Exemples de réalisations

Les axes de recherches du programme « Centre Technique Géothermie et Bâtiment » dans lequel s’intègre la plate-forme Géothermie sont les suivants :

  1. Amélioration de la prise en compte de la nature du sous-sol dans la conception des échangeurs géothermiques ;

  2. Compréhension et analyse du fonctionnement des différents types d’échangeurs géothermiques par modélisations et tests in-situ ;

  3. Développement de moyens de validation et d’expérimentation des concepts multi-énergies adaptés à la géothermie : hybridation, couplage avec d’autres énergies renouvelables.

Depuis 10 ans d'expérimentations sur la plateforme, plus d'une quinzaine de projets ont vu le jour sous différentes formes de montage (projet partarial collaboratif ou contractuel, thèse et post-doctrat...).

Les projets de recherche actuels s’inscrivent dans ces axes de recherches (liste non exhaustive) :

Projet GEOCOOLVERT : GEOCOOLing sur sondes géothermiques VERTicales en région Centre Val de Loire

Développer la production de froid décarboné par géothermie en région Centre-Val de Loire

Projet collaboratif (2019-2022) : RYB-Terrendis - FreeHeat-Calesol - AFPG - CEBI45, subventionné par la Région Centre-Val de Loire

Le géocooling est le rafraichissement passif de bâtiment par un échange direct de calories entre le sous-sol et le bâtiment, sans recours à des appareils de climatisation. L'efficacité énergétique de cette solution de rafraichissement est très importante, mais sa nature passive le rend tributaire de la qualité des échangeurs thermiques et de la stratégie de régulation. Pour lever les freins actuels du déploiement de cette solution dans la région Centre-Val-de-Loire, 2 axes de développement sont considérés : la baisse du coût d'investissement et l'identification précise du taux de couverture du besoin de rafraîchissement. Le projet vise ainsi à quantifier et améliorer la performance des dispositifs de rafraîchissement par géocooling associés aux sondes géothermiques verticales, en améliorant la conductivité thermique des échangeurs, et en développant des stratégies de régulation innovante incluant la prise en compte de la température et de l'humidité interne du bâtiment. Le projet prévoit l'installation d'un démonstrateur sur la plateforme du BRGM afin de présenter une installation exemplaire pour rafraichir passivement un bâtiment.

 

Projet LOGECOOL : LOgiciel de dimensionnement GEotermique pour le géoCOOLing

Conception d'un outil novateur de dimensionnement de solutions de rafraîchissement par géocooling associées aux planchers chauffants/rafraîchissants FreeHeat®

Projet de recherche contractuelle (2019) avec l'entreprise FreeFeat-Caleosol

L'objectif de R&D est de modéliser les transferts de froid entre des échangeurs géothermiques (notamment les corbeilles) et les émetteurs de surface caleosol.

Cela a permis de mettre au point un outil sur-mesure pour l'entreprise qui est ainsi capable d'estimer rapidement la taille et le rendement optimal d'une installation géothermique associée aux performances de ses planchers rafraichissants. Les problématiques de condensation lors du dimensionnement de ces installatons ont notamment étaient prises en compte dans le développement de cet outil.

 

Projet ABC STORAGE  : système de stockage multi-énergies maximisant l'autoproduction et l'autoconsommation des énergies renouvelables

 Optimisation de l'architecture d'un champ de sondes couplé au dispositif ACCENTA.STORAGE®

Projet de recherche contractuelle et partenariale (2017-2020) avec l'entreprise Accenta et le Centre d'Efficacité Energétique ARMINES, appuyé par l'Appel à Projet Energie Durable de l'ADEME

Ce projet s'inscrit dans le développement, par Accenta, d'un système de stockage d'énergies permettant d'obtenir la meilleure configuration entre production, consommation et stockage des énergies renouvelables.

Le BRGM a apporté son expertise pour déterminer la géométrie optimale d'un champ de sondes géothermiques associé à ce dispositf pour du stockage de chaleur ou de froid. Une analyse multicritères a été réalisée afin d'identifier le dimensionnement le plus adapté (longueur, espacement, agencement des sondes) dans un contexte spécifique de températures et du type de sous-sol rencontré. Un démonstrateur avec un champ de 13 sondes verticales de 100 m de profondeur est installé sur la plateforme pour tester et valider la capacité de stockage souterrain sur différents cycles de chargement et de déchargement de l'installation.

 

Projet SOLHYTHER : modélisation des échanges HYdriques et THERmiques à la surface du SOL

 Evaluer l'impact du climat et du revêtement du sol sur les performances d'échangeurs géothermiques : modélisation et validation expérimentale

Projet post-doctoral mené avec l'appui de l'Agence Nationale de la Recherche et l'Association des Instituts Carnot (2013-2014)

L’objectif du projet SOLHYTHER est de modéliser les effets de surface (dus aux évènements climatiques ou au type de revêtement de surface) de façon à prédire le comportement hydrique-thermique du sol près de la surface (jusqu’à 1 m environ). Cela permettra de préciser dans quelles conditions les modélisations d’échangeurs géothermiques devront prendre en compte ou non de manière couplée les échanges hydriques et thermiques dans le sol et, le cas échéant, de proposer des conditions aux limites à la surface du sol adaptées en fonction de la profondeur d’enfouissement des échangeurs.

Dans le cadre de ce projet, une fosse pédologique (coupe verticale de sol) a été creusée à 2,5 m de profondeur sur la plate-forme Géothermie (sur la zone d’implantation des échangeurs géothermiques horizontaux) et une instrumentation a été mise en place jusqu’à 1,5 m de profondeur. Une station météorologique complète a également été installée dans ce cadre.

 

Projet VERTHYGE : impact de l'HYdrogéologie et de la GEologie sur les sondes VERTicales

Evaluer l'influence du milieu sur les performances des sondes géothermiques

Projet interne BRGM (2012-2014)

Le projet VERTHYGE vise à mieux prendre en compte l’environnement souterrain dans la conception et le dimensionnement de sondes géothermiques verticales. L’enjeu principal est de comprendre l’évolution des performances des sondes géothermiques à court ou long terme en fonction des contextes hydrogéologique (notamment des écoulements souterrains) et géologique rencontrés.

Pour ce projet, des analyses in-situ ont été réalisées sur la plate-forme en faisant appel aux compétences transverses des chercheurs et ingénieurs du BRGM.

  • Des diagraphies ont été réalisées par les géophysiciens du BRGM dans les 3 piézomètres afin de déterminer la conductivité thermique des sondes (en entrée et sortie de l'échangeur) par rapport à leur profondeur.
  • Des essais de pompage avec identification des profondeurs plus ou moins productrices par micro-moulinets ont été effectués par les hydrogéologues dans ces mêmes piézomètres.
  • Des essais de traçage permettant de mieux comprendre les écoulements souterrains ont également été réalisés.

Projet CORGEOSOLA : CORbeilles GEOthermiques

Amélioration de l'efficacité d'échangeurs géothermiques innovants

Projet collaboratif (2013-2016) : BRGM – ISTO – TERRENDIS France, subventionné par la Région Centre et labellisé par le pôle S2E2

Avec l’apparition récente sur le marché de nouveaux échangeurs géothermiques, nommés corbeilles, une nouvelle solution s’offre au particulier pour le chauffage et le rafraîchissement de son habitat. Ces corbeilles géothermiques mobilisent moins d’espace que des échangeurs horizontaux et n’ont pas besoin de forage pour être installées, un simple terrassement suffit. Le projet CORGEOSOLA vise à mieux comprendre les échanges entre la corbeille, le sol et l’atmosphère afin de donner aux professionnels (bureau d’études, chauffagistes…) des recommandations pour améliorer les techniques de mise en oeuvre de ces nouveaux échangeurs.

Le BRGM mobilise sa plate-forme expérimentale dans le cadre de ce projet. Deux nouvelles corbeilles géothermiques du partenaire TERRENDIS France y seront installées afin de valider les résultats de cette étude en conditions réelles.

Projet MICRO-GEO : Une solution "PAC géothermique" pour le chauffage, le rafraîchissement et l'eau chaude sanitaire de la maison individuelle neuve

Création d'un outil de dimensionnement et amélioration de corbeilles géothermiques adaptées à la maison individuelle basse consommation.

Projet collaboratif (2012-2015) : BRGM – CEA-INES – CETIAT – CIAT – EDF – PROXISERVE – RYB-Terra subventionné par le Fonds Unique Interministériel et labellisé par le pôle TENERRDIS

Dans un contexte de développement conjoint des énergies renouvelables et des bâtiments à très faibles consommations énergétiques, le projet MICRO-GEO vise à concevoir un système complet (pompe à chaleur et échangeurs géothermiques) pour 10 000 € TTC, pose et raccordement inclus, adapté à la maison BBC et capable d’assurer seul, les trois usages thermiques principaux : eau chaude sanitaire, chauffage et rafraîchissement.

Le BRGM mobilise sa plate-forme pour MICRO-GEO afin de tester et mesurer les performances du système complet « PAC + échangeur géothermique » mis au point dans le cadre de ce projet et notamment des solutions d’échangeurs géothermiques innovantes.

 

Dernière mise à jour le 02.11.2020