Exploiter l'énergie de la terre pour un chauffage durable
Alors que le monde s'efforce de trouver des alternatives durables pour répondre à ses besoins énergétiques, l'énergie géothermique s'avère être une ressource puissante et renouvelable qui peut chauffer et refroidir les bâtiments, les industries et les communautés avec un impact minimal sur l'environnement. Cette source d'énergie naturelle, dérivée de la chaleur interne de la terre, offre un moyen de réduire la dépendance à l'égard des combustibles fossiles et de passer à un modèle à faible émission de carbone, sans compromettre l'efficacité ou la durabilité.
Partisan actif des solutions énergétiques durables depuis plus d'une décennie, Equans s'est positionné comme un acteur clé dans le développement et la mise en œuvre des technologies géothermiques. En intégrant l'énergie géothermique dans des réseaux de chaleur plus vastes et des systèmes d'énergie renouvelable, Equans ne se contente pas de favoriser la transition, mais mène également les industries sur la voie d'un avenir plus propre et plus résistant.
Qu'est-ce que l'énergie géothermique et comment fonctionne-t-elle ?
L'énergie géothermique utilise la chaleur stockée sous la surface de la terre pour fournir une source d'énergie constante et fiable. Cette chaleur, qui provient de la désintégration naturelle des matières radioactives et de l'énergie thermique du noyau terrestre, est à la fois abondante et renouvelable. Elle peut être exploitée à l'aide de diverses méthodes, telles que les pompes à chaleur géothermiques, qui transfèrent la chaleur du sol vers les bâtiments en hiver et inversement en été. Pour les applications plus importantes, les puits géothermiques profonds peuvent puiser dans des réservoirs d'eau chaude ou de vapeur afin de produire de l'électricité pour les grandes industries ou de fournir de la chaleur directement aux communautés.
Le rôle de la géothermie dans nos stratégies de transition
Alors que la fenêtre d'action se réduit et que les préoccupations environnementales augmentent, la décarbonisation de la production de chaleur est apparue comme une voie essentielle pour atteindre les objectifs climatiques de l'Accord de Paris dans les délais impartis. Selon le scénario Net Zero Energy (NZE) de l'AIE, la part des énergies renouvelables dans l'approvisionnement en chaleur devrait atteindre 27,3 % dans les bâtiments et 18,5 % dans le secteur industriel d'ici 2027, ce qui représente un progrès significatif dans la transition vers des solutions à faible teneur en carbone.
L'énergie solaire thermique, qui représente jusqu'à 15 % de la chaleur renouvelable, est particulièrement adaptée à la production de grands volumes d'eau chaude pour les ménages, le lavage de voitures et l'industrie alimentaire à des températures allant jusqu'à 250°C. Dans le scénario NZE, la production solaire thermique devrait quadrupler, soulignant son potentiel pour un mix énergétique décarboné.
La biomasse remplace le gaz dans une centrale électrique alimentée au bois
La biomasse est une autre source durable qui génère de l'énergie à partir de la décomposition de matières organiques. La biomasse est souvent utilisée dans les centrales de cogénération pour produire à la fois de la chaleur et de l'électricité. Elle connaît une croissance rapide, en particulier dans les régions dépourvues de réseaux de distribution de gaz bien développés. L'AIE prévoit que l'utilisation de la bioénergie sera multipliée par 25 d'ici 2027.
L'énergie géothermique : pierre angulaire du bouquet énergétique renouvelable
L'énergie géothermique complète le bouquet énergétique renouvelable. Caractérisée par son prix abordable, ses faibles émissions de CO2 et l'absence de problèmes de stockage ou de fluctuations saisonnières, l'énergie géothermique est une source fiable pour les besoins de chauffage et de refroidissement. Les systèmes géothermiques sont très efficaces et permettent un contrôle constant de la température tout en réduisant les coûts d'exploitation à long terme. Ces systèmes contribuent également à l'indépendance énergétique en réduisant la dépendance à l'égard des combustibles importés et en renforçant la sécurité locale.
Ces caractéristiques uniques en font une partie intégrante de nos stratégies de transition, car elles promettent un approvisionnement continu et stable en chaleur renouvelable.
Une transition propre et juste : l'importance stratégique de la géothermie
Le Parlement européen a fait un pas décisif pour promouvoir l'énergie géothermique, reconnaissant son rôle central non seulement dans la transition énergétique, mais aussi dans une transition juste. Le fonctionnement continu, les coûts fixes et l'indépendance vis-à-vis de matières premières essentielles telles que les terres rares font de l'énergie géothermique un élément stratégique du portefeuille de technologies propres de l'UE.
Stimuler la croissance de l'énergie géothermique : incitations de l'UE
Si les politiques, les investissements et les avancées technologiques sont appropriés, la transition vers un système à faible émission de carbone basé sur des sources de chaleur renouvelables telles que le solaire thermique, le biogaz et surtout la géothermie, peut ouvrir la voie à un monde plus propre et plus vert.
Dans une résolution adoptée le 18 janvier, les législateurs de l'UE soulignent la nécessité d'une stratégie européenne globale pour accélérer l'utilisation de l'énergie géothermique et les investissements dans ce domaine, car les réglementations nationales complexes et les longues procédures d'autorisation entravent actuellement les progrès.
Les législateurs de l'UE soulignent la nécessité d'une stratégie européenne globale pour accélérer l'utilisation de l'énergie géothermique et les investissements dans ce domaine.
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- Stratégie unifiée pour le développement de la géothermie :La résolution soutient la cartographie systématique des ressources géothermiques dans l'UE, dans le but de créer un référentiel de données souterraines accessible au public afin de faciliter l'exploration et le développement de l'énergie géothermique.
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- Stratégies nationales et alliances industrielles :Les États membres de l'UE sont encouragés à élaborer des stratégies géothermiques nationales et à créer une alliance de l'industrie géothermique afin de mettre en commun les efforts et les ressources, comme l'ont fait la France, la Pologne et l'Irlande.
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- Réduire les risques financiers et encourager les investissements :La résolution propose la mise en place d'un régime d'assurance harmonisé afin de réduire les risques financiers pour les promoteurs de projets géothermiques et d'encourager les investissements du secteur privé en atténuant les risques liés à l'exploration.
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- Soutenir les régions dépendantes des combustibles fossiles :Reconnaissant les défis auxquels sont confrontées les régions dépendantes des combustibles fossiles, la résolution souligne la nécessité de soutenir la transition vers l'énergie géothermique en proposant de réaffecter les infrastructures de l'industrie des hydrocarbures à des projets géothermiques et d'aider ces régions à opérer la transition énergétique.
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Équilibrer l'offre et la demande grâce à un stockage innovant de l'énergie thermique
Le développement de la géothermie, qui a le potentiel de stocker l'énergie sous les bâtiments, est une mesure qui pourrait réduire significativement la consommation d'électricité et contribuer au financement de la transition énergétique.
"Il est impératif de franchir le pas de la géothermie, sous nos pieds, sous chaque bâtiment", souligne Jérôme Stubler, Président d'Equans.
“ En creusant un ou deux mètres sous terre, nous obtenons une température qui correspond à la température moyenne de l'hiver. Cela nous permet - et d'autres pays comme les Pays-Bas le font à grande échelle - de stocker facilement de l'énergie dans le sol à proximité des bâtiments. En France, nous pouvons stocker l'excès de chaleur estivale dans le sol à proximité des bâtiments sur 60 % du territoire. Cela permet de réduire la consommation d'électricité d'un facteur 5 à 6, voire 10 dans certains cas. ”
L'exploitation de cette énergie géothermique et l'obligation de la rendre obligatoire pour toutes les nouvelles constructions peuvent entraîner des économies considérables qui pourraient être réaffectées à d'autres besoins en matière de développement durable, tels que le coût de l'électricité utilisée par les véhicules électriques.
Equans, pionnier des services énergétiques et du stockage
Spécialiste des services énergétiques durables services énergétiques et de stockage, Equans ouvre la voie à un avenir plus durable grâce à un système innovant Aquifer Thermal Energy Storage (ATES). Le système ATES fonctionne selon un principe simple mais ingénieux : il utilise l'énergie thermique stockée dans les aquifères - des couches souterraines de roches ou de matériaux perméables contenant de l'eau. En hiver, le système pompe l'eau de ces aquifères vers la surface, où des pompes à chaleur utilisent l'énergie thermique pour chauffer les bâtiments. L'eau refroidie est ensuite renvoyée dans le sol. En été, le processus est inversé. L'eau qui s'est refroidie en hiver est pompée vers le haut pour refroidir les bâtiments. Une fois que cette eau a absorbé la chaleur des bâtiments, elle est renvoyée dans l'aquifère pour être utilisée dans le cycle de chauffage suivant.
