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MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE, DU COMMERCE ET DE L'ARTISANAT BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01 L'OPÉRATION GÉOTHERMIQUE DE CREIL BILAN TECHNIQUE ET FINANCIER LES DIFFICULTÉS RENCONTRÉES LES LEÇONS A TIRER POUR LES OPÉRATIONS ULTÉRIEURES par A. CLOT Département géothermie B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01 77 SGN 660 GTH Décembre 1977

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MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE, DU COMMERCE ET DE L'ARTISANAT

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE G É O L O G I Q U E NATIONAL

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01

L'OPÉRATION GÉOTHERMIQUE DE CREIL

BILAN TECHNIQUE ET FINANCIERLES DIFFICULTÉS RENCONTRÉES

LES LEÇONS A TIRER POUR LES OPÉRATIONS ULTÉRIEURES

par

A. CLOT

Département géothermie

B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01

77 SGN 660 GTH Décembre 1977

S O M M A I R E

PRESENTATION Page 1

I - LES BESOINS CALORIFIQUES

II - L'ASPECT GEOLOGIQUE

U T - LE RESEAU D'EAU GEOTHERMALE

IV - L'ASPECT THERMIQUE

COUT DE L'OPERATION

SURCOUT GEOTHERMIE

POSSIBILITE DE DIMINUER CES INVESTISSEMENTS

BESOINS EN CHAUFFAGE - COUVERTURE DE CES BESOINS

PAR LES DIFFERENTES SOURCES Page 21

I - ESTIMATION DES BESOINS POUR LA SAISON 76-77... Page 22

I - A - Résultats d'exploitation pour 76-77 Page 23

I - A - 1 - Fourniture des besoins, hypothèse

"géothermie avec pompes à chaleur" Page 23

I - A - 2 - Fourniture des besoins, hypothèse

"géothermie simple échange" Page 24

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I - A - 3 - Consommations électriques, hypothèse

"géothermie avec pompes à chaleur" Page 24

I - A - 4 - Coût des consommations électriques

annuelles, primes incluses dans 3

hypothèses de fonctionnement Page 24

I - B - Résultats prévisionnels dans l'hypothèse

4.000 logements et 220 m3/h Page 25

I - B - 1 - Fourniture des besoins, hypothèse

"géothermie avec pompes à chaleur" Page 25

I - B - 2 - Fourniture des besoins, hypothèse

"géothermie simple échange" Page 26

I - B - 3 - Consommations électriques correspondantes Page 26

I - B - 4 - Coût des consommations électriques

annuelles, primes incluses dans les 3hypothèses de fonctionnement Page 27

ECONOMIES EN ENERGIE PRIMAIRE REALISEES GRACE A LA

GEOTHERMIE Page 28

I - HYPOTHESE DE CALCUL Page 29

II - ECONOMIES EN ENERGIE PRIMAIRE HYPOTHESE

"FONCTIONNEMENT 76-77" 3.000 LOGEMENTS, 43.000 Kth,

160 m3/h Page 29

III - ECONOMIES EN ENERGIE PRIMAIRE, HYPOTHESE

4.000 LOGEMENTS, 57.000 Kth, 220 m3/h Page 30

BILAN FINANCIER RENTABILITE DE L'OPERATION Page 31

I - HYPOTHESE DE CALCUL Page 32

II - COUT DE L'ENERGIE PRIMAIRE '. Page 32

III - COUT DE LA MAIN D'OEUVRE, DE L'ENTRETIEN ET DU

RENOUVELLEMENT DU MATERIEL Page 34

Ill - 1 - Coût de la main d'oeuvre Page 35

III - 2 - Coût de l'entretien du renouvellement du

matériel Page 35

IV - COUTS D'EXPLOITATION Page 35

V - COUTS ACTUALISES Page 39

V - A - Avec les investissements réels Page 39

V - A - 1 - Taux 10 % Page 39

V - A - 2 - Taux 5 % Page 39

V - B - Avec les investissements "améliorés" Page 40

V - B - 1 - Taux 10 % Page 40

V - B - 2 - Taux 5 % Page 40

V - C - Hypothèse "conditions actuelles : 3.000

logements" avec un taux d'actualisation de 5 % Page 40

DISCUSSION DