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L'exploitation de la chaleur terrestre et ambiante met principalement en œuvre deux procédés :

• le puits géothermique,
• la pompe à chaleur.

La géothermie constitue l'ensemble des phénomènes thermiques internes de la terre. Ces phénomènes se traduisent par la production de gigantesques quantités de chaleur, qui ne provient pas, comme on pourrait le croire, du noyau en fusion de notre planète (±4000° C) mais de la désintégration naturelle des matières radioactives que recèle cette couche de l'écorce terrestre qu'on appelle le manteau.

Néanmoins, du fait des contraintes techniques et économiques, seule une infime partie de cette source d'énergie est - et pourra être - mise en valeur.

Cette chaleur, naturellement stockée dans les roches ou dans les fluides qu'elles contiennent, est exploitée soit directement par extraction d'eau chaude ou de vapeur soit indirectement, en utilisant le puits géothermique comme échangeur de chaleur.

Le gradient géothermique moyen en Europe est de 3 degrés par cent mètres de profondeur, ce qui signifie que lorsque l'on descend de cent mètres sous terre, la température augmente de 3 degrés. Ce gradient peut atteindre des valeurs bien plus élevées dans des zones mobiles de la lithosphère (partie solide de l'écorce terrestre), comme certaines régions d'Italie par exemple.

Selon la nature géologique du site, la température atteinte varie de 50 à 200°C et détermine le type d'application. Généralement, on distingue :

• La géothermie de haute énergie (T >150°C), qui permet la production d'électricité. Cette application, qui est la plus rentable, est limitée aux zones à caractère volcanique.
• La géothermie de moyenne énergie (80°< T <150°C), qui permet différents usages dont la production d'électricité.
• La géothermie de basse énergie (T <80°C), dont l'utilisation est limitée à la production de chaleur (chauffage essentiellement).

En Belgique, quelques sites bien localisés (Saint-Ghislain, Douvrain, Ghlin, Turnhout et Herentaels) permettent une exploitation de basse température.

Par rapport à la plupart des énergie renouvelables, l'énergie géothermique présente le grand avantage de ne pas dépendre des conditions atmosphériques ni même de la disponibilité d'un substrat comme c'est le cas pour la biomasse. La géothermie constitue donc une source d'énergie assez fiable et stable dans le temps.

Cependant, dans certains cas, il ne s'agit pas à proprement parler d'une source renouvelable. En effet, si le rythme auquel l'énergie géothermique se reconstitue est inférieur à celui auquel elle est exploitée, un puits verra un jour son réservoir calorifique diminuer.

Enfin, si les installations sont technologiquement au point, leur coût peut être, dans certains cas, très élevé.

La pompe à chaleur est un appareil qui permet de prélever la chaleur d'un milieu ayant une température basse et de la transférer vers un milieu ayant une température plus élevée.

Mais la chaleur ne se transmet spontanément que d'un milieu plus chaud vers un milieu plus froid. La pompe à chaleur nécessite donc l'apport d'une énergie pour fonctionner (de l'électricité dans le résidentiel, du gaz dans l'industrie). On peut donc considérer qu'il s'agit en fait d'un système de chauffage électrique plus efficace que les systèmes traditionnels. C'est la raison pour laquelle la pompe à chaleur est plutôt considérée comme une technique URE (utilisation rationnelle de l'énergie) que comme une technique liée aux énergies renouvelables.

Le milieu dans lequel les calories sont puisées peut être

• l'air, qui présente l'intérêt de fournir des calories même par des températures extérieures très basses (-18°C);
• l'eau
  - en surface : étangs, rivières, collecteurs d'eaux usées ;
  - en sous-sol : les nappes phréatiques, dont la température est à peu près constante (8°C<T< 12°C);
• le sol
  - soit au moyen d'échangeurs horizontaux posés à 60 cm de profondeur environ;
  - soit au moyen de sondes géothermiques placées verticalement jusqu'à plus de 100m de profondeur.

D'une manière générale, une pompe à chaleur est intéressante avec un système de chauffage à basse température par rayonnement. Pour être rentable, elle doit présenter un coefficient de performance annuel (COPa) supérieur à trois, ce qui signifie qu'elle doit fournir en moyenne sur l'année plus de trois unités d'énergie sous forme de chaleur pour une unité d'énergie électrique consommée.

Enfin, certaines pompes à chaleur sont réversibles et permettent donc de rafraîchir en période estivale.

• FPMs- Unité d'énergétique

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Géothermie:

• www.geothermal-energy.ch/
• //geothermal.marin.org, site pédagogique très intéressant (en anglais)
• //europa.eu.int/en/comm/dg17/atlas/htmlu/geotherm.html

Pompe à chaleur:

• le Groupement promotionnel suisse pour les pompes à chaleur
  propose de nombreux documents utiles.
• l'association Passeurs d'énergie,
  des particuliers présentent leur installation en Wallonie et à Bruxelles.
• le projet européen Ground Reach
  sa base de données présente des exemples détaillés de PAC géothermiques, installées dans les secteurs résidentiel (individuel ou collectif) et tertiaire.
• IEA Heat Pump Centre (> Publications > Case studies),
  d'autres exemples présentés par l'Agence internationale de l'énergie.
• CADDET
  un grand nombre d'installations tertiaires et industrielles, présentées dans la cadre de la base de données CADDET.

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Géothermie

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   Fiche de références documentaires sur les pompes à chaleur : documents, ouvrages, brochures, sites internet, etc.
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2. Annuaire des fabricants et importateurs de pompes à chaleur
   Liste des fabricants et importateurs autorisés de pompes à chaleur pour le résidentiel en Belgique
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3. Réseau de chaleur
   Une fiche qui présente la mise en place d'un réseau de chaleur.
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4. A Saint Ghislain, la chaleur vient des entrailles de la terre
   Présentation du réseau de chaleur alimenté par le puits géothermique de Saint Ghislain
   (127 Ko, Edition le 30-06-2006)
5. Liste des pompes à chaleur certifiées D-A-CH
   Liste des pompes à chaleur certifiées en Allemagne, Autriche et Suisse répertoriées par le Groupement promotionnel suisse pour les pompes à chaleur (GSP)
   (0 Ko, Edition le 01-05-2006)

Pompe à Chaleur

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