ADEME HAUTE NORMANDIE

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1 ADEME HAUTE NORMANDIE État des lieux et perspectives de développement de la filière géothermie en Haute Normandie Rapport Etat des lieux de la filière géothermie en Haute Normandie 17/01/2011 Page : 1/112

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3 SOMMAIRE Glossaire 7 1. Présentation de l étude et des intervenants Contexte général Contexte de l étude Présentation des intervenants Présentation de la géothermie Contexte environnemental Définitions La géothermie dite de Très Basse Energie La géothermie Très Basse Energie Le captage La production La distribution Le Montage d une opération en construction ou en rénovation La Conception La Réalisation Détails des étapes de conception Intervenants & Missions Maîtres d Ouvrages Maîtres d œuvres, prescripteurs techniques Les Entreprises, prestataires de services Subventions ADEME Les aides financières à la Conception Les aides financières à la Réalisation Délais d instruction Prise en charge financière Le Phasage d une opération Ordonnancement des études Prix et délais des études La géothermie : une solution à la problématique énergétique La Réglementation Thermique 2005 (RT 2005) Label & performances énergétiques Energie Primaire/Energie Finale Etat de connaissance de la ressource Préambule sur la géologie de la région Potentiel géothermique de la ressource sous-sol de la Haute Normandie La ressource «eaux usées» en Haute Normandie La ressource «eau de mer» sur le littoral Haut Normand 61 17/01/2011 Page : 3/112

4 9.5 Conclusion relative au potentiel géothermique de la région Un état des lieux des opérations existantes Organismes consultés Les opérations recensées Exploitation des informations Un état des lieux réglementaire Un état des lieux financier Aides aux études de faisabilité Aides à l investissement Aides à l exploitation Financements des projets de géothermie en Haute Normandie en Diagnostic sur les aides aux projets liés à la géothermie Un état des lieux de la filière géothermique Eléments de méthode et sources exploitées 99 Etat des lieux des acteurs potentiels de la géothermie sur le territoire de la Haute Normandie Diagnostic des acteurs de la géothermie en Haute Normandie Analyse préliminaire de la filière géothermie 110 ANNEXES /01/2011 Page : 4/112

5 TABLEAUX TABLEAU 1. COMITE DE PILOTAGE DE L ETUDE TABLEAU 2. COMITE DE SUIVI DE L ETUDE TABLEAU 3. DIFFERENTS TYPES DE GEOTHERMIE TABLEAU 4. GEOTHERMIE SUR NAPPE : PRIX & DELAIS DES ETUDES TABLEAU 5.GEOTHERMIE SUR SGV : PRIX & DELAIS DES ETUDES TABLEAU 6.GEOTHERMIE SUR GEOSTRUCTURES : PRIX & DELAIS DES ETUDES TABLEAU 7.GEOTHERMIE SUR RESEAU EU : PRIX & DELAIS DES ETUDES TABLEAU 8.ENERGIE THERMODYNAMIQUE DE MER : PRIX & DELAIS DES ETUDES TABLEAU 9 : PUISSANCE DE CHAUFFAGE MOYENNE POUR DES LOGEMENTS TABLEAU 10 : EVOLUTION DES PERFORMANCES ENERGETIQUES DE L HABITAT A L ECHELLE DES 40 DERNIERES ANNEES AU NIVEAU NATIONAL 50 TABLEAU 11 : TABLEAU DES CONVERSIONS ENERGIE PRIMAIRE/ENERGIE FINALE TABLEAU 12. FORMATIONS AQUIFERES RECENSEES EN HAUTE NORMANDIE POUR LA GEOTHERMIE TRES BASSE ENERGIE TABLEAU 13. CONDUCTIVITES THERMIQUES POTENTIELLES DES HORIZONS GEOLOGIQUES PEU PROFONDS DE LA REGION TABLEAU 14. SYNTHESE DES POTENTIALITES DES AQUIFERES DE HAUTE NORMANDIE TABLEAU 15. ORGANISMES CONSULTES POUR LA RECHERCHE DES OPERATIONS EXISTANTES TABLEAU 16. LISTE DES PROJETS RECENSES EN SEINE MARITIME (76) SUR NAPPE ET SUR SONDES VERTICALES TABLEAU 17. LISTE DES PROJETS RECENSES DANS L EURE (27) SUR NAPPE, SUR SONDES VERTICALES ET SUR EAUX USEES TABLEAU 18 : BILAN ENERGETIQUE COMPARATIF POUR UNE INSTALLATION DE 50 KW - CAS D UN BATIMENT BBC DE A M TABLEAU 19 : BILAN ENERGETIQUE COMPARATIF POUR UNE INSTALLATION DE 200 KW - CAS D UN BATIMENT BBC DE A M TABLEAU 20. REGLEMENTATION APPLICABLE EN FONCTION DES RESSOURCES TABLEAU 21. LISTE DES FOREURS IMPLANTES DANS DES REGIONS LIMITROPHES DE LA HAUTE NORMANDIE TABLEAU 22 : LISTE DES BUREAUX D ETUDES SOUS-SOL EN HAUTE NORMANDIE TABLEAU 23. LISTE DES BUREAUX D ETUDES FLUIDES OU THERMIQUES TABLEAU 24. LISTE DES FORMATIONS INITIALES EN HAUTE NORMANDIE TABLEAU 25. ORGANISMES DE FORMATION CONTINUE TABLEAU 26 : FABRICANTS DE POMPE A CHALEUR EN FRANCE TABLEAU 27. ATOUTS/FAIBLESSES DE LA FILIERE GEOTHERMIE EN FRANCE ET EN HAUTE NORMANDIE TABLEAU 28. OPPORTUNITES / MENACES POUR LE DEVELOPPEMENT DE LA GEOTHERMIE EN FRANCE ET EN HAUTE NORMANDIE FIGURES FIGURE 1 : PRODUCTION ACTUELLE DE GEOTHERMIE ET OBJECTIFS DU GRENELLE DE L ENVIRONNEMENT, SOURCE SYNDICAT DES ENERGIES RENOUVELABLES FIGURE 2. DOUBLET DE FORAGES SUR NAPPE D EAU SOUTERRAINE FIGURE 3 : PRINCIPE DE LA GEOTHERMIE SUR NAPPE FIGURE 4. SCHEMA DE PRINCIPE DE FORAGE AU MARTEAU FOND DE TROU ET AU ROTARY FIGURE 5 : PRINCIPE D UN FORAGE EQUIPE POUR LA GEOTHERMIE NAPPE FIGURE 6 : SONDES GEOTHERMIQUES VERTICALES FIGURE 7 : FORAGE EQUIPE D UNE SONDE GEOTHERMIQUE VERTICALE FIGURE 8 : PRINCIPES DE GEOSTRUCTURES FIGURE 9 : RECUPERATION DE CHALEUR DEPUIS LES EAUX USEES DES BATIMENTS/DES RESEAUX D EAUX USEES ET DES EAUX CLARIFIEES DE STEP (SOURCE SWISS ENERGY 2005) FIGURE 10 : PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D UNE PAC SUR RESEAUX D EAUX USEES FIGURE 11 : INSTALLATION D ETM, PROJET DE «LA SEINE SUR MER» FIGURE 12 :CYCLE THERMODYNAMIQUE D UNE PAC GEOTHERMIQUE UTILISANT L ENERGIE DU SOUS-SOL FIGURE 13. RESEAU DE CHALEUR : REPRESENTATION D UN DISPOSITIF DE DISTRIBUTION SUR BOUCLE D EAU FROIDE FIGURE 14 : COEFFICIENT DE CORRECTION ET ZONAGE EN METROPOLE FIGURE 15. COUPE SCHEMATIQUE DU BASSIN PARISIEN ENTRE LE MASSIF ARMORICAIN ET LA PLAINE D ALSACE FIGURE 16. CARTE GEOLOGIQUE SIMPLIFIEE DE HAUTE NORMANDIE [EXTRAIT DE L OUVRAGE «AQUIFERES ET EAUX SOUTERRAINES EN FRANCE BRGM, 2006»] /01/2011 Page : 5/112

6 FIGURE 17. LE LITTORAL CAUCHOIX FIGURE 18. TEMPERATURE MOYENNE DE SURFACE DES BASSINS DU HAVRE FIGURE 19 : LOCALISATION DES OPERATIONS REALISEES EN HAUTE NORMANDIE (NAPPE ET SONDES) FIGURE 20. DIAGRAMME ILLUSTRANT L ABOUTISSEMENT DES PROJETS FIGURE 21. RATIO DES PROJETS SUR NAPPE / PROJETS SUR CHAMPS DE SONDES VERTICALES FIGURE 22. DEBITS PRELEVES POUR LES PROJETS DANS LA NAPPE DE LA CRAIE FIGURE 23 : COUTS DE L ENERGIE ELECTRIQUE TARIF JAUNE EDF AU 15/10/ FIGURE 24. LES AIDES MOBILISABLES AU COURS D UN PROJET DE GEOTHERMIE FIGURE 25. TYPOLOGIE DES ACTEURS DE L OFFRE POTENTIELLEMENT INTERESSES PAR LA GEOTHERMIE EN HAUTE NORMANDIE, A L EXCEPTION DES FOREURS, FABRICANTS DE PAC ET ORGANISMES DE FORMATION CONTINUE EN FRANCE FIGURE 26 : ADHESION A LA CHARTE DE QUALITE DES FOREURS D EAU POUR LES FOREURS ADHERENTS AU SFE FIGURE 27. TYPOLOGIE DES BUREAUX D ETUDES EN HAUTE NORMANDIE FIGURE 28 : TYPOLOGIE DES INSTALLATEURS DE POMPES A CHALEUR EN HAUTE NORMANDIE ANNEXES ANNEXE 1 : DONNEES NECESSAIRES A LA MISE EN PLACE DE GEOTHERMIE SUR NAPPE ANNEXE 2 : TECHNIQUES DE FORAGE ADAPTEES A LA REGION (AVANTAGES / INCONVENIENTS) ANNEXE 3 : DONNEES NECESSAIRES POUR LA MISE EN PLACE D UN PROJET SUR SONDES VERTICALES ANNEXE 4 : DONNEES NECESSAIRES POUR LA MISE EN PLACE D UN PROJET DE GEOSTRUCTURES ANNEXE 5 : LOG STRATIGRAPHIQUE DE LA REGION HAUTE NORMANDIE ANNEXE 6 : CARTE DES MASSES D EAU ET FICHES INDIVIDUELLES DES FORMATIONS ANNEXE 7 : FICHES OPERATIONS ANNEXE 8. EXTRAITS DU DECRET N DU 28 MARS 1978 RELATIF AUX TITRES DE RECHERCHES ET D EXPLOITATION DE GEOTHERMIE ET IMPRIME DE DECLARATION DE FORAGE ANNEXE 9. CONTENUS D UN DOSSIER DE DECLARATION ET D UN DOSSIER D AUTORISATION AU TITRE DE LA «LOI SUR L EAU» ANNEXE 10. CONTENUS D UN DOSSIER DE DECLARATION ET D UN DOSSIER D AUTORISATION AU TITRE DE LA REGLEMENTATION DES ICPE ANNEXE 11. FICHE FINANCEMENTS GEOTHERMIE FEDER ANNEXE 12. AIDE A LA DECISION ADEME ANNEXE 13. FICHE GARANTIE GEOTHERMIE AQUAPAC ANNEXE 14. FICHE FINANCEMENT FOND CHALEUR ANNEXE 15. FICHE SOUTIEN AUX ENR CONSEIL GENERAL DE L EURE ET AIDES DU CONSEIL GENERAL DE SEINE MARITIME A LA RENOVATION DES BATIMENTS ANNEXE 16. FICHE FINANCEMENTS GEOTHERMIE CEE /01/2011 Page : 6/112

7 Glossaire AFPAC : Association française pour les Pompe A Chaleur. AFPG : Association Française des Professionnels de la Géothermie. Aquathermie : principe de géothermie utilisant l énergie extraite de l eau souterraine, Aquifère : formation géologique contenant de façon permanente ou temporaire de l eau mobilisable, constitué de roches perméables et capables de la restituer naturellement ou par exploitation. On distingue : Aquifère de nappe libre : l aquifère repose sur une couche très peu perméable et est surmonté d une zone non saturée en eau Aquifère captif : dans une nappe captive, l eau souterraine est confinée entre deux formations très peu perméables. Lorsqu un forage atteint une nappe captive, l eau remonte dans le forage. Cimentation : la cimentation d un tubage dans un forage consiste à remplir de ciment l espace annulaire entre le tubage et la paroi naturelle du forage. Cette cimentation a pour but de sceller le tubage aux terrains traversés ce qui permet de protéger la qualité des eaux souterraines. Colonne de production : conduite verticale disposée dans le forage et servant à pomper l eau souterraine COP : Coefficient de performance, appliqué à la pompe à chaleur seule (puissance produite / puissance utilisée par le compresseur) ou à l ensemble du système ((puissance produite pertes) / (puissance utilisée par le compresseur et tous les auxiliaires)) Crépine : partie perforée du tube cylindrique servant à aspirer ou réinjecter l eau de la nappe tout en retenant les particules fines des terrains. Les types de crépines sont déterminés suivant la forme et le pourcentage de vides du tubage pour allier résistance mécanique et vitesse de l eau dans les ouvertures ou «slots». Développement d un puits : opération permettant d améliorer les performances d un puits en réduisant le volume de particules fines présentes à proximité de l ouvrage ou en augmentant l ouverture des fractures. Diagraphie : enregistrement dans un forage, en fonction de la profondeur, d une grandeur physique déterminée. Doublet : ensemble de deux forages, l un assigné à la production, l autre à la réinjection dans l aquifère d origine. EER : Coefficient d efficacité au rafraichissement. Il représente la performance énergétique de la pompe à chaleur fonctionnant en mode rafraîchissement. Essais de pompage : tests de pompage dans un puits permettant de définir son débit d exploitation et les caractéristiques hydrodynamiques de l aquifère sollicité. ETM : Energie Thermodynamique de Mer. Fluide caloporteur : fluides assurant l échange thermique entre les capteurs géothermiques, le dispositif de production et le dispositif de distribution. Free cooling : rafraichissement «gratuit» dans le cas d utilisation d aquifères : il s agit d utiliser la capacité de refroidissement du fluide sans utiliser la Pompe à Chaleur. Géostructures : Fondations profondes disposant de capteurs géothermiques disposés dans l ouvrage structurel de la fondation. Plus communément appelées fondations énergétiques. Gravier filtrant : gravier utilisé lors de la réalisation d un forage. Il est placé entre le terrain naturel et le tubage afin de maintenir les tubages, et d éviter l entrainement de particules fines à l intérieur du forage. 17/01/2011 Page : 7/112

8 Hydrodynamique : les caractéristiques hydrodynamiques d un aquifère désignent la facilité des terrains à laisser circuler l eau. Elles s expriment en particulier par la perméabilité en m/s et la transmissivité en m 2 /s (perméabilité X épaisseur de l aquifère). Massif filtrant : massif de gravier mis en place entre la crépine et le terrain naturel d un forage dans le but d empêcher le passage des éléments les plus fins de l aquifère capté. Nappe alluviale : nappe contenue dans les terrains situés de part et d autre d une rivière et contenue dans les alluvions de celle-ci. Les eaux des ces nappes peuvent être en liaison hydraulique directe avec les eaux du cours d eau associé (nappe d accompagnement). Nappe phréatique : nappe libre souterraine proche de la surface. Norme FD X : Forage d'eau et de géothermie - Réalisation, suivi et abandon d'ouvrage de captage ou de surveillance des eaux souterraines réalisés par forages - Démarches administratives. Norme NF X : Forage d eau et de Géothermie - Réalisation, mise en œuvre, entretien, abandon de la Sonde Géothermique Verticale. Norme NF X : Forage d'eau et de géothermie - Réalisation, suivi et abandon d'ouvrage de captage ou de surveillance des eaux souterraines réalisés par forages (AFNOR), PAC : Pompe A Chaleur Piézométrie : hauteur d eau dans l aquifère, exprimé en cote comme une cote topographique. Pompage d essai : pompage et ensemble des essais permettant de vérifier la capacité de production du forage et d évaluer l influence du futur prélèvement sur les ouvrages voisins. Qualiforage : Engagement Qualité pour les entreprises de forages (respect des normes en vigueurs (NF X10-999, FD X10-980, NF X10-970), de la réglementation et justifie la souscription à une garantie décennale). QualiPac : est une appellation de confiance créée par l'afpac en 2007 avec le soutien de l'ademe et d'edf. Elle a pour but de faciliter la mise en relation des particuliers intéressés par un chauffage performant et respectueux de l'environnement avec des installateurs spécialistes de la pompe à chaleur et soucieux de la satisfaction de leurs clients. SFE : Syndicat des Foreurs d Eau. SGV : Sondes Géothermiques Verticales. SER : Syndicat des Energies Renouvelables. Thermofrigopompe : utilisation de l énergie de l eau souterraine pour des besoins en chaud et en froid simultanés. TRT : Test de Réponde Thermique permet d identifier les caractéristiques géothermiques (Conductivité thermique du terrain, Température initiale du terrain, résistance thermique de la sonde) nécessaires au dimensionnement de champ de SGV et géostructures. Zone d emprunt d un puits : zone dans laquelle toute l eau souterraine qui circule rejoint le puits concerné. 17/01/2011 Page : 8/112

9 Présentation de l étude et des intervenants 17/01/2011 Page : 9/112

10 1. Présentation de l étude et des intervenants 1.1 Contexte général Dans le cadre de la directive européenne pour lutter contre le réchauffement climatique, la France a retenu un objectif ambitieux de 23 % d énergie renouvelable pour son bilan énergétique à l horizon La transcription de la directive européenne s est faite via les comités opérationnels du Grenelle de l'environnement qui ont établi des objectifs quantitatifs en terme de développement des énergies renouvelables et plus particulièrement de la géothermie : objectif ambitieux de production de 2 Mtep (tonnes équivalent pétrole) supplémentaires de chaleur à partir de la géothermie et de pompes à chaleur en France à l horizon Figure 1 : Production actuelle de géothermie et objectifs du Grenelle de l Environnement, source Syndicat des Energies Renouvelables Production de chaleur en ktep Pompes à Chaleur 2008 Objectif 2012 Objectif Géothermie intermédiaire La définition de ces objectifs s est accompagnée de la mise en place du Fonds Chaleur Renouvelable par l ADEME. Doté d un montant d un milliards d euros pour la période , l objectif du Fonds Chaleur est de permettre aux installations produisant de la chaleur à partir d énergies renouvelables (dont la géothermie) d être compétitives par rapport aux installations utilisant de l énergie traditionnelle. 17/01/2011 Page : 10/112

11 1.2 Contexte de l étude En Haute Normandie, la présence d'aquifères superficiels rend à priori propice le développement de la géothermie très basse température. Le Fonds Chaleur pourra favoriser le développement d opérations de géothermie dans la région, qu il convient d accompagner pour permettre un développement durable et raisonné. C'est dans ce contexte que l ADEME Haute Normandie a commandé une étude sur l état des lieux et les perspectives de développement de la filière géothermie de la région. L étude est financée par l ADEME et le FEDER. L étude porte sur la géothermie utilisant des ressources dites de très basse énergie (température de la ressource inférieure à 30 C) et nécessitant l utilisation de pompes à chaleur. Eau de nappe peu profonde (<100/200m) ; Sous-sol pour les champs de sondes verticales ; Réseaux d eaux usées urbains ; Eau de mer. L accent est toutefois mis sur la ressource «eau de nappe» qui représente l essentiel des opérations recensées en Haute Normandie. Le secteur du grand public, dont les projets ne sont pas financés par l ADEME, mais qui peut bénéficier des crédits d impôts, est exclu du champ de l étude. Il est toutefois tout à fait concevable que le développement d opérations de géothermie par des Maîtres d Ouvrage publics ou privés ait un effet pédagogique incitant les particuliers à la réalisation de projets de géothermie. La mission est structurée en 2 phases. Dans un premier temps, elle porte sur un diagnostic de la ressource, des acteurs, des opérations existantes et du contexte financier et réglementaire afin de dresser un état des lieux de la filière géothermie dans cette région. La seconde phase vise à établir des propositions d actions détaillées et ciblées à destination des différents acteurs de la filière en vue de promouvoir et de favoriser le développement de la géothermie en Haute Normandie. Par ailleurs, l impact de la géothermie de très basse énergie sur l environnement faite partie intégrante de cette deuxième phase. 17/01/2011 Page : 11/112

12 1.3 Présentation des intervenants L ADEME, Maître d Ouvrage de l étude La Direction Régionale Haute Normandie de l ADEME est en charge de la promotion de la géothermie dans la région et valide les dossiers de demande de financement qu elle reçoit. Or la géothermie très basse énergie est un domaine complexe lié une multiplicité d acteurs potentiels et l état connaissance de la ressource, des aides, de la règlementation, des formations, est encore imprécis. C est dans ce cadre que l ADEME a souhaité la réalisation de cette étude, en y associant les acteurs qui se sont investis dans ces projets Rouen Seine Aménagement, Assistant au Maître d Ouvrage Aménageur public, Rouen Seine Aménagement (RSA) met en œuvre de nombreux projets tournés vers le développement durable, tels l éco-quartier LUCILINE, partenaire du programme européen (intérêt IVB) FUTURE CITIES - URBAN NETWORK TO FACE CLIMATE CHANGES et MARTAINVILLE (ROUEN INNOVATION SANTE) dont les réseaux de chaleur intégreront la géothermie basse énergie. En raison de son investissement dans ces projets, l ADEME a souhaité déléguer la maîtrise d œuvre de l étude à ROUEN SEINE AMENAGEMENT Comité de pilotage de l étude Le comité de pilotage de l étude est constitué de huit membres (tableau 1), représentant les principales institutions et administrations qui entrent dans le processus du montage des dossiers de géothermie. Il a été constitué préalablement au lancement de l étude en vue d en valider les différentes étapes. Tableau 1. Comité de pilotage de l étude REPRESENTANT ORGANISME M. HUMBERT AGENCE DE L EAU SEINE NORMANDIE Mme TARDIEU CONSEIL REGIONAL M. LECOUTEY CONSEIL GENERAL 76 Mme AUBERT-DOZEVILLE CONSEIL GENERAL 27 Mme STEIN Mme BORGNE DREAL SGAR M. TOPIN DDEA M. GOMEZ BRGM 17/01/2011 Page : 12/112

13 1.3.4 Comité de suivi de l étude Le comité de suivi de l étude a été constitué pendant sa première phase, dans l optique de proposer un panel des divers acteurs, Maîtres d Ouvrage, assistants à maîtrise d ouvrage, architectes, bureaux d études techniques, foreurs, installateurs, exploitants, organismes de formation et d information (tableau 2). Tableau 2. Comité de suivi de l étude REPRESENTANT ORGANISME TYPOLOGIE RICHIR Laurent GTR Forage Foreur ARPAIA Julien CETE NC Centre d Etudes Techniques CHARRIER Frédéric Ville de Rouen Ville BLANCFUNEY Samuel CRAM SAS Installateur et exploitant de chauffage PINCON Stéphane QUILLE Aménageur privé DAVID Pierre-Yann BRGM Haute Normandie Bureau Régional de Géologie Minière LE BOUETTE Laurent Architecte Environnement Architecte GUILBERT Quentin Bureau d Etude Echos AMO HQE HARLIN Olivier Harlin SAS Installateur BACHELET Mathieu DALKIA Installateur et exploitant de chauffage BABAZ Gilbert DALKIA Installateur et exploitant de chauffage LAINE Evelyn CREA Communauté d Agglomération PINON Luc CREA Communauté d Agglomération VANDERPLAETUE SILOGE Bailleur social BRAURE Vincent ID Consult Bureau d Etudes Thermiques TALONI Lily Penicaud Architecture et conseil environnemental LEFEBVRE Habitat 76 Bailleur social BOUDOT Elisabeth EDF Exploitant du réseau électrique BURGEAP et ERNST and YOUNG La réalisation de l étude a été confiée à BURGEAP en association avec ERNST AND YOUNG. Ces deux bureaux d études sont complémentaires depuis la connaissance de la ressource mobilisable jusqu au plan d actions pour le développement économique de la filière locale tout en maitrisant l impact de son exploitation sur l environnement. BURGEAP est un bureau d études qui intervient dans tous les métiers de l environnement, depuis plus de 60 ans. ERNST AND YOUNG est un bureau d études spécialisé dans les activités d audit et de conseil qui couvre tous les champs de la vie économique. 17/01/2011 Page : 13/112

14 2. Présentation de la géothermie 2.1 Contexte environnemental En 1992, lors de la conférence de Rio sur l'environnement, les dirigeants de toutes les nations témoignaient de leur prise de conscience d'une dégradation avancée de l état de la planète (diminution des ressources, pollution des mers et des terres, effet de serre, pluies acides, etc.). Pour infléchir la tendance avant qu'il ne soit trop tard, la plupart des pays - dont les Etats membres de l'union Européenne ont travaillé à la traduction du concept de développement durable dans leurs politiques. Celui-ci s est défini par la nécessité de satisfaire les besoins exprimés aujourd'hui sans compromettre les besoins des générations à venir. Comme les autres énergies renouvelables, la géothermie s'est alors retrouvée sur le devant de la scène, car elle est depuis toujours par excellence une option du développement durable. Le contexte écologique est petit à petit en train de prendre le pas sur l aspect économique. La nécessité de substituer les énergies fossiles par des énergies renouvelables s inscrit non plus comme une nécessité mais comme une urgence. Les premières analyses de risques présentées lors de la conférence de Rio se sont avérées vraies. (cf. les bouleversements climatiques, les inondations aux Etats-Unis d Amérique, les typhons qui se succèdent dans le golfe du Mexique, la fonte de la calotte glaciaire en Antarctique, les tempêtes dans le Sud-Ouest de la France ). Depuis l entrée en vigueur à compter du 16 février 2005 du Protocole de Kyoto, les Etats membres de l Union Européenne se sont imposé de réduire d ici 2012 leurs émissions de G.E.S de près de 8% par rapport aux niveaux de l année Le Protocole de Kyoto représente un traité international potentiellement contraignant. Si les objectifs conjointement fixés entre pays membres ne sont pas respectés, des taxes écologiques seront appliquées aux pays dits «polluants». 2.2 Définitions Depuis l'aube de l'humanité, l'homme a toujours su tirer parti de la géothermie dont geysers, sources chaudes et éruptions volcaniques lui manifestaient l'existence. Mais la découverte d'énergies plus facilement mobilisables (charbon, pétrole) n'a guère encouragé son développement. Aujourd'hui, face à l épuisement programmé des réserves d'énergies fossiles, la nécessité de préserver l'environnement et le réchauffement climatique dû à l'effet de serre, le Protocole de Kyoto, imposent de faire toute leur place aux énergies renouvelables. La géothermie est de celles-ci. La géothermie est l exploitation de la chaleur stockée dans le sous-sol. L utilisation des ressources géothermales se décompose en 2 grandes familles : la production d électricité et la production de chaleur. La chaleur de la terre provient de la désintégration d'éléments radioactifs présents dans les roches et du noyau terrestre qui génèrent un flux de chaleur vers la surface. Plus la profondeur est grande, plus la chaleur est élevée, augmentant en moyenne de 3 C tous les 100 mètres. Mais ce gradient géothermique peut être beaucoup plus élevé dans certaines configurations géologiques particulières. En fonction de la ressource, de la technique utilisée et des besoins, les applications sont multiples. Le critère qui sert de guide pour bien cerner la filière est la température. Selon le niveau de température, on distingue différents types de géothermie, auxquels correspondent différents usages. 17/01/2011 Page : 14/112

15 Tableau 3. Différents types de géothermie Type de géothermie Caractéristiques du réservoir Utilisations Très basse énergie Terrains à moins de 100 m de profondeur (avec ou sans nappe d eau) Température < à 30 C Chauffage et rafraîchissement de locaux, avec pompe à chaleur Basse énergie 30 C < Température < 150 C Chauffage urbain, utilisations industrielles, thermalisme, balnéothérapie Moyenne et Haute énergie Géothermie profonde 180 C < Température < 350 C Roches chaudes sèches à plus de m de profondeur Production d électricité Au stade de la recherche, pour l électricité ou le chauffage L étude réalisée concerne la géothermie dite de Très Basse Energie les autres étant plus aléatoires en Haute Normandie. D une manière générale, la température considérée est insuffisante pour le chauffage direct de locaux (T <30 C). Il est donc nécessaire de recourir à des Pompes A Chaleur permettant d exploiter les gradients géothermiques de la géothermique dite de Très Basse Energie. 2.3 La géothermie dite de Très Basse Energie La géothermie Très Basse Energie est définie par l exploitation d une ressource présentant une température inférieure à 30 C, qui ne permet pas, dans la plupart des cas, une utilisation directe de la chaleur par simple échange. Elle nécessite la mise en œuvre d équipements thermodynamiques (Pompes A Chaleur : PAC) qui prélèvent cette énergie à très basse température pour l augmenter à une température suffisante pour le chauffage des bâtiments. La géothermie très basse énergie concerne l exploitation de deux types de ressources : L énergie naturellement présente dans le sous-sol à quelques mètres, voire centaines de mètres, l énergie naturellement présente dans les aquifères et effluents qui s y trouvent. Un projet utilisant la géothermie Très Basse Energie se caractérise par trois composantes : Le dispositif de captage (géothermie sur nappe, champ de SGV, géostructures, eaux usées, Energie Thermodynamique de Mer), Le dispositif de production : La pompe à chaleur (PAC), Le dispositif de distribution. 17/01/2011 Page : 15/112

16 3. La géothermie Très Basse Energie 3.1 Le captage Le dispositif de captage géothermique constitue la source de chaleur qui assurera le fonctionnement de l installation. Cette source de chaleur peut provenir de différents dispositifs : Sur nappe, Sur champ de Sondes Géothermiques Verticales, et par extension Sur eaux usées, Sur Energie Thermodynamique de Mer, Sur géostructures, Toutes ces solutions sont fonctions de la localisation du projet étudié. La solution retenue impose de recouper la disponibilité de la ressource en rapport avec les besoins énergétiques à couvrir Captage sur nappe Les pompes à chaleur sur eau souterraine sollicitent l eau présente dans le sous-sol par l intermédiaire d un doublet géothermique constitué de deux forages, l un servant au pompage des eaux souterraines et l autre à leur rejet dans la nappe. L eau pompée circule jusqu à la pompe à chaleur qui récupère les calories nécessaires au chauffage et est réinjectée dans la nappe souterraine, avec une température plus basse en cas de chauffage et plus élevée en cas de refroidissement. Figure 2. Doublet de forages sur nappe d eau souterraine Source : Les eaux sont rejetées dans la nappe d origine. Elles peuvent également être rejetées en rivière ou dans le réseau eaux pluviales. Dans la région Haute Normandie, les opérations éligibles aux aides de l ADEME sont les opérations pour lesquelles les eaux sont rejetées dans la nappe d origine, et de façon exceptionnelle en rivière. 17/01/2011 Page : 16/112