La particularité d'ATES est la production et le stockage locaux de l'énergie, ce qui élimine le besoin de transport. Cette technologie géothermique de pointe en boucle ouverte est un exemple de solution énergétique 100 % verte pour le chauffage en hiver et la climatisation en été. Avec des économies de consommation de plus de 60 %, elle a déjà fait ses preuves dans 3 000 installations aux Pays-Bas.
Les pompes à chaleur : Un pont vers le chauffage et le refroidissement à faible émission de carbone
Les pompes à chaleur jouent un rôle central dans l'application pratique de l'énergie géothermique dans les bâtiments industriels et résidentiels. Ces appareils fonctionnent selon un principe simple mais puissant : ils transfèrent la chaleur d'un espace plus froid vers un espace plus chaud, en utilisant une petite quantité d'énergie externe pour réaliser quelque chose qui semble aller à l'encontre des tendances naturelles. Dans le cas du chauffage géothermique, les pompes à chaleur portent la chaleur naturelle de la terre à une température suffisamment élevée pour chauffer des bâtiments ou produire de l'eau chaude.
Une innovation notable dans ce domaine est notre intégration des pompes thermoréfrigérantes et de la recompression du gaz NH3 (ammoniac) provenant des refroidisseurs, comme le démontre le projet de la Compagnie de Fromage et Richemont. Ce système, alimenté par l'électricité produite par des panneaux solaires, utilise des pompes thermoréfrigérantes pour recompresser le gaz NH3 extrait des machines frigorifiques, combinées à un captage d'énergie hybride. Cette approche innovante permet de produire de l'eau chaude jusqu'à 120°C sans avoir recours à des chaudières à gaz. En utilisant des fluides naturels comme réfrigérants et la géothermie et son stockage pour le refroidissement, le système de pompe à chaleur atteint des rendements trois à quatre fois supérieurs aux systèmes traditionnels basés sur la combustion.
Réseaux de chaleur : alimenter les villes en énergie locale et durable
L'énergie géothermique, avec son approvisionnement en chaleur fiable et durable, sert de pont naturel vers la prochaine frontière des solutions à faible émission de carbone : le développement et l'expansion de réseaux réseaux de chaleur dans les environnements industriels et les paysages urbains.
Les villes du monde entier sont confrontées au défi de réduire les émissions de carbone tout en répondant à la demande croissante d'énergie. Les réseaux de chaleur distribuent efficacement la chaleur à plusieurs bâtiments par l'intermédiaire d'un centre énergétique central en utilisant de nombreuses sources d'énergie renouvelables et de récupération telles que le bois, la géothermie et les déchets - des ressources qui sont autrement difficiles à exploiter dans les zones densément peuplées.
Mécanisme des réseaux de chaleur
Similaires au chauffage central, mais à plus grande échelle, les réseaux de chaleur utilisent des canalisations souterraines pour fournir de l'eau chaude à des bâtiments individuels à partir de diverses sources d'énergie thermique, renouvelable (biomasse, géothermie, énergie solaire) et de récupération (incinération des déchets ménagers, biogaz et déchets de bois). Il n'est donc plus nécessaire d'installer une chaudière distincte dans chaque bâtiment et d'utiliser des technologies renouvelables et à faible émission de carbone, telles que les pompes à chaleur, les usines de valorisation énergétique des déchets et le stockage d'énergie sur site, afin de décarboniser efficacement le chauffage.
À mesure que ces réseaux se développent, ils améliorent non seulement l'efficacité énergétique et la résilience grâce aux économies d'échelle, mais réduisent également les coûts d'investissement et d'exploitation grâce à une conception optimisée. Ils sont dotés de commandes intelligentes pour une meilleure gestion, s'adaptent aux sources d'énergie locales et sont à l'épreuve du temps pour pouvoir être mis à niveau avec les technologies les plus récentes. Leur évolutivité et leur capacité à combiner différentes sources d'énergie offrent également la possibilité de vendre le surplus de chaleur, ce qui constitue un modèle qui concilie efficacité, durabilité et viabilité économique.
