur : c'est le gradient géothermique terrestre moyen. En certains points du globe, et notamment dans les régions volcaniques, qui correspondent à des intrusions de magma dans la croûte terrestre, le gradient géothermique est plus élevé (10 °C par 100 mètres en Alsace et même exceptionnellement 100 °C par 100 mètres à Larderello, Italie, seulement 1 °C par 100 mètres près de Padoue) et l'eau des précipitations qui traverse les roches s'échauffe de plus en plus en profondeur.

Extraits

[...] On lui donne par convention le nom de coefficient de performance ou COP. En outre, des contraintes techniques limitent la température la plus basse et la différence de température: impossible de rejeter de l'eau à moins de par exemple, limitations de débit par la pompe et les tuyaux, ou d'efficacité des échangeurs pour la différence de température. Géothermie La géothermie consiste à capter la chaleur de la croûte terrestre pour produire du chauffage ou de l'électricité. La température des roches augmente en moyenne de 1 tous les 30 mètres de profondeur : c'est le gradient géothermique terrestre moyen. [...]

[...] Dans ce dernier cas, la baisse de pression que subit l'eau chaude pendant sa remontée vers la surface produit sa vaporisation de sorte qu'en tête de puits on dispose d'un mélange diphasique eau-vapeur dont on peut utiliser la phase gazeuse pour alimenter des turbines. La centrale de Bouillante en Guadeloupe exploite cette forme de ressource. En 2004, sa puissance installée a été portée à près de 16 MW avec la mise en service de 3 nouveaux puits. Elle contribue ainsi à fournir près de 10% des besoins énergétiques de l'île. [...]

[...] La pompe à chaleur et la géothermie: présentation générale (fonctionnement, exploitation, fabrication . ) Principe de fonctionnement Pompe à chaleur ou PAC Le Principe de fonctionnement d'une PAC est identique à celui d'un réfrigérateur. La PAC pompe des calories dans une source froide (un lac à par exemple, comme pour le chauffage urbain de Zurich), et les réinjecte à la source chaude (un plancher chauffant par exemple). La consommation énergétique sert uniquement à mettre en mouvement les fluides (compression). La source froide doit être une source au sens physique, c'est-à-dire capable de fournir autant de chaleur que la pompe peut en puiser, sans variation de température notable. [...]

[...] - Les pompes à chaleur sur sol récupèrent les calories du sol au moyen d'un réseau de tubes enterrés (capteur) dans la terre et à les restituer par exemple à un plancher chauffant. Le capteur peut être disposé soit horizontalement soit verticalement. Ce type de captage est parfaitement discret, invisible et silencieux. - Les pompes à chaleur réversibles peuvent inverser le trajet des calories en été. Il est alors possible avec le même appareil de chauffer un bâtiment ou un logement en hiver et de le rafraîchir en été ce qui permet d'assurer toute l'année le confort souhaité avec une grande efficacité énergétique. [...]

[...] Données économiques : L'intérêt économique des centrales électriques géothermiques dépend beaucoup du gisement. Dans les zones les plus favorables, production directe à partir de vapeur comme en Californie, au Mexique et aux Philippines, le système est rentable et des coûts de production sont de l'ordre de 0,03 Pour les gisements de faible potentiel et de moyenne température, la petite taille des installations et les mauvais rendements induisent des coûts d'investissement et de production élevés (0,08 qui nuisent beaucoup à son développement. [...]