17 Lorsque le choix se porte sur l aquathermie, le débit nécessaire aux besoins estimés précédemment peut être calculé selon la formule suivante pour le débit d hiver : D H (1 1/ COP) P = 1,16 T CH Avec D H le débit d hiver, en m 3 /h, P CH, la puissance de chauffage en kw, COP, le coefficient de performance de la machine, T la différence entre la température de pompage et la température de rejet Par exemple, pour une puissance de chauffage de 100 kw, une température de pompage de 12 et une température de rejet de 8, le débit nécessaire serait de 12 m 3 /h. Il y aura donc un compromis à trouver entre la variation de température et le débit de pompage, en fonction du contexte local. D une manière générale, un débit de l ordre de 10 m 3 /h correspond à une puissance de 100 kw. Par ailleurs, il faut citer deux modes de fonctionnement particuliers : le fonctionnement en thermofrigopompe est également possible, pour une production simultanée de chaud et de froid via la mise en œuvre de réseaux de distribution d eau chaude et d eau glacée alimentant les différents systèmes de traitement. L énergie excédentaire (énergie chaude ou froide) est alors évacuée à l extérieur (aquifère). En fonction des besoins à satisfaire, 5 schémas de fonctionnement peuvent être envisagés (chaud, chaud et froid avec rejet froid sur le forage, chaud et froid sans rejet, chaud et froid avec rejet chaud sur le forage, froid seulement). La production de chaud et de froid peut se faire, soit par un système centralisé qui distribue les fluides à partir du même local technique, soit par un système décentralisé où chaque local à climatiser possède son propre système thermodynamique. Le refroidissement gratuit ou free-cooling, consiste à utiliser l eau de la nappe en été pour rafraîchir les bâtiments par simple circulation, sans faire fonctionner la pompe à chaleur. La mise place d ouvrages de géothermie sur nappe nécessite l acquisition préalable de diverses données importantes, d une part pour le choix des ouvrages et leur dimensionnement et d autre part pour assurer la pérennité de l installation. Ces informations sont développées en annexe 1 et synthétisées ci-après. Les terrains rencontrés sont importants à connaitre afin de définir les profondeurs de forage et les méthodes les plus adaptées, et d identifier les risques géologiques éventuels (fracturation, artésianisme ) ; Le sens d écoulement des eaux souterraines doit être connu afin de localiser les puits de pompage et de rejet, ce dernier devant être situé à l aval hydraulique, afin d éviter les risques de recyclage ; Le niveau d eau souterraine doit être connu ainsi que ses variations afin de préciser la hauteur crépinée nécessaire ; Les caractéristiques hydrodynamiques de l aquifère doivent être connues afin de calculer la baisse du niveau d eau attendue dans le puits de pompage (rabattement) et la remontée du niveau d eau dans le puits de rejet. Dans le premier cas, l information permet de définir la hauteur crépinée nécessaire. Dans le second cas, elle permet de vérifier les risques d inondation éventuels et de prendre les mesures compensatoires nécessaires ; 17/01/2011 Page : 17/112

18 Les zones d emprunt des puits doivent être calculées afin de s assurer de l absence de recyclage des eaux entre les puits de pompage et de rejet, ce qui réduirait la performance du système ; La qualité de l eau doit être vérifiée afin d estimer les risques de colmatage, voir la nécessité de prévoir des filtres ou des appareillages adaptés du système de la pompe à chaleur. De même, l existence d une pollution connue peut générer une restriction d usage de l eau qui doit être prise en compte. L existence de puits voisins doit être vérifiée afin de s assurer de l absence d incidence du projet sur ces utilisations. Le schéma suivant illustre le principe de la géothermie sur nappe souterraine. Figure 3 : Principe de la géothermie sur nappe Pour les opérations recensées en Haute Normandie, la profondeur moyenne des forages est de 30 mètres, et la distance moyenne entre les deux ouvrages est d une centaine de mètres. Réalisation des ouvrages La réalisation des ouvrages doit être confiée à une entreprise de forage spécialisée. Dans la perspective de pérenniser l activité de la géothermie verticale, EDF, l ADEME et le BRGM ont créé la qualification «QUALIFORAGE» afin de mieux encadrer l activité du Forage. «QUALIFORAGE» impose à toute entreprise souhaitant adhérer à la qualification, la souscription à une garantie décennale. Cette qualification implique un degré de compétences de l entreprise qui lui permet de faire valoir le respect des normes en vigueurs. 17/01/2011 Page : 18/112

19 Comme toute autre solution, le forage pour la géothermie répond aux normes : NF X Forage d'eau et de géothermie - Réalisation, suivi et abandon d'ouvrage de captage ou de surveillance des eaux souterraines réalisés par forages (AFNOR), FD X Forage d'eau et de géothermie - Réalisation, suivi et abandon d'ouvrage de captage ou de surveillance des eaux souterraines réalisés par forages - Démarches administratives. La méthode de forage qui sera retenue doit être adaptée aux terrains rencontrés. Les trois méthodes de forage les plus fréquentes sont les suivantes : Forage à percussion ou battage, Forage en rotation, comme le rotary par exemple, Forage en percussion et rotation comme le marteau fond de trou ou le havage. Les caractéristiques principales des différentes méthodes sont récapitulées en annexe 2. Les méthodes de foration les plus répandues en Haute Normandie sont le marteau fond de trou et le rotary. En effet, le forage au rotary permet de traverser tous les types de terrains, même lorsque ces derniers présentent une hétérogénéité verticale. Cependant, compte tenu de l utilisation de fluide liquide, la gestion des boues de forage est à prévoir. Le marteau fond de trou est aussi très utilisé lorsque les terrains sont assez durs et homogènes. Dans le cas de terrains meubles, il est nécessaire d avoir recours au tubage à l avancement afin d éviter l éboulement des terrains dans le trou de forage. Ces deux techniques de foration sont illustrées sur la figure de la page suivante : 17/01/2011 Page : 19/112

20 Figure 4. Schéma de principe de forage au marteau fond de trou et au rotary Forage au marteau fond de trou Forage au rotary Marteau fond de trou Tricône Source : 17/01/2011 Page : 20/112

21 Les terrains les plus fréquents rencontrés en Haute Normandie correspondent à la craie. Cette formation peut être forée aussi bien par les deux méthodes décrites. En cours de réalisation du forage, l équipe sur place doit disposer du matériel nécessaire pour réagir de manière adaptée en cas de rencontre d un aquifère captif, voir artésien. Il est important de noter que les contacts entre deux aquifères distincts est proscrit. Les foreurs ayant signé la «chartre des foreurs d eau» se sont engagés à respecter ce principe. Le suivi technique du forage par un professionnel compétent en hydrogéologie est conseillé. Figure 5 : Principe d un forage équipé pour la géothermie nappe Protection de tête Tubages pleins Cimentation Crépine Graviers filtrants Un chantier de forage se déroule généralement en plusieurs phases qui peuvent varier pour s adapter à chaque contexte : Installation du chantier, avec mise en œuvre d une plateforme de forage si besoin, permettant de disposer d un atelier de forage stable, horizontal, et organisé pour le bon déroulement des travaux, Forage jusqu à la profondeur requise, avec enregistrement des paramètres de forage, prise d échantillons de terrains, suivi des terrains rencontrés et des arrivées d eau. Selon les cas, les diamètres de forage peuvent être réduits en profondeur. Equipement du forage à adapter en fonction des observations, avec mise en place d un tubage plein et crépiné et selon les cas, d un gravier filtrant entre les terrains forés et le tubage crépiné, et d un coulis de ciment face au tubage plein. L ouverture des crépines et le calibre des graviers du massif filtrant doivent en particulier permettre une sollicitation adéquate des terrains, et favoriser les écoulements laminaires et la filtration de l eau. La cimentation de l espace entre le tubage plein et les terrains est une étape très importante qui doit être réalisée avec soin, avec un remplissage du bas vers le haut. Développement de l ouvrage permettant de nettoyer les tubages, d améliorer la réponse de l ouvrage à la sollicitation et d augmenter la perméabilité des terrains au voisinage du puits en éliminant les particules les plus fines présentes dans les terrains. Cette phase ne doit pas être négligée, en particulier dans les terrains meubles. La durée de développement est variable de quelques heures à plusieurs jours en fonction du terrain. Une fois les ouvrages en place, des essais de pompage doivent être réalisés et interprétés par un spécialiste. Ces essais permettent de préciser le débit possible dans l ouvrage et de donner des recommandations vis-à-vis de l exploitation. Mise en place d une tête de protection du puits. 17/01/2011 Page : 21/112

22 A titre indicatif, la réalisation d un forage équipé, à 40m de profondeur, dans la craie, se fait sur une durée de 3 à 5 jours. Enfin, il est conseillé d accompagner la réception des ouvrages d une inspection vidéo. Elle permet de s assurer du bon état de l ouvrage et de disposer d un état de référence de l ouvrage qui pourra être comparé aux états futurs lors de l entretien Captage sur champ de Sondes Géothermiques Verticales (SGV) Les Sondes Géothermiques Verticales permettent d exploiter la chaleur des terrains superficiels sans mobiliser l eau souterraine. Ce sont des échangeurs thermiques verticaux constitués de deux tubes de polyéthylène en U, installés dans un forage et scellés dans celui-ci par une cimentation. On y fait circuler en circuit fermé un fluide caloporteur (mélange eau + glycol, mono propylène Glycol) au travers duquel l énergie se transmet. Elle est ensuite extraite de ce liquide par la pompe à chaleur. Dans le cas de figure où l installation couvre des besoins de chauffage et de refroidissement, le fonctionnement se déroule sur un cycle annuel, avec une extraction de la chaleur du terrain pendant la saison de chauffage (injection de froid) et une extraction de froid pendant la période de climatisation (injection de chaleur dans le terrain). En hiver, le fluide prend les calories du terrain ce qui permet de chauffer le bâtiment. A l inverse, en été, la chaleur accumulée dans le bâtiment est réinjectée dans le sol et la récupération du froid injecté pendant l hiver permet de rafraîchir le bâtiment. Figure 6 : Sondes Géothermiques Verticales Profondeur du capteur vertical comprise généralement entre 10 et 100 m mais pouvant dépasser 100 m Source : 17/01/2011 Page : 22/112

23 Une sonde permet dans la région de Haute Normandie de prélever dans le sol entre 30 et 50 W/mètre linéaire, soit pour une sonde de 100m, profondeur souvent optimale pour des raisons de coûts, de recharge thermique et de facilité administrative de montage de dossier, entre 3 et 5 kw. Toutefois, plus on prélève des calories dans le sol, plus le sol risque de s épuiser sans recharge thermique. La conception de systèmes de SGV (Sondes Géothermiques Verticales) s avère donc là aussi primordial. La photographie suivante montre le déroulement d une sonde géothermique. Source : magazine Géosciences BRGM décembre 2009 Connaissances nécessaires La mise place de sondes géothermiques verticales nécessite l acquisition préalable de diverses données importantes, d une part pour le choix des ouvrages et leur dimensionnement et d autre part pour assurer la pérennité de l installation. Ces informations sont développées en annexe 3 et synthétisées ci-après. Les terrains susceptibles d être rencontrés sont importants à connaitre afin de préciser la méthode de forage utilisée et d identifier les risques géologiques éventuels (fracturation, artésianisme ), Les caractéristiques géothermiques des terrains sont importantes à connaitre afin de dimensionner au mieux le champ de sondes verticales à mettre en place. Dans ce but, des Tests de Réponse Thermique (TRT) doivent être réalisés. La prestation du TRT impose un délai de 2 semaines entre l opération préalable du forage Test et la prise de données géothermiques sur site. La réaction exothermique générée par la prise du coulis d injection comblant l espace annulaire du forage doit être terminée de façon à ce que le terrain retrouve son équilibre thermique. Le Test de Réponse Thermique est effectué au moyen d un module spécifique. La réalisation d un TRT sur la sonde test est d une durée de 7 jours, y compris le montage et démontage du système de mesure. Le test est réalisé par soutirage d une puissance thermique constante et stable dans le terrain, avec mesure de la réponse thermique sur la base de la théorie de Kelvin. Le TRT permettra de donner les paramètres préalables nécessaires aux dimensionnements, la conductivité thermique effective du terrain (λ en W/(m.K)), la température moyenne initiale du terrain (T C init en K), la résistance thermique effective de la sonde (Rb en K/(W.m)). La présence d eau doit également être vérifiée de même que sa circulation. L eau peut être considérée soit comme un atout dans le cas d une nappe libre qui permettra une recharge thermique plus aisée, soit comme un risque majeur s il s agit d un aquifère captif, voir artésien. Cet élément est donc primordial à connaitre. 17/01/2011 Page : 23/112

24 L espacement disponible sera pris en compte également. L espacement entre les sondes est habituellement compris de 6 à 15 m ; ainsi chaque sonde représentera au moins 36 m 2 de surface utile et en moyenne 100 m 2. Les sondes peuvent être implantées sous un bâtiment ou sous un parking. Le dimensionnement est basé sur l interprétation des résultats du TRT, des besoins énergétiques (chauffage/refroidissement), du choix de la PAC installée, du choix des émetteurs, de la surface utile nécessaire à la mise en œuvre du dispositif des capteurs. Le dimensionnement du champ de sondes se fait en tenant compte de l évolution thermique du sous-sol au cours de 25 années d exploitation. Des logiciels spécifiques dédiés aux dimensionnements de champ de SGV tels que PILESIM2 et EED permettent de simuler l exploitation du dispositif géothermique afin de s assurer de la pérennité du système. Réalisation des ouvrages La réalisation des ouvrages doit être confiée à une entreprise de forage spécialisée. Dans la perspective de pérenniser l activité de la géothermie verticale, EDF, l ADEME et le BRGM ont créé la qualification «QUALIFORAGE» afin de mieux encadrer l activité du Forage. «QUALIFORAGE» impose à toute entreprise souhaitant adhérer à la qualification, la souscription à une garantie décennale. Cette qualification implique un degré de compétences de l entreprise qui lui permet de faire valoir le respect des normes en vigueurs. Comme toute autre solution, le forage pour la géothermie répond aux normes : NF X Forage d'eau et de géothermie - Réalisation, suivi et abandon d'ouvrage de captage ou de surveillance des eaux souterraines réalisés par forages (AFNOR), FD X Forage d'eau et de géothermie - Réalisation, suivi et abandon d'ouvrage de captage ou de surveillance des eaux souterraines réalisés par forages - Démarches administratives. NF X Forage de Géothermie - Réalisation, mise en œuvre, entretien, abandon de la sonde géothermique verticale. La méthode de forage qui sera retenue doit être adaptée aux terrains rencontrés. Les deux méthodes de forage les plus fréquentes sont les suivantes : Forage en rotation, comme le rotary par exemple, Forage en percussion et rotation comme le marteau fond de trou ou le havage. Les caractéristiques principales des différentes méthodes sont récapitulées en annexe 3. Un chantier de forage se déroule généralement en plusieurs phases qui peuvent varier pour s adapter à chaque contexte : Figure 7 : Forage équipé d une Sonde géothermique verticale 17/01/2011 Page : 24/112

25 Source NORME NF X Installation du chantier, avec mise en œuvre d une plateforme de forage si besoin, permettant de disposer d un atelier de forage stable, horizontal, et organisé pour le bon déroulement des travaux, - Forage jusqu à la profondeur requise, avec enregistrement des paramètres de forage, prise d échantillons de terrains, suivi des terrains rencontrés et des arrivées d eau. Selon les cas, les diamètres de forage peuvent être réduits en profondeur. Réalisation d un forage en Ø mm jusqu a une profondeur de 100m, - Mise en place des capteurs géothermiques verticaux sur une profondeur de 95m. Ces capteurs géothermiques verticaux ou SGV sont des sondes constituées d une tuyauterie double-u en PEHD, (PE100, PN16, éprouvées en usine) de diamètre externe DN 32, épaisseur 2.9mm, de longueur 100 m, munies de cunettes de décantation au niveau du pied de sonde (type : HAKA GERODUR, FRANCK, GEOTEC, REHAU). Une attention particulière sera attachée à espacer les tubes à des intervalles réguliers à l aide d un dispositif de centreurs-écarteurs, - Le remplissage de l'espace annulaire entre les sondes géothermiques et le forage (0-100m) sera effectué par injection avec un coulis à haute conductivité thermique (1,5< λ <2,0 W.m/K), injecté par le bas du forage (canne d injection), - Le remplissage des tubes de la sonde (avant test) sera fait avec de l'eau propre afin d'annuler la poussée d'archimède, pour faciliter la mise en place des sondes, - Un essai d étanchéité est à entreprendre sur la sonde Test. Un test de pression devra être entrepris avant injection du coulis. Ce test, réalisé à 3 bars, d une durée de 30 min, doit être effectué avant le remplissage du puits de forage. La pression ne doit pas chuter de plus de 0,6 bar pour que l essai soit concluant, - Une protection en tête des tubes de PEHD de la sonde thermique sera mise en place prévenant les dégradations ou actes de vandalisme à la fin de l'équipement Captage sur géostructures La pertinence de ce système géothermique est de recouper les besoins structurels aux besoins énergétiques du bâtiment projeté. Les géostructures ou fondations profondes énergétiques demeurent une technique non courante en France. 17/01/2011 Page : 25/112

26 Cela signifie réglementairement qu aucun DTU (Document Technique Unifié) ou Norme n existent pour assurer la Conception et Réalisation de ce type d opérations. Pour entreprendre la réalisation d un tel dispositif il convient de procéder à une demande d ATEX (Appréciation Technique d EXpérimentation) auprès des instances publiques qui légifèrent les principes de constructions du Bâtiment (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment : CSTB). Si la demande d ATEX instruite par le CSTB est acceptée, cette démarche permet au maître d ouvrage la souscription à une garantie dommage ouvrage pour assurer son projet. Pour des projets de construction où des fondations profondes sont nécessaires, il est possible de disposer des échangeurs de chaleur au sein même de ces ouvrages. Les fondations profondes deviennent des géostructures énergétiques qui permettent de fournir chaleur en hiver et froid en été. Les géostructures sont des ouvrages mis en place dans le sol ou en contact avec lui. Il s'agit principalement de pieux, servant de fondation pour un bâtiment lorsque la portance du sol est trop faible, ou pour assurer la stabilité du massif dans lequel il est construit. Les géostructures sont généralement en béton ou en béton armé. La conductivité thermique et la capacité de stockage font du béton un matériau de construction idéal pour des absorbeurs d'énergie thermique. De plus, à quelques mètres sous Terre (10-20 m), la température devient très rapidement constante (12-16 C). Ce niveau de température peut être utilisé pour le refroidissement de bâtiments en été et pour le chauffage en hiver. Les géostructures nécessaires au soutènement et aux fondations de bâtiments de toute taille peuvent être équipées d'échangeurs de chaleur. Les pieux et les parois en béton en contact avec le terrain contiennent des tubes échangeurs (Sondes Géothermiques) en matière synthétique (PEHD), pour échanger la chaleur ou le froid du terrain. Ces conduites rejoignent un collecteur qui alimente une ou plusieurs pompes à chaleur. Le fonctionnement de l'installation se déroule sur un cycle annuel, avec une extraction de la chaleur du terrain pendant la saison de chauffage (injection de froid) et une extraction de froid pendant la période de climatisation (injection de chaleur dans le terrain). En hiver, le fluide prend les calories du terrain ce qui permet de chauffer le bâtiment. Figure 8 : Principes de Géostructures A l inverse, en été, la chaleur accumulée dans le bâtiment est réinjectée dans le sol et la récupération du froid injecté pendant l hiver permet de rafraîchir le bâtiment. Le coût de mise en place faible du fait de l utilisation des structures existantes du bâtiment rend cette solution extrêmement intéressante économiquement, indépendamment de son excellence pour ce qui concerne le bilan CO 2. 17/01/2011 Page : 26/112

27 Les points clés de la réussite d une opération sur fondations énergétiques (cf. annexe 4) sont : - L étude structurelle du projet (Calcul des descentes de charges), - L étude géotechnique du site, - L étude des fondations profondes (détermination du type de fondations profondes, leurs nombres, leurs implantations (calepinage), leurs diamètres et leurs linéaires, - L étude thermique du projet (définitions des besoins énergétiques en chauffage et en refroidissement), - L étude géothermique du projet : o o o o o Détermination de la vitesse d écoulement des eaux souterraines (Darçy), Forage Test, La réalisation d un Test de Réponse Thermique, L analyse de l adéquation des différents dispositifs constituant les dispositifs géothermiques (captage, production, distribution), La réalisation d un dimensionnement (EED et PILESIM2) permettant de simuler l exploitation du dispositif géothermique afin de s assurer de la pérennité du système. En parallèle il convient d entreprendre toutes les démarches administratives nécessaires à la validation du concept énergétique des géostructures. - Présentation du projet et du concept énergétique au CSTB, - Constitution du dossier technique de conception et de réalisation des géostructures soumis à l instruction du CSTB Captage sur réseaux d eaux usées L eau usée est une source d énergie qui peut être utilisée pour chauffer les bâtiments à l aide d une pompe à chaleur. La technologie est simple et efficace. Les premières installations ont été construites en Suisse il y a une vingtaine d années. Les effluents circulant dans les réseaux d assainissement ont une température variant entre 13 C et 20 C (selon la région et les saisons). Issues de nos cuisines, salles de bain, lave-linge et lave-vaisselle, ces effluents représentent une source d énergie gratuite et renouvelable pouvant être utilisée pour chauffer l eau ou l air ambiant des habitations situées à proximité. Partant de cette constatation, la récupération de l énergie des eaux usées peut être envisagée par un procédé similaire à celui utilisé en géothermie. On distingue trois systèmes de récupération de chaleur sur eaux usées : Récupération de chaleur sur eaux usées des bâtiments (A) ; Récupération de chaleur sur réseaux d eaux usées, utilisant des échangeurs intégrés aux canalisations transportant les eaux usées (B) ; Récupération de chaleur sur eaux usées clarifiées en sortie de station d épuration avant rejet au milieu naturel (C). 17/01/2011 Page : 27/112

28 Figure 9 : Récupération de chaleur depuis les eaux usées des bâtiments/des réseaux d eaux usées et des eaux clarifiées de STEP (source SWISS ENERGY 2005) A B C A Récupération de chaleur sur eaux usées des bâtiments. La récupération de chaleur à partir des eaux usées de bâtiments peut être employée avec débits constants ou débits variables : pour les installations ayant des débits d eaux usées constants, des échangeurs thermiques tubulaires sont utilisés ; pour des débits variables, des systèmes de stockages et de filtration avec échangeurs en spirale intégrés doivent être utilisés. Ce procédé est utilisé en Suisse pour plus de 200 installations dans l industrie, les piscines les établissements scolaires, les hôpitaux et les résidences diverses. La chaleur récupérée sert au chauffage de l eau chaude sanitaire. B Récupération de chaleur sur réseaux d eaux usées. Un échangeur thermique placé dans le radier d un collecteur, récupère l énergie des eaux usées et la transmet à un liquide caloporteur circulant sous le radier. Celui-ci transporte l énergie emmagasinée jusqu'à une pompe à chaleur située en pied des bâtiments. Celle-ci va utiliser l énergie provenant du réseau d assainissement pour chauffer l air ambiant ou l eau sanitaire du bâtiment. Le procédé se caractérise par une source de chaleur disponible à proximité directe des besoins, au cœur des agglomérations. En l état actuel des produits existants, le principe de fonctionnement est soumis à certaines limites et conditions de faisabilité portant sur les caractéristiques du réseau d assainissement lui-même mais aussi sur les besoins à satisfaire en termes d énergie ou de chaleur. Pour être rentable, la récupération de chaleur à partir des eaux usées exige un débit supérieur ou égal à 15 l/s (moyenne quotidienne par temps sec); cela représente un bassin versant urbain d environ habitations. Le diamètre minimum pour la pose du système dans une canalisation neuve est de 400 mm sur un linéaire compris entre 20 et 200 ml en ligne droite de préférence. Enfin la surface minimum de l échangeur thermique est de 40 m² pour obtenir un rendement correct. La performance du système varie de 2 à 5 kw /m² d échangeur soit 1,8 à 8,4 kw/ml. Le procédé est particulièrement adapté à un habitat urbain dense. 17/01/2011 Page : 28/112

29 Afin de limiter les déperditions de chaleur, le réseau d assainissement, lieu de production de l énergie, doit se situer à une distance comprise entre 100 m et 300 m du bâtiment où l énergie sera utilisée via la pompe à chaleur. Figure 10 : Principe de fonctionnement d une PAC sur réseaux d eaux usées C. Récupération de chaleur sur eaux usées en sortie de station d épuration (STEP) L énergie potentielle de l eau usée clarifiée est bien supérieure à celle de l eau brute car elle admet un refroidissement supérieur. En termes de rejet dans le milieu naturel ce refroidissement est même souhaitable. Toutefois l inconvénient de ce procédé réside dans l éloignement des Stations d Epuration, installées généralement à l écart des zones résidentielles ce qui exclut l utilisation pour des chauffages collectifs ou individuels. Par contre certaines stations sont situées au cœur d activités industrielles ou commerciales. Idéalement, l énergie de l eau usée peut être utilisée par la STEP elle-même pour son chauffage propre et ces procédés comme le séchage de boues. Ces applications peuvent être rentables si les stations développent un programme de réduction de consommation d énergie fossile. C est donc dans cette optique de réseau de chaleur que cette technologie revêt tout son intérêt. Ce type d échange d énergie est réversible, ainsi l hiver les effluents étant à une température supérieure à celle de l air ambiant permettent de chauffer les bâtiments ; et l été la température des effluents étant inférieure à celle de l air ambiant, ils permettent le refroidissement des locaux. La limite d utilisation est liée aux températures de rejet qui dépendent in fine de la qualité des eaux de surface où se fait le rejet. 17/01/2011 Page : 29/112

30 3.1.5 Captage sur Energie Thermodynamique de Mer L eau de mer est une excellente source de chaleur sous certaines conditions et peut être principalement utilisée pour des projets de moyenne à grande importance. A une profondeur de 25 à 50 m, la température de l eau de mer est constante et proche en moyenne de 8 C sur le littoral de la Manche pour la période hivernale. Il est fondamental d utiliser des échangeurs de chaleur résistant à la corrosion et de traiter les eaux pour réduire la prolifération d organismes marins (algues, moules, ) au niveau des tuyauteries, des échangeurs et évaporateurs. Des projets ont été développés en Europe du Nord où la mer est à des températures moyennes inférieures à celles du littoral Haut Normand en hiver : Réchauffage de 789 logements neufs à Scheveningen (La HAYE). L eau de mer est pompée entre 0 et 4 C en hiver. Elle est ensuite préchauffée à 11 C par une pompe à chaleur (nécessaires pour le fonctionnement des PAC des bâtiments). Pour éviter toute corrosion, les pompes et les échangeurs de chaleur sont fabriqués en titanium et les conduits en plastique. Les pompes à eau sont désactivées par le système lorsque la température de l eau de mer dépasse les 11 C pendant une longue période de l année. L eau fournit alors directement de la chaleur au réseau grâce à un échangeur. Le système permet une économie d énergie et réduit de 50% les rejets en CO 2. (source : bulletinselectroniques.com) Pompe à chaleur sur eau de mer pour chauffer m 2 à la Seyne sur mer (installation réceptionnée en 2009). Le maître d ouvrage est la mairie de la SEYNE SUR MER. Le bureau d études fluides est INGETEC. L installation atteint une puissance thermique de 4800 kw (information : portail expert de la performance énergétique XPAIR.com). Pompes à chaleur sur eaux de mer à Monaco. Ces pompes à chaleur fournissent 74% de la production d énergie totale de la principauté. Dès 1960, l auditorium RAINIER 3 profite de cette technique. Les COP oscillent entre 3 et 4. Ville de STOCHOLM Suède. Un réseau de chaleur du district Värtan se chauffe à plus de 60% avec de la chaleur récupérée sur eau de mer. En hiver l eau est pompée à 15 m de profondeur pour une température de +3 C. 6 pompes à chaleur ont été achetées entre 1984 et 1986 pour une capacité de 180 MW. L eau est prélevée directement en mer Baltique. L approche réglementaire de ce type d opération consiste à entreprendre une étude d impact. Au préalable il convient d appréhender l aspect environnemental de ce procédé. La variation de la température d eau de rejet du système, peut ponctuellement avoir une influence sur le biotope du site. Cette technologie est encore peu répandue et en tout cas applicable à des projets de 3 à 5 MW minimum, en raison des coûts d installation (génie civil, équipements de traitement d eau) et de maintenance. 17/01/2011 Page : 30/112

31 Présentation de l installation d Energie Thermodynamique de Mer de «La Seine sur Mer». Figure 11 : Installation d ETM, Projet de «La Seine sur Mer» 17/01/2011 Page : 31/112

32 17/01/2011 Page : 32/112

33 3.2 La production La géothermie Très Basse Energie se caractérise par un recours systématique à une Pompe A Chaleur (PAC) placée en tant qu intermédiaire entre le circuit de captage qui fournit les calories à la PAC et le circuit de distribution qui distribue le chauffage ou le refroidissement dans le bâtiment La PAC Le principe de fonctionnement d une PAC requiert de l énergie électrique et l utilisation de la source de chaleur assurée par le dispositif de captage. Le fonctionnement d une PAC est basé sur l exploitation du cycle thermodynamique des fluides frigorigènes. Ces fluides frigorigènes sont confinés en circuit fermé. Le changement d état du fluide frigorigène de par la transformation du fluide de l état de vapeur à l état liquide, permet de transférer les calories captées dans le sous-sol vers les bâtiments Un fluide frigorigène à très basse température d ébullition circule en boucle fermée et absorbe les calories du milieu sollicité. Dans l évaporateur, le fluide récupère les calories nécessaires depuis le circuit du sous-sol. Sa température augmente et il se vaporise et devient gazeux. Il est ensuite comprimé dans le compresseur et la vapeur passe en haute pression. Dans le condensateur, le fluide transfert sa chaleur au circuit de chauffage et redevient liquide toujours sous haute pression En fin de parcours, le détendeur abaisse la pression, le liquide passe en basse pression et un nouveau cycle peut commencer. Ce cycle thermodynamique est illustré en figure suivante. Figure 12 :Cycle thermodynamique d une PAC géothermique utilisant l énergie du soussol. 17/01/2011 Page : 33/112

34 Les principaux fluides utilisés sont des hydrofluorocarbures, non inflammables et sans effet négatif sur la couche d'ozone, mais contribuent cependant très fortement à l'effet de serre. Exemples : R134a, R410a, R407c, R404a. Ils remplacent les chlorofluorocarbones (CFC) interdits depuis 2001 et les hydro chlorofluorocarbones interdits à partir de 2015, car très néfastes pour la couche d ozone. Ainsi, une pompe à chaleur qui assure 100% des besoins de chauffage d un projet consomme seulement 20 à 30% d énergie électrique, les 70 à 80% restants étant puisés dans le milieu naturel. Notons que les PAC sont en mesure de produire du chauffage et du refroidissement si le dispositif de la PAC est réversible Le COP/EER Le fonctionnement d une installation de géothermie repose sur l association de capteurs géothermiques à une PAC. Le COP, ou COefficient de Performance représente la performance énergétique de la pompe à chaleur fonctionnant en mode chauffage. L association des différentes sources de chaleurs qui composent le système nous permet de définir la relation de Puissances qui les unies. Avec : P CALO du projet = P FR + P Elec P CALO = Puissance calorifique de chauffage nécessaire au fonctionnement de l installation P Elec = Puissance électrique consommée par la PAC et les auxiliaires du système P FR = Puissance frigorifique fournie par la source froide développée par les capteurs géothermiques. La performance d une PAC est évaluée par un COP (COefficient de Performance) qui lui est attribuée. Nous savons que le COP correspond à la Puissance de l installation nécessaire au chauffage (P CALO ) divisé par le Puissance Electrique (P Elec ) qui est consommée par la PAC et ses auxiliaires (pompage de l eau pour la solution sur nappe phréatique ou circulateurs dans le cas de champ de Sondes). En intégrant le COP dans la relation des Puissances du système, cela permet d identifier la Puissance à fournir pour la source froide développée par la solution des capteurs géothermiques. COP = P CALO /P Elec La puissance prélevée sur la source froide (capteur géothermique) est Où P FR = P CALO P Elec P FR = P CALO x (1 (1/COP)) Le COP Annuel de fonctionnement ou COPA de l installation est considéré à l échelle d une année d exploitation du dispositif de géothermie (Considération des conditions climatiques). Le COPA est représentatif du degré de performance d une d installation comparativement au COP qui ne considère la performance d un système qu à l échelle instantanée du procédé thermodynamique. 17/01/2011 Page : 34/112