Equans, fer de lance d'alternatives innovantes en matière de réseaux de chaleur
Les réseaux de chaleur, déjà pierre angulaire de la transition vers des solutions plus durables et locales pour les villes, sont à l'aube d'une transformation majeure.
En s'appuyant sur son expertise et son approche partenariale, Equans est à l'avant-garde de ce processus de transformation, offrant une grande expertise dans la conception, la fourniture, le développement, la construction et l'exploitation de réseaux de chaleur dans le monde entier. Avec des projets allant des zones résidentielles aux zones commerciales, en passant par les sites industriels et les installations publiques, Equans adapte chaque solution aux conditions locales, garantissant une efficacité et une durabilité maximales.
Equans Digital and Energy Services : Des experts chevronnés
Equans Digital et les services énergétiques Les équipes possèdent une vaste expérience dans la fourniture et la gestion de réseaux de chaleur. Cette expérience couvre tout le spectre du développement des réseaux, de la construction à l'exploitation, et s'étend aux différents modèles de gestion des réseaux de chaleur. Les clients bénéficient de l'expertise mondiale d'Equans et de son expérience dans la fourniture de certains des réseaux de chauffage urbain les plus importants et les plus avancés sur le plan technique. Les capacités de la société comprennent la conception clé en main, les autorisations légales, la modélisation technico-économique, l'installation et la mise en service, l'exploitation et la maintenance, le financement et l'optimisation des performances.
Nos projets comprennent l'exploitation de plus de 35 réseaux de chaleur et/ou de froid en Belgique et au Luxembourg et le développement d'un grand système de chauffage urbain à Ottawa, au Canada, qui alimente plus de 80 bâtiments, dont le Parlement canadien. Au Royaume-Uni, par l'intermédiaire de notre filiale Bouygues Energies & Services Solutions, nous exploitons un réseau de chaleur pionnier à Swaffham Prior, Cambridgeshire, entièrement alimenté par des sources renouvelables, et mettons en œuvre un réseau de chaleur à l'université de Comberton Village à Cambridge pour remplacer le chauffage au fioul sur site et les systèmes de chauffage obsolètes, réduisant ainsi les coûts de chauffage et l'empreinte carbone de l'université de 80 %. Aux Pays-Bas, nous avons installé un système géothermique révolutionnaire à Amsterdam qui répond à 99 % des besoins de chauffage et de refroidissement du quartier d'Oosterdokseiland.
Les réseaux géothermiques de plus en plus verts
Les réseaux géothermiques représentent une percée dans les solutions de chauffage durable et offrent un certain nombre d'avantages par rapport aux pompes à chaleur aérothermiques conventionnelles. Exploitant l'énergie stable et abondante stockée sous la surface de la terre, ces réseaux fournissent du chauffage et de l'eau chaude aux habitations grâce à un système de forages verticaux et de pompes à chaleur géothermiques. Cette approche innovante permet non seulement de réduire les coûts initiaux pour les promoteurs, puisque l'infrastructure est détenue et exploitée par les compagnies d'énergie, mais aussi de réaliser d'importantes économies sur les coûts d'exploitation pour les résidents et les activités industrielles, car les réseaux sont très efficaces et offrent la possibilité de profiter des tarifs d'électricité en heures creuses.
Les réseaux géothermiques sont également respectueux de l'environnement, car ils produisent moins d'émissions de carbone et éliminent les problèmes de bruit, de vibration et d'esthétique associés aux systèmes de pompes à chaleur externes à source d'air. Ils améliorent l'utilisation des espaces extérieurs, libèrent l'espace intérieur en nécessitant moins d'équipement et contribuent à une réduction significative des pics de consommation d'électricité.
Avantages des réseaux géothermiques pour l'industrie
La combinaison de la rentabilité, de l'efficacité et de la durabilité environnementale fait des réseaux géothermiques le meilleur choix pour le chauffage des bâtiments neufs et existants et s'inscrit parfaitement dans les objectifs de la transition énergétique et de la réduction de l'empreinte carbone de l'industrie.
