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Forage d'eau / Géothermie

SCHNEIDER ELECTRIC FAIT APPEL À GINGER CEBTP POUR SON SIÈGE MONDIAL - <p>Modélisation géothermique du projet.</p>
01/04/2016

SCHNEIDER ELECTRIC FAIT APPEL À GINGER CEBTP POUR SON SIÈGE MONDIAL



Schneider Electric a confiéà la cellule géothermie deGinger CEBTP la missionde maîtrise d’oeuvre deconception et de suivide réalisation de l’installationde géothermie sur nappe.
Ces travauxont pour objectifsla certificationBREEAM rénovation« Excellent » etla certificationLEED « Gold ».

Schneider Electric souhaite faire de son siège mondial, dans les Hauts-de-Seine, une vitrine de la performance énergétique. Après des premières améliorations, une rénovation plus profonde de la stratégie énergétique du bâtiment est engagée. Des travaux dont se charge Ginger CEBTP en tant que maîtrise d’oeuvre pour la géothermie.

Basé à Rueil-Malmaison (Hauts-de-Seine) et construit en 2008, le bâtiment de 35 000 m2 SHON a,
en effet, subi des améliorations, notamment sur la régulation. Huit ans après, Schneider Electric fait
appel à la cellule géothermie de Ginger CEBTP en tant que maîtrise d’oeuvre géothermique afin de
faire de son siège une vitrine de la performance énergétique.
Ces travaux, qui ont pour objectifs la réduction de la consommation d’énergie finale de 85 à 60 kWhef/m², la certification BREEAM Rénovation au niveau « Excellent », la certification LEED EBOM et la certification HQE Exploitation, se traduisent notamment par la remise à plat de la régulation des installations de ventilation, la mise en oeuvre d’une solution de géothermie sur nappe pour assurer la majorité des besoins de chauffage et de refroidissement, et enfin l’installation d’une surtoiture photovoltaïque avec autoconsommation

 

Description du fonctionnement de la géothermie sur aquifère
Afin de pouvoir alimenter en énergie les pompes à chaleur, l’eau à 15 °C de la nappe de la Craie est prélevée via un forage de production de 40 mètres de profondeur équipé de deux pompes immergées. La première pompe, dite de production, permet de satisfaire le débit d’exploitation de pointe de 62 m3/h, et la seconde, dite de secours, permet de satisfaire les besoins de « froid process » en cas de panne de la première (20 m3/h). Après prélèvement, l’eau de la nappe est ensuite acheminée vers un dispositif de filtration (cyclonique et tamis à 200 μm).
Au niveau des deux échangeurs à plaques, l’eau de nappe à 15 °C va céder, en hiver, des calories à la boucle primaire alimentant les évaporateurs des pompes à chaleur (PAC). L’eau de nappe refroidie jusqu’à 7 °C va ensuite être restituée à son aquifère d’origine via deux forages injecteurs.
En mode rafraîchissement, l’eau de nappe va céder, en revanche, des frigories à la boucle primaire alimentant cette fois-ci les condenseurs des pompes à chaleur. Ainsi, l’eau de nappe, réchauffée à 22 °C, va à son tour être restituée à la nappe. L’intérêt d’une solution de géothermie sur aquifère est de pouvoir produire une grande quantité d’énergie en consommant le moins possible d’énergie électrique.
Avec une source géothermique de type aquifère, les coefficients de performances (COP) des PAC
peuvent atteindre des valeurs moyennes annuelles supérieures à 5, ce qui signifie que pour produire
5 kWh d’énergie de chauffage, la pompe à chaleur ne consomme qu’1 kWh d’énergie électrique. En
mode rafraîchissement, le coefficient d’efficacité frigorifique (EER) peut atteindre une valeur de 7.

 

Méthodologie d’études et problématiques
Compte tenu de la localisation du projet et de la présence de nombreux forages d’exploitation, Ginger CEBTP a proposé à Schneider Electric d’étudier plus en profondeur la faisabilité d’un tel projet sur son site du Hive avant d’entreprendre des phases de reconnaissance coûteuses.
Aussi, la première phase du projet a eu pour objectif de vérifier la faisabilité du projet vis-à-vis de plusieurs problématiques :

 

La qualité physico-chimique et bactériologique de la nappe sur le secteur
La pérennité d’une exploitation de géothermie sur nappe dépend assez fortement de la qualité physico-chimique et bactériologique de l’eau prélevée. L’eau d’une nappe circulant dans un terrain
sédimentaire est très souvent minéralisée, ce qui nécessite de prendre des précautions lors de son exploitation. En effet, la mise en pompage d’une eau de nappe ou la variation de sa température
peuvent engendrer un changement d’état d’équilibre de celle-ci et occasionner des phénomènes de précipitations de minéraux dans les forages.
Enfin, l’aspect bactériologique est également déterminant, car dans certains aquifères riches en fer, des développements de ferrobactéries peuvent apparaître et provoquer un colmatage partiel ou total des forages sur des périodes très courtes. Pour valider cette problématique, Ginger CEBTP a donc réalisé une analyse physico-chimique et bactériologique de la nappe, ce qui a permis de valider sa bonne qualité dans la zone.

 

Les incidences thermiques et hydrodynamiques du projet sur son environnement
Dans le cadre de la nouvelle réglementation du code minier de minime importance, il est nécessaire
de vérifier l’absence d’impact du projet de Schneider sur des avoisinants, mais également vérifier l’absence d’impact thermique de plus de 4 °C à 200 mètres autour du projet. Compte tenu de la
présence de trois exploitations géothermiques voisines, Ginger CEBTP a donc dû vérifier par modèle numérique tridimensionnel l’absence d’impact sur ces exploitations.

À la suite de cette phase d’étude AVP, Ginger CEBTP a donc sollicité une entreprise de forage, Qualiforage RGE, pour réaliser un premier forage dit de reconnaissance, dimensionné comme un ouvrage définitif au droit d’un futur forage injecteur. Les travaux réalisés en décembre 2015 ont validé la productivité de la nappe de la Craie afin de rendre un débit spécifique de l’ouvrage supérieur à 100 m3/h/m.
Enfin, en complément d’une approche pointue au stade AVP, Ginger CEBTP a proposé à Schneider
Electric de mettre en oeuvre des équipements spécifiques à la géothermie afin de garantir la pérennité
de l’exploitation mais également la performance énergétique du dispositif, comme notamment des variateurs de fréquences permettant de réguler au plus juste le débit sur nappe en fonction de la demande ; un dispositif de maintien de pression au droit du forage injecteur pour éviter l’oxygénation
de l’eau de nappe et un dispositif de régulation au niveau des échangeurs à plaques autorégulés avec les températures de la boucle primaire côté pompe à chaleur.
À la fin de ce dispositif de géothermie, Schneider attend une couverture énergétique à hauteur de

70 % de ces besoins de chauffage et de rafraîchissement de son bâtiment avec des coefficients de performance supérieurs à 5.

 

Jean-Loup Lacroix
Responsable géothermie à la direction nationale des projets


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