35 Lorsque que le dispositif de Pompe A chaleur est réversible, (production de chauffage et de refroidissement), la performance au refroidissement d une PAC est défini par le coefficient d efficacité frigorifique EER (Energy Efficiency Ratio ) ; Le EER, ou coefficient d efficacité frigorique représente la performance énergétique de la pompe à chaleur fonctionnant en mode refroidissement. Les dispositifs de Géothermie permettent de produire du free-cooling ou géo-cooling. Le géo-cooling est basé sur l exploitation de la fraîcheur du sous-sol comme source de rafraîchissement. Le principe de fonctionnement consiste à exploiter le gradient thermique du sous-sol (12-18 C) pour rafraîchir les bâtiments. Le free-cooling ou géo-cooling permet d atteindre des EER à la production de rafraichissement supérieur à 10. La PAC n intervient plus dans le dispositif de production. Seul les circulateurs des dispositifs de captages (Pompage sur nappe, circulateurs pour fluides caloporteurs des dispositifs géothermiques) génèrent des consommations électriques et optimise les performances et le rendement de l installation géothermique. Le facteur de conversion énergie primaire / énergie finale de l énergie électrique est évalué à 2,58 comme vu précédemment. Cela explique pourquoi l ADEME exige un COP minimal de 4 pour l éligibilité des opérations sur nappe (3,7 pour les sondes), pour qu il n y ait pas de surconsommation en énergie primaire. 17/01/2011 Page : 35/112

36 3.3 La distribution Une fois la chaleur (ou le refroidissement) fournie, les fluides réchauffés (ou refroidis) doivent alimenter l ensemble du bâtiment. C est le rôle de la distribution, qui va faire appel à des systèmes auxiliaires tels que des pompes de distribution, des ventilateurs. La conception des réseaux de distribution est aussi un élément important afin de limiter les pertes de charge et les consommations des appareils auxiliaires Distribution sur réseau de chaleur Un réseau de chaleur, est un chauffage central à l échelle d une ville ou d un quartier. Il permet d alimenter des bâtiments (privés, publics, industriels) en eau chaude. Le réseau de chaleur est un réseau, qui transporte la chaleur sous forme d eau chaude dans des canalisations enterrées. Les clients se raccordent sur ce réseau pour s approvisionner en chaleur. Cette chaleur peut être générée à partir : De l exploitation d un doublet géothermique sur nappe phréatique, De l exploitation d une Energie Thermodynamique de Mer. La chaleur est produite par une unité de production et ensuite transportée par un fluide caloporteur (de l'eau sous pression) dans divers lieux de consommation. Le principe consiste à extraire les calories du sous-sol ou de la mer en les couplant à un échangeur thermique qui par le biais d une unité de production (Pompe A Chaleur) alimentera en eau chaude le réseau de chaleur. Pompe à chaleur géothermique sur boucle d eau froide Le système de PAC sur boucle d eau permet d individualiser le chauffage et le rafraîchissement de locaux et de récupérer les apports spécifiques. Cette technique est particulièrement adaptée aux cas où les besoins sont variables selon les zones (besoins simultanés de chaud et de froid). Une boucle d eau froide parcourt l ensemble des locaux à rafraîchir (ou à chauffer: il s agit d un système réversible), chaque local étant équipé d une PAC branchée sur cette boucle. La PAC permet de transférer de la chaleur du local vers la boucle, ou de la boucle vers le local, selon le fonctionnement désiré (rafraîchissement/chauffage). La boucle d eau permet donc un transfert d énergie d un local vers un autre, et sa température est fonction de l ensemble de ces transferts. Associée à un forage, la boucle peut prélever et évacuer la chaleur selon les besoins de la période. Le principe de la boucle d eau peut également être envisagé dans le cas d un lotissement de pavillons individuels. Chaque pavillon dispose de sa propre pompe à chaleur et peut prélever en tant que de besoin, hiver comme été, la quantité dont il a besoin pour le chauffage ou le rafraîchissement. La réalisation d un éventuel réseau de chaleur implique de déterminer le tracé du réseau, l implantation de la centrale de production et des sous-stations, le raccordement par type de logement entre le réseau et les bâtiments. 17/01/2011 Page : 36/112

37 Figure 13. Réseau de chaleur : représentation d un dispositif de distribution sur boucle d eau froide Distribution sur émetteurs de chaleur Le choix des émetteurs est fondamental pour l aboutissement du projet. Pour être performant, le système doit limiter les besoins en énergie. Ainsi, une distribution en régime basse température (35/45 C) demandera moins d énergie au dispositif de production (PAC) ; mais nécessitera un choix d émetteurs adaptés. Les radiateurs conventionnels dans le cadre de réhabilitations de projets ne seront généralement plus adaptés du fait des régimes haute température (55/65 C) des émetteurs en place. L adéquation entre le choix des émetteurs et le dispositif de production énergétique est prépondérante dans la performance du système. Plus il y a d écarts de températures entre la source de chaleur du dispositif de captage et le régime de température du dispositif de distribution, moins le COP du système est bon. L idéal étant de projeter une installation de géothermie TBE distribuant des régimes basses températures. Les performances énergétiques (COP/EER) seront optimisées. Les émetteurs de chaleur possibles en fonction des besoins énergétiques à couvrir sont les suivants : Radiateurs basse température (chauffage par rayonnement) ; Planchers chauffants (circulation de l eau dans des gaines intégrées au plancher) ou plafonds chauffants ; Les planchers chauffants assurent généralement les meilleures sensations en termes de confort de chauffage ; Ventilo-convecteurs basse température. 17/01/2011 Page : 37/112

38 4. Le Montage d une opération en construction ou en rénovation 4.1 La Conception La conception d une opération de géothermie réside en 4 points. L étude énergétique du projet (à ne pas confondre avec l étude réglementaire RT), L étude de Pré Faisabilité*, en parallèle de l étude énergétique, L Etude de Faisabilité* comprenant l étude économique du projet de géothermie L Assistance à Maîtrise d Ouvrage** (AMO) ou la Maîtrise d Œuvre** des opérations de Géothermie(MOE). * : En préalable, constitution du dossier AQUAPAC (géothermie sur nappe) et, en cas de demande de financement de la préfaisabilité ou de la faisabilité par l ADEME, constitution du dossier de demande d aide, ** : En préalable, constitution du dossier AQUAPAC et en cas de demande de financement de l investissement géothermie par l ADEME, constitution du dossier de demande d aide Fond Chaleur Renouvelable (demande de subventions pour l exécution des travaux), 4.2 La Réalisation La Réalisation d une opération de géothermie réside en 4 points. La réalisation du dispositif de captage géothermique et la mise en place des équipements, Les connexions horizontales (entre les forages et PAC), La fourniture & la pose de la Pompe A Chaleur, La mise en place d un dispositif de comptage et de suivi des performances (télécomptage par télégestion recommandé). 4.3 Détails des étapes de conception L étude thermique L étude énergétique du projet permet de dresser la problématique à laquelle la solution de géothermie répondra. En prenant en considérations toutes les caractéristiques thermiques du bâtiment existant ou en projet, l étude énergétique établira les besoins énergétiques à couvrir et les différentes solutions envisageables. L étude énergétique ne doit pas être confondue avec l étude thermique réglementaire qui ne vise qu à vérifier la conformité du projet avec la RT en cours. 17/01/2011 Page : 38/112

39 L étude énergétique vise à fournir aux concepteurs et aux décideurs les éléments pertinents qui leur permettront de choisir les meilleures solutions techniques afin de maintenir des conditions satisfaisantes de confort thermique dans les locaux, tout en limitant les consommations et l impact sur l environnement. L étude énergétique a pour objet la comparaison de différents choix techniques nécessaires au maintien de la qualité du confort thermique dans les bâtiments étudiés, tout en maîtrisant les consommations d énergie dans le respect des coûts d investissement et d exploitation. Les résultats en consommation d énergie finale et d énergie primaire seront comparés pour chaque solution. L étude énergétique permettra de déterminer tous les besoins calorifiques et frigorifiques du projet en rapport avec la typologie du bâtiment étudié. L étude énergétique réalisée nous informera sur : les puissances à installer (kw), les consommations énergétiques (en kwh, mensuelles, annuelles), le nombre d heures d utilisation en rapport avec les besoins à couvrir (h), le nature et le type d émetteurs disposés dans le bâti (plancher chauffant, radiateurs, ventiloconvecteurs ), les régimes de température de distribution pour la production de chauffage, de refroidissement, d ECS, Les températures de consignes Hiver et Eté, Les courbes monotones (Chauffage/Refroidissement). Ces données sont nécessaires pour définir et dimensionner l installation de géothermie. Pour une opération en rénovation, une étape préalable est l étude descriptive du bâtiment et de l environnement (diagnostic énergétique du bâti). Choix des équipements Dans le cadre de la présentation de l installation de géothermie, le BETh (Bureau d Etudes Thermiques) décrira les caractéristiques du système à travers la description détaillée de l installation mise en place. La description de l installation présentera : Le dispositif de capteurs géothermiques, Le système de production (PAC), (Avec COP/EER), Le dispositif de distribution de chauffage et de refroidissement, Le dispositif d émission dans le bâtiment, Le système de régulation, Le dispositif de comptage. La description de chaque dispositif sera accompagnée de schémas de principes et de notes explicatives présentant le principe de fonctionnement, les caractéristiques des équipements, le mode de fonctionnement et les performances du système. 17/01/2011 Page : 39/112

40 NOTA : Le BETh proposera des équipements de contrôles et de télétransmission à mettre en place pour le dispositif de télécomptage, afin de faire valoir auprès de l ADEME la mise en conformité de l installation, en rapport avec les critères d éligibilités du «Fonds Chaleur» tel qu il est demandé. Etude Environnementale Le BETh évaluera l impact environnemental comparativement entre les deux solutions étudiées pour la production de chauffage/rafraîchissement. Devront être estimés : Les gains en kwh/an et en Tep/an, La réduction des émissions de CO 2 en Tonne/an L étude de pré faisabilité L étude de pré faisabilité permet de définir les conditions de pré faisabilité des différentes solutions de géothermie de TBE étudiées, en les recoupant avec les données du projet. Elle doit être menée parallèlement à l étude thermique. Les conditions de pré faisabilité correspondent à l étude : des données administratives & réglementaires (Code Civil, Code Minier, Code de l Environnement, Loi sur l eau, Périmètre de Protection), des données hydrogéologiques ou maritimes générales du site (Coupe lithologique bibliographique, présence d artésianisme ou non, détermination par interprétation de la conductivité thermique), des données techniques (Pré dimensionnement/vérification des Conditions Techniques de pré faisabilité), des données financières (évaluation des coûts de l opération/planning prévisionnel de l opération/ Inventaire des subventions ADEME & démarches administratives à entreprendre) L étude économique et l étude de faisabilité L étude économique L étude économique du projet s effectuera en rapport avec la fiche d instruction du Fonds Chaleurs de l ADEME qui permet le financement de l opération de Géothermie. Les projets de géothermie dont la puissance thermique délivrée par la PAC est supérieure à 30kW (SGV) ou 50 kw (nappe ou Mer) disposent d aides financières de la part de l ADEME pour les parties Conception & Réalisation. Récapitulatif des investissements liés à la PAC Le BETh s attachera à définir les investissements nécessaires à la réalisation de l installation en décomposant par poste le dispositif géothermique. 17/01/2011 Page : 40/112

41 La décomposition du prix de l opération de géothermie devra être établie sur les 4 postes suivants : Le coût à la réalisation du dispositif de captage géothermique, Le coût à la réalisation des connexions horizontales, Le coût de la PAC, Le coût du dispositif de télécomptage par télégestion. Eventuellement, en fonction des d émetteurs (chauffage/rafraichissement) retenus, seront également définis : Le coût des émetteurs, Le coût du dispositif de régulation. Coûts d exploitation prévisionnels Le BETh présentera les différents coûts de l installation de géothermie, les coûts d exploitations, de maintenance et de renouvellement du dispositif de PAC géothermique. P1 : Coût de la fourniture du ou des combustibles (Consommations énergétiques de la PAC) P 1 : Coût de l électricité utilisée mécaniquement pour assurer le fonctionnement des installations primaires (consommations énergétiques de la pompe de circulation). P2 : Coût des prestations de conduite, de l entretien, montant des redevances et frais divers. P3 : Coût de renouvellement des installations. Conformément à la fiche d instruction du Fonds Chaleur, il sera précisé le coût de l énergie utilisée ( /MWh) pour l installation de géothermie (P1). Autres solutions de production de chaleur et de rafraichissement De la même manière, en rapport avec un dispositif énergétique de référence projeté dans le calcul réglementaire des besoins énergétiques le BETh établira le récapitulatif des investissements et des coûts d exploitations prévisionnels d un dispositif de chauffage au gaz et de rafraîchissement. Conformément à la fiche d instruction du Fonds Chaleur, il sera précisé le coût de l énergie utilisée ( /MWh) pour l installation de chauffage au gaz et de climatisation à l électricité. Bilan économique entre les deux solutions (PAC-Traditionnelle) De façon à clairement identifier l intérêt économique que représente une installation de géothermie le BETh établira une étude financière comparative entre le dispositif de géothermies et les dispositifs énergétiques de références (Gaz, fioul, etc.) Pour chaque solution, seront établis comparativement : Les coûts d investissements intégrant les subventions, les coûts d exploitation des deux modes de fonctionnement (chauffage/rafraîchissement) de chaque solution, P1, P2, P3 (coûts des consommations énergétiques annuelles, de maintenance, d abonnement, et de renouvellement), l écart de coûts en termes d investissement et d exploitation, Le coût global de financement, P4 (Plan de Financement : apport, prêt, taux d intérêt, durée de l emprunt, annuité) en concertation avec le Maître d Ouvrage, 17/01/2011 Page : 41/112

42 La durée de vie de chaque installation. Le BETh déterminera le coût global actualisé de chaque installation rapporté à la durée de vie de chaque installation en considérant un taux d actualisation de 3% par an. Nous proposons 3 scénarios possibles : Cas1 : Coût sur 20 ans actualisé avec taux d'actualisation de 3% et hausse du coût de l'énergie de 3% par an, Cas2 : Coût sur 20 ans actualisé avec taux d'actualisation de 3% et hausse du coût de l'énergie de 6% par an, Cas3 : Coût sur 20 ans actualisé avec taux d'actualisation de 3% et hausse du coût de l'énergie de 9% par an. Le BETh à travers cette analyse financière calculera : Temps de Retour Actualisé (TRA), Taux de Rentabilité Interne (TRI), Gain ou Valeur Actuelle Nette (VAN). La rentabilité économique du dispositif de géothermie devra être définie L étude de faisabilité L étude de faisabilité a pour objectif de définir le dimensionnement du dispositif de captage de géothermie Cette étude définit les caractéristiques géothermiques du site étudié afin d entreprendre un dimensionnement de l opération en rapport avec le potentiel géothermique exploitable et les exigences thermiques du projet. Cette étude comprend : Etude administratives & réglementaires (déclaration, autorisation), Dispositif de reconnaissance (forage test, investigations in situ, sonde test), Dispositif d évaluation de la ressource : Test de Réponse Thermique, Essai de Développement, Analyse de la vitesse d écoulement souterraine (vitesse de Darcy), diagraphie, Dimensionnement de l opération, Etudes économiques du projet (Définition précise des coûts de l opération/planning prévisionnel de l opération/ démarches administratives) L assistance à Maîtrise d Ouvrage ou la Maîtrise d œuvre de l opération Elle est assurée par le Bureau d étude thermique qui sous-traite l AMO ou la MOE de l opération en amont de la PAC (de la ressource jusqu à la PAC) à un bureau d étude sous-sol. La mission du Maître d œuvre est détaillée au chapitre 7. 17/01/2011 Page : 42/112

43 5. Intervenants & Missions Le montage d une opération regroupe différents intervenants : Le Maître d Ouvrage : responsable de la passation des marchés d études L assistant au Maître d Ouvrage : responsable techniquement de ses études Le Maître d œuvre : obligation de résultat (décennale) L Entrepreneur : obligation de résultat (décennale) 5.1 Maîtres d Ouvrages Maîtres d Ouvrages Publics Les Maîtres d Ouvrages Publics concernés sont : Les Conseil Généraux de la Seine Maritime et de l Eure, Le Conseil Régional de la Haute Normandie, Les Mairies, les intercommunalités Maîtres d Ouvrages Privés Les Maîtres d Ouvrages privés concernés sont : Les promoteurs, Les bailleurs sociaux, Les aménageurs. 5.2 Maîtres d œuvres, prescripteurs techniques Les acteurs concernés sont : Les cabinets d architectes, Les exploitants de chauffage, Les Bureaux d Etudes Thermiques & Fluides, Les Bureaux d Etudes Sous-sol. 5.3 Les Entreprises, prestataires de services Les acteurs concernés sont : Les installateurs CVC, Les foreurs, Les canalisateurs, Les exploitants de chauffage. 17/01/2011 Page : 43/112

44 6. Subventions ADEME Conjointement aux opérations de Conception du projet de géothermie, des démarches administratives auprès de l ADEME devront être entreprises. 6.1 Les aides financières à la Conception L ADEME, en rapport avec les conditions d éligibilités prescrites pour ces types d opérations, prend en charge le coût à la réalisation d une étude de préfaisabilité à hauteur de 70 % et une étude de faisabilité à hauteur de 50%. 6.2 Les aides financières à la Réalisation En rapport avec les conditions d éligibilités établies par l ADEME, les aides portent sur la réalisation de 4 postes pour ces opérations : La réalisation des ouvrages de captage, Les connexions horizontales (entre les le captage et la production), La Fourniture & la Pose des PAC Géothermiques, La mise en place d un dispositif de télécomptage par télégestion. Les subventions pour ce type d opérations sont à hauteur de 20 à 60%, en fonction de la taille et du coût du projet, calculé à partir d une analyse économique, pour les 4 postes précités. Il est à noter que le dispositif de télécomptage par télégestion qui est imposé par l ADEME permet de recouper les consommations énergétiques théoriques du projet aux consommations réelles de l installation. 6.3 Délais d instruction Conception : 4 à 8 semaines Réalisation : 8 à 12 semaines 6.4 Prise en charge financière Conception : à la remise de l étude de Faisabilité au client. Réalisation : 50% au lancement de l opération, 30% à la réception des travaux et 20% après une année d exploitation de l installation de façon à analyser les résultats des performances énergétiques de l installation communiqués par le dispositif de télécomptage. 17/01/2011 Page : 44/112

45 7. Le Phasage d une opération Le phasage d une opération de géothermie est primordial dans la réussite d un projet. Dans la majeure partie des cas, nous constatons que les études de géothermie ne sont appréhendées que trop tardivement dans la phasage d une opération. 7.1 Ordonnancement des études - APS (Avant projet Sommaire) : o Conception du dispositif thermique d ensemble : Etude Thermique, - APD (Avant Projet Détaillé) : o Définition détaillée : Etude de Préfaisabilité, - PRO/DCE (Etude du projet/dossier de Consultation des Entreprises) : o Dimensionnement : Etude de Faisabilité, - DET (Direction de l Exécution des contrats de Travaux) : o Contrôle qualitatif : Contrôle de l exécution des travaux, - AOR (Assistance apportée au Maître d Ouvrage pour les Opérations de Réception et pendant la garantie de parfaite achèvement) : o Réception : Contrôle et suivi de la réception des travaux exécutés. 7.2 Prix et délais des études Géothermie sur nappe Tableau 4. Géothermie sur nappe : Prix & Délais des études Désignations Délais Coûts Préfaisabilité (bibliographie) 2 semaines < 5 k Faisabilité* 2 à 3 mois Entre 50 k et 100 k *Prix de l Etude de Faisabilité : variable en fonction de la profondeur du forage de reconnaissance. 17/01/2011 Page : 45/112

46 7.2.2 Géothermie sur Sondes Verticales Tableau 5.Géothermie sur SGV : Prix & Délais des études Désignations Délais Coûts Préfaisabilité (bibliographie) 2 semaines < 5 k Faisabilité* 2 à 3 mois Entre 20 k et 40 k *Prix de l Etude de Faisabilité : variable en fonction de la profondeur du forage Test de reconnaissance Géothermie sur géostructures Tableau 6.Géothermie sur géostructures : Prix & Délais des études Désignations Délais Coûts Préfaisabilité (bibliographie) 2 semaines < 5 k Faisabilité 2 à 3 mois Entre 20 k et 60 k *Prix de l Etude de Faisabilité : variable en fonction de la profondeur du forage Test et des études complémentaires nécessaires au dimensionnement du dispositif. 17/01/2011 Page : 46/112

47 7.2.4 Géothermie sur réseau d eaux usées Tableau 7.géothermie sur réseau EU : Prix & Délais des études Désignations Délais Coûts Préfaisabilité (bibliographie) 2 semaines < 5 k Faisabilité 2 à 3 mois Entre 25 k et 50 k Géothermie sur Energie Thermodynamique de Mer Tableau 8.Energie Thermodynamique de Mer : Prix & Délais des études Désignations Délais Coûts Préfaisabilité (bibliographie) 2 semaines < 5 k Faisabilité 2 à 3 mois Entre 20 k et 50 k 17/01/2011 Page : 47/112

48 8. La géothermie : une solution à la problématique énergétique Le montage d une opération de géothermie est constitué de différentes étapes. Au préalable, un projet immobilier est nécessairement défini sous ses performances énergétiques. Comme tout projet immobilier neuf, quelle que soit la surface et tout projet de rénovation d une SHON > 1000m², une étude thermique en conformité avec la réglementation thermique en vigueur (RT 2005) est obligatoirement réalisée. Le projet entrepris doit justifier le fait de respecter les exigences énergétiques conformément aux performances énergétiques et environnementales imposées par la RT 2005 et la future RT La solution de géothermie demeure une solution à la problématique énergétique. Le tableau suivant présente la puissance de chauffage moyenne pour des bâtiments de logements. Tableau 9 : Puissance de chauffage moyenne pour des logements Maison individuelle 150 m Petit collectif Grand collectif >100 Puissance moyenne kw On notera que les opérations éligibles pour des subventions de l ADEME, sont de 30 kw et de 50 kw respectivement pour les champs de sondes géothermiques et les opérations sur nappe souterraine. 8.1 La Réglementation Thermique 2005 (RT 2005) La réglementation thermique française (RT 2005) a pour objectif de réduire la consommation d énergie primaire d un bâtiment incluant : Le chauffage, Le refroidissement, L Eau Chaude Sanitaire, Les auxiliaires, La ventilation, L éclairage. Les consommations de référence de la réglementation thermique sont exprimées en kwh d'énergie primaire par m² de Surface Hors Œuvre Nette et par an. Elles prennent en compte les consommations d énergie primaire, c est à dire l énergie nécessaire à la fabrication et au transport de chaque kwh. Il convient par conséquent de mesurer les consommations du bâtiment en multipliant chaque kwh par les facteurs de conversion (énergie finale/énergie primaire) suivants de 2,58 pour l électricité et de un pour le gaz naturel. 17/01/2011 Page : 48/112

49 Figure 14 : coefficient de correction et zonage en métropole La réglementation thermique tient compte des variations régionales avec un facteur correctif à affecter en fonction de la localisation géographique (coefficient a) et de l altitude (coefficient b), selon le schéma suivant. Le coefficient pour la région Haute Normandie est de 1.3. Aucun coefficient climatique lié à l altitude n est à prendre en compte, car toute la région est en dessous de 400 m d altitude. La RT 2005 a établi une labellisation des projets en rapport avec les seuils des performances énergétiques atteints. Une nouvelle réglementation thermique RT2012 va entrer en vigueur, applicable à l ensemble des nouveaux bâtiments. Elle s inspire du label BBC et fixe une consommation maximale de 50 kwh/m 2 /an, au niveau national, modulé en fonction du type de bâtiment (par exemple 65 kwh/m 2 /an en Haute Normandie pour des logements). En lien avec l évolution de la réglementation thermique, la part de la consommation énergétique d un bâtiment pour le chauffage, calculée en énergie primaire, a tendance à diminuer. En raison du mauvais coefficient de conversion Energie primaire / Energie finale de l électricité par rapport au gaz naturel, il est essentiel pour les opérations de géothermie que les COP soient aussi élevées que possible. 17/01/2011 Page : 49/112

50 8.2 Label & performances énergétiques Les principaux labels sont déclinés comme suit : RT 2005 (Règlement Thermique 2005) : 130 kwh/m².an. en Haute Normandie Label HPE 2005 (Haute Performance Énergétique) : Gain de 10% par rapport à R.T Label THPE 2005 (Très Haute Performance Énergétique): Gain de 20%. par rapport à R.T Label THPE EnR 2005 : Gain de 30 % et utilisation d une énergie renouvelable Label BBC 2005 (Bâtiment Basse Consommation Énergétique : label Effinergie 50 kwh/m².an au niveau national et 65 kwh/m².an en Haute Normandie Comparativement aux exigences énergétiques de la RT 2005 nous vous proposons l évolution des performances énergétiques des bâtiments à l échelle des 40 dernières années. Tableau 10 : Evolution des performances énergétiques de l habitat à l échelle des 40 dernières années au niveau national Conso. KWh.m².an LABEL RT2000 RT2005 H.P.E 2005 T.H.P.E 2005 T.H.P.E EnR 2005 B.B.C 2005 Passif RT 2005 RT /01/2011 Page : 50/112

51 8.3 Energie Primaire/Energie Finale L énergie primaire, c est l énergie brute, c est-à-dire non-transformée après extraction de la houille, de la lignite, du pétrole brut, du gaz naturel ou encore de l électricité primaire qui peut être d origine nucléaire, hydraulique, éolienne, photovoltaïque. Quant à l énergie secondaire, il s agit de celle requise pour le stockage et le transport de la matière considérée. L énergie finale est celle qui est livrée au consommateur pour sa consommation: essence à la pompe, électricité à la prise. Pour passer de l énergie primaire, pas toujours directement utilisable, à l énergie finale, il faut souvent recourir à un processus de transformation ou de conversion : raffinage du pétrole pour avoir de l essence ou du gazole ; combustion du charbon pour produire de l électricité dans une centrale thermique. Entre les deux notions s applique un coefficient de conversion par lequel on multiplie l énergie finale pour obtenir l énergie primaire. Quant à la différence entre l énergie primaire et l énergie finale, il s agit des pertes de conversion. Cela dit, les coefficients de conversion varient d un pays à l autre en fonctions des pertes estimées des systèmes respectifs. Pour le bois, le processus de transformation (coupe) s avère peu consommateur d énergie. Ce qui importe plutôt, c est son énergie secondaire, c est-à-dire celle nécessaire à son stockage ou à son transport, qui varie en fonction de la proximité des approvisionnements. Tableau comparatif des facteurs de conversion France (Effinergie) / Allemagne (Passivhaus) Tableau 11 : Tableau des conversions Energie Primaire/Energie Finale Facteurs de conversion Effinergie Passivhaus PHPP Fuel 1 1,1 Gaz naturel 1 1,1 Gaz liquéfié 1 1,1 Charbon 1 1,1 Bois 0,6 0,2 Électricité MIX 2,58 2,7 Photovoltaïque 0,7 17/01/2011 Page : 51/112

52 Etat des lieux de la filière géothermie en Haute Normandie Etat de connaissance de la ressource Un état des lieux des opérations existantes Un état des lieux réglementaire et financier Un état des lieux de la filière Géothermie en Haute Normandie 17/01/2011 Page : 52/112

53 9. Etat de connaissance de la ressource 9.1 Préambule sur la géologie de la région Bordée au nord-ouest par la Manche, la Haute Normandie est limitée par la Basse-Normandie à l ouest, la région Centre et l Ile-de-France au sud et la Picardie au Nord Est. Avec ses km², elle représente 2% du territoire national. Cette région est divisée en deux départements, la Seine-Maritime et l Eure. La Seine-Maritime, couvant une superficie de m², occupe la partie septentrionale de la Normandie. Elle est limitée à l ouest et au nord-ouest par la Manche, au sud par la Seine, au nordest par la Bresle. A l est et au sud-est, les limites sont historiques et recoupent les bassins de l Andelle et de l Epte. Le département de l Eure, situé au sud de la Seine-Maritime, s étend sur une surface de km². Il recouvre une mosaïque de petites régions de plateaux séparés par les vallées de cours d eau à écoulement pérenne. D un point de vue géologique, la Haute Normandie fait partie intégrante du Bassin Parisien. Ce territoire est constitué d une succession de dépôts sédimentaires alternativement meubles et cohérents affleurants en une suite d'auréoles concentriques : les terrains les plus anciens affleurent à la périphérie et les plus récents occupent le centre. Cette forme caractéristique en «pile d assiettes» est soumise à la subsidence (enfoncement progressif sous l effet de la pression des terrains). Ces formations de couverture reposent sur un socle essentiellement granitique. Figure 15. Coupe schématique du Bassin parisien entre le Massif Armoricain et la Plaine d Alsace [Cavelier, Mégnier, Pomerol et Rat, 1980] 17/01/2011 Page : 53/112

54 D une manière générale, la Haute Normandie est un vaste plateau crayeux, datant du Crétacé supérieur (65 à 100 millions d années), période au cours de laquelle la région était recouverte par une mer peu profonde. Les microorganismes calcaires qui se sont déposés ont alors donné naissance à la roche la plus fréquemment rencontrée localement : la craie, tendre et friable. Au sud-est du département de l Eure, ces strates sont surmontées par une roche plus dure, toujours calcaire : les calcaires du Lutétien, formés plus tardivement, à l Eocène (environ 50 millions d années). Dans la région de Haute Normandie, seul le plateau de Madrie est concerné par ces dépôts. Ces dépôts sont généralement recouverts par des formations d altération argileuses, les argiles à silex, qui peuvent atteindre 20 mètres d épaisseur. Des limons ou lœss, sables très fins déposés par le vent, recouvrent eux-mêmes les argiles. Enfin, les rivières qui s écoulent dans la région ont entaillé ces formations et déposé leurs alluvions. Ce principe de base décrit bien l ensemble du territoire de la Haute Normandie. Cependant, deux secteurs atypiques doivent être remarqués : La boutonnière du Bray, au nord-est de la Seine-Maritime, correspond à un anticlinal érodé (pli en forme de cloche) du Bassin parisien qui met à jour des formations plus anciennes non rencontrées dans le reste de la région : marnes, grès, argiles du Jurassique... Le cap d Ailly (avec des cotes atteignant 104 mètres), localisé aux environs de Dieppe, correspond à un synclinal (synclinal de Varangeville) (pli en forme de U) dans lequel se sont déposés des sables argileux éocènes, (formations tertiaires). 17/01/2011 Page : 54/112

55 Figure 16. Carte géologique simplifiée de Haute Normandie [Extrait de l ouvrage «Aquifères et eaux souterraines en France BRGM, 2006»] Le cap d Ailly La boutonnière du Bray Le plateau de la Madrie 17/01/2011 Page : 55/112

