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Géothermie : Polytechnique Montréal inaugure une unité de recherche unique en son genre

1 novembre 2016 - Source : NOUVELLES

L’unité de recherche de Polytechnique Montréal servira à valider des modèles d’analyse et de conception de systèmes géothermiques fondés sur des puits à colonne permanente, afin d’en faciliter l’adoption pour des bâtiments commerciaux et institutionnels en milieu urbain dense.

L’unité de recherche en géothermie de Polytechnique Montréal, qui est située à Varennes, en Montérégie, servira à simuler les besoins en consommation d’énergie associés au chauffage et à la climatisation d’un édifice de dix étages, grâce à un puits à colonne permanente de 300 mètres de profondeur et un puits d’injection de 150 mètres de profondeur.

Hébergée dans un conteneur, l’unité de recherche intègre un assemblage constitué de thermopompes géothermiques, de pompes de circulation, d’unités d’échange de chaleur et d’une unité de traitement de l’eau souterraine. Également, un système de contrôle et d’acquisition de données sert à mesurer en continu les paramètres d’exploitation des systèmes et à modifier des séquences d’opération à partir d’un ordinateur situé à Polytechnique.

L’unité de recherche en géothermie est le fruit de la collaboration de deux professeurs aux expertises complémentaires du Département des génies civil, géologique et des mines de Polytechnique Montréal, soit le professeur agrégé Philippe Pasquier, qui est spécialiste de la géothermie, et le professeur adjoint Benoît Courcelles, également coresponsable du Centre d’ingénierie nordique de Polytechnique Montréal, qui est spécialiste du traitement des eaux souterraines et de la modélisation hydrogéologique et géochimique. 

 

 

 « Notre établissement est devenu à travers les années un pôle d’excellence d’avant-garde dans le domaine de la géothermie grâce à nos professeurs qui se distinguent par leurs travaux de recherche de haute qualité, a indiqué Christophe Guy, directeur général de Polytechnique Montréal. Aujourd’hui, les professeurs Pasquier et Courcelles renforcent la réputation que s’est forgée Polytechnique dans cette spécialité grâce à leur projet multidisciplinaire. Le maillage de leur expertise respective permettra à cette nouvelle unité de recherche unique au monde d’aborder un sujet qui concerne tout un chacun : la consommation d’énergie de nos résidences. »

« À l’heure du développement des villes intelligentes, il ne serait pas fou de croire que ce nouveau système d’énergie pourrait vraisemblablement être démocratisé en diminuant ainsi l’empreinte écologique de notre société. Dans un pays nordique comme le Canada, cette nouvelle unité représente un potentiel de transformation non négligeable », a-t-il ajouté.

L’établissement de l’unité de recherche en géothermie de Polytechnique Montréal résulte d'un investissement de 0,7 million de dollars de la Fondation canadienne pour l’innovation, du gouvernement du Québec et des sociétés CanmetÉNERGIE, Bouthillette Parizeau, Trane, Mécanicaction, Belimo et Eautec. Vouée à des systèmes géothermiques destinés à des bâtiments commerciaux ou institutionnels, l’unité de recherche en géothermie servira en premier lieu aux fins de quatre projets de recherche, grâce à un soutien de 150 000 dollars provenant du programme de financement à la recherche de l’Institut de l’énergie Trottier de Polytechnique Montréal.

 « Lorsque les gens circuleront à proximité de cette unité de recherche, qui se doutera que des chercheurs d’une unité universitaire francophone y travaillent à révolutionner la géothermie?, a déclaré Hélène David, ministre responsable de l’Enseignement supérieur au gouvernement du Québec. Des chercheurs y transmettront leur passion aux étudiants et y effectueront des recherches qui mèneront à des avancées technologiques qui aideront la planète. Il s’agit d’un exemple emblématique de ce qui se fait dans une école d’ingénierie très importante au Québec. »

Utilisations et applications multiples

Le professeur Philippe Pasquier, qui est responsable du projet de l’unité de recherche en géothermie de Polytechnique Montréal, a expliqué que l’installation servira en premier lieu à valider des logiciels de conception et d’analyse de systèmes géothermiques à colonne permanente. L’exercice visera à diminuer les coûts de conception, de construction et d’exploitation de systèmes de chauffage et de climatisation qui sont fondés sur cette approche.

