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Systèmes géothermiques basés sur les puits à colonne permanente

Pr Philippe Pasquier et Pr Benoît Courcelles, Département des génies civil, géologique et des mines

Par Catherine Florès
5 janvier 2017 - Source : INNOVATIO

La technique de géothermie majoritairement employée au Canada est celle des puits en boucle fermée, qui assure les échanges de chaleur entre le milieu géologique et une thermopompe géothermique grâce à un fluide caloporteur. Cette technique, coûteuse, s’adapte mal aux milieux urbains denses, en raison du nombre élevé de puits en boucle fermée qu’elle demande d’aménager autour d’un bâtiment. C’est pourquoi la géothermie demeure relativement peu répandue au pays.

Le Pr Philippe Pasquier, spécialiste de la géothermie et de l’hydrogéologie, et son collègue Benoît Courcelles, expert en hydrogéochimie et en traitement des eaux, étudient une autre approche assez méconnue au Canada, celle des puits à colonne permanente. Celle-ci utilise directement l’eau souterraine pour échanger de la chaleur avec le sol. Elle nécessite un seul puits profond creusé dans le roc pour accéder à l'eau souterraine. Cette eau, ramenée à la surface par une pompe submersible, est acheminée à une thermopompe géothermique pour chauffer ou refroidir les bâtiments, selon la saison. L’efficacité thermique de la méthode peut atteindre le triple de celle des puits en boucle fermée.

Les Prs Pasquier et Courcelles se penchent sur les divers aspects de cette approche en vue d’en optimiser l’exploitation dans un contexte nordique et géologique canadien. Pour mener leurs travaux, ils disposent d’un laboratoire unique en son genre : une unité mobile reliée à un puits à colonne permanente profond de 300 mètres et à un puits d’injection profond de 150 mètres.

Cette unité simule les besoins en consommation d’énergie associés au chauffage et à la climatisation d’un édifice de 10 étages. Elle permet de valider expérimentalement et d’améliorer les logiciels de conception et d’analyse de systèmes géothermiques basés sur les puits à colonne permanente. Le but est d’obtenir une diminution des coûts de conception, de construction et d’exploitation associés. L’unité permettra aussi de résoudre des enjeux associés au climat nordique et à la chimie des eaux souterraines au Québec.