56 9.2 Potentiel géothermique de la ressource sous-sol de la Haute Normandie La géothermie basse énergie s intéresse aux terrains rencontrés jusqu à 100 m de profondeur, voir 200 m au maximum. La succession lithologique de la Haute Normandie sur ces épaisseurs est décrite sous forme d une représentation stratigraphique présentée en annexe 5. On recense dans la région plusieurs aquifères, dans ces terrains, favorables à l exploitation de la géothermie Les potentialités locales pour la géothermie sur nappe Parmi cette succession de terrains, les strates aquifères principales sont les suivantes, des plus récentes aux plus anciennes (la carte des masses d eau est présentée en annexe 6) : les alluvions peuvent localement constituer des zones aquifères quand elles sont suffisamment épaisses et composées d éléments grossiers, les calcaires et les sables de l Eocène, peu utilisés du fait de leur faible capacité de production et de leur profondeur généralement importante, la craie du Crétacé supérieur constitue le principal aquifère de Haute Normandie, les sables verts de l Albien, siège d une nappe captive qui fait l objet d une réglementation spécifique visant à en limiter l exploitation en raison de son faible renouvellement. Remarque : outre ces formations principales aquifères, d autres strates potentiellement exploitables et non mentionnées peuvent être localement rencontrées. Les formations du Jurassique supérieur par exemple (Portlandien ou Tithonien) sont constituées d une alternance d argiles et de calcaires et sont généralement rencontrées sous la craie du Crétacé. Localement, elles peuvent cependant être observées à des profondeurs moindres, à la faveur de phénomènes structuraux et d érosion. C est le cas dans le pays de Bray où l aquifère est associé dans sa gestion à celui des sables de l Albien dans une seule et même masse d eau. C est aussi le cas à Rouen, dans la partie Est où les calcaires peuvent être rencontrés immédiatement sous les alluvions, la craie étant alors absente. Les formations susceptibles d être exploitées pour la géothermie basse énergie sur nappe font l objet d une fiche de synthèse individuelle (cf. annexe 7). Une carte géologique synthétique sur format A3 en annexe 4 permet de lire les fiches en parallèle avec la localisation géographique des formations. Tableau 12. Formations aquifères recensées en Haute Normandie pour la géothermie très basse énergie Formations aquifères N de fiche Alluvions (Quaternaire) 1 Sables et calcaire de l Eocène 2 Craie (Crétacé supérieur) 3 Sables verts de l Albien (Crétacé inférieur) 4 Les caractéristiques principales de ces quatre formations qui peuvent être retenues pour les projets de géothermie sont synthétisées ci-après. 17/01/2011 Page : 56/112

57 Les alluvions : Les alluvions sont des formations meubles constituées de sables, graviers et argiles. L eau peut donc y circuler facilement et si elles sont assez épaisses, ces formations peuvent fournir des débits intéressants et suffisants pour des projets de petite envergure, avec des besoins de l ordre de 5 à 100 kw. La proximité de l eau rend cependant la formation assez vulnérable aux pollutions de surface. Dans la région de haute Normandie, la vallée de la Seine et la vallée de l Eure sont en particulier très favorable à la géothermie. A proximité de la mer, le risque de présence d eau saumâtre doit être pris en compte. Vallée alluviale de la Seine coupe de principe Les sables et calcaires de l Eocène : cette formation est constituée d une alternance de sables, calcaires et terrains imperméables. Les sables sont meubles et permettent un stockage et une circulation d eau. Les calcaires sont compacts et permettent la circulation d eau lorsqu ils sont fissurés et fracturés. Ces terrains sont rencontrés au dessus de la craie. Ils présentent un intérêt pour l exploitation géothermique uniquement dans les secteurs de Varangeville, du Cap d Ailly et du plateau de Madrie. La nappe de la craie : la craie est la formation principale de la région qui recouvre l essentiel du territoire haut normand. Elle présente un excellent potentiel géothermique pour des opérations de petite à grande ampleur (les débits possibles peuvent atteindre plus de 100 m 3 /h et une puissance supérieure à 1 MW peut être fournie par un seul forage). Cependant, la productivité de la craie est très variable et dépend de sa fissuration. Les études de faisabilité préalables recommandées d une manière générale sont indispensables pour la nappe de la craie, y compris dans la plupart des cas la réalisation d un forage d essai. Les zones les plus productives sont généralement celles où la craie est affleurante ou au droit des vallées, sous les alluvions. La nappe des sables de l Albien : cette formation constitue le substratum de la craie. De ce fait, elle n est intéressante à prospecter que lorsque l épaisseur de la craie est limitée, comme dans le pays de Bray (absence de craie) ou à l embouchure de la Seine et en rive gauche de Rouen. Son épaisseur importante et sa bonne perméabilité en font un réservoir intéressant pour la géothermie. Des débits supérieurs à 100 m 3 /h sont disponibles dans la région voisine d Ile de France. Cependant, c est également une ressource protégée pour l eau potable et son exploitation a été restreinte et sera plus difficilement autorisée. Remarque : les sables de l Albien ont été le premier aquifère exploité pour la géothermie en France, en 1964, pour le chauffage de la maison de la radio à Paris. Captée à 550 mètres de profondeur, l eau avait une température de /01/2011 Page : 57/112

58 Les calcaires du Jurassique : ces calcaires constituent un réservoir perméable lorsqu ils sont fissurés ou fracturés. Rencontrés au-dessous des formations de l Albien, le recensement des masses d eau souterraines de l agence de l Eau les associent aux formations de l Albien. Comme les terrains sus-jacents, ils sont rarement présents à faible profondeur, principalement dans le pays de Bray (absence de craie) ou à l embouchure de la Seine et en rive gauche de Rouen. Leur potentialité peut être intéressante pour la géothermie et est déjà exploitée dans le cadre de plusieurs projets sur Rouen. La productivité reste très variable du fait de son lien avec la fracturation de la roche et nécessite une étude préalable, avec dans la plupart des cas un forage de reconnaissance. Les aquifères de ces horizons superficiels présents en Haute Normandie couvrent une grande partie de la région et sont souvent productifs ce qui confère à la région un bon potentiel de géothermie sur nappe. La synthèse réalisée sur la base des données disponibles a mis en évidence certaines lacunes d informations utiles aux projets de géothermie. Parmi les principales : Manque de connaissance de la qualité des eaux (à l exception de la nappe de la craie) ; Manque de connaissance sur la salinité des eaux en zone littorale ; des eaux saumâtres génèrent des difficultés pour l exploitation des pompages géothermiques ; Manque d information sur la piézométrie et en particulier pour les fluctuations saisonnières ; Les perméabilité/transmissivité sont très difficiles à prévoir : la craie étant très hétérogène en termes de compacité et de fracturation et les alluvions plus ou moins riches en limons, les perméabilités rencontrées présentent une forte variabilité avec une fourchette de 1 à Les potentialités locales pour la géothermie sur sondes La géothermie sur sondes peut s envisager aussi bien dans les terrains aquifères que non aquifères. Cependant, pour les projets importants, le nombre de sondes nécessaires pourra être multiplié. De ce fait, si un aquifère est exploitable, la géothermie sur nappe est souvent privilégiée, afin de limiter la superficie de terrains nécessaire à la mise en place des installations. Les formations non aquifères de la succession décrite précédemment peuvent être envisagées pour une sollicitation par sondes. Elles correspondent à : le complexe de limons et de colluvions de surface, les argiles à silex, la craie compacte en profondeur, hors zones de fractures, les argiles du Gault, les sables et argiles du Crétacé inférieur, les marnes, grès et argiles du Pays de Bray. L intérêt des terrains sollicités par la géothermie sur sondes dépendra essentiellement de la conductivité thermique des terrains et de l incidence des projets sur le milieu. 17/01/2011 Page : 58/112

59 Les données de conductivité thermique des terrains de la région sont présentées dans le tableau suivant, pour des fourchettes de valeurs. Des logiciels de calculs ont été développés et sont disponibles sur le marché pour une évaluation affinée de la conductivité en fonction des données géologiques. Tableau 13. Conductivités thermiques potentielles des horizons géologiques peu profonds de la région Conductivité thermique (W/(m.K)) Formation Fourchette de valeurs Valeur recommandée Sables secs 0,27 à 0,75 0,4 Sables Sables secs compacts 1,11 à 1,25 1,2 Sables humides 0,58 à 1,75 1 Sables saturés d'eau 1,73 à 5,02 2,4 Limons des plateaux avec Limons secs 0,38 à 1 0,4 nappe perchée Limons saturés 1 à 2,3 1,8 Craie 2,12 à 3,36 2,4 Argiles à silex Argiles sèches 0,4 à 0,9 0,4 Argiles saturées 0,9 à 2,22 1,6 Alluvions Dépend de la teneur en argiles, sables et graviers Ces données sont d ordre théorique et la connaissance effective des réponses thermiques des terrains n est pas répertoriée. La réalisation de Tests de réponse thermique devra être prévue dans le cadre des projets afin de préciser ces valeurs. D une manière générale, la puissance qui peut être fournie par les sondes est en moyenne de l ordre de 30 à 50 W par mètre de sonde. L énergie prélevée peut s estimer entre 50 et 100 KWh par mètre linéaire et par an. D une manière générale, la région est très propice au développement des opérations sur champs de sondes géothermiques pour les raisons suivantes : Présence de niveau d eau très proche de la surface sur quasiment toute la région, ce qui favorise la recharge thermique naturelle des sondes, y compris lorsque la productivité est insuffisante pour une exploitation sur nappe ; Bonne conductivité thermique des sols de la région : craie, silts de la Seine pour la région du Havre, limons des plateaux sur le pays de Caux. 17/01/2011 Page : 59/112

60 9.3 La ressource «eaux usées» en Haute Normandie Les réseaux d eaux usées qui permettent d envisager la récupération de chaleur se situent au niveau des grandes agglomérations de la région. En effet pour ces seules agglomérations, les diamètres des réseaux auront un diamètre de plus de 400 mm nécessaire à la récupération de chaleur. En Haute Normandie,, les principales agglomérations au-delà de Habitants et pour lesquelles le potentiel sera le plus important sont : ROUEN : communauté ROUEN ELBEUF AUSTREBERTHE (CREA) LE HAVRE : Communauté d agglomération du Havre (CODAH) EVREUX : communauté d agglomération d Evreux C est au niveau de ces communautés d agglomération que sont disponibles les informations relatives aux caractéristiques des réseaux. Les stations d épuration de la région sont accessibles sur le site internet : On dénombre dans la région 3 stations équipées d un système de récupération des calories des eaux usées sur eaux clarifiées (toutes dans l Eure, aucune recensée en SEINE MARITIME) : STEP de Bourg Achard, STEP de Léry Poses, STEP Ecoparc2 à Heudebouville. 17/01/2011 Page : 60/112

61 9.4 La ressource «eau de mer» sur le littoral Haut Normand Le littoral de la Manche en Haute Normandie Les falaises du littoral Cauchois (figure suivante) représentent un site remarquable en Europe. Les sites NATURA 2000 couvrent par ailleurs une grande partie d un littoral (figure suivante) peu accessible pour des aménagements urbains. L exploitation de la chaleur de l eau de mer dans ces conditions est envisageable au niveau des agglomérations directement à proximité de la mer, et en particulier sur les bassins d eau de mer (LE HAVRE, DIEPPE, FECAMP par exemple). Figure 17. Le littoral Cauchoix Les bassins du HAVRE : état de connaissance de la ressource Au niveau des bassins du HAVRE, les masses d eau en jeu sont de remarquables tampons thermiques. Le phénomène de stratification d eaux de températures distinctes est parfois noté. La salinité de l eau des bassins est proche de celle de la MANCHE : 3,2 à 3,4 % avec des baisses de salinité localement atteignant au maximum 0.4 %. 17/01/2011 Page : 61/112

62 Au Port du Havre, la qualité de l eau des bassins de marée et des bassins à niveau constant (Grand Canal du Havre, Canal de Tancarville) est régulièrement suivie depuis En 1997, le Ministère de l Environnement a décidé que ce type de suivi devait être mené dans tous les ports maritimes français avec l aide de crédits d Etat, créant ainsi le «REPOM» (Réseau de surveillance des Ports Maritimes) pour évaluer la qualité des milieux aquatiques portuaires de l ensemble du littoral national. Depuis le 1er janvier 2007, une double surveillance est en place : les services de la DDE Littoral assurent la poursuite du REPOM et, en complément, le Port du Havre a mis en place son propre suivi de la qualité des eaux des bassins. Différents paramètres représentatifs de la qualité des eaux sont suivis (température, oxygène, matières en suspension, nitrates, phosphates ) à raison de 5 campagnes par an. Depuis 1982, on observe un réchauffement des eaux portuaires, avec une température moyenne de 12 C. En hiver, la température moyenne minimale est de l ordre de 8 C, mais très variable suivant les bassins. Ainsi, pour le suivi d une opération sur eau de mer, il conviendra de disposer d une étude spécifique sur les températures et la physico-chimie des eaux du bassin (salinité, envasement, ). La variation de température est relativement faible dans les bassins ce qui est très favorable pour l exploitation de cette ressource. Figure 18. Température moyenne de surface des bassins du HAVRE Source : GPMH (Grand Port Maritime du Havre) 17/01/2011 Page : 62/112

63 9.5 Conclusion relative au potentiel géothermique de la région Le tableau suivant récapitule de manière synthétique les principales potentialités des formations aquifères de Haute Normandie, ainsi que les potentialités de la ressource SGV et de la ressource eau de mer. Tableau 14. Synthèse des potentialités des aquifères de Haute Normandie RESSOURCE POTENTIALITE GEOTHERMIQUE Puissance thermique des projets associés Nappe alluvions des Potentialité moyenne, intéressante pour de petits projets, essentiellement dans les vallées de la Seine et de l Eure. Débits possibles généralement inférieurs à 50 m 3 /h. Risque d eau saumâtre à proximité de la mer kw (ponctuellement >100 kw dans la région de Rouen) Nappe des sables et calcaires du Tertiaire Potentialité variable, selon la fracturation pour les calcaires. Quelques dizaines de m 3 /h possibles. Extension réduite des formations. Limitée aux secteurs de Varangeville et au plateau de Madrie. Risques liés à la présence de fer dans les sables. 5 kw 500 kw (très variable) Nappe de la craie du Crétacé supérieur Nappe des sables de l Albien Bonne potentialité, principalement dans les formations rencontrées à moins de 100 m de profondeur. Plus de 100 m 3 /h possibles. Meilleures performances dans les vallées. Bonne potentialité mais profondeur généralement importante en dehors du pays de Bray. Plusieurs dizaines de m 3 /h possibles. Risques liés à la présence de fer. Zone de répartition des eaux (ZRE) donc protégée 20 kw -1 à 2MW Les petites puissances sont possibles surtout dans les régions ou la craie est affleurante ou proche de la surface (région de Bolbec par exemple), sinon les coûts de forage peuvent être importants 50 kw 500 kw Nécessite des puissances supérieures car les coûts d installation et d étude sont plus lourds. Peu exploitée pour des gros débits, cette ressource peut être intéressante ponctuellement Nappe calcaires Jurassique des du Formation associée aux sables de l Albien Bonne potentialité lorsqu ils sont fracturés et peu profonds. Plusieurs dizaines de m 3 /h possibles. 5 kw 1 MW (très variable) Sondes Géothermiques Verticales Très bonne potentialité sur les secteurs hors nappe exploitable (en particulier dans la craie) 5 kw 500 kw Eau de mer Fort potentiel pour les secteurs de la ville basse du Havre, de Fécamp et de Dieppe, au niveau des bassins ou des darses Réservé à priori pour des gros projets (de l ordre du MW) Nota Bene : pour mémoire, 10 kw de puissance chauffage permettent de chauffer environ 250 à 350 m² de bâtiment BBC 17/01/2011 Page : 63/112

64 Pour le sous-sol, la région possède un potentiel géothermique très basse température équivalent à celui de la région parisienne ou de la Picardie pour les couches concernées (nappe de la craie en particulier). les formations alluviales sont présentes dans les vallées et en particulier celle de la Seine ; la région de Haute Normandie bénéficie de la présence de l embouchure du fleuve avec des dépôts alluviaux plus importants. En contrepartie, la présence d eau saumâtre doit être prise en compte (ville basse du Havre). Les formations du Tertiaire (sables et calcaires) sont très présentes dans la région parisienne, avec des extensions plus importantes qu en Haute Normandie. L aquifère multicouches est considéré comme moyennement perméable et est fortement exploité. Il est déjà utilisé pour des besoins de géothermie. La craie du Crétacé supérieur est également bien représentée dans la région parisienne et en Picardie et cet aquifère est bien exploité, y compris pour la géothermie. Le potentiel de la géothermie très basse énergie reste largement sous-exploité au vu de la disponibilité de la ressource. Une estimation grossière permet d évaluer cette potentialité à plus de MW (2 GW) en se fondant uniquement sur la recharge des aquifères par la pluie. Cette estimation fait abstraction de la recharge des nappes par les rivières. Elle est donc sous-estimée mais apporte un premier ordre de grandeur. La Haute Normandie a une superficie de l ordre de km 2 de surface. En considérant une recharge annuelle des aquifères de l ordre de 175 mm/an (25% de la pluie annuelle de l ordre de 700 mm), le volume d eau disponible infiltré annuellement est de 2 milliards de m 3, Pour une production moyenne de 100 kw pour m 3 /an (environ 10 m 3 /h en continu), ce volume représenterait une capacité de production de 2 millions de KW, soit MW. Au moins la moitié de cette capacité concerne la craie qui couvre plus de 50% du territoire. Note importante : il n existe pas pour la région d atlas géothermique (BRGM) comme c est le cas en région Centre ou en Lorraine notamment. D autres régions sont en cours de réalisation de cet atlas. Il permet notamment de localiser géographiquement le potentiel géothermique pour permettre à un Maître d Ouvrage de décider si oui ou non une opération de géothermie sur nappe est réalisable pour un lieu donné. 17/01/2011 Page : 64/112

65 Etat des lieux de la filière géothermie en Haute Normandie Etat de connaissance de la ressource Un état des lieux des opérations existantes Un état des lieux réglementaire et financier Un état des lieux de la filière Géothermie en Haute Normandie 17/01/2011 Page : 65/112

66 10. Un état des lieux des opérations existantes 10.1 Organismes consultés Les organismes institutionnels qui peuvent ou doivent intervenir au moment de la constitution d un projet de géothermie ont été consultés, soit : Au niveau règlementaire : Police de l eau 76 et 27, DREAL, BRGM ; Au niveau du financement : AESN, ADEME, CONSEIL REGIONAL ; Au niveau du contrat de garantie : AQUAPAC. Les différents organismes consultés ont permis d obtenir, pour chaque opération de géothermie, les informations listées dans le tableau suivant. Tableau 15. Organismes consultés pour la recherche des opérations existantes Organismes consultés Police de l eau 76 Police de l eau 27 DREAL de Haute Normandie Cadre règlementaire et financier Code de l Environnement (Loi sur l Eau) Code de l environnement (règlementation ICPE) Code minier Information récoltée Dossiers Loi sur l Eau : - liste de projets recensés dans chaque département - caractéristiques techniques des projets Déclarations de forage : - informations techniques sur les forages de géothermie - coordonnées des maitres d ouvrage BRGM de Haute Normandie Banque de données du sous-sol (BSS) Liste de forages géothermiques recensés dans la BSS en Haute Normandie ADEME de Haute Normandie Demande de subventions Liste de projets recensés en Haute Normandie Conseil Régional Demande de subventions Liste de projets recensés en Haute Normandie AQUAPAC Contrat de garantie Liste de projets en Haute Normandie AESN Demande de subventions sur projets sur réseaux d eaux usées Liste de projets recensés en Haute Normandie 17/01/2011 Page : 66/112

67 10.2 Les opérations recensées Les tableaux suivants présentent les cas recensés dans la région. D autres opérations ont été réalisées et mises en service avant 2006 mais il n en existe pas de recensement. On note une augmentation des projets de géothermie ces dernières années, en lien avec la promotion des énergies renouvelables. Ils permettent d identifier, pour chaque département : - les opérations : Maitre d'ouvrage Commune Dénomination Motivations initiales Type de bâtiment Coût de l'opération/ financement Bilan du maitre d'ouvrage sur son choix de géothermie - les acteurs et l état d avancement du projet : Assistant à maitrise d'ouvrage Bureau d'études sous-sol / foreurs Bureau d'études thermiques Stade d'avancement - les données techniques du projet : Ressource Débit de pompage (max) m3/h Réinjection Utilisation Puissance de chauffage 33 opérations ont été recensées et ont permis de renseigner les tableaux de données. Chaque maitre d ouvrage de projet de géothermie recensé a été contacté afin de récolter toutes les informations nécessaires et existantes et de compléter ainsi les onglets du tableau. 17/01/2011 Page : 67/112

68 Tableau 16. Liste des projets recensés en SEINE MARITIME (76) sur nappe et sur sondes verticales INFORMATIONS RELATIVES AU MAITRE D'OUVRAGE INFORMATIONS SUR LES ACTEURS ET L'AVANCEMENT INFORMATIONS TECHNIQUES Maitre d'ouvrage Commune Dénomination Motivations initiales Type de bâtiment Coût de l'opération Bilan du maitre d'ouvrage sur son choix de géothermie Bilan des difficultés AMO BE soussol BE fluides Stade d'avancement Faisab. Essais Exploit. Ressource Débit de pompage (max) m3/h Réinjectio n Utilis Chauf. Clim. Puissance de chauffage PROJETS SUR NAPPE En fonctionnement ASSOCIATION LIBERTY ALLIANCE SEINE OUEST SYNDICAT MIXTE DU VALASSE Le Petit Quevilly Gruchet-le- Valasse Crèche Interentreprises Parc EANA (cité des matières) Bâtiment BBC Label EFFINERGIE Respect de l'environnement Démarche HQE Crèche 600 m² 61,8 K grande halle (T souhaitée 17 c) et restaurant abbaye(plancher chauffant) (5054 m²) Très positif grand confort des occupants - Positif Profondeur de pompage estimée à 25 m : problème d'alimentation en eau: approfondissement de l'ouvrage jusqu'à 40 m difficultés/réinjection + premier hiver températures trop froides EDF optimal ETC 2008 nov ALTO (Paris) HQE AMO et TERRAO HQE du Moe Michel RAOUST INGETEC Louis CHOULET 2005/ nappe de la craie pompage à 40 m nappe de la craie 23 m débit 35 m3/h à 12/13 C 3,5 35 nappe de la craie rejet à 25 m rivière Le Commerce (échec réinjection) DT = 0,5 C (rejet à 7 C) 24 KW X COP suggéré 3,5 IKEA Tourville la Rivière Magasin IKEA Directive IKEA projet neuf 100% énergie renouvelable retour sur investissement prévu : 8 ans Magasin m² Forages : 145 k Pompes à chaleur : 135 k Positif Coordination différents intervenants BODREAU ANTEA BOPLAN nappe de la craie 2 forages 35 m 190 dans réseau eaux pluviale puis exutoire Seine X X 1260 KW ASSOCIATION DE PARENTS ET AMIS DE PERSONNES HANDICAPEES DE LA REGION DIEPPOISE Saint-aubin-le- Cauf Parc Naturel Educatif "Guy WEBER" Démarche écologique en lien avec le thème général du bâtiment (maison de l'eau et de la nature) VILLE DE ROUEN Rouen Auberge de Jeunesse éviter les énergies fossiles VILLE DU HAVRE Le Havre Piscine Edouard Thomas Agenda 21. Eviter énergies fossibles (remplacement du gaz) Bureaux Coût total : 46 k nappe Rénovation bâtiments en brique avec isolation par l'intérieur (+ une partie neuf) 96 k Pour l'instant l'exploitant satisfait. Chauffage PAC suffisant jusqu'à -2 C l'hiver Eau de la pisicne 63,7 K Positif Motivation des acteurs.. Aquapac compliqué; pas de financement car anciens bâtiments et pas de bilan énergétique préalable fourni! eau saumâtre En cours de réalisation Economie 80 ANTEA COFELY PLANAIR ANTEA CRAM Nappe des sables de l'albien, Forage à 65m Nappe des alluvions 25 m Réinjection en nappe Réinjection en nappe X 130 Kw X 83 KW COP 4,1 Conseil Régional Rouen Pôle régional des savoirs bâtiment BBC Rénovation bâtiments en brique avec isolation par l'intérieur Positif aucune difficulté rencontrée ANTEA ANTEA en attente 2011 nappe des calcaires du portlandien en pointe Réinjection en nappe X 62 KW VILLE de CANTELEU Canteleu Groupe Scolaire Bapeaume CONSEIL GENERAL 76 Duclair Collège G. Flaubert Eviter l'utilisation d'énergies fossiles Bâtiment THPE Préservation de l'environnement Eviter l'utilisation d'énergies fossiles Ecole (1532m²), acceuil petite enfance (368 m²), salle polyvalente (360 m²) et loacl technique (91 m²) Très positif la nappe est forages : 95 K HT très productive (70 m3/h) aucune difficulté rencontrée ANTEA ANTEA Collège m² 90 k délais et AQUAPAC BURGEAP ITEC (BET architectes Pittaras Dufresne) SOGETI Ingénierie Bâtiment nappe de la en attente nappe de la craie 30 craie 2009 nappe de la craie 40 nappe de la craie X X 381 kw CREA (Elbeuf) Elbeuf-sur-Seine Ilot GAMBETTA Démarche de Réhabilitation d'une développement durable et ancienne usine (13000 m²) retour sur investissement musée, archives, formations estimé à 2/3 ans et MJC Positif. Réhabilitation d'un puits exhistant sur le site Démarche réglementaire confuse Ne connait pas AQUAPAC SAUNIER & Associés SAUNIER & Associés 2007/ prévu en mai 2010 nappe de la craie Puits à 40 m 60 réseau eau pluviale (exutoire : Seine) X X 2 x 260 kw CREA (Rouen) ROUEN SEINE AMENAGEMENT ROUEN SEINE AMENAGEMENT Rouen Rouen Rouen Futur palais des sports Rouen innovation santé ZAC Luciline Bâtiment THPE Volonté d'inscrire le projet au programme européen Future cities : urban networks to change urban changes Salles de réception et de sport m² Bureaux,logements COP 4 Bureaux,logements Etiquette A 1,5 kg CO2/m² émis Essais : 70 k HT (réutilisation du forage d'essai pour le pompage définitif) Forages d'essais sur nappe + étude de faisabilité sur réseaux Forages d'essais (dont certains réutilisables ) : 128 k Positif pour l'instant (projet non terminé) Négatif : sur réseaux trop coûteux car nécessité de réintervention sur les réseaux existants, sur nappe : impossibilité technique Problème de rejet (recyclage des eaux dans nappe alluviale car variation du sens d'écoulement en fonction des marées de la seine). Voir pour rejet direct en Seine (via INGETEC INGETEC ALTO Ingénierie Très positif à ce stade PENICAUD ANTEA PENICAUD Prévu en mai 2012 nappe alluviale 60 en Seine (problème recyclage) X X 600 kw ANTEA ANTEA 2009 nappe 30 nappe X 61,6 KW 2008/200 9 A venir nappe des alluvions + calcaire du portlandien 450 nappe X X Abandonné CREA (Rouen) Rouen Hangar 2 Bâtiment THPE Auditorium, espace d accueil et de découvertes pour les enfants - Négatif Malgré la localisation en bord de Seine, la productivité de la nappe, après essai de pompage est insuffisante ANTEA ANTEA Ab. Nappe des calcaires du Portlandien 20 m de prof. CREA (Rouen) Rouen Hangar 106 Bâtiment THPE Salle des musiques actuelles - Négatif Malgré la localisation en bord de Seine, la productivité de la nappe a été jugée insuffisante compte tenu de la nature des sols et du contexte hydrogéologique ANTEA Ab. Nappe des calcaires du Portlandien VILLE DE SAINT-SAIRE Saint Saire Ancienne gare Economique / retour sur investissement Commerces et hébergements touristiques Faisabilité technico-eco : 11,6 k Négatif : retour sur investissement mauvais et besoins schauffage pour gite non réguliers Projet abandonné SAUNIER & Associés SAUNIER & Associés Ab. Sondes verticales (x4) - X PROJETS SUR SONDES En cours de réalisation LOGEAL Malaunay Logements collectifs Bâtiment BBc + panneaux photovoltaïques et thermiques 2 immeubles de logements COP = 4, m² - plutôt positif pour l'instant - LOHR CONSULT ID CONSULT 2009 Test de réponse 2010 sondes 18 sondes à 99,9 m X X MAIRIE DE PETIT COURONNE COMUNAUTE DE COMMUNES DE FECAMP VILLE DE SAINT SAIRE ALCEANE Petit Courrone Les Loges Saint Saire Le Havre Crêche Crèche (accueil petite enfance) Salle de spectacle et de loisirs Logements ville Haute rue Georges PIAT Démarche écologique pour bâtiment bioclimatique Solution la plus rentable pour une démarche de développement durable sur le projet + toiture végétalisée Economique / retour sur investissement Bâtiment THPE + proposition du MOE fluide Crêche 835 m2 BBC, - Mise en service en cours Crèche 180 m² Salle de spectacle et de loisir (494 m²) 55 logements m² Motivation des acteurs pour une démarche innovante Prévention Consultants - Positif - - Faisabilité technico-eco : 10 k Positif - SAUNIER & Associés - ID CONSULT sondes à 90 m X X 26,2 Kw - COP 4,5 BE Stephanne Lainé SAUNIER & Associés FORASUD BETHERM A2GC Ingenierie prévu en Prévu en 2011 sondes verticales 4 sondes à 30 m Sondes verticales (x4) à 10 m de prof champs de sondes + puits canadien X Chauff. eau chaude X X Chauff. eau 15,3 Kw 34MWh/an 205 kw - COP 4,2 17/01/2011 Page : 68/112

69 Tableau 17. Liste des projets recensés dans l Eure (27) sur nappe, sur sondes verticales et sur eaux usées INFORMATIONS RELATIVES AU MAITRE D'OUVRAGE INFORMATIONS SUR LES ACTEURS ET L'AVANCEMENT INFORMATIONS TECHNIQUES Maitre d'ouvrage Commune Dénomination Motivations initiales Type de bâtiment Coût de l'opération Bilan du maitre d'ouvrage sur son choix de géothermie Bilan des difficultés AMO BE soussol BE fluides Stade d'avancement Faisab. Essais Exploit. Ressource Débit de pompage (max) m3/h Réinjectio n Utilis Chauf. Clim. Puissance de chauffage PROJETS SUR NAPPE En fonctionnement Communauté d'agglomération SEINE EURE Val de Reuil Hôtel d'entreprises Agenda 21. HQE RT2005 Positif Manque de retour d'expériences des enrteprises (locales) CDE'EX Nappe alluviale 6 m3/h X X 36 Kw Communauté d'agglomération SEINE EURE Val de Reuil crèche interentreprises Agenda 21. HQE RT2005 Positif Manque de retour d'expériences des entreprises (locales) INGECLIM Nappe alluviale 15 m3/h X X 95 Kw En cours de réalisation VILLE D'EVREUX Evreux SMAC Salle des musiques actuelles, studio d'enregistrement, logements Coûts estimatifs ouvrages définitifs : 77 k HT BURGEAP BURGEAP INEX 2009 en suspens nappe de la craie 60 nappe de la craie X 100 kw CCI d'evreux Evreux Hôtel consulaire Démarche HQE SYNDICAT MIXTE DE LA BASE DE PLEIN AIR ET DE LOISIRS LERY-POSES Léry-Poses Base de loisir VILLE DE LOUVIERS Louviers Ecole de musique COMMUNAUTE DE COMMUNES DE PONT AUDEMER Pont Audemer Démarche développement durable / Retour sur investissement Première opération concluantes - Essai de géothermie sur nappe Bâtiment très basse Site de la cartonnerie énergie et proximité de la nappe et du cours d'eau Bâtiment administratif (3000 m²) Logement, bureau, salle de poses, restauration, salle de musculation (1000 m²) Bâtiment (1100 m²) Atelier et bureaux (2 000 m²) Forage de reconnaissance et essais : 43 k HT Etude de faisabilité : 6 k HT Négatif Trop tôt Connaisance d'aquapac mais n'a pas souscrit Projet abandonné (trop fines dans les eaux et très faible productivité) situé en zone des NPHE connues : aménagement d'une tête de forage étanche Trop tôt Trop tôt Opus 5 SAGA Trop tôt Ne connait pas AQUAPAC G2H ICSEO IOSIS 2009 nappe de la craie INGECLIM ANTEA INGECLIM nappe de la craie 12 Louis CHOULET Procédure difficile GéoTerre H2O nappe de la craie nappe de la craie nappe 15 rivière Prévu en 2011 Abandon? X X X (appoin t élect.) nappe alluviale 40 nappe alluviale X 164 kw 10,3 kw 153 KW PROJETS SUR SONDES En fonctionnement VILLE DE LOUVIERS Louviers Salle de quartier ouest Première opération de géothermie - Volonté de découvrir les potentialités géothermies Salle de réception (100 m²) 25 k HT Très positif Couillard Architectes Technic consult 2008 sondes horizontales (250 m) - X 10 KW VILLE DE LOUVIERS Louviers Salle du Clos Morlet Première opération de géothermie - Volonté de découvrir les potentialités géothermies (peu de surface foncière disponible pour sonde horizontale) Salle de réception (220 m²) - Très positif Bump Architecte TONON SIMONETTI 2008 sondes verticales (60 m X4) - X 15,7 KW MAIRIE DE BOURG ACHARD Communauté d'agglomération SEINE EURE Communauté d'agglomération SEINE EURE PROJETS SUR EAUX USEES En fonctionnement Difficultées liées au terrain Bourg achard STEP Séchage des boues Trop tôt (trop perméable) Volonté inclus dans Difficultés liées à la teneur en Chauffage des locaux de la Lery-Poses STEP politique/pédagogique. investissement positif fines des eaux clarifiées. STEP 1ère en France global Filtres à ajouter Heudebouville STEP EcoParc Volonté politique/pédagogique. 1ère en France Chauffage des locaux de la STEP + revente à un industriel inclus dans investissement global positif Difficultés liées à la teneur en fines des eaux clarifiées. Filtres à ajouter Groupe Ternois Groupe Ternois Océade Ingénierie 2009 eaux usées X 2008 eaux usées X X Cabinet Merlin 2008 eaux usées 5 X X 16,8 KW Les opérations en fonctionnement sont localisées sur la figure suivante. 17/01/2011 Page : 69/112