« Un système de géothermie à puits à colonne permanente peut être jusqu’à trois fois plus performant qu’un système conventionnel à boucle fermée, tout en permettant de réduire de deux à cinq fois les coûts associés à l’implantation des composantes souterraines, a indiqué Pr Pasquier. Le réel potentiel qu’offre un tel système de géothermie est sa capacité d’intégration à des bâtiments existants en milieu urbain à haute densité. »

Également, l’unité de recherche en géothermie permettra de résoudre des enjeux qui sont associés au climat nordique et à la composition du sol au Québec. Notamment, les chercheurs tenteront de trouver des solutions à la présence de précipités dans les échangeurs de chaleur et les puits, ainsi que des solutions à des problèmes de biocolmatage ou d’encrassement.

Le professeur Benoît Courcelles a précisé que l’unité de recherche servira à élucider des problèmes de variation de température et de pression des eaux souterraines. On y utilisera une forme de barrière qui laissera passer l’eau, mais retiendra les contaminants qui nuisent au fonctionnement d’un système de géothermie.

« C’est grâce à la rencontre de deux équipes aux expertises complémentaires que nous avons pu concevoir un module de traitement de l’eau, par l’intégration de composantes offertes commercialement. L’objectif est de trouver le bon débit et la méthode appropriée de traitement de l’eau souterraine », a-t-il indiqué.

Par ailleurs, les procédés qui seront mis à l’essai au moyen de l’unité de recherche de Polytechnique Montréal pourront être transposés à d’autres applications que la géothermie.

« Des procédés pourront servir à l’amélioration des sols en place pour lutter contre l’érosion et les glissements de terrain, par l’injection de bactéries et d’une solution calcifiante, a indiqué Pr Benoît Courcelles. Aussi, nous envisageons qu’ils mèneront à des développements à long terme au Centre d’ingénierie nordique afin de résoudre des enjeux liés aux fondations montées sur pergélisol, dans le but d’établir une solution qui allie énergie et stabilité mécanique pour le contrôle de la température du sol. »

Les professeurs Pasquier et Courcelles ont indiqué que l’unité de recherche en géothermie avait été établie à Varennes parce qu’on y trouvait les pires conditions de terrain qu'il est possible d'avoir en matière de géothermie, mais qui sont représentatives des sols de la vallée du Saint-Laurent où l'on trouve 60 % de la population canadienne. 

Selon les professeurs, l’unité de recherche en géothermie permettra d’obtenir de premiers résultats tangibles d’ici 24 à 36 mois. L’étape suivante consistera en la réalisation d’un projet de démonstration qui intégrera un système à colonne permanente et un système conventionnel, à des fins de comparaison, pour le bâtiment d’un partenaire de projet.

L'unité de recherche en géothermie de Polytechnique Montréal.

 

Les professeurs Philippe Pasquier et Benoît Courcelles, du Département des génies civil, géologique et des mines de Polytechnique Montréal.

 

De gauche à droite : Michèle Thibodeau-DeGuire, présidente du conseil d’administration de Polytechnique Montréal; Sophie Hosatte-Ducassy, directrice, groupe Bâtiments de CanmetÉNERGIE; Christophe Guy, directeur général de Polytechnique Montréal; Hélène David, ministre responsable de l’Enseignement supérieur au gouvernement du Québec; Benoît Courcelles, professeur adjoint au Département des génies civil, géologique et des mines de Polytechnique Montréal; Philippe Pasquier, professeur agrégé au Département des génies civil, géologique et des mines de Polytechnique Montréal.

En savoir plus

Vidéo « Explorer une solution géothermique prometteuse : les puits à colonne permanente »
Page de site du Département des génies civil, géologique et des mines de Polytechnique Montréal
Page de projet sur le site de l'Institut de l'énergie Trottier
Fiche d'expertise du professeur Philippe Pasquier
Fiche d'expertise du professeur Benoît Courcelles

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