L’énergie géothermique superficielle des aquifères urbains constitue une source d’énergie robuste, décentralisée et renouvelable. En effet, il s’agit d’une ressource susceptible de satisfaire une part significative de la demande énergétique exprimée sur les territoires urbanisés, elle repose sur une multitude de sources de production, et son exploitation présente l’avantage d’une très faible émission en gaz à effet de serre. Dans ce contexte, je développe des méthodes utiles à la gestion du potentiel géothermique des aquifères urbains. Cette gestion implique notamment la compréhension du fonctionnement hydrogéologique et thermique de l’aquifère, et la maîtrise des impacts thermiques cumulés.

Dispositifs géothermiques basse température ouverts et fermés coexistant avec d’autres sources de chaleur (image : Cerema 2018).

Modélisation des impacts thermiques cumulés sur l’eau souterraine

Les aménagements et activités humaines contribuent au réchauffement des nappes d’eau souterraine. Ce phénomène est illustré sur la cartographie ci-dessous qui présente les températures mesurées dans les eaux souterraines entre 2017 et 2018 dans un rayon de 30 km autour de Lyon. Le réchauffement du sous-sol occasionné par l’urbanisation représente une opportunité pour subvenir à la demande en chauffage des territoires, mais également une nuisance pour les dispositifs géothermiques qui fonctionnent pour du rafraîchissement. Il est ainsi important d’être en mesure de modéliser et cartographier les îlots de chaleur souterrains.

Température des eaux souterraines autour de Lyon (Valeurs moyennes entre 2017 et 2018 issues de la base de données ADES. Cartographie réalisée par Guillaume Attard).

Pour obtenir une représentation locale des variations de température des nappes, j’utilise notamment la modélisation numérique. Cet outil me permet de quantifier l’impact et de déterminer la faisabilité des projets dans leur environnement construit. A plus petite échelle, la modélisation me permet d’identifier les secteurs les plus favorable pour le développement de la filière géothermique.

Bloc 3D représentant l’impact thermique d’un système géothermique ouvert sur eau de nappe fonctionnant pour du rafraîchissement. La partie bleue du schéma représente la partie saturée de la nappe (Cerema 2018).

Développement d’une méthode permettant d’éviter les interférences entre plusieurs installations géothermiques

En 2019, mes activités relatives à la géothermie m’ont amenées à produire un guide méthodologique portant sur le sujet des interférences entre installations géothermiques. Concrètement, ce guide apporte des éléments techniques utiles à la définition des distances nécessaires à respecter entre plusieurs installations de façon à garantir leur bon fonctionnement sur le long terme.

Ce document a été élaboré en coopération avec les services déconcentrés de l’Etat, notamment la Dreal Auvergne Rhône-Alpes, et le contenu technique été mis au point avec l’appui de plusieurs partenaires scientifiques (Université de Grenoble-Alpes, Karlsruhe Institue of Tehcnology et Martin Luther Univetrsity of Halle-Wittenberg).

Par ailleurs, ce travail a été soumis à la consultation de l’association française des professionnels de la géothermie et de Syntec Ingénierie.

Ce document édité par le Cerema est téléchargeable gratuitement sur le site du Cerema ou sur la plateforme nationale Geothermies

Pour en savoir plus

Pour en savoir plus sur ces travaux, vous pouvez :

• consulter quelques actualités sur ces travaux :
  • Le potentiel géothermique vu du ciel
  • Vers une exploitation optimale du potentiel géothermique en ville
  • Éviter les interférences des échangeurs géothermiques : Méthodologie pour déterminer le volume d’exploitation d’un gîte géothermique
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