- Rendement et économies d'énergie : Les industries qui passent aux réseaux géothermiques réalisent d'importantes économies en raison des coûts plus faibles et plus prévisibles que ceux des combustibles fossiles, du rendement plus élevé des pompes à chaleur géothermiques qui réduit les factures, et de la possibilité de profiter des tarifs d'électricité en heures creuses pour optimiser davantage les coûts.
- Amélioration de la fiabilité opérationnelle : Les réseaux géothermiques assurent un approvisionnement stable et fiable en chaleur, quelles que soient les fluctuations de température externes ou les conditions météorologiques. Ceci est essentiel pour maintenir un contrôle constant de la température dans les installations et élimine les risques tels que le bruit et la maintenance associés aux systèmes externes.
- Optimisation de l'espace et réduction des exigences en matière d'infrastructure : La conception compacte des réseaux géothermiques permet d'économiser de l'espace intérieur précieux, ce qui est un avantage lorsque l'espace est restreint, et de réduire la consommation d'énergie en période de pointe, ce qui réduit la nécessité d'une mise à niveau coûteuse de l'infrastructure électrique.
- La protection des opérations industrielles pour l'avenir : Investir dans les réseaux géothermiques permet de se prémunir contre l'augmentation des coûts de l'énergie et le durcissement des réglementations environnementales, de répondre aux besoins croissants de chauffage sans les inconvénients des méthodes traditionnelles et d'améliorer l'utilisation des espaces extérieurs, ce qui accroît la valeur des propriétés commerciales.
Le projet de centrale géothermique de Princeton : une référence en matière de durabilité universitaire
L'université de Princeton, en partenariat avec EQUANS, s'est lancée dans un projet ambitieux visant à réduire la consommation d'énergie et les émissions de CO2 en installant une centrale géothermique ultramoderne. La tâche était colossale : Concevoir un projet qui réponde aux besoins de chauffage et de refroidissement des 16 000 employés et étudiants, réduise la consommation d'énergie et s'aligne sur les objectifs ESG de l'université, le tout sans perturber le rythme académique du campus historique.
La solution ? Un système complet de refroidisseurs à pompe à chaleur, de multiples systèmes de pompage hydronique et un réseau électrique et de contrôle soigneusement conçu pour gérer le chauffage, le refroidissement et la distribution sur l'ensemble du campus.
Equans a adopté une stratégie de mise en œuvre à deux volets. Nous avons réuni l'expertise des sociétés sœurs Systecon et HT Lyon pour créer un centre de contrôle intérieur modulaire qui a été installé dans un bâtiment existant. Cette synergie a donné lieu à une conception assistée par ordinateur en 3D qui a permis non seulement d'optimiser l'espace, mais aussi de préserver le patrimoine architectural de l'université.
En parallèle, nous avons travaillé avec Whiting-Turner pour fournir une assistance à la conception modulaire et un ensemble de conception-construction qui ont assuré l'intégration transparente de la centrale géothermique dans la structure historique du campus.
Un impact différenciateur qui résonne
L'installation centralisée modulaire qui est maintenant une réalité témoigne de la capacité d'Equans à intégrer des systèmes énergétiques de pointe dans une structure historique existante. Les avantages de ce projet vont bien au-delà des économies d'énergie. L'intégration transparente du système dans un établissement d'enseignement crée un argument de vente unique qui démontre que la technologie et la tradition peuvent coexister et prospérer. L'installation géothermique n'est pas seulement un fournisseur d'énergie, mais un symbole de progrès, un engagement gravé dans le sol qu'elle chauffe et refroidit. Le projet a été une réussite en matière de collaboration et d'innovation et sert de modèle à d'autres installations qui cherchent à intégrer l'énergie verte dans leur infrastructure.
L'énergie géothermique : Le socle de notre transition
Le rôle de l'énergie géothermique et des réseaux de chaleur dans la création d'un avenir énergétique durable est indéniable. À mesure que la technologie progresse et que les sources d'énergie propre se répandent, ces réseaux joueront un rôle crucial dans la transition énergétique des industries et des villes du monde entier. En tant que partenaire engagé, Equans contribue non seulement au développement de ces réseaux, mais veille également à ce qu'ils soient adaptables et résilients pour les générations futures, rendant ainsi le développement industriel et urbain plus durable, plus efficace sur le plan énergétique et - tout simplement - plus vivable.