70 Figure 19 : localisation des opérations réalisées en Haute Normandie (nappe et sondes) Zoom sur la région de Rouen 17/01/2011 Page : 70/112

71 10.3 Exploitation des informations Motivations initiales Les maîtres d ouvrages expriment au moment du choix de projet incluant la géothermie, une ou plusieurs motivations principales parmi lesquelles : Réglementation thermique des bâtiments neufs et/ou rénovation (bâtiments basse consommation, très haute efficacité énergétique, ) ; Volonté politique, bâtiment bioclimatique, programmation à l agenda 21 ; Eviter les énergies fossiles ou 100% Energies renouvelables et économie de rejets en CO 2 ; Volonté de découvrir les potentialités géothermiques ; Pour un des projets, motivation économique avec un retour sur investissement rapide. La majorité des projets est le fait de Maîtres d Ouvrage publics. La volonté politique est à ce jour déterminante. Types de bâtiments et/ou d usage L utilisation de cette énergie est appliquée à plusieurs types d usage ou de bâtiments : Logements, y compris habitat collectif à l échelle d une ZAC; Etablissements recevant du public (salles de musiques, musée, ) ; Etablissements scolaires, y compris gymnases, crèches ; Industries ; Grandes surfaces et centres commerciaux ; Chauffage de l eau de piscine ; Autres usages : industriel, procédés utilisant la vapeur d eau. Coût de l opération Les coûts des différentes phases ne sont pas souvent disponibles tant ils sont intégrés au budget global de l opération et difficilement extractibles de ces budgets. 17/01/2011 Page : 71/112

72 Garantie AQUAPAC Les opérations pour lesquelles une demande de garantie AQUAPAC a été demandée sont listées dans le tableau suivant. N MAITRE GARANTIES OBSERVATIONS D'OUVRAGE SOUSCRITES 1 Pôle des Savoirs à Rouen (76) (Recherche) en attente rapport final Conseil Régional Hte-Normandie du 1er forage 2 Réseau de chaleur dans ZAC (Recherche) Echec partiel 1er forage Luciline-Rives de Seine à Rouen Succès sur 2ème forage 3 Magazin IKEA à Tourville (76) (Pérennité) en cours d'instruction 4 Siège de la CCI de l'eure à Evreux (27) (Recherche) Echec total du 1er forage 5 Piscine Edouard Thomas Recherche En cours Ville du Havre 6 Restaurant municipal de la commune (Recherche) en cours d'instruction de Mesnière-en-Bray (76) 7 Auberge de jeunesse - Ville de Rouen (Pérennité) en cours d'instruction 8 ROUEN HABITAT - Ile Lacroix (Recherche) en signature 9 Mairie de St-Laurent (Pérennité) Echue le de Bredevent Abbaye de Saint - Annulé Wandrille 11 SCIC - Rouen (Pérennité) Echue le Le Logement (Recherche) Echec Familial de l'eure total (Recherche) : essais de faisabilité (Pérennité) : mise en œuvre du doublet géothermique 17/01/2011 Page : 72/112

73 Soit un total de 12 opérations, parmi lesquelles : 6 opérations parmi les 23 recensées sur nappe au chapitre précédent, soit environ 1 opération sur 4 (IKEA, Pôle des savoirs, Auberge de jeunesse, piscine Edouard Thomas, siège de la CCI à Evreux, ZAC Luciline) ; 4 opérations «anciennes», dont 2 abandonnées (abbaye de Saint Wandrille et le logement familial de l Eure) et 2 opérations qui semblent avoir fonctionnées (Mairie de Saint Laurent de Brédevent nous avons questionné la mairie sur son projet mais n avons obtenu aucun renseignement en retour et SCIC Rouen, Maître d Ouvrage non identifié) ; 2 opérations au stade de la recherche (Rouen Habitat sur l Ile Lacroix, nappe des alluvions, et commune de Mesnières en Bray, nappe de la craie). Le rôle du bureau d études sous-sol est essentiel pour prescrire au Maître d Ouvrage de mettre en œuvre une procédure AQUAPAC, en particulier pour la phase «recherche» lorsqu il y a doute sur la disponibilité de la ressource. Bilan du maître d ouvrage et principales difficultés rencontrées Le bilan est difficile à établir car il s agit de projets récents (moins de 5 ans de durée de vie). Peu de projets ont été abandonnés (diagramme ci-dessous) et globalement pour 80 % des projets le retour est positif. Le diagramme suivant illustre la proportion de projets aboutis, en cours ou abandonnés parmi les 33 listés. Figure 20. Diagramme illustrant l aboutissement des projets Les principales difficultés rencontrées sont liées : Difficultés techniques liées à la variabilité des informations sur la qualité des eaux souterraines, à la productivité des ouvrages entre la théorie et la pratique ; Difficultés et complexités des démarches administratives ; 17/01/2011 Page : 73/112

74 Méconnaissance ou complexité du mécanisme de garantie AQUAPAC. En résumé, une forte volonté politique initiale est nécessaire pour initier la démarche et substituer cette nouvelle énergie aux sources d énergies traditionnelles non renouvelables. Cette volonté est toutefois souvent insuffisante en regard de la complexité de la démarche par rapport aux démarches simples pour les énergies fossiles. La ressource La ressource nappe est prépondérante. A l inverse la ressource eau de mer n est pas utilisée. Un seul projet a été recensé, celui de la chambre de commerce et d industries du Havre construit dans les années 80 mais abandonné après quelques années en raison des difficultés d exploitation. Le diagramme suivant illustre la répartition des projets en fonction des ressources utilisées entre la nappe et les sondes verticales. Figure 21. Ratio des projets sur nappe / projets sur champs de sondes verticales Pour les projets sur sondes, aucune analyse comparative ne peut être réalisée à ce stade, en raison du faible nombre de projets aboutis. Pour les projets sur nappe, les aquifères concernés sont les suivants : Nappe de la craie et nappe des alluvions représentant la quasi totalité des projets ; Nappe des calcaires du Portlandien : 2 ou 3 projets. Les débits prélevés dans la nappe de la craie sont illustrés par le diagramme suivant : 17/01/2011 Page : 74/112

75 Figure 22. Débits prélevés pour les projets dans la nappe de la craie Débits de pompage pratiqués Nappe de la craie Q <10 m3/h 10<Q<50 m3/h 6 50<Q<100 m3/h Q >100 m3/h Critères économiques NOTA : L aspect économique est présenté pour les opérations sur nappe uniquement ; pour les autres ressources nous n avons pas de recul suffisant dans la région. Au niveau européen, les coûts d investissement pour la géothermie sur nappe sont en moyenne compris dans une fourchette de prix : à /kw (Données estimées Ecofys). Ce niveau d investissement est reproduit pour divers projets étudiés dans l état des lieux, peu de projets ont toutefois permis d identifier les coûts clairement. Toutefois, pour ces projets, les investissements oscillent entre 475 /kw et 3000 /kw. Dans le cadre d un projet neuf, on s intéresse aux surcoûts générés par l installation d une pompe à chaleur sur la ressource considérée. Pour un projet sur nappe, au vu des 7 projets dont les coûts détaillés ont été fournis, ces surcoûts oscillent en moyenne autour de /kw (analyse des données liées aux forages et aux équipements y afférents pour les projets recensés). Ce surcoût intègre : La réalisation des études et d un forage d essai ; La réalisation du doublet géothermique et ses équipements ; La mise en place de la pompe et des instrumentations ; Le raccordement des forages à la PAC. Nous considérons en effet que l installation de la PAC et des émetteurs de chaleur basse énergie n implique pas de surcoût par rapport à l installation d une chaufferie traditionnelle (hypothèse évoquée lors du comité de suivi n 2). NOTA : Pour un très gros projet tel que celui d IKEA, le coût d investissement lié aux forages et à leurs équipements est évalué à 265 /kw ; tandis que pour un petit projet, tel que la crêche de PETIT-QUEVILLY, le surcoût est évalué à 2666 /kw. Ainsi on dénote un effet d échelle pénalisant pour les petits projets. 17/01/2011 Page : 75/112

76 Coût de l énergie Pour la plupart des opérations recensées la dépense de chauffage pour un chauffage électrique serait basée sur un contrat tarif jaune d EDF, utilisation longue (UL). Les coûts sont donnés dans la figure suivante pour la période hivernale. 17/01/2011 Page : 76/112

77 Figure 23 : Coûts de l énergie électrique tarif jaune EDF au 15/10/2009 L hiver correspond à la période du 1 er novembre au 31 mars ; la période heures creuses couvre la tranche horaire de 23h à 7h. Pour une installation fonctionnant 24h/24h, avec l essentiel des consommations en hiver, le coût moyen de l énergie électrique est de 7,708 c /kwh. De nombreux projets de géothermie utiliseront des PAC de moins de 36 KVA, soit des installations soumises au tarif bleu plus élevé à l unité consommée : évalué à 10,847 c /kwh. Pour le gaz naturel, le tarif pro moyen pour août 2010 est de 4,57 c /kwh. Entretien et maintenance Pour conserver longtemps les avantages d un système de géothermie, une maintenance des installations doit être assurée. Elle doit être programmée et prévue dans les budgets annuels de fonctionnement. Le contrôle et la maintenance concernent aussi bien les installations de surface que du sous-sol. Pour les installations de surface, le contrôle et la maintenance doivent intégrer les opérations suivantes : Contrôle de la production de chaleur avec pose d un compteur thermique, et suivi régulier ; Contrôle de la consommation électrique avec pose d un compteur électrique et suivi régulier ; Contrôle consécutif du COP, permettant de mettre en évidence des dysfonctionnements éventuels ; Vérification de la Pompe à chaleur deux fois par an ; Entretien avec recharge en fluide, vérification de l étanchéité, purges des circuits si besoin, réglages. 17/01/2011 Page : 77/112

78 Pour les installations de sous-sol et en particulier les forages, le contrôle et la maintenance doivent intégrer les opérations suivantes : Contrôle de la température de pompage et de rejet, qui peut être fait par l exploitant ; Contrôle des débits, qui peut être fait par l exploitant ; Contrôle des rabattements associés, qui peut être fait par l exploitant ou lors d une visite de contrôle ; Contrôle du couple débit/rabattement, permettant de mettre en évidence d éventuels dysfonctionnements ; Ces contrôles peuvent être pris en charge par l exploitant (contrat P2) ou réalisés lors d une visite semestrielle de vérification des installations sous traitée à un foreur par exemple. Le Coût est évalué à 2000 HT/an dans les 2 cas HT/an de frais analytiques et petits matériels (sondes, etc ). Pour la maintenance, les dépenses (P3) sont essentiellement : Démontage de la pompe et inspection vidéo pour les 2 ouvrages, tous les 5 ans : 2000 ; Remplacement de la pompe inox à une fréquence estimée décennale : 3500 ; Nettoyage complet des forages en fonction des résultats de l inspection vidéo, estimé à une fréquence décennale : 5000 ; total annuel P3 : 1250 /an. Une dépense moyenne P2 + P3 est évaluée à 3750 HT/an pour un doublet géothermique type. Selon les résultats de l inspection vidéo, un essai de pompage par paliers pourra s avérer nécessaire afin de contrôler l évolution des capacités du puits. Son coût est estimé entre 1500 et 2000 s il est réalisé avec le matériel en place. En ce qui concerne les sondes sèches, la maintenance consiste essentiellement à s assurer de l étanchéité du système avec un contrôle annuel. Le fluide caloporteur doit être remplacé tous les 5 ans. L ordre de grandeur d une maintenance annuelle pour les sondes est de 500. Ces coûts sont issus d une synthèse d opérations recensées et de l expérience de BURGEAP pour des opérations sur la nappe de la craie. Bilan de l aspect économique Le tableau suivant présente le bilan comparatif pour 2 installations de 50 et 200 kw. Le bilan est établi selon les hypothèses suivantes : Le coût d installation de la PAC et des émetteurs de chaleur est similaire à celui d une chaufferie traditionnelle ; il n est pas intégré au bilan ; Le coût d investissement est basé sur un coût unitaire de 1400 /kw pour un opération de l ordre de 50 kw et 800 /kw pour une opération de 200 kw, de manière à s approcher des budgets donnés; 70 % d aide à l investissement et un amortissement calculé sur 10 ans ; Le coût de maintenance d une pompe à chaleur, évalué entre 500 et 1500 /an suivant la puissance est de l ordre de grandeur de celui d une chaufferie traditionnelle (information fournie par COFELY lors de la visite de l Auberge de Jeunesse). Ce coût n est donc pas intégré au bilan. 17/01/2011 Page : 78/112

79 . Tableau 18 : Bilan énergétique comparatif pour une installation de 50 kw - Cas d un bâtiment BBC de à m 2 Electricité gaz naturel géothermie TBE COP 4 Coût en HT Amortissement investissement sur 10 ans Abonnement énergie 341* 146** 468*** Coût de l énergie hors abonnement Coût de maintenance et d entretien lié au forage Coût total annuel base amortissement 10 ans avec 70 % de subventions Coût total annuel base amortissement 10ans sans subventions * ** *** Tarif jaune UL 42,6 /an/kva (octobre 2009) Tarif GDF Pro (août 2010) Tarif bleu EDF (avril 2010), 30 KVA Pour une installation de 50 kw, l amortissement n est viable économiquement qu avec un niveau de subventions élevé (comparable à une solution gaz traditionnelle dans ce cas). Pour des installations de puissance inférieure les investissements ont un poids trop important pour espérer qu ils soient amortis, même avec des subventions. 17/01/2011 Page : 79/112

80 Tableau 19 : bilan énergétique comparatif pour une installation de 200 kw - cas d un bâtiment BBC de à m 2 Electricité gaz naturel géothermie TBE COP 4 Coût en HT Amortissement investissement sur 10 ans Abonnement énergie 341* 146** 341* Coût de l énergie hors abonnement Coût de maintenance et d entretien lié au forage Coût total annuel base amortissement 10 ans avec 70 % de subventions Coût total annuel base amortissement 10ans sans subventions * ** *** Tarif jaune UL 42,6 /an/kva (octobre 2009) Tarif GDF Pro (août 2010) Tarif jaune UL 42,6 /an/kva (octobre 2009) Pour une installation de cette taille, l utilisation de la géothermie très basse énergie est une solution économique grâce au niveau élevé de subventions. Sans subvention le coût du kwh géothermique est légèrement plus élevé que le coût du kwh gaz (en tenant en compte d un amortissement sur 10 ans). Ainsi, le critère économique sera un critère de choix pour l utilisation de la géothermie. Les investissements peuvent être amortis en quelques années et l installation devenir rentable, sous réserve que les critères suivants soient respectés : Subventions entre 20 % et 70 %. Plus les subventions baissent, plus l amortissement sera long. Un montant de subventions élevé est souhaitable pour des opérations entre 50 et 100 kw. Evolution du prix de l électricité et du gaz. Plus l écart diminue, plus la géothermie devient rentable ; Installation de plus de 36 kva pour la géothermie (application du tarif bleu EDF est pénalisante) ; COP le plus élevé possible. On notera que le projet d IKEA, réalisé sans subventions, est dimensionné pour un amortissement des investissements sur environ 7 ans. De même pour l auberge de jeunesse de Rouen, réalisé sans subvention, l amortissement des coûts liés à la géothermie est prévu sur 10 ans Sélection de projets pour élaboration de fiches types Le choix des fiches a été validé par le comité de pilotage. Il a été guidé par une diversité dans les critères de ressources, types de bâtiments, usages, localisations et parce que ces opérations sont reproductibles. 17/01/2011 Page : 80/112

81 Fiches Opérations 17/01/2011 Page : 81/112

82 Les fiches opérations suivantes ont été réalisées : Géothermie sur eau de la nappe des alluvions pour le chauffage des eaux de la piscine Edouard Thomas du Havre (76) Géothermie sur eau de la nappe de la craie, nouveau magasin IKEA à Pavilly (76) Géothermie sur eau de la nappe de la craie, crèche interentreprises à Petit Quevilly (76) Géothermie sur champs de sondes et sur nappe à Louviers (27) Géothermie sur réseau d eaux usées à la station d épuration ECOPARC (27), fiche complétée par 2 projets sur nappe des alluvions (crèche interentreprises et hôtel interentreprises) Géothermie sur eau de nappe, nouvelle auberge de jeunesse de Rouen (76) Elles sont présentées en annexe 7. 17/01/2011 Page : 82/112

83 Etat des lieux de la filière géothermie en Haute Normandie Etat de connaissance de la ressource Un état des lieux des opérations existantes Un état des lieux réglementaire et financier Un état des lieux de la filière Géothermie en Haute Normandie 17/01/2011 Page : 83/112

84 11. Un état des lieux réglementaire Le tableau suivant présente les différentes réglementations auxquelles sont soumises les installations de pompe à chaleur pour chacune des ressources objet de l étude. Tableau 20. Réglementation applicable en fonction des ressources Nappe Champs de sondes Eau mer de Eaux usées Réseaux d eaux usées Installations classées pour la protection de l environnement Code minier Loi sur l eau (prélèvement) Loi sur l eau (rejet) En bleu : réglementation applicable. Tous les types de projets peuvent être concernés par la réglementation des installations classées pour l environnement, en application de la rubrique 2920 qui concerne les Installations de réfrigération ou de compression fonctionnant à des pressions effectives supérieures à 10 5 Pa. Les fluides caloporteurs utilisés entrent dans cette réglementation. Les principaux fluides utilisés sont des hydrofluorocarbures, non inflammables et sans effet négatif sur la couche d'ozone, mais contribuent cependant très fortement à l'effet de serre. Exemples : R134a, R410a, R407c, R404a. Ils remplacent les chlorofluorocarbones (CFC) interdits depuis 2001 et les hydro chlorofluorocarbones interdits à partir de 2015, car très néfastes pour la couche d ozone. Les diagrammes présentés pages suivantes illustrent les démarches à suivre en fonction du projet. Le contenu des dossiers réglementaires et les documents administratifs sont donnés en annexe 8 à 10 : - annexe 8 : Extraits du Décret n du 28 mars 1978 relatif aux titres de recherches et d exploitation de géothermie - annexe 8 : Imprimé de déclaration de forage au Code Minier ; - annexe 9 : Contenu d un dossier de déclaration au titre de la «Loi sur l eau» ; - annexe 9 : Contenu d un dossier d autorisation au titre de la «Loi sur l eau» ; - annexe 10 : Contenu d un dossier de déclaration au titre de la réglementation des ICPE ; - annexe 10 : Contenu d un dossier d autorisation au titre de la réglementation des ICPE ; Le délai moyen d instruction d un dossier de déclaration est de 2 mois. Pour un dossier d autorisation, le délai moyen est de 6 mois (y compris enquête publique). En cas de refus d autorisation, l administration fournit un argumentaire détaillé des causes du refus. Le dossier pourra être représenté en tenant compte des observations ; dans le cas contraire, il sera abandonné. C est pourquoi l étude de faisabilité préalable, qui comprend une notice d incidence, est indispensable pour définir les mesures adaptées pour que ces opérations soient autorisées. 17/01/2011 Page : 84/112

85 Les coordonnées des organismes à consulter sont : 1. BRGM 10 rue Sakharov MONT SAINT AIGNAN Police de l Eau Seine Maritime Direction départementale des Territoires et de la Mer Service Ressources, Milieux et Territoires Bureau de la Police de l Eau Cité administrative 2 rue Saint Sever Rouen cedex Police de l Eau Eure (DDTM) 1 avenue Maréchal Foch EVREUX cedex DREAL Haute Normandie Cité administrative 2 rue Saint Sever Rouen cedex /01/2011 Page : 85/112

86 17/01/2011 Page : 86/112

87 17/01/2011 Page : 87/112

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90 17/01/2011 Page : 90/112

91 Etat des lieux de la filière géothermie en Haute Normandie Etat de connaissance de la ressource Un état des lieux des opérations existantes Un état des lieux réglementaire et financier Un état des lieux de la filière Géothermie en Haute Normandie 17/01/2011 Page : 91/112

92 12. Un état des lieux financier En réponse à l objectif du Grenelle de l environnement de développement des énergies renouvelables et plus particulièrement de production de 2Mtep supplémentaires de chaleur à partir de la géothermie et de pompes à chaleur d ici 2020, de nombreux mécanismes de soutiens ont été mis en place. Ces aides se déclinent à tous les niveaux : Europe, Etat, Départements de l Eure et de la Seine-Maritime. Les financements sont de deux types : les financements des études de pré-faisabilité et de faisabilité, les financements des investissements nécessaires à la réalisation des travaux. A ces financements s ajoutent des garanties permettant de couvrir notamment les risques liés aux opérations de géothermie très basse température avec pompe à chaleur (PAC) sur aquifères superficiels. Figure 24. Les aides mobilisables au cours d un projet de géothermie 17/01/2011 Page : 92/112

93 12.1 Aides aux études de faisabilité Le soutien aux études de faisabilité concerne à la fois le diagnostic des besoins en énergie, les études de préfaisabilité et de faisabilité hydrogéologique ainsi que la réalisation de forages d essai ou de tests de réponse thermique. L ADEME, ainsi que l Europe via le FEDER Fonds Européen de Développement Economique et Régionaldispensent des aides à la décision pour les projets en Haute Normandie. Le Fonds Européen de Développement Economique et Régional FEDER- est l un des principaux outils de financement européen dont l objectif est de contribuer au renforcement de la cohésion économique et sociale de l Europe en réduisant les disparités régionales. Le développement des énergies renouvelables, dont fait partie la géothermie, est un des objectifs communautaires fixés sur la période La préfecture de région, la Région, les Départements et divers acteurs socio-économiques ont élaboré une stratégie dénommée «Programme opérationnel régional FEDER» ou «PO» qui donne les orientations fixées tout en tenant compte des spécificités et des besoins du territoire. Ainsi, via le FEDER, l'europe s'engage en Haute Normandie à hauteur de 219,3 millions d'euros dont 34,1 millions d euros dédiés à l environnement (Axe 3) afin de garantir les conditions d'un environnement maîtrisé et mieux gérer la consommation énergétique et le développement des énergies renouvelables. Ce Fonds permet ainsi le financement d études de faisabilité mais également d opérations d investissements. Le taux maximum d intervention du Fonds est plafonné à 50% et des règles de non cumul des aides publiques existent. Ainsi, le cumul de l aide de l ADEME et du FEDER ne peut dépasser 80% des coûts éligibles (cf. fiche détaillée «FEDER» en annexe 11). A titre d exemple, l aide totale instruite par le Fonds Chaleur pour la ville du Havre pour permettre d atteindre un prix de vente de la chaleur renouvelable 5% moins cher que celui de la chaleur produite à partir d une énergie conventionnelle s élevait à 75% du montant total ( ) de l opération. FEDER ayant décidé de financer à 50% le projet de la ville du Havre, le Fonds Chaleur a financé la part restante, soit 25%, afin d atteindre la totalité du montant de l aide prévue par le Fonds Chaleur. L ADEME propose des financements d aides à la décision (cf. annexe 12) dans le cadre de la promotion des énergies renouvelables et de l augmentation de la production de chaleur issue de la géothermie. Les études de pré-faisabilité et de faisabilité ont pour objectif d analyser la faisabilité technique et financière d une technique ou d un procédé sur un bâtiment. Elles peuvent être financées à hauteur respectivement de 70 % et de 50%. Il existe également un Fonds de garantie le FOGIME (Fonds de Garantie des Investissements de Maîtrise de l'energie) destiné à encourager les investissements des PME en faveur de la maîtrise de l énergie. Ce Fonds vient en supplément des crédits bancaires demandés par une entreprise pour la réalisation de son projet. Le FOGIME a été créé par la Banque de Développement des PME BDPME- via sa filiale SOFARIS qui en a la gestion ainsi que par l ADEME en coordination également avec EDF et Charbonnages de France. Les financements attribués proviennent du Fonds National de Garantie du Développement des PME et TPE gérés par SOFARIS. Les opérations soutenues sont celles engagées par les PME-PMI en vue d une maîtrise de l énergie. Sont éligibles au FOGIME les entreprises créées depuis plus de 3 ans, réalisant un chiffre d affaires inférieur à 40 millions d euros et employant moins de 250 personnes, quel que soit leur secteur d activité et leur forme juridique. Les investissements concernés par le Fonds sont ceux permettant l utilisation d énergies renouvelables, dont la géothermie, ainsi que les investissements concernant les matériels performants de production, d utilisation, de récupération et de stockage de l énergie permettant des économies globales d énergie et les investissements relatifs aux modifications d installations industrielles et de procédés à des fins de diminution des consommations énergétiques. 17/01/2011 Page : 93/112

94 Lors de la consultation du dossier, la PME envoie sa demande de financement à sa banque qui se met en contact avec la BDPME-SOFARIS pour bénéficier du FOGIME. L ADEME est alors consulté pour donner son avis technique au dossier. Le FOGIME permet de garantir jusqu'à 70% des encours de prêts pour un montant garanti de par entreprise. A ces mécanismes de soutien qui interviennent lors des études d aides à la décision s ajoute la garantie AQUAPAC. Cette assurance couvre les risques géologiques liés à la possibilité d exploitation énergétique d une ressource aquifère (garantie de recherche) puis au maintien de ses capacités dans le temps (garantie de pérennité). En cas d échec total, le versement des indemnités est égal au montant garanti. (cf. fiche détaillée «Garantie AQUAPAC» en annexe 13). Entre 1999 et 2009, AQUAPAC a déjà travaillé sur 13 dossiers en Haute Normandie, dont 4 entre 2009 et La majorité des garanties souscrites concerne les opérations de recherche (62%) alors que la garantie de pérennité ne s élève qu à 38%. Le contexte géologique en Haute Normandie est favorable car moins de 10% des projets ont rencontré un échec total et à peine 8% ont échoué partiellement (succès à partir du deuxième forage). Dans le cadre de la souscription à AQUAPAC pour des maîtres d ouvrages, cette garantie équivaut financièrement à des montants de primes de l ordre de : 10% sur le coût des ouvrages réalisés pour couvrir le risque financier encouru lors de la réalisation de forages de reconnaissance, 4% sur le coût des ouvrages réalisés pour apporter une garantie décennale sur le potentiel d exploitation de la nappe Aides à l investissement En 2009, le gouvernement a mis en place un Fonds Chaleur destiné à soutenir la production de chaleur à partir d'énergie renouvelable et ainsi atteindre l'objectif de la directive ENR en 2020 de 10 Mtep de chaleur d'origine renouvelable supplémentaire (par rapport à 2007). Destinées à l ensemble des maîtres d ouvrage, les aides sont mises en place au niveau des directions régionales de l'ademe. Le principe est de «vendre» de la chaleur renouvelable à un prix 5% moins élevé que celui de la chaleur produite à partir d une énergie conventionnelle (gaz, électricité, énergie fossile, etc.). (cf. fiche détaillée «Le Fonds Chaleur renouvelable» en annexe 14). A titre indicatif, en Haute Normandie, les aides apportées via le Fonds Chaleur par l ADEME peuvent s élever jusqu à 80% des dépenses éligibles pour toutes les opérations (champs de sonde, réseaux d eaux usées, eau de nappe et eau de mer) pour le secteur non concurrentiel et sont de l ordre de 50% à 70% pour le secteur concurrentiel en fonction du statut du maître d ouvrage. La ville du Havre a ainsi bénéficié d un financement du Fonds Chaleur à hauteur de 25% ( ) en complément de la participation à 50% par le FEDER afin d atteindre l aide totale instruite par le Fonds Chaleur permettant un prix de vente de la chaleur renouvelable 5% moins cher que celui de la chaleur produite à partir d une énergie conventionnelle, soit 75% du montant total ( ) de l opération. A une échelle plus locale, la Région Haute Normandie apporte un soutien aux investissements des entreprises dans les technologies environnementales. Le montant des aides allouées peut atteindre jusqu à 20% dans le cas d aides à l énergie. La Région contribue également à l aide à la performance énergétique des bâtiments. Les bénéficiaires de ce soutien sont les logements sociaux ou les bâtiments publics / parapublics à condition que les travaux de rénovations permettent d économiser entre 20% et 40% d énergie par m 2, et que pour les travaux de construction de bâtiments neufs la norme BBC - Bâtiment Basse Consommation- soit obtenue. 17/01/2011 Page : 94/112

95 Le montant des aides allouées varie en fonction des types de travaux engagés : de 150 /m 2 pour un logement neuf jusqu à par logement pour des travaux de rénovation. Les départements s engagent également sur leur territoire dans le soutien aux projets d investissement. Ainsi, le Département de l Eure a mis en place une politique de soutien du recours aux énergies renouvelables (cf. annexe 15) afin de promouvoir les projets d expérimentation de production d énergies renouvelables et favoriser l émergence de projets innovants sur son territoire. Le secteur de la géothermie bénéficie de cette aide à l investissement. Cette aide est à destination des collectivités et structures publiques, bailleurs sociaux, associations, entreprises et agriculteurs/sociétés agricoles. Un seul projet par type d énergie est éligible par canton. Dans le cas de soutien des pompes à chaleur et de la géothermie à usage collectif, le COP - coefficient de performance d une pompe à chaleur- doit être supérieur à 3,3. Ce coefficient correspond au rapport entre la puissance thermique et la consommation électrique de la machine, il s agit donc du nombre de kwh produit pour 1 kwh consommé. L aide apportée par le département correspond à 10% de l investissement ou du surcoût par rapport à un équipement classique, avec un plafond fixé à pour les agriculteurs/sociétés agricoles et à pour les autres maîtrises d ouvrage. Le Département de la Seine-Maritime a quant à lui mis en place une politique de soutien des travaux de réhabilitation de bâtiments existants des collectivités (cf. annexe 16) à condition que cela conduise à une économie d énergie globale d au moins 20%. Sont éligibles les bâtiments existants nécessitant des travaux de réhabilitation lourds ou légers. Des objectifs sont fixés en fonction des bâtiments sur lesquels des travaux sont réalisés. Ainsi pour les travaux de réhabilitation lourds à effectuer sur des bâtiments supérieurs à 1000 m 2, la condition d obtention des aides est le respect de la Réglementation Thermique «globale», tandis que pour les bâtiments inférieurs à 1000 m 2, la condition est la réalisation d au moins 20% d économie d énergie. Enfin, pour les travaux de réhabilitation légers, deux types d opérations minimum doivent être mis en œuvre (excepté l éclairage) pour atteindre 20% d économie d énergie. A noter que les travaux de réhabilitation sont considérés comme «lourds» dès lors que les coûts des travaux sont supérieurs à 25% du coût de la construction. La subvention accordée par le Département de la Seine-Maritime est de l ordre de 20% à 30% du montant Hors Taxe avec une bonification possible de 10% dès lors que 40% d économie d énergie ont été atteints sur des travaux de réhabilitation légers ou dans le cas des travaux de réhabilitation lourds lors de la mise en place d une démarche HQE ou de l obtention du niveau BBC - Bâtiment Basse Consommation-. L Agence de l Eau Seine Normandie AESN- apporte également un soutien aux collectivités territoriales pour leurs opérations sur réseaux d eaux usées. Le financement accordé est généralement de l ordre de 40% à 50% et ne peut dépasser 80% du montant total des travaux. Pour le département de la Seine-Maritime, l AESN fait part d un avis consultatif, tandis que pour les projets du département de l Eure elle fait part d un avis délibératif. A noter qu en région Haute Normandie, 3 projets de chauffage et de climatisation des locaux à partir de récupération de chaleur de station d épuration ont été menés à terme : deux pour la communauté d agglomération Seine Eure (station d épuration de Lery Poses et Ecoparc) et un pour la mairie de Bourg Achard. Le détail des financements des projets de géothermie se trouve dans les fiches spécifiques par type d aides en annexes 11 à /01/2011 Page : 95/112

96 12.3 Aides à l exploitation Une fois la faisabilité de l exploitation assurée et les investissements acquis, l étape finale du projet consiste à faire fonctionner l ouvrage. Pour cela, il existe des aides pour soutenir et garantir les exploitations. Les Certificats d'economie d'energie (CEE) visent à promouvoir les actions de maîtrise de la consommation énergétique et la substitution d'énergie fossile par des énergies renouvelables en fixant des obligations aux gros acteurs dits «obligés». Les autres acteurs "non obligés" peuvent réaliser volontairement des opérations d'économie d'énergie et obtenir des certificats délivrés par la DREAL pour des opérations standardisées. La valeur des CEE est comprise entre 0 et 2 centimes d euros/ kwh dits CUMAC (cumulés et actualisés). La part de la chaleur utilisée pour le chauffage des bâtiments résidentiels est éligible au dispositif. (cf. fiche détaillée «Certificat d Economie d Energie» en Annexe 16). Au 30 juin 2009, la DREAL a ainsi délivré 451 GWh cumac de certificats d économies d énergie pour la Haute Normandie, dont près de 70% au bénéfice d obligés. Il est important de noter que l on ne peut à la fois être bénéficiaire des CEE et des aides publiques de l ADEME. De plus, comme présenté dans la section 7.1 «Aides aux études de faisabilité», la garantie AQUAPAC couvre également le maintien des capacités de la ressource dans le temps une fois mise en exploitation (garantie de pérennité) Financements des projets de géothermie en Haute Normandie en 2009 En Haute Normandie, l ADEME a subventionné six projets en 2009 dont deux ont également reçu un co-financement de la Région et un a reçu un co-financement par le FEDER pour un montant total des subventions de Parmi ceux-ci, trois projets d aide à la décision ont été soutenus, pour une enveloppe globale de Il s agissait de projets de collectivités pour des études de «pré-faisabilité» (simulation, étude technicoéconomique) : étude de pré-faisabilité de la construction d'une salle de spectacles et loisirs à Saint-Saire, étude de la réhabilitation de l'ancienne gare en commerces et hébergement touristique de Saint-Saire étude de faisabilité à Mesnières en Bray. Concernant l aide à l investissement, deux projets publics ont été soutenus en 2009 (Forage d eau à la caserne Pelissier de la ville de Rouen et Piscine du Havre) ainsi qu un projet privé dans le cadre d une démarche globale de Bâtiment Basse Consommation (Opération de géothermie sur sonde à Malaunay). Le montant total des aides aux investissements versées s élevaient en 2009 à /01/2011 Page : 96/112

97 12.5 Diagnostic sur les aides aux projets liés à la géothermie Suite au recensement des aides financières ainsi que des projets en ayant bénéficiées en Haute Normandie et aux entretiens réalisés avec les acteurs de la géothermie en Haute Normandie, il ressort les éléments de diagnostic suivants : Un grand nombre de financements mobilisables en Haute Normandie à la fois pour les études de faisabilité et les investissements. Les sources de financement permettent de couvrir les projets de géothermie dans la région de Haute Normandie qui se caractérisent par leur petite taille ; Des difficultés d identification des opérations de géothermie ayant bénéficié de ces aides : manque de suivi des opérations effectuées et à venir. Un manque de cohérence entre les aides que ce soit au niveau des organismes qui donnent des aides que des critères demandés. Ainsi, le COP doit être supérieur à 3,3 pour les opérations de soutien aux énergies renouvelables du département de l Eure alors qu il doit être supérieur à 4 pour le Fonds Chaleur excepté pour les opérations sur champs de sonde (COP > 3,7)). Par ailleurs, les organismes de financement de projets ne semblent pas avoir perçu que les aides allouées par le Fonds Chaleur seraient versées dans leur intégralité même si aucune collectivité ne participait au financement. En effet, les financements apportés par les collectivités font partie de l enveloppe prévue par le Fonds Chaleur et réduisent ainsi d autant l aide apportée par l Etat. 17/01/2011 Page : 97/112

98 Etat des lieux de la filière géothermie en Haute Normandie Etat de connaissance de la ressource Un état des lieux des opérations existantes Un état des lieux réglementaire et financier Un état des lieux de la filière Géothermie en Haute Normandie 17/01/2011 Page : 98/112

99 13. Un état des lieux de la filière géothermique 13.1 Eléments de méthode et sources exploitées La base de données élaborée pour l étude recense les différents acteurs intervenant dans la filière géothermique en Haute Normandie. Elle a été construite à partir des données issues : des contacts identifiés par la direction régionale de l ADEME (mailing ADEME) du guide économique de la région Haute Normandie des contacts fournis par les départements de la Seine-Maritime et de l Eure des annuaires des pôles, fédérations et organismes tels que le CSTB -Centre Scientifique et Technique du Bâtiment- et le SER -Syndicat des Energies Renouvelables- des données de l ONISEP ( des listes d organismes ayant reçu les certifications Qualiforage, AQUAPAC ou Qualit EnR ; de la base de données professionnelle Diane qui regroupe des informations sectorielles et financières sur plus de sociétés en France Cette base de données a été soumise à commentaires et a été enrichie par les retours des participants du Comité de Suivi. En fonction de la disponibilité des données et de leur qualité, nous avons cherché à obtenir des informations sur les entreprises du secteur de la géothermie. Nous avons retenu les critères suivants : Source Typologie Localisation Statut Chiffre d affaire 2009 et part liée à la géothermie Existence et nombre de projets de géothermie menés en Haute Normandie Puissances installées et coûts des opérations A l exception des foreurs, des fabricants de pompe à chaleur et des organismes de formation continue, nous n avons retenu que les acteurs localisés en Haute Normandie. Les organismes dispensant des formations en lien avec la géothermie étant peu nombreux, nous avons étendu leur recherche à la France entière. De même, pour les foreurs nous avons retenu ceux localisés en Haute Normandie, mais également ceux des départements des régions limitrophes à la Haute Normandie. Enfin, les fabricants de pompe à chaleur étant très limités en France, nous les avons identifiés à l échelle nationale sans distinction départementale. 17/01/2011 Page : 99/112

100 13.2 Etat des lieux des acteurs potentiels de la géothermie sur le territoire de la Haute Normandie En Haute Normandie (départements de l Eure et de la Seine-Maritime), on recense un grand nombre d acteurs pouvant potentiellement intervenir dans le domaine de la géothermie. La notion de «potentialité» est nécessaire car il subsiste une grande incertitude sur les acteurs réellement impliqués dans la géothermie et sur la part réelle de celle-ci dans leurs activités. Ainsi, la quantification des opérations de géothermie est difficile à obtenir. Les acteurs identifiés ci-dessous sont tous des acteurs «potentiels» à l exception des bureaux d études pour lesquels, un enrichissement a pu être fait via le recensement des opérations de géothermie en Haute Normandie et les bureaux d études associés. Sont donc comptés pour cette catégorie les bureaux d études effectivement impliqués dans des opérations de géothermie en Haute Normandie et ceux pouvant être potentiellement impliqués. Figure 25. Typologie des acteurs de l offre potentiellement intéressés par la géothermie en Haute Normandie, à l exception des foreurs, fabricants de PAC et organismes de formation continue en France 70 Eure Seine-Maritime Hors Haute-Normandie Formation BE sol/soussol 8 BE Thermique 1 2 Conseil Public 20 Foreurs 14 Installateurs de PAC 15 Fabricant PAC On constate une bonne représentation de la diversité des acteurs intervenant dans le secteur de la géothermie en Haute Normandie, notamment des bureaux d études thermiques et des installateurs. Malgré cela, on note l absence de foreurs et de fabricants de pompe à chaleur en Haute Normandie. On compte deux fois plus d installateurs et quatre fois plus de bureaux d études thermiques dans le département de la Seine-Normandie par rapport à l Eure. Cependant, cela résulte d une difficulté d identification plutôt que d un déséquilibre avéré entre les deux départements. A noter que la structure de conseil public CEP -Conseil Energie Partagée- a été initiée par la CASE Communauté d Agglomération Seine- Eure- pour délivrer des conseils aux deux départements de la Haute Normandie. Au sein des 46 bureaux d études recensés en Haute Normandie, moins de 15 % ont effectivement été impliqués dans un projet dans la région. 17/01/2011 Page : 100/112

101 Description détaillée des acteurs de la filière Foreurs Tableau 21. Liste des foreurs implantés dans des régions limitrophes de la Haute Normandie Raison Sociale Départeme nt Status Certifié Qualiforage Adhérent SFE Signature 2009 Charte de Qualité des Forages d'eau Van Ingen Forages 37 Entreprise Non Oui Oui AGROFORE 41 Entreprise Oui Oui Oui SETRAFOR 50 Entreprise Non Oui Oui GTR Forage 61 Entreprise Oui Oui Oui SADE CGTH 75 Entreprise Non Oui Oui COTRASOL 78 Entreprise Non Oui Oui Sefi-Intrafor 91 Entreprise Non Oui Oui COFOR 91 Entreprise Non Oui Oui CISSE 72 Entreprise Oui Oui Non Syndicat des entreprises de puits et Forages d'eau 75 Association Oui Oui Non (S.F.E) SANFOR 77 Entreprise Non Oui Non Villedieu Frères 28 Entreprise Non Non Oui OUEST FORAGES 50 Entreprise Oui Non Non AQUAFOR NORMANDIE 50 Entreprise Oui Non Non VERBEKE ESSAIS DE SOL 59 Etablissement Oui Non Non PONTIGNAC 59 Entreprise Oui Non Non MANGOT EURL 61 Entreprise Oui Non Non FORAGES GEOTHERMIQUES - Dominique CISSE 72 Entreprise Oui Non Non UNISOL 78 Entreprise Oui Non Non RUCKEBUSCH et Cie 80 Entreprise Oui Non Non Il existe une multitude de foreurs implantés sur le territoire français. Cependant, les foreurs sélectionnés pour la base de données sont ceux présents dans les départements des regions limitrophes de la Haute Normandie présentant une démarche qualité. Le label Qualiforage, qui concerne la réalisation des sondes géothermiques, a donc été le premier critère retenu. Suite à des échanges avec des professionnels des forages lors des comités de suivi, des critères de qualité propres aux forages d eau ont été ajoutés. En effet, du fait du contexte régional, le potentiel de forages sur nappes en Haute Normandie est élevé. Non Signataire 30% Figure 26 : Adhésion à la Charte de qualité des foreurs d eau pour les foreurs adhérents au SFE Signataire Charte 70% 17/01/2011 Page : 101/112

102 En utilisant ces critères, on dénombre 20 foreurs en France intégrant des critères de qualité dans leurs opérations : label «Qualiforage» pour la réalisation des sondes géothermiques - démarche mise en place par l ADEME avec le BRGM et EDF - et/ou, pour la réalisation des forages d eau, adhésion au Syndicat des entreprises de puits et Forages d Eau SFE-. La liste de ces foreurs a été établie à partir des foreurs adhérents au label de qualité «Qualiforage», des foreurs adhérents au SFE ainsi qu à partir de ceux ayant signé en 2009 la Charte Qualité des forages d eau. Les foreurs adhérents à la démarche «Qualiforage» (60% des foreurs recensés) s engagent notamment à réaliser des sondes géothermiques dans les «règles de l art». Il est à noter que ce label a perdu de sa pertinence depuis juin 2010, date à laquelle la norme AFNOR NF X relative à la réalisation, la mise en œuvre, l entretien et l abandon des sondes géothermiques verticales actuellement en cours de validation sera publiée. Ainsi, les foreurs auront l obligation de réaliser leurs poses de sondes conformément à cette norme, et respecteront donc de facto les engagements demandés par la démarche «Qualiforage». Par ailleurs, la majorité des opérations de géothermie installées en Haute Normandie étant alimentée par nappe phréatique, un critère de qualité lié aux forages d eau a été inclus : adhésion au SFE et/ou signature de la Charte de Qualité des Forages d Eau. Ainsi, sur les vingt foreurs recensés en France, 50% sont membres du Syndicat des entreprises de puits et Forages d Eau. Au sein de ces foreurs adhérents, 70% sont réellement engagés dans la démarche qualité car sont également signataires de la Charte de qualité des forages d eau. On constate qu il n y a pas de foreurs en Haute Normandie répondant aux critères de qualité choisis. Cela met en évidence le fait que bien qu il y ait de nombreux foreurs dans la région, ceux-ci ne sont pas organisés autour d une démarche qualité et donc ne sont pas connus Bureaux d études Deux types de bureaux d études présentent un lien avec les activités de géothermie : les bureaux d études thermiques et les bureaux d études sur le sol/sous-sol. Les bureaux d études sol/sous-sol sont spécialisés dans la conception de diagnostics géologiques et hydrogéologiques pour la mise en place et la Maîtrise d œuvre de projets ayant une interaction avec le sol et le sous-sol. Ils sont faiblement représentés dans la région. Tableau 22 : liste des bureaux d études sous-sol en Haute Normandie Source Raison Sociale Type/ Domaine Département Status Année de création CA (k ) du dernier exercice disponible Basé en HN Projet en HN Burgeap INGETEC BE sol/ sous-sol 76 Entreprise / / Oui Oui Burgeap BURGEAP BE sol/ sous-sol Entreprise / / Oui Oui Guide éco Airele BE sol/ sous-sol 27 Entreprise Oui COSU Antea BE sol/ sous-sol 14 Etablissement Non Oui Burgeap SAUNIER & Associés BE sol/ sous-sol 92 Entreprise / / Non Oui 17/01/2011 Page : 102/112

103 Les bureaux d études thermiques sont des bureaux d études spécialisés qui conduisent les études ayant pour but de faire un état des lieux et de proposer une optimisation des performances énergétiques d'un bâtiment. Les compétences de tels bureaux d'étude vont de l'audit énergétique au conseil aux maitres d'ouvrages, en passant par le choix de techniques et de matériaux. Ils sont qualifiés pour réaliser le suivi énergétique de sites et réaliser des simulations visant au dimensionnement des installations de chauffage, ventilation et conditionnement d'air. Ils interviennent en Maîtrise d œuvre des opérations. Tableau 23. Liste des bureaux d études fluides ou thermiques Source Raison Sociale Type/ Domaine Département Status Année de CA (k ) du dernier Basé Projet Burgeap INGECLIM BE thermique 27 Entreprise / / Oui oui Burgeap IOSIS BE thermique 76 Entreprise / / Oui oui Mailing ADEME ACT ENER BE Thermique 76 Entreprise Oui Guide éco Auxitec Bâtiment BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME BE LECACHEUR BE Thermique 76 Entreprise 1984 / Oui Mailing ADEME BE TRAN BE Thermique 76 Entreprise 1991 / Oui Mailing ADEME BET INCA BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME BET PRISME BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME BETHERM BE Thermique 76 Entreprise Oui COSU Ceden BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME CED'EX BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME CETE APAVE BE Thermique 76 Etablisseme Oui COSU ECHOS BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME EGE BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME ENERGIE INGENIERIE BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME ETC BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME EUREKO BE Thermique 76 Entreprise 2005 / Oui Mailing ADEME GEODEM BE Thermique 27 Entreprise Oui Mailing ADEME GIPIM BE Thermique 27 Entreprise Oui Mailing ADEME ICN BE Thermique 76 Entreprise Oui COSU ID Consult BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME INFRATEC BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME INGECLIM BE Thermique 27 Entreprise / Oui Mailing ADEME LECOQ BE Thermique 76 Entreprise 2006 / Oui Mailing ADEME SAGE SERVICES BE Thermique 27 Entreprise Oui Mailing ADEME SERO BE Thermique 76 Etablisseme Oui COSU Sogeti BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME TECHNIC CONSULT BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME THERMI CLIM BE Thermique 76 Entreprise Oui Mailing ADEME VECTEUR SCAN BE Thermique 27 Entreprise Oui Mailing ADEME WOR INGENIERIE BE Thermique 76 Entreprise Oui CG 76 ATMOS Ingénierie BE Thermique 76 Entreprise / / Oui CG 76 PRISME Ingénierie BE Thermique 76 Entreprise / / Oui CG 76 ENERGY CONSULT BE Thermique 27 Entreprise / / Oui CG 76 Sylvain HUNOST BE Thermique 27 Entreprise / / Oui CG 76 VESA Climatique BE Thermique 76 Entreprise / / Oui CG 76 IDEE BE Thermique 76 Entreprise / / Oui 17/01/2011 Page : 103/112

104 Ces deux types de bureaux d études sont ceux pouvant potentiellement travailler sur des opérations de géothermie en Haute Normandie. Il est assez difficile d obtenir des données sur l implication réelle de ces bureaux d études dans des opérations de géothermie et leurs détails. Cependant, via le recensement fait par Burgeap des projets ayant eu lieu en Haute Normandie, certains bureaux d études ayant effectivement été impliqués dans un projet en Haute Normandie ont pu être identifiés. Ainsi, moins de 10% des bureaux d études thermiques implantés en Haute Normandie ont réellement été impliqués dans un projet de géothermie dans la Région. Cette proportion est plus élevée pour les bureaux d études spécialisés dans le sol/sous-sol (40%). Les bureaux d études thermiques installés en Haute Normandie sont bien représentés. En effet, à eux-seuls ils constituent 87% des bureaux d études potentiellement en lien avec la géothermie sur le territoire de la Haute Normandie. Cette prédominance des bureaux d études thermiques par rapport aux bureaux d études sol/soussol est normale. Elle s explique par le fait que ces derniers travaillent sur des thématiques spécialisées et demandent de ce fait des compétences techniques particulières les rendant donc plus rares. Figure 27. Typologie des bureaux d études en Haute Normandie Typologie des bureaux d'études en Haute-Normandie BE sol/sous-sol 17% BE Thermique 83% Formations BE Thermique BE sol/sous-sol Des formations en lien avec les énergies renouvelables et plus spécifiquement la géothermie ont vu le jour en Haute Normandie. Ces formations sont de deux types : Les formations initiales dispensées dans les universités et autres structures éducatives. Ne pouvant identifier de manière spécifique le contenu des enseignements dispensés, les organismes identifiés sont donc potentiellement concernés par la géothermie. Les formations continues dispensées par des organismes à des professionnels du secteur ou à des personnes moins initiées. Ces formations présentant des modules spécifiques à la géothermie, l identification des organismes est donc bien plus fiable que pour les formations initiales. Les acteurs identifiés sont donc effectivement liés à la géothermie. A la différence des organismes dispensant des formations initiales, pour les organismes de formation continue, le champ de recensement a été étendu à la France entière car les formations spécialisées sur le thème de la géothermie ne sont pas nombreuses. 17/01/2011 Page : 104/112

105 Formation initiale Tableau 24. Liste des formations initiales en Haute Normandie Raison Sociale BTP-CFA Maurice Pierre Vallette CFA-IFA M. Sauvage (antenne) Ecole nationale supérieure d'architecture de Normandie IUT site de Mont -Saint- Aignan Lycée Auguste Perret Type/ Domaine Formation Initiale Formation Initiale Formation Initiale Formation Initiale Formation Initiale ville Départem Basé en Status ent HN Divers Bac pro Technicien en installation des Evreux 27 Université Oui systèmes énergétiques et climatiques BTS Fluides, énergies, environnements option B génie climatique Elbeuf 76 Université Oui Bac pro Technicien de maintenance des systèmes énergétiques et climatiques Diplôme d'etat d'architecte (grade de master) Rouen 76 Ecole Oui Diplôme d'études en architecture (grade de licence) Habilitation à l'exercice de la maîtrise d'oeuvre en son nom propre Mont -Saint- Aignan 76 Université Oui DUT Génie thermique et énergie Le Havre 76 Université Oui Bac pro Technicien de maintenance des systèmes énergétiques et climatiques Licence pro Sciences, technologies, santé Lycée Guy de Maupassant Formation Initiale Rouen 76 Université Oui électricité et électronique spécialité ingénierie intégrée pour la conception et la gestion des systèmes à énergies alternatives Bac pro Technicien en installation des Lycée Le Corbusier Formation Initiale Saint-Étiennedu-Rouvray 76 Université Oui systèmes énergétiques et climatiques BTS Fluides, énergies, environnements option B génie climatique Lycée professionnel du bâtiment Augustin Hébert Formation Initiale Evreux 27 Ecole / Université Oui Bac pro Technicien de maintenance des systèmes énergétiques et climatiques UFR des sciences et techniques - Université du Havre Formation Initiale Le Havre 76 Université Oui Licence pro Sciences, technologies, santé électricité et électronique spécialité ingénierie intégrée pour la conception et la gestion des systèmes à énergies alternatives INSA Rouen Formation Initiale Le Havre 76 Ecole Oui Formation à la géothermie au sein du cursus environnement, Département Energétique et Propulsion La Seine-Maritime présente une forte prédominance de l offre de formation initiale. En effet, ce département concentre 7 des 9 structures éducatives en lien avec la géothermie. Le spectre des personnes formées est large car le niveau d étude des participants auquel s adressent ces formations est varié. Il s étend du bac professionnel au diplôme d Etat d architecture, en passant par le DUT et la licence professionnelle. A noter, que la formation opérée par l ADEME pourrait être proposée dans une ville de Haute Normandie Formation continue Les acteurs proposant des offres de formation continue en lien avec la géothermie présentent une grande diversité. On retrouve ainsi des entreprises, organismes, établissements et associations. 17/01/2011 Page : 105/112

106 Tableau 25. Organismes de formation continue Raison Sociale CETE Normandie Cent re -LRPC Type/ Domaine Département Status Basé en HN Formation Cont inue 76 Organisme public Oui Divers e-nc.equipement.gouv.f r/ centre d Etudes techniques de l Equipement stages pratiques et techniques pour COSTIC Formation Cont inue 78 Ent reprise Non le personnel technique du secteur de l'équipement technique du bâtiment, de l'ouvrier à l'ingénieur. SOCOTEC ADEME Association Qualité Energies Renouvelables - Qualit EnR CSTB Formation Cont inue Formation Cont inue Formation Cont inue Formation Cont inue 14 Et ablissement Non Formation ENER GEO à Paris, Nantes, Bordeaux; Lille; Lyon; Montpellier; Tours;Toulouse, Strasbourg. 1j de formation. Nat ional Séminaires de formation (3 j.) à Organisme Non travers la France (Nantes, Marseille, public Bordeaux en 2010) 75 Association Non Formation QualiPAC 75 Et ablissement Non Module de f ormat ion sur l'énergie ADEME/ BRGM Formation Cont inue 45 Organisme public Non séminaire de 1.5j d introduction à la géothermie pour les prescripteurs, décideurs, maît res d ouvrages On dénombre un organisme dispensant des formations sur cette thématique en Haute Normandie, situé en Seine-Maritime. Parmi ces offres de formation, on peut mentionner celles délivrées par le Centre Scientifique et Technique du bâtiment -CSTB- qui contiennent un module complet sur l énergie adressé à une grande diversité de public : maîtrise d œuvre, maîtrise d ouvrage, exploitants et entreprises. Par ailleurs, le groupe SOCOTEC propose des sessions de formation d une journée sur l approvisionnement en énergie pour les bâtiments, pompes à chaleur et géothermie dans de nombreuses grandes villes françaises. BURGEAP propose également des formations à destination des maîtres d ouvrages. Les formations continues existantes en France et en Haute Normandie sont des formations qui traitent surtout des aspects techniques de la géothermie. On ne recense pas de formations au montage de projets ou obtention de financements. 17/01/2011 Page : 106/112

107 Installateurs de pompes à chaleur Les installateurs sont largement représentés en Haute Normandie. On en dénombre 46 répartis entre l Eure (30%) et la Seine-Maritime (70%). La typologie de ces acteurs est assez diverse. En effet, ces installateurs sont majoritairement des entreprises mais on recense également des établissements et des associations. L analyse des acteurs au regard de leur chiffre d affaire et de leur nombre d employés n a pu être réalisée par manque de données disponibles. Association 4% Etablissement 7% Figure 28 : Typologie des installateurs de pompes à chaleur en Haute Normandie Entreprise 89% Entreprise Association Etablissement Fabricants de pompe à chaleur Les fabricants de pompe à chaleur ne sont pas nombreux sur le territoire. En utilisant le recensement réalisé par EDF identifiant l ensemble des fabricants de Pompe à Chaleur alimentant le pays, on en recense seulement 11 à l échelle de toute la France, dont environ 30% ont deux usines implantées en Haute Normandie. 17/01/2011 Page : 107/112

108 Tableau 26 : fabricants de pompe à chaleur en France Source Raison Sociale Type/ Domaine Nationalité Département Implantation en HN EDF Ciat Fabricant PAC France 76 Oui EDF France Géothermie Fabricant PAC France 76 Oui EDF Sofath Fabricant PAC Hollande 27 Oui EDF Technibel Fabricant PAC filiale du groupe italien AER.FI. SpA 1 Non EDF Airmat Fabricant PAC France 40 Non EDF Airwell Fabricant PAC France 78 Non EDF Ajtech Fabricant PAC France 44 Non EDF Atlantic Fabricant PAC France 92 Non EDF Giordano Fabricant PAC France 13 Non EDF Multibeton Fabricant PAC France 57 Non EDF Revel air Fabricant PAC France 92 Non ADEME Lemasson Fabricant PAC France 50 Non La faible représentativité des fabricants de pompes à chaleur est à mettre en relation avec la forte technicité demandée dans le savoir de fabrication de ces équipements ainsi qu au faible développement actuel de la filière Certificateurs Les organismes de certification des équipements sont généralement d envergure nationale. Ainsi, le label «QualiPAC» à destination des installateurs de pompes à chaleur, anciennement géré par l Association Française pour les pompes à chaleur AFPAC-, est délivré par Qualit EnR. Ce label repose sur 10 engagements vis-à-vis du client, un cursus de formation des installateurs, des conditions d entrée et d exclusion (avec audit annuel), la proposition de produits NF PAC et un suivi qualité des réalisations. Cette structure n est pas localisée en Haute Normandie mais à Paris. Le label «Qualiforage» pour les foreurs est quant à lui délivré par le BRGM. La Haute Normandie compte une antenne régionale en Seine-Maritime à Mont-Saint-Aignan Diagnostic des acteurs de la géothermie en Haute Normandie Suite au recensement des acteurs potentiels de l offre de géothermie en Haute Normandie, il ressort les éléments de diagnostic suivants : Le secteur de la géothermie en Haute Normandie n est pas structuré induisant une grande difficulté de recenser les acteurs présentant effectivement une offre dans le domaine de la géothermie. Les acteurs liés à la demande (bailleurs sociaux, maîtres d ouvrage, etc.) sont peu connus et les opérations en cours ou à venir sont peu suivies ; Les foreurs à l échelle de la France sont peu nombreux et on n en recense pas en Haute Normandie répondant aux critères de qualité retenus ; 17/01/2011 Page : 108/112

109 La base initiale d acteurs potentiellement en lien avec la géothermie identifiée est satisfaisante car, à l exception des foreurs et des fabricants de PAC, la gamme d acteurs intervenant à toutes les étapes d un projet de géothermie est représentée en Haute Normandie ; Les bureaux d études thermiques ne sont pas forcément spécialisés en géothermie et peuvent ne pas avoir les compétences pour les projets de géothermie ; Des structures de formation sur les techniques de la géothermie existent déjà et s adressent à un large spectre de publics. Il manque cependant des formations sur les financements ou le montage de projets 17/01/2011 Page : 109/112

110 14. Analyse préliminaire de la filière géothermie Cette analyse préliminaire de la filière géothermie en Haute Normandie s appuie sur la cartographie de la ressource géothermique en Haute Normandie ainsi que celle des acteurs, de la réglementation, des financements existants et des entretiens et réunions avec les acteurs du Comité de Suivi. Certains éléments de la matrice sont propres à la Haute Normandie et d autres sont valables pour l ensemble de la géothermie en France mais impactent directement le développement de la filière en Haute Normandie. Tableau 27. Atouts/faiblesses de la filière géothermie en France et en Haute Normandie Atouts (+) Faiblesses (-) Technique mature (ressource nappe) Energie renouvelable aux coûts d exploitation faibles Ressource disponible Existence d experts Aides financières existantes pour les études et l investissement (ADEME, FEDER) Assurances AQUAPAC France Déficit d image de la géothermie : souvent associée à des études trop techniques et confondues avec l aérothermie Manque de structuration de la filière géothermie : absence d inventaire et suivi des opérations de géothermie en France Manques de visibilité des garanties de financement Nombre restreint de foreurs qualifiés en France Temps long de développement des projets de géothermie sur bâtiment Délais d études souvent trop courts pour avoir recours à la géothermie Complexité de la mise en œuvre des démarches administratives et des demandes d aides, diversité des dossiers Grande zone aquifère exploitable : prépondérance de la Craie du Crétacé supérieur Multiples couches géologiques exploitables par sondes géothermiques Base initiale satisfaisante d acteurs potentiellement en lien avec la géothermie présente sur le territoire Aides financières existantes pour les études et l investissement Structures de formation déjà existantes et gamme large des publics visés Mobilisation des acteurs régionaux Haute Normandie Manque de structuration de la filière géothermie : absence d inventaire et suivi des opérations de géothermie en Haute Normandie Manque de connaissance des acteurs de la demande (bailleurs sociaux, maîtres d ouvrage publics, ) Manque de visibilité des coûts et des investissements nécessaires Absence de foreurs sur la région adhérant à une démarche qualité Manque de démonstrateurs et de sites témoins Manque d adéquation du type de géothermie / bâtiment 17/01/2011 Page : 110/112

111 Tableau 28. Opportunités / Menaces pour le développement de la géothermie en France et en Haute Normandie Opportunités Création de l'association française de géothermie en juin 2010 Prévision d une explosion du marché de la géothermie en France Validation et publication d une norme (AFNOR NF X10-970) règlementant les opérations de sondes géothermiques verticales Développement technique en cours : champs de sondes Volonté politique affirmée : objectif fixé par le Grenelle de production de 2 Mtep supplémentaire de chaleur en France à partir de la géothermie et de pompes à chaleur d ici 2020 (RT 2012) Haute Normandie Peu d opérations de géothermie réalisées (potentiel non exploité) France Menaces Délais importants des opérations de forages et retards possibles des projets du fait du nombre limité de foreurs certifiés en France Manque de retour d expérience sur la pérennité de la ressource en Haute Normandie 17/01/2011 Page : 111/112

112 ANNEXES 17/01/2011 Page : 112/112

113 Annexe 1 : Données nécessaires à la mise en place de géothermie sur nappe BURGEAP ERNST AND YOUNG 17/01/2011 Annexes

114 Données nécessaires à la mise en place de géothermie sur nappe Sources Le projet - Puissance thermique et besoins thermiques nécessaires - Emetteurs de chaleur, loi d eau des émetteurs - Débit maximal d exploitation - Période de fonctionnement annuel et durée de fonctionnement annuel - Durée de fonctionnement journalière maximale - Volume total annuel prélevé - Variation maximale de température Maitre d Ouvrage BET thermique Hydrologie Localisation des cours d eau dans un rayon de 1 km autour du site Cartes topographiques Géologie Identification des horizons géologiques au droit du site (nature, profondeur, épaisseur) Cartes géologiques Caractéristiques des ouvrages de la BSS 1 Sous-sol et hydrologie Hydrogéologie Identification des nappes disponibles au droit du site d étude : - type de nappe, - piézométrie et fluctuations saisonnières, - sens d écoulement - caractéristiques hydrodynamiques de l aquifère - identification des indices de fissuration et/ou de karstification - recensement des ouvrages AEP 2, AEI 3 et géothermiques du secteur d étude - qualité de l eau souterraine (TH 4, Ca, Fe, SO4, Mg, Cl et température) Géologie du site d étude définie précédemment, Caractéristiques des ouvrages d eau de la BSS recensés dans le secteur d étude, Carte hydrogéologique du département Le projet sur le site Modes de rejet - en nappe - en cours d eau - dans le réseau d eau pluvial Maitre d Ouvrage Résultats de l étude de faisabilité Implantation des ouvrages Détermination de la localisation (amont/aval) de la profondeur et de la distance minimale entre les ouvrages (pompage et la réinjection) (notion de zone d emprunt) Résultats de calculs 1 Banque de données du Sous-sol 2 Alimentation en eau potable 3 Alimentation en eau industrielle 4 Titre hydrométrique ( F) : dureté de l eau BURGEAP ERNST AND YOUNG 17/01/2011 Annexes

115 Le Potentiel thermique de la ressource En fonction du projet et notamment de la superficie et des performances thermiques du bâtiment ou de l installation à chauffer et de la durée de fonctionnement de la pompe à chaleur, le débit maximal d exploitation est défini par le maitre d ouvrage et/ou le bureau d études fluide en charge du projet. Cette donnée sera ensuite comparée aux données de productivité de l aquifère disponibles dans le secteur d étude. Le volume total annuel prélevé et la puissance absorbée par le compresseur de la PAC 1 permettront de définir en partie, le contexte réglementaire de l opération. Le débit nécessaire dépend du coefficient de performance, de la puissance et de la différence de température entre le pompage et le rejet. Les débits nécessaires peuvent être approchés en appliquant la formule suivante : D H (1 (1/ COP)) P = 1,16 T CH Avec : 1,16, la capacité calorifique volumique de l eau en kwh/m 3 C D H le débit d hiver, en m 3 /h, P CH, la puissance de chauffage en kw, T la différence entre la température de pompage et la température de rejet, Par exemple, pour une puissance de chauffage de 100 kw, un COP de 4, une température de pompage de 12 et une température de rejet de 8, le débit nécessaire serait de 12 m 3 /h. La formule démontre bien qu il y a un compromis à trouver entre le débit et la différence de température. Un écart de température plus élevé permettra de réduire le débit à prélever. A titre d exemple, le tableau ci-dessous présente les différents débits ou variations de température à envisager pour une puissance de 100 kw et pour un COP croissant. 10 m 3 /h 15 m 3 /h 20 m 3 /h COP de 3 5,8 C 3,8 C 2,9 C COP de 4 6,5 C 4,3 C 3,2 C COP de 5 6,9 C 4,6 C 3,4 C Le contexte environnemental du site L hydrologie : L identification et la localisation des cours d eau du secteur d étude permettent d évaluer les possibles interférences entre le projet et les eaux superficielles (notion de rayon d influence définie ci-dessous). Certains projets peuvent par ailleurs prévoir un rejet dans un cours d eau. 1 Pompe à chaleur BURGEAP ERNST AND YOUNG 17/01/2011 Annexes

116 La géologie : Au travers de l étude des cartes géologiques de la zone d étude et des caractéristiques des ouvrages recensés dans la Banque du Sous-Sol (BSS, ), la géologie au droit du site d étude est décrite et sont notamment mentionnées la nature, la profondeur et l épaisseur de chaque couche identifiée. Cette étude consistera également en une première approche du contexte hydrogéologique (horizons aquifères). L hydrogéologie : A partir de la géologie définie au droit du site d étude, des ouvrages de la BSS recensés comme points d eau et de la carte hydrogéologique du département, la synthèse hydrogéologique vise à identifier les différentes nappes d eaux souterraines présentes au droit du site d étude. Le niveau piézométrique de la nappe d eau ainsi que les fluctuations saisonnières sont a prendre en compte dans le dimensionnement des ouvrages afin d éviter le risque de dénoiement de la pompe ou de débordement de l ouvrage de réinjection. La détermination du sens d écoulement général de la nappe permet de positionner l ouvrage de pompage en amont hydraulique et le rejet en aval hydraulique afin d éviter les risques de recyclage des eaux. Les caractéristiques hydrodynamiques de la nappe permettent de définir la productivité théorique de l aquifère au droit du site. Elles sont généralement issues de résultats d essais de pompage. Elles peuvent être disponibles pour les ouvrages recensés dans la banque de données du sous-sol (BSS). La karstification de terrains est un élément important à connaître dans le cadre d un projet, le comportement de l eau souterraine étant alors très aléatoire. La présence de bétoires et/ou de traçages positifs est un indice de karstification de l aquifère et donc de circulation rapide des eaux. Le recensement des ouvrages AEP (eau potable), AEI (eau industrielle), AEA (eau agricole) et géothermiques permet d évaluer les éventuelles interférences entre le projet géothermique et les autres sollicitations de la nappe de la zone d étude. L existence de fondations sous eau peut constituer un élément à prendre en compte dans le cadre des incidences du projet (risque de remontée de nappe à proximité du point de rejet par exemple). Afin d éviter les risques de colmatage (présence de particules fines) et/ou de corrosion ou d entartage du système, la connaissance de la qualité physico-chimique de l'eau pompée est nécessaire. Elle permettra l utilisation de matériaux adéquats et la prise en compte de traitement chimiques ou mécaniques. Par ailleurs, la présence de pollutions reconnues doit aussi être prise en compte, le pompage et le rejet de l eau souterraine pouvant conduire à un déplacement de cette pollution. Le Rejet mode de rejet des eaux pompées Après utilisation par la pompe à chaleur, les eaux pompées devront être rejetées soit : o en nappe : c est le mode de rejet préférable d un point de vue écologique car il permet d établir un bilan quantitatif nul (quantité d eau pompée = quantité d eau rejetée). L eau est rejetée dans la nappe d origine ; o en rivière : ce rejet est soumis à des rubriques réglementaires spécifiques de la Loi sur l eau et est conditionné par la température et le débit de rejet ; o dans le réseau d eau pluviale : ce mode de rejet est quant à lui soumis à autorisation de l exploitant du réseau. Afin de préserver la ressource, les opérations éligibles pour les aides de l ADEME sont les opérations pour lesquelles le rejet se fait dans la nappe d origine, et exceptionnellement pour certains rejets en rivière. BURGEAP ERNST AND YOUNG 17/01/2011 Annexes

117 Implantation des ouvrages sur le site Le fonctionnement d un doublet de pompe à chaleur doit être optimisé de façon : o à placer le puits de pompage en amont hydraulique du site ; o à placer le puits de rejet en aval hydraulique du site ; o à minimiser le recyclage entre le doublet hydraulique (récupération des eaux de rejet par le puits de pompage). Pour minimiser le recyclage entre les puits de captage et d injection, les zones d emprunt des ouvrages ne doivent pas se recouper. La zone d emprunt de l ouvrage de captage correspond à sa zone d alimentation. C'est-à-dire que les lignes d écoulement de la nappe qui sont situées dans l emprise de la zone d emprunt seront toutes captées par le puits. A l inverse, la zone d emprunt pour l ouvrage de rejet correspondra à un dôme piézométrique dont le sommet est situé au droit du puits de rejet. A noter que les dimensions de la zone d emprunt du puits de captage et du puits de rejet seront identiques lorsque la quantité d eau pompée et le débit d exploitation sont identiques pour le pompage et le rejet. La zone d emprunt est définie par les trois dimensions suivantes L, la largeur à l amont, l la largeur au droit de l ouvrage et x0 la distance à l aval : L l x0 Sens d écoulement de la nappe Une fois la distance minimale entre les ouvrages définie, il est nécessaire de vérifier que cette distance est disponible sur le site d étude. En Haute Normandie, la plupart des cas recensés disposaient de deux puits distants d une centaine de mètres. Cet aspect est important à prendre en compte pour la maîtrise foncière des terrains. Réalisation des ouvrages La réalisation des ouvrages doit être confiée à une entreprise de forage spécialisée. Cette étape doit respecter la norme AFNOR NF X intitulée «réalisation, suivi et abandon d ouvrages de captage ou de surveillance des eaux souterraines». La méthode de forage qui sera retenue doit être adaptée aux terrains rencontrés. Les trois méthodes de forage les plus fréquente sont les suivantes : Forage à percussion ou battage, Forage en rotation, comme le rotary par exemple, Forage en percussion et rotation comme le marteau fond de trou ou le havage. Il est conseillé de confier le suivi du forage à un professionnel. BURGEAP ERNST AND YOUNG 17/01/2011 Annexes

118 Annexe 2 : Techniques de forage adaptées à la région (avantages / inconvénients) BURGEAP ERNST AND YOUNG 17/01/2011 Annexes

119 Comparaison des principales méthodes de foration Méthode de foration Type de roche Type de foration Outil Fluide injecté Points forts Points faibles Forage au marteau fond de trou Terrain dur ou meuble (avec tubage à l avancement) Percussion en fond de trou et poussée sur l outil en rotation. Soufflage pour évacuer les déblais Marteau percutant pneumatique actionné par air comprimé Air comprimé Rapidité d avancement Grandes profondeurs d investigation (jusqu à 300 m avec télescopage) Bonne observation des zones productrices Fluide de forage adapté au forage d eau, pas d interférence entre la ressource et des boues ou de l eau). Risque de bouchons de cuttings : fréquents nettoyages par soufflage Utilisation de compresseurs très puissants peu adaptée dans les terrains plastiques ou boulants : tubage à l avancement possible Forage au rotary Tous types de terrain Rotation. Remontée des cuttings par circulation d un fluide injecté. Trépan : tricône Eau ou boue La profondeur peut être très importante Foration non perturbée par les terrains peu stables ou plastiques (sous réserve de l utilisation d un fluide de forage adapté) Bon contrôle des paramètres de forage (poids de l outil, vitesse de rotation, qualité de la boue, débit d injection de la boue) Consolidation des parois en terrains meubles Fluide de forage ne permet pas d observation directe de la qualité des eaux des formations traversées. Colmatage possible des formations aquifères par utilisation de certaines boues (bentonite). Difficulté d observation des cuttings Gestion des boues Forage par battage Tous types de terrain Effet de martellement du à l énergie cinétique. Les déblais sont évacués par la soupape. Trépans et soupape pour évacuer les déblais - Simple et peu coûteux Pas de fluide de forage Forages de moyenne profondeur Vitesse d avancement assez faible Méthode peu adaptée dans les terrains plastiques ou boulants : tubage à l avancement : Absence d information sur les niveaux producteurs (qualité/production) sauf si mise en place de dispositif de pompage en parallèle à la foration Forage par havage (procédé Benoto) Terrains meubles de type alluvions fines Les tubages pénètrent dans la formation sous l effet de leur propre poids ou sous l action de vérins hydrauliques. Les déblais sont évacués par la benne à coquille Bennes à coquilles et trépans en chute libre en présence d éléments grossiers ou de blocs - Avancement rapide à faible profondeur dans des formations meubles, notamment alluvionnaires (en l absence d éléments grossiers) Bonne observation des cuttings Ouvrages en gros diamètre Inadaptée aux terrains durs Frottement du tubage mis en place à l avancement profondeur réduite Difficulté pour arracher les tubages de soutènement BURGEAP ERNST AND YOUNG 17/01/2011 Annexes

120 Annexe 3 : Données nécessaires pour la mise en place d un projet sur sondes verticales BGP JV/LD/FJ 17/01/2011 Annexes

121 Données nécessaires à la mise en place de géothermie sur champs de sondes verticales Sources Le projet - Puissance thermique et besoins thermiques nécessaires - Emetteurs de chaleur, loi d eau des émetteurs - Période de fonctionnement annuel et durée de fonctionnement annuel - Durée de fonctionnement journalière maximale - Variation maximale de température Maitre d Ouvrage, BET Thermique, Géologie Identification des horizons géologiques au droit du site - Nature - Profondeur - Epaisseur - Température - Conductivité thermique Cartes géologiques Caractéristiques des ouvrages de la BSS Test de Réponse Thermique (TRT) Sous-sol et hydrologie Hydrogéologie Aménagement Identification des horizons mouillés - Nappe peu productive - Ressource en eau à protéger (AEP, nappe captive) - Risques de perturbation - Surface disponibles - Fondations Géologie du site d étude définie précédemment, Caractéristiques des ouvrages d eau de la BSS recensés dans le secteur d étude, Carte hydrogéologique du département Maitre d Ouvrage Le projet sur le site Implantation des ouvrages Présence d autres sondes Pérennité du projet Résultats de calculs Résultats de l étude de faisabilité et du test de réponse thermique Logiciels de simulation thermique BURGEAP ERNST AND YOUNG 17/01/2011 Annexes

122 Le projet En fonction du projet et notamment de la superficie du bâtiment ou de l installation à chauffer (refroidir) et de la durée de fonctionnement de la pompe à chaleur, des puissances d extraction et d injection du projet, la longueur de sondes nécessaire est définie par le bureau d étude. Cette donnée sera ensuite comparée aux données du contexte local pour proposer le nombre de sondes à prévoir, leur profondeur et leur espacement. Le contexte environnemental du site La géologie : Au travers de l étude des cartes géologiques de la zone d étude et des caractéristiques des ouvrages recensés dans la Banque du Sous-Sol (BSS, ), la géologie au droit du site d étude est décrite et sont notamment mentionnées la nature, la profondeur et l épaisseur de chaque couche identifiée. Cette étude consistera également en une première approche du contexte hydrogéologique (horizons aquifères). Les caractéristiques thermiques du sol doivent aussi être appréhendées. Dans ce but, il existe des estimations moyennes pour chaque type de terrain, mais elles ne remplacent pas les mesures in-situ. Pour se faire la réalisation d un test de réponse thermique (TRT) est nécessaire afin de préciser cette donnée. (Conductivité thermique du sous-sol (λ en (W/(m K). Ce test permet de définir la conductivité thermique du sous-sol, la température initiale du terrain et la résistance thermique effective des pieux. (La durée du Test de Réponse Thermique est de 5 à 7jrs). L hydrogéologie : A partir de la géologie définie au droit du site d étude, des ouvrages de la BSS recensés comme points d eau et de la carte hydrogéologique du département, la synthèse hydrogéologique vise à identifier les différentes nappes d eaux souterraines présentes au droit du site d étude. La présence d eau est à considérer avec attention afin d éviter les risques de mise en contact de plusieurs aquifères ou de perturbation d un aquifère sous pression. Le projet sur le site Les sondes devront être installées sur site et leur dimensionnement pourra dépendre de l espacement disponible. D une manière générale, certaines règles de précaution doivent être respectées avec par exemple une superficie de 100 m 2 à prévoir pour une sonde en cas de chauffage uniquement. La pérennité du système passe par un dimensionnement adapté qui requiert l utilisation d un logiciel permettant de vérifier les fluctuations de températures du fluide dans le circuit hydraulique des sondes, à long terme afin d analyser le comportement de la température du terrain en rapport avec les puissances d extractions/injections du dispositif géothermique. Réalisation des ouvrages La réalisation des ouvrages doit être confiée à une entreprise de forage spécialisée et disposant de la Qualification «Qualiforage». Cette étape doit respecter la norme AFNOR NF X intitulée «réalisation, suivi et abandon d ouvrages de Sondes Géothermiques Verticales». La méthode de forage qui sera retenue doit être adaptée aux terrains rencontrés. Les deux méthodes principales existantes sont décrites dans le corps du texte du rapport. Après réalisation du forage, les sondes doivent impérativement être noyées dans un coulis conducteur qui exploitera le gradient thermique de la terre et évitera les interférences avec d éventuels aquifères. La qualité du coulis est primordiale pour la pérennité des sondes. Comme pour les forages de puits pour pompes à chaleur sur nappe, il est conseillé de confier le suivi technique des forages par un professionnel compétent en hydrogéologie. BURGEAP ERNST AND YOUNG 17/01/2011 Annexes

123 Annexe 4 : Données nécessaires pour la mise en place d un projet de géostructures BURGEAP ERNST AND YOUNG 17/01/2011 Annexes

124 Le projet Données nécessaires à la mise en place de géostructures - Puissance thermique et besoins thermiques nécessaires (IMPERATIF : Chauffage & Refroidissement), - Emetteurs de chaleur, loi d eau des émetteurs, - Période de fonctionnement annuel et durée de fonctionnement annuel, - Durée de fonctionnement journalière maximale, - Variation maximale de température, - Etudes structurelles du projet (Calcul des descentes de charges du bâtiment), - Etude géotechnique - Etude des fondations profondes (Fondation profonde de type Pieux, Diamètre, linéiare, plan de calpinage des fondations) Sources Maitre d Ouvrage, BET Thermique, BET Structure, BET Géotechnique. Sous-sol et hydrologie Géologie Hydrogéologie Aménagement Identification des horizons géologiques au droit du site - Nature - Profondeur - Epaisseur - Température - Conductivité thermique Identification des horizons mouillés - Nappe peu productive - Ressource en eau à protéger (AEP, nappe captive), - Etude de l écoulement des eaux souterraines (Vitesse de Darçy), - Risques de perturbation - Surface disponibles - Fondations Cartes géologiques Caractéristiques des ouvrages de la BSS Test de Réponse Thermique (TRT) Géologie du site d étude définie précédemment, Caractéristiques des ouvrages d eau de la BSS recensés dans le secteur d étude, Carte hydrogéologique du département Maitre d Ouvrage Le projet sur le site Implantation des ouvrages Présence d autres sondes Pérennité du projet Résultats de calculs Résultats de l étude de faisabilité et du test de réponse thermique Logiciels de simulation thermique BURGEAP ERNST AND YOUNG 17/01/2011 Annexes

125 Le projet En fonction de la nature des fondations profondes (Type pieux) projetées (Plan de calepinage des fondations, diamètres, linéaires), des puissances de chauffage et de refroidissement à couvrir, du gradient géothermique du sous-sol, la puissance thermique injectées et extraite par les pieux énergétiques est définie par le bureau d étude. La puissance thermique est fonction de la capacité de transfert thermique du dispositif de captage rapporté aux caractéristiques des fondations profondes et hydrogéologiques du terrain. Le contexte environnemental du site La géologie : Au travers de l étude des cartes géologiques de la zone d étude et des caractéristiques des ouvrages recensés dans la Banque du Sous-Sol (BSS, ), la géologie au droit du site d étude est décrite et sont notamment mentionnées la nature, la profondeur et l épaisseur de chaque couche identifiée. Cette étude consistera également en une première approche du contexte hydrogéologique (horizons aquifères). Les caractéristiques thermiques du sol doivent aussi être appréhendées. Dans ce but, il existe des estimations moyennes pour chaque type de terrain, mais elles ne remplacent pas les mesures in-situ. Pour se faire la réalisation d un test de réponse thermique (TRT) est nécessaire afin de préciser cette donnée. (Conductivité thermique du sous-sol (λ en (W/(m K). Ce test permet de définir la conductivité thermique du sous-sol, la température initiale du terrain et la résistance thermique effective des pieux. (La durée du Test de Réponse Thermique est de 5 à 7jrs). L hydrogéologie : A partir de la géologie définie au droit du site d étude, des ouvrages de la BSS recensés comme points d eau et de la carte hydrogéologique du département, la synthèse hydrogéologique vise à identifier les différentes nappes d eaux souterraines présentes au droit du site d étude. Les caractéristiques hydrogéologiques du sous-sol doivent être définies impérativement. Il convient d évaluer si un écoulement souterrain au droit du site est recensé, et pour se faire, identifier : - la capacité thermique volumique du terrain C v (J/(m3K), - la pente hydraulique «i», également connue sous le nom de gradient hydraulique (Il s agit de la composante horizontale qui revêt le plus d intérêt. Elle peut être mesurée par mesures piézométriques), - la perméabilité de Darçy K D en m/s, aussi appelée conductivité hydraulique, - la vitesse de Darçy V D en m/s ou vitesse de filtration. Le projet sur le site Les géostructures seront disposées en lieu et place des fondations profondes du projet. La pérennité d une installation de fondations énergétiques ou géostructures réside dans l équilibre énergétique du dispositif. Le point d arrêt à la faisabilité d un projet réside dans le maintien des températures du fluide caloporteur (fluide circulant dans les capteurs géothermiques disposés dans les fondations profondes) à un régime de température compris entre 3 C et 30 C. Un fonctionnement au-delà du seuil des températures prescrit impliquerait un déséquilibre thermique du dispositif de géothermique (Capteurs) et un disfonctionnement du dispositif qui se répercuterait sur la fonction structurelle de l ouvrage. D une manière générale, un projet de fondations énergétiques n est envisagé que si des besoins en chauffage et refroidissement sont définis. La pérennité du système passe par un dimensionnement adapté qui requiert l utilisation d un logiciel permettant de vérifier les fluctuations de températures du fluide dans le circuit hydraulique des capteurs, à long terme afin d analyser le comportement de la température du terrain en rapport avec les puissances d extractions/injections du dispositif géothermique rapporté aux ouvrages structurels que sont les fondations profondes. Réalisation des ouvrages : La réalisation des ouvrages doit être confiée à une entreprise spécialisée en fondations profondes et disposant de la de garantie décennale pour les géostructures. Après réalisation du forage, les capteurs géothermiques fixés sur la cage d armatures de la fondation, est noyées dans le béton de la fondation. Le béton assurera conduction thermique entre les capteurs et le terrain. 17/01/2011 Annexes

126 Annexe 5 : Log Stratigraphique de la région Haute Normandie 17/01/2011 Annexes

127 Log stratigraphique simplifié de la Haute Normandie Formations affleurantes sur le plateau de la Madrie et le cap d Ailly Formations affleurantes sur la majorité de la région, après abstraction des formations superficielles Formations affleurantes dans le Pays de Bray Formations non affleurantes, peu p profondes dans le pays de Bray et ponctuellement dans la région comme à Rouen 17/01/2011 Annexes

128 Annexe 6 : Carte des masses d eau et Fiches individuelles des formations 17/01/2011 Annexes

129 Les fiches récapitulent les connaissances sur les formations selon les critères utiles dans le cadre d un projet de géothermie. Les caractéristiques du réservoir décrivent les éléments liés à la formation elle-même : la profondeur attendue de la formation, qui conditionne la profondeur du forage. son épaisseur et surtout son épaisseur mouillée, qui correspond aux strates qui permettront d alimenter le forage. Plus l épaisseur mouillée sera forte, plus la formation sera potentiellement intéressante pour une sollicitation de sa capacité aquifère. la lithologie rencontrée qui peut présenter des variations et peut être utile à connaître pour le choix des méthodes de forage. la perméabilité et la porosité qui conditionnent la présence et la circulation de l eau dans le réservoir. Une perméabilité élevée est le garant d une bonne productivité. Cependant, le type de porosité est aussi important à connaître, la porosité matricielle est plus favorable à l homogénéité des terrains. La porosité de fractures peut être beaucoup plus aléatoire, un forage productif pouvant côtoyer un forage peu productif. La porosité karstique elle-même peut être difficile à maitriser, avec de fortes variations de niveaux et de débits, voire des mises en relation de niveaux non prévues. Les caractéristiques de la nappe présentent les éléments liés à l eau contenue dans le réservoir : Le niveau d eau par rapport au sol conditionne d une part la profondeur du forage et d autre part la possibilité de rejeter l eau d un doublet de forage. Un niveau d eau trop proche de la surface peut de ce fait apparaître rédhibitoire dans un projet de doublet de pompe à chaleur. Les fluctuations de niveaux sont importantes à connaître pour localiser les crépines et prévoir une longueur de crépines adaptée en toutes saisons. Les vitesses d écoulement, sont données à titre indicatif. Les influences locales sont liées aux échanges avec les cours d eau ou avec les aquifères voisins. Elles sont importantes à connaître dans la mesure où d une part elles peuvent conditionner l alimentation du réservoir et d autre part les pompages eux-mêmes peuvent modifier ces influences. La carte des masses d eau est présentées en premier lieu pour pouvoir situer géographiquement les différentes formations aquifères présentées. 17/01/2011 Annexes

130 Masse d eau alluvionnaire au sens de la DCE 3001 alluvions de la Seine moyenne et aval Masse d eau de la craie et autres Piézomètre de référence (Commune et indice) Piézomètre du réseau de Bassin Seine-Normandie Source BRGM 3201 Craie du Vexin normand et picard 3202 Craie altérée de l estuaire de la Seine 3203 Craie altérée du littoral cauchois 3204 Craie des bassins versants de l Eaulne, Béthune, Varenne, Bresle et Yères 3211 Craie altérée du Neubourg Iton et plaine de Saint-André Septembre Craie du Lieuvin Ouche et bassin versant de la Risle Pays de Bray 3301 Pays de Bray Fond cartographique : BD Carthage Surcharges : DIREN Hte-Normandie Cartographie : HD DIREN Hte-Normandie 3102 Tertiaire du Mantois à l Hurepoix (ouest d Evreux)

131 Les alluvions (Quaternaire) 1 Description générale Alluvions de la Seine : masse d eau souterraine 3001 Les alluvions plus anciennes sont représentées par des lits de cailloutis de silex souvent mélangés aux colluvions. Le fond des vallées humides est comblé par des alluvions grossières, intensément exploitées lorsqu elles sont bien développées (vallées de la Seine, de l Eure et de l Arques). Les alluvions récentes sont généralement fines, argileuses et parfois tourbeuses. Leur extension correspond à celle des plus grandes crues. Elles sont rencontrées le long du lit des principales rivières. Profondeur : Affleurants Caractéristiques du réservoir Epaisseur : de 0 à 20 mètres en moyenne. Peuvent atteindre 40 mètres dans la vallée de la Seine. Epaisseur mouillée : De quelques mètres à plus de 30 mètres Les alluvions des vallées humides contiennent une nappe. Généralement en continuité hydraulique avec l aquifère sous-jacent de la craie ou des sables de l Albien, les épaisseurs disponibles doivent être considérées dans l ensemble des deux aquifères. Lithologie : sables et cailloutis à silex pour les plus anciennes, plus favorables à la circulation d eau. Sables fins, argiles et tourbes pour les plus récentes. Dépôts en terrasses. Exemple de lithologie variable des alluvions : Extrait de l ouvrage «aquifères et eaux souterraines en France BRGM 2006» Perméabilité et porosité : La porosité des alluvions est de type matriciel. La perméabilité sera meilleure dans les alluvions plus grossières qui caractérisent la partie ancienne. Il n y a pas de données chiffrées disponibles. Caractéristiques de la nappe Généralement en continuité hydraulique avec l aquifère sous-jacent de la craie ou des sables de l Albien, l analyse de la nappe des alluvions est rarement faite de manière indépendante. Niveau d eau entre -2 et -4 m/sol Piézométrie : Alimentation directe par infiltration des précipitations et par la nappe sous-jacente. Forte relation entre nappe et rivière et donc possible réalimentation en période de crue. Possibilité d inversion locale du sens d écoulement de la nappe en fonction des marées et du niveau piézométrique. Sensible aux variations saisonnières auxquelles se superposent les variations annuelles. Il existe au moins un piézomètre de référence contrôlé régulièrement N 01242X0116/S1 localisé sur la commune du Vaudreuil (27). Les cartes hydrogéologiques de Seine Maritime et de l Eure, dressées respectivement en 1989 et 1990, permettent de visualiser les écoulements souterrains de la nappe des alluvions associée à celle de la craie. Vitesse d écoulement : Pas de données disponibles

132 Relation avec les eaux de surface et autres aquifères : Généralement en relation avec les cours d eau, ces alluvions peuvent être considérées comme des nappes d accompagnement. En l absence de niveau imperméable à la base de la formation, la nappe des alluvions est en relation hydraulique avec l aquifère sous-jacent (pour la plus grande majorité avec l aquifère de la craie). Sensible aux fluctuations des marées dans la vallée de la Seine. Qualité TH en F 15 à 30 F Mg en mg/l Pas de données disponibles Ca en mg/l Pas de données disponibles Cl en mg/l 20 à 25 mg/l SO 4 en mg/l 140 mg/l T en C Entre 7 et 15 C Fe en mg/l Pas de données disponibles Zones de qualité dégradée d après la carte hydrogéologique (1992) : - Seine Maritime : o o o Zones à risque d exclusion Rive droite de la Seine : embouchure du fleuve, méandre de Saint Aubin les Elbeuf, rive gauche de la seine : méandre de Saint-Etienne-du-Rouvray, Saint Aubin les Elbeuf, Vallée du Cailly, embouchure de la Durdent, du Dun et de la rivière de Valmont. - zones de pollution avérée, selon l incidence du projet, - zones soumises aux remontées d eau de mer pour l aspect qualitatif. Productivité Alluvions fines de la vallée de la Seine : transmissivité de m 2 /s, inférieure à celle de la craie. Sur la base de la valeur de transmissivité disponible dans la vallée de la Seine, les alluvions ne peuvent fournir plus de quelques m 3 /h pour les épaisseurs rencontrées. Particularités - Lacunes Le forage dans les alluvions doit généralement se faire avec un tubage de soutènement. Généralement, la nappe des alluvions est considérée comme une nappe d accompagnement du cours d eau voisin (réglementation spécifique). Synthèse Les nappes alluviales peuvent présenter un intérêt pour la géothermie dans la mesure où le débit est généralement facilement accessible. Des installations modestes, de 1 à 3 m 3 /h suffisent pour le chauffage d une maison individuelle et peuvent donc être extraits des zones alluviales. Dans la région, elles restent cependant peu épaisses et peu étendues et leur utilisation devrait être limitée aux projets individuels. Pour les immeubles tels que des bureaux, les débits nécessaires sont de quelques dizaines de m 3 /h et la capacité des alluvions peut s avérer insuffisante. Seule la vallée de la Seine, dans les zones où les alluvions sont épaisses, peut être susceptible d être exploitée seule dans ce but. Des échecs ont été signalés en rive gauche de la Seine à Rouen, à proximité du fleuve, suite à des sondages infructueux.

133 Sables et calcaires (Tertiaire) 2 Masse d eau souterraine 3102 Description générale Les terrains tertiaires (Cuisien) sont représentés par des alternances de sables, de calcaires et de niveaux imperméables dont les seuls qui soient d extension notables sont ceux de Varengeville ou du cap d Ailly, (affleurements continus à l'ouest de Dieppe dans le 76) et du plateau de Madrie (entre la Seine et l Eure dans le 27) où ils correspondent à la masse d eau souterraine Ils sont généralement séparés de la craie sous-jacente par les argiles plastiques de l Eocène inférieur (la nappe de la craie est alors captive sous ces zones). Profondeur : affleurants Epaisseur : de 0 à 160 mètres. Caractéristiques du réservoir Epaisseur mouillée : maximale cumulée de 120 mètres. Lithologie : Aquifère libre multicouches composé d alternance de formations aquifères et non aquifères avec une alternance de sables et de calcaires au sein des niveaux aquifères. Perméabilité et porosité : perméabilité moyenne de 10-4 m/s. perméabilité moyenne dans les sables : 10-5 à 10-7 m/s ; dans les calcaires 10-2 m/s. Porosité matricielle à fissurée ou karstique dans les calcaires. Caractéristiques de la nappe Ces formations contiennent une série de nappes perchées (70 à 80 m de dénivelée par rapport à la nappe de la craie dans la région de Varengeville). Dans ce secteur ces nappes se moulent sur la surface topographique et se déversent à flancs de coteaux par des sources. Niveau d eau : de 3 à 30 m de profondeur. Piézométrie : Nappe libre et réservoir affleurant : Alimentation directe par infiltration des précipitations et par la nappe sous-jacente en l absence d argiles plastiques à la base. Sensible aux variations saisonnières auxquelles se superposent les variations annuelles. La nappe est particulièrement sensible aux sécheresses pluviométriques dont les effets se répercutent sur les années suivantes. Il existe 5 points de contrôle de référence dans le département voisin des Yvelines (78) : N 02181X0013/F ; 01825X0092/P2 ; 01825X0091/P1 ; 01516X0004/S1 et 01516X0021/S1. Vitesse d écoulement : lente dans les milieux poreux, à rapides dans les zones calcaires karstifiées. Pas de données chiffrées disponibles. Relation avec eaux de surface et autres aquifères : aquifère multi couches : continuité hydraulique entre l aquifère des sables et des calcaires et avec l aquifère crayeux sous-jacent en l absence d argiles plastiques à la base. Phénomène de drainage par la Seine. Qualité TH en F Ca en mg/l SO 4 en mg/l Fe en mg/l Pas de données disponibles Mg en mg/l Pas de données disponibles Cl en mg/l Pas de données disponibles T en C Pas de données disponibles Les sables Cuisien contiennent une nappe d eau ferrugineuse. Pas de données disponibles Pas de données disponibles Pas de données disponibles

134 Productivité Porosité majoritairement matricielle pouvant devenir karstique au sein des calcaires. Transmissivité : Pas de données chiffrées disponibles. Particularités - Lacunes En raison de la finesse des sables et des problèmes d ensablement qu elle génère dans les forages, les débits prélevés sont réduits. Synthèse Les formations du Tertiaire présentent des extensions réduites qui limitent leur potentialité. L intérêt des calcaires est lié à leur fissuration et peut donc varier rapidement à faible distance. Les zones de plis sont à privilégier car elles favorisent la fracturation. L intérêt des sables est limité d une part en raison de la présence de fer qui peut contribuer au colmatage rapide des crépines des forages et d autre part en raison de leur finesse qui rend difficile leur sollicitation, et la pérennité des ouvrages.

135 La craie (Crétacé supérieur) 3 Description générale Les aquifères de la craie ont été subdivisés en plusieurs masses d eau souterraines : 3201, 3202, 3203, 3204, 3211 et La craie constitue l essentiel des dépôts du crétacé supérieur. Du plus récent au plus ancien : La craie du Sénonien est blanche et riche en silex bruns, roux ou noirs bien lités. La craie du Turonien se compose de 3 niveaux de craie marneuse, pauvre en silex et noduleuse à la base, à silex plus abondant au sommet. Cette craie est d une dureté variable en fonction de sa teneur en argile. La craie du Cénomanien repose sur un niveau glauconieux argilo-sableux, appelé glauconie de base, d épaisseur variant de 0,5 à 5 m. Sous les vallées alluviales, la craie constitue un réservoir bicouche avec les alluvions. Caractéristiques du réservoir Profondeur : de 0 à 150 mètres (sous les formations tertiaires) Epaisseur : de 50 m au sud-ouest à 200 m sur la majorité de la région, voire plus de 300 m dans le Vexin. Epaisseurs plus réduites dans les vallées du fait de l érosion. Epaisseur mouillée : Epaisseur mouillée de la zone fissurée réduite à 3 ou 4 mètres dans le talus qui borde le lit majeur de la Seine et sur certains tronçons amont des vallées de la Risle et de la Charentonne. Elle peut atteindre 350 mètres, notamment selon les données disponibles, au nord est de l Eure. Lithologie : au-delà des variations selon les étages, grande variabilité lithologique avec des passages très durs, à mous, voire des galets de craie durcie dans une matrice pâteuse. La craie fissurée est appelée craie pourrie par les foreurs. Perméabilité et Porosité : Milieu mixte, poreux, fissuré et karstique. Les zones soumises à la tectonique sont favorables à la fracturation. Les principales structures tectoniques sont du nord au sud : anticlinal de Bray, faille de la Seine, anticlinal Bourgtheroulde, faille de Pont-Authou. Nombreuses ondulations synclinales et anticlinales dans le Vexin, favorables à la fissuration. Craie fissurée dans les vallées sèches et humides. Dans la vallée de la Seine, la fissuration est très développée dans le champ majeur et son intensité diminue en s éloignant du fleuve : D une manière générale, la fissuration affecte les horizons superficiels : Sur les plateaux, épaisseur de quelques mètres, Dans les vallées sèches, épaisseur de l ordre de 20 mètres, Dans les vallées humides, épaisseur de l ordre de 50 mètres, voire plus. Au-delà de 150 mètres, la craie devient très compacte et ne permet plus l écoulement de l eau hors fractures. Indices de productivité vers 100 mètres de profondeur sous les plateaux du Vexin. Le passage d un milieu fissuré à karstique peut être très rapide.

136 Caractéristiques de la nappe Nappe à caractère principalement libre, avec localement des passages à caractère captif lié à la présence de formations étanches telles que les argiles à silex ou les formations tertiaires (Plateau de Madrie). En continuité hydraulique avec l aquifère sus-jacent des alluvions. Niveau d eau entre -2 m/sol (à proximité des cours d eau) et - 60 m/sol (sous les plateaux). -2 à -4 m /sol dans la vallée de la Seine, semi-captive sous 8 à 10 m d alluvions argilo-tourbeuses. Piézométrie Dômes d alimentation sous les plateaux où la craie est peu fissurée et dépressions dans les zones fissurées (vallées). Alimentation par les eaux de pluies qui traversent les formations superficielles, y compris les argiles à silex dans la plupart des cas. Evapotranspiration d avril à octobre. Alimentation par les pluies d automne et d hiver de 400 mm dans le Pays de Caux, 350 mm à l Ouest du département de l Eure, 300 mm sur le littoral, le pays de Bray et la vallée de la Seine, 250 mm à moins dans la plaine de St André et le plateau de Madrie. Variations annuelles de l ordre de 5 m. Les variations maximales seront sensibles dans les zones karstiques. Elles ont atteint 20 m dans le Pays de Caux. Les variations seront moins rapides dans les zones peu fissurées. Sensible aux fluctuations des marées dans la vallée de la Seine, jusqu à une distance d 1 km du fleuve. Exemple de fluctuations dans une zone à porosité mixte (A Catenay - 76) et dans une zone peu fissurée (B Fourmetot 27). A Catenay -76 B Fourmetot -27 Extrait de l ouvrage «aquifères et eaux souterraines en France BRGM 2006» Il existe 8 piézomètres de contrôle consultables sur le site Internet de la DIREN Haute-Normandie ( Les cartes hydrogéologiques de Seine Maritime et de l Eure, dressées respectivement en 1989 et 1990, permettent de visualiser les écoulements souterrains de la nappe des alluvions associée à celle de la craie. Vitesse d écoulement : 1 à 10 m/an quand la craie est compacte. Plusieurs dizaines à plusieurs centaines de mètres/an dans les zones fissurées. Plusieurs centimètres/seconde dans les réseaux de fractures plus larges. Relation avec les eaux de surface et les autres aquifères : Généralement en continuité hydraulique avec les alluvions sus-jacentes. Les zones karstiques jouent un rôle de drain de la nappe. En période de fortes pluies, les eaux de surface peuvent alimenter rapidement les réseaux karstiques puis le milieu poreux. Les effets des marées peuvent être sensibles dans les zones soumises aux effets de karsts ou en relation avec les cours d eau (Seine) La nappe est drainée par la Seine et ses affluents dans l Eure et le sud de la Seine-Maritime, par la Manche et les fleuves côtiers dans le nord.

137 Qualité TH en F 25 à 30 F Mg en mg/l Pas de données disponibles Ca en mg/l Pas de données disponibles SO 4 en mg/l 10 à >60 dans la vallée de la Seine Cl en mg/l T en C C 25 à 50 aux abords des côtes Les réseaux karstiques peuvent présenter des eaux chargées en particules fines. Leur vulnérabilité est forte vis-à-vis de toute pollution. Qualité dégradée au droit des zones industrielles. Productivité Milieu mixte, poreux, fissuré et karstique. Productivité liée à la fissuration. Lorsqu elle est compacte, à grande profondeur, perméabilité égale ou inférieure à m/s. Lorsqu elle est fissurée, dans les vallées, perméabilité de à m/s. La transmissivité peut atteindre 1 à m 2 /s. Le milieu poreux lui-même présente une transmissivité généralement inférieure à m 2 /s et un coefficient d emmagasinement de 5 à 10%. Productivité des forages dans la vallée majeure de la Seine de 500 à 1000 m 3 /h. Sur les versants, productivité de 100 à 150 m 3 /h. Sur la base des transmissivités disponibles, les épaisseurs minimales nécessaires pour obtenir au moins 10 m 3 /h sont de plus de 70 m dans les zones compactes. Dans les zones fissurées, elle est de 1 à 30 m. Pour une épaisseur moyenne de l ordre de 20 m, le débit possible peut donc être estimé entre 10 et plus de 1000 m 3 /h. Particularités - Lacunes Galeries de stockage de gaz à 150 m à Grand-Couronne La présence de fractures peut limiter l épaisseur de la craie. Des épaisseurs réduites de craie, de l ordre d une dizaine de mètres, ont été notamment rencontrées dans l embouchure de la Seine et à l ouest de Rouen. A l Est, elle peut être absente en bordure de Seine, avec des sables de l Albien ou des calcaires du Portlandien rencontrés directement sous les alluvions. Synthèse Le critère de transmissivité est plus intéressant dans les zones de vallées humides puis de vallées sèches. Ces terrains aquifères ont une productivité variable selon la fissuration. Les potentialités sont plus fortes sur les cinquantes premiers mètres d épaisseur et dans les vallées. Sur la base des transmissivités disponibles, les épaisseurs minimales nécessaires pour obtenir au moins 10 m 3 /h sont de plus de 70 m dans les zones compactes. Dans les zones fissurées, elle est de 1 à 30 m. Pour une épaisseur moyenne de l ordre de 20 m, le débit possible peut donc être estimé entre 10 et plus de 1000 m 3 /h. Attention aux réseaux karstiques qui peuvent être mal maîtrisés (origine de l eau, relations entre réseaux )

138 Sables verts de l Albien et nappes du pays de Bray 4 Description générale Albien-Néocomien captif, masse d eau souterraine 3218 ; Nappes du Pays de Bray : masse d eau souterraine 3301 L Albien est représenté par trois faciès classiques des sables verts, des argiles du Gault et de la glaize. Sa puissance est de l ordre de 100 m dans la région de Gournay, et se réduit à 40 m à Neufchâtel où les sables verts passent latéralement aux argiles du Gault. Présent dans la région de Gisors avec une puissance de 50 mètres, il est réduit ou absent dans le reste du département de l Eure. La masse d eau souterraine 3218 correspond à l «Albien-Néocomien captif». L Albien constitue le substratum de la craie. Il est affleurant dans le pays de Bray avec les 3 faciès caractéristiques, mais d une épaisseur réduite de part et d autre. Dans ce secteur du pays de Bray, la tectonique met à l affleurement des terrains plus anciens du Jurassique supérieur, rencontrés en profondeur dans le reste de la région. La masse d eau souterraine 3301 correspond aux «Nappes du Pays de Bray», qui sont du plus récent au plus ancien : - les sables verts de l Albien, - les formations sablo-calcaires du Wealdien et du Tithonien (Jurassique supérieur). Coupe géologique simplifiée de la boutonnière du Pays de Bray. D après le CAUE 76 Caractéristiques du réservoir Profondeur : entre 140 m et 220 m de profondeur. Environ à 10 m de profondeur sous les alluvions notamment à l embouchure de la Seine et dans le secteur Rouen en rive gauche. Zones affleurantes dans le Pays de Bray. Epaisseur : 5 à 100 m.

139 Epaisseur mouillée : de quelques mètres (zones affleurantes, Pays de Bray) à 100 m. Lithologie : Les sables sont quasi-exclusivement constitués de grains de glauconie qui leur donne leur couleur verte, à passées de graviers. Perméabilité et porosité : Milieu poreux à circulation lente. Caractéristiques de la nappe Caractéristiques de la nappe : Captive sous les argiles du Gault qui la séparent de la nappe de la craie, cette nappe est contenue dans la formation des sables verts. Elle peut être aussi libre ou semi captive dans les zones d affleurement (Pays de Bray, masse d eau 3301). Niveau d eau : - nappe captive : le niveau d eau est égal à la profondeur du toit de l aquifère. Le niveau statique a été mesuré à environ 2 m sur la commune de Saint-Marcel dans l Eure (captage 01511X0187/F). - Nappe libre ou semi-captive : 5 à 10 m nappe des sables verts de l Albien, 5 m en moyenne pour les formations du Jurassique supérieur. Piézométrie La dépression du Pays de Bray met à l affleurement la série des terrains de l Albien au Kimméridgien (Jurassique supérieur). Son alimentation se fait pour la quasi-totalité par ces affleurements et est donc relativement faible. Les sables de l Albien constituent une ressource d eau potable à préserver. La nappe est captive sur la quasi-totalité de la région. Vitesse d écoulement : Ecoulement de type poreux, très lent. Environ 3 m/an dans la région de Rouen. Gradient hydraulique inférieurs à 0,01% dans les zones captives et de l ordre de 0,03% dans les zones affleurantes (pays de Bray). Relation avec eaux de surface et autres aquifères : Pas de relation avec les cours d eau. Relation avec les eaux de surface dans le Pays de Bray (zone affleurante, masse d eau 3301). Qualité TH en F 6 F Mg en mg/l 5 Ca en mg/l 20 Cl en mg/l 10 SO 4 en mg/l 20 T en C Environ 20 C Fe en mg/l 0,5 Frange littorale avec risque d intrusion saline. Contient beaucoup de fer et peu d oxygène. Elle nécessite donc le passage par une phase d aération avant la consommation afin de la dégazer et de précipiter le fer. Pas de zone de pollution avérée. Milieu poreux, à circulation très lente. Transmissivité : entre et 10-3 m²/s. Productivité Compte tenu de leur faible productivité, les nappes du Pays de Bray ne sont pas exploitées dans ce secteur pour l alimentation en eau potable. La nappe captive des sables verts de l Albien (masse d eau 3218) est utlisée sur la région pour l alimentation en eau potable. Trois captages, d une profondeur de 82 à 110 mètres, sont recensés (01482X0001, 01511X0187 et 12511X0190) avec des débits pratiqués qui varient de 25 à 50 m 3 /h.

140 Sur la base des transmissivités disponibles, les épaisseurs mouillées minimales nécessaires pour obtenir au moins 10 m 3 /h sont de 6 à 12 mètres. Particularités - Lacunes Zone de répartition des eaux (réglementation spécifique). SDAGE du bassin Seine-Normandie : ressource d'importance stratégique pour l'alimentation de secours en eau potable de L'Ile-de-France. Frange littorale avec risque d intrusion saline. Présence des sables de l Albien à faible profondeur (environ 10 mètres) dans l embouchure de la Seine et à l ouest de Rouen. Synthèse L accès aux sables de l Albien est limité de par sa profondeur généralement importante. Il peut cependant être envisagé. Sa protection spécifique réduit néanmoins son intérêt pour une exploitation autre que l eau potable. Les terrains du Jurassique supérieur ne sont rencontrés à faible profondeur que dans le pays de Bray et à l Est de Rouen. Leur exploitation peut s envisager mais leur productivité reste généralement limitée.

141 Annexe 7 : Fiches opérations 17/01/2011 Annexes

142 Consommation énergétique du bassin Données clés Géothermie par pompe à chaleur sur eau de nappe Chauffage du bassin de la piscine Edouard Thomas au Havre Maître d Ouvrage Ville du Havre Site Piscine Edouard Thomas Rue Pierre Ternon Le Havre (76) Mise en service Octobre 2010 Coordonnées Mairie du Havre Place de l'hôtel de Ville BP LE HAVRE Personne à contacter Mme BOQUET (Direction des bâtiments, service Energie) Economie d énergie fossile 499 MWh, soit 43,3 TeP*/an par rapport à une chaufferie traditionnelle au gaz *TeP : tonne équivalent pétrole Economie de CO2 130 Téq. CO2/an (y compris l économie liée à l installation complémentaire d une centrale de déshumidification) Caractéristiques de l installation géothermique Pompe à Chaleur eau eau d une puissance thermique de 83 kw assurant le chauffage de l eau du bassin. Le débit géothermal est de 10 m 3 /h. L eau souterraine est prélevée dans la nappe des alluvions. Investissements Forages et études de sol : 63.7 k Travaux et Maîtrise d œuvre : 569 k (yc centrale de traitement d air CTA-) Caractéristique du bassin Surface du bassin : 250 m ² Volume à chauffer : 361 m 3 Performance de l installation géothermique Puissance de chauffage: 83 kw COP (Coefficient de performance énergétique) = 4,15.

143 Motivations du Maître d Ouvrage et bilan thermique du bassin Motivations du Maître d Ouvrage Dans le cadre de sa politique en matière de développement durable, la Ville du Havre a choisi d impulser un ensemble de mesures en faveur de l environnement comme la mise en œuvre d un Agenda 21 ou la construction d un éco-quartier. Plus localement, la Ville du Havre souhaite affirmer cette priorité environnementale au sein des quartiers sud. En effet, l état dégradé de l environnement dans ces quartiers (pollution sonore et atmosphérique entre autres) rend indispensable la mise en place d actions exemplaires en faveur de l environnement. Le présent projet de pompe à chaleur sur aquifère pour le chauffage du bassin de la piscine Edouard Thomas poursuit donc un double objectif : Réduire les consommations de gaz de la piscine ; Promouvoir une énergie renouvelable (pompe à chaleur sur aquifère superficiel.) Ce système qui n a jamais été expérimenté au Havre pour une piscine permet de couvrir près de 60% des besoins énergétiques totaux de la piscine. En complément de ce projet, les performances thermiques en chaufferie ont été améliorées courant 2008 : une chaudière haut rendement avec un brûleur modulant à variation de vitesses a été installée. Il est également prévu dans le contrat d exploitation de chauffage des bâtiments communaux liant la société CRAM à la Ville du Havre de réaliser des travaux permettant d améliorer le confort de l usager et d obtenir une meilleure maîtrise de l énergie. Ces travaux (installation d une centrale de déshumidification avec gaine de ventilation { l induction dans le hall bassin et d un déchloraminateur) ont été réalisés en même temps que les travaux de géothermie. Bilan thermique du bassin Le bassin a une surface de 250 m 2 pour un volume de 361 m 3. La température de l eau du bassin est fixée à 31 C deux jours la semaine (séances «femmes enceintes» et «bébés nageurs») et à 28,5 C les autres jours. La puissance de la PAC est de 83 kw. Chauffage des eaux du bassin Géothermie PAC sur eau de nappe 100 % Energies fossiles 0 % L installation géothermique est implantée en amont de l installation gaz. En cas de pic de puissance, l échangeur gaz peut ainsi fournir l appoint nécessaire au chauffage de l eau du bassin.

144 Principe de l installation et description des équipements de pompe à chaleur Principe de l installation géothermique La température de sortie de la PAC est fixée à 40 C, afin d assurer les besoins en température pour le bassin. Cette température est suffisamment élevée pour assurer les besoins du bassin lorsque la consigne de température est la plus élevée (31 C deux jours par semaine). Pompe à chaleur Elle permet le réchauffement de l eau de nappe d une température moyenne de 14 C à 40 C. L eau de la nappe est ensuite rejetée au milieu souterrain. Le fluide utilisé est un réfrigérant gaz (R407C). La puissance thermique fournie par la PAC est de 83 kw. L air du local technique où sera installée la PAC contient des chloramines dû au chlore dans l eau de la piscine. Cet environnement nécessite la mise en œuvre d une PAC en aluminium afin d éviter une dégradation trop rapide dans le temps. Pour des raisons similaires, les échangeurs installés sont en inox. Installation et Exploitation L installation de la PAC ainsi que de la centrale de déshumidification et déchloramination est réalisée par la société CRAM qui en assurera l exploitation.

145 La ressource géothermale Conception PLANAIR Crêt 108 CH 2314 La Sagne - SUISSE BET Sous-sol ANTEA Citis «le pentacle» - avenue de Tsukuba Hérouville Saint Clair cedex Nappe des alluvions : L eau souterraine est prélevée dans l aquifère des alluvions du quaternaire entre 14 et 23 m. A cette profondeur la nappe est particulièrement productive (transmissivité de l ordre de 10-3 m 2 /s). Description des forages : 2 puits constituent le doublet géothermique : Le forage d essais a pu être réutilisé en forage de réinjection. Les deux puits, distants de 75 m ont été forés jusqu à 25 m de profondeur. Le débit de pompage est de 10 m 3 /h. L eau est pompée à une température de 14 C. La pompe est positionnée à environ 10 m du sol. Foreur Sade 24 rue Joliot Curie Saint Avertin Equipements hydrauliques des puits Jousse ZA de la Lande BP Parigne sur Braye Mayenne Cedex Installateur PAC et CTA CRAM 203 rue Demidoff Le Havre Subventions ADEME Haute Normandie Europe Coupe du puits de réinjection

146 Consommation énergétique du bâtiment DONNEES CLES Géothermie par pompe à chaleur sur eau de nappe Chauffage d un magasin de vente IKEA à Tourville-la-Rivière (76) Maître d Ouvrage IKEA Site ZAC du Clos aux Antes Tourville-la-Rivière (76). Description de l activité Magasin de vente de meubles au grand public Date d ouverture Octobre 2009 Coordonnées Avenue Gustave Picard ZAC du Clos aux Antes, Tourville-la- Rivière Personne à contacter M. GRIMAUX Economie d énergie 900 MWh, soit 77 TeP*/an par rapport à une chaufferie traditionnelle au gaz *TeP : tonne équivalent pétrole Economie de CO2 630 Téq. CO2 / an Caractéristiques de l installation géothermique Pompe à Chaleur eau eau d une puissance thermique de 1260 kw assurant le chauffage des locaux et leur rafraîchissement l hiver. Le débit géothermal est de 190 m 3 /h pour le chauffage. L eau souterraine est prélevée dans la nappe de la craie. Investissements Forages et études de sol : 334 k Pompes à chaleur 354 k Caractéristiques des bâtiments Bâtiment conforme à la RT 2005 Isolation par l extérieur en toiture et en façade. Surface du bâtiment : m 2 Volume à chauffer : m 3 Performance de l installation géothermique Puissance de chauffage : 1260 kw Puissance électrique pour les PAC : 280 kw COP* = 4,5 * Coefficient de Performance

147 Description du bâtiment et bilan thermique Présentation du projet et motivations du Maître d Ouvrage Dans le cadre de sa plus récente implantation en FRANCE le groupe industriel a choisi de réaliser un bâtiment économe en énergie, sans consommation d énergie fossile. La solution de géothermie très basse énergie permet d assurer l intégralité de la puissance de chauffage et de climatisation nécessaire. Le bâtiment dispose également d un ensemble d équipements et d installations respectueux de l environnement. En effet, les panneaux solaires assurant le chauffage de l eau sanitaire, le système de récupération des eaux pluviales pour les toilettes, la ventilation double flux ou encore l isolation de très haute performance (260 mm d isolant en façade et sur les murs) implique IKEA dans une réelle démarche environnementale. L isolation spécifique du bâtiment a été améliorée par rapport aux autres implantations en France et permet une consommation énergétique de seulement 80 à 100 kwh/m²/an. Bilan thermique du bâtiment Usage Géothermie Energies fossiles Chauffage des locaux et PAC sur eau de nappe 0 % rafraîchissement 100 % L énergie récupérée sur eau de nappe est restituée à une température 40 C par la pompe à chaleur PAC pour le chauffage du bâtiment grâce à des radiateurs basse température, des aérothermes et des centrales de traitement d air.

148 Description des équipements de pompe à chaleur et des émetteurs de chaleur La pompe à chaleur Description : Un local a été aménagé pour accueillir 2 PAC, associées à 2 réseaux et 2 puits de pompage différents. Un système est exploité (en chaud ou en froid), le deuxième étant réservé pour l utilisation de secours (panne ou puissance trop importante sur le premier réseau). Les pompes à chaleurs assurent le chauffage et le refroidissement du bâtiment à 100%. La pompe à chaleur est alimentée électriquement en triphasée, puissance : 280 kw : Contrat jaune EDF. Elle permet le réchauffement de l eau de nappe d une température moyenne de 12 C à 40 C. L eau de la nappe est ensuite rejetée au milieu naturel (la Seine) via le réseau des eaux pluviales. La variation de température entre le pompage et le rejet est de 5 C au maximum. Le fluide utilisé est de l eau glycolée. La puissance thermique fournie par la PAC est de 1260 kw pour le chauffage et de 700 kw pour le refroidissement. Emetteurs de chaleur La diffusion de la chaleur dans le bâtiment se fait essentiellement par air pulsé. La température est de 19 C. Exploitation Exploitant : exploitation assurée par IKEA Maintenance et entretien : le coût lié à la maintenance et l entretien est évalué à 21 /MWh.

149 Détail des coûts d investissement et de maintenance du système La ressource géothermale Architecte BODREAU ARCHITECTURE Coordonnées 3 ter rue d Athènes ZI Bois Briand Nantes BET Fluides BOPLAN INGENIERIE SAS Coordonnées 3 ter rue d Athènes ZI Bois Briand Nantes BE sous-sol ANTEA Coordonnées Avenue Tsukuba Hérouville Saint Clair Nappe de la craie : L eau est prélevée du sous-sol à 35 m de profondeur à une température d environ 12 ou 13 C. La ressource concernée est la nappe de la craie du crétacé supérieur. Dans le secteur des boucles de la Seine, sous les alluvions de la Seine, la craie est très perméable (perméabilité dite «de fissuration») et donc très favorable aux opérations de géothermie (débits supérieurs à 100 m 3 /h pour des forages de 40 à 50 m de profondeur). Description des forages : 2 puits de pompages éloignés de 100 m ont été implantés. Le deuxième est un ouvrage de secours. Les forages ont été réalisés au marteau fond de trou. Le rejet se fait dans la Seine (autorisation spécifique de rejet en rivière). Description des équipements : Le forage, diamètre 406 mm, est équipé en acier inox. Débit fourni : le débit moyen pour chaque forage est de 130 m 3 /h et peut atteindre en pointe 210 m 3 /h. L émetteur Le chauffage comme le refroidissement se font par air pulsé. Investissements Coût en k Etudes et forages d essais Exploitation Exploitant : exploitation assurée Forages par définitifs l industriel et 224 Maintenance et entretien : le coût lié à la maintenance est évalué à équipements 110 Autre données PAC 354 Maintenance 21 /MWh/an Temps de retour sur investissement. La mise en œuvre de la solution géothermale correspond à un surcoût d investissement de 27 % par rapport à une solution traditionnelle gaz. L opération a été réalisée sans subventions. Le coût d énergie est réduit de 54 %. Au total le temps de retour sur investissement est évalué à 7,2 ans.

150 Consommation énergétique du bâtiment DONNEES CLES Géothermie par pompe à chaleur sur eau de nappe Chauffage d une crèche interentreprises au Petit-Quevilly (76) Maître d Ouvrage Association LIBERTY Alliance Seine Ouest Site Bd Stanislas Girardin Le Petit-Quevilly (76) Description de l activité Crèche Economie d énergie fossile 68 MWh, soit 5,9 TeP*/an par rapport à une chaufferie traditionnelle au gaz *TeP : tonne équivalent pétrole Economie de CO2 13,7 Téq. CO2/an Caractéristiques de l installation géothermique Pompe à Chaleur eau eau d une puissance thermique de 24 kw assurant le chauffage des locaux. Le débit géothermal est de 3 à 4 m 3 /h chauffage. L eau souterraine est prélevée dans la nappe de la craie. Investissements Forages et études de sol : 61,8 k Coordonnées 25 rue Kastler Mont Saint Aignan Personne à contacter Mme BOURDON (Directrice générale) Caractéristique du bâtiment Bâtiment BBC Bioclimatique à énergie positive (Label EFFINERGIE) Surface du bâtiment : 600 m 2 Surface à chauffer : 520 m ² Volume à chauffer : 1704 m 3 Performance de l installation géothermique Puissance de chauffage maximale : 24,5 kw Puissance moyenne : 14,4 kw Le COP est supérieur à 4,4 et évalué en moyenne à 5,3 (pour une température extérieure de -7 C.

151 Description du bâtiment et bilan thermique Le bâtiment et motivations du Maître d Ouvrage Le bâtiment est une construction BBC Bioclimatique à énergie positive. Il utilise zéro énergie fossile et est ainsi conforme au label EFFINERGIE, grâce à l utilisation des apports solaires (thermique et photovoltaïque) et de l énergie du sous-sol. Le bâtiment est composé d une ossature bois d épaisseur 32 cm, recouverte d une vêture (isolant associé à un parement) polycarbonate sérigraphiée. Il dispose également d une ventilation double flux, d une toiture végétalisée, de panneaux photovoltaïques assurant la production d électricité et d un doublet géothermique sur nappe assurant le chauffage du bâtiment.. Le bâtiment est isolé par l extérieur et par l intérieur : ossature bois isolée par de la laine de lin. C est la seule crèche Liberty utilisant l énergie du sous-sol. Bilan thermique du bâtiment Chauffage des locaux Géothermie PAC sur eau de nappe 100 % Energies fossiles 0 % L énergie récupérée sur eau de nappe est restituée à une température 45 C par la pompe à chaleur PAC pour le chauffage du bâtiment. Des tests de perméabilité à l air ont été réalisés en fin de construction pour évaluer les fuites du bâtiment. Ils confirment la conformité des locaux à la réglementation BBC pour l étanchéité à l air.

152 Description des équipements de pompe à chaleur et des émetteurs de chaleur La pompe à chaleur Description : Un local, de faible dimension (env. 6 m²) a été aménagé pour accueillir la PAC. Elle assure à hauteur de 100% le chauffage des locaux d accueil des enfants, soit environ 500 m². La pompe à chaleur est de marque CIAT. Elle permet le réchauffement de l eau de nappe d une température moyenne de 12 C à 29 C. L eau de la nappe est ensuite rejetée au milieu souterrain. Le fluide utilisé est un réfrigérant gaz (R410A) pour un poids total de 1,9 kg. La puissance thermique fournie par la PAC est de 24,5 kw. Emetteurs de chaleur Le système de diffusion de la chaleur dans le bâtiment est constitué par un plancher chauffant à eau basse température. La température est de 29 C, ce qui génère une sensation de chaleur douce, propice au confort des enfants pouvant marcher pieds nus. La surface du plancher chauffant est de 456,8 m 2. Les locaux, représentant un volume à chauffer de 1704 m 3, sont aérés par une ventilation double flux fonctionnant à un débit d air de 2600 à 2750 m 3 /h. Exploitation Exploitant : exploitation assurée par la Société Etudes Chauffage Climatisation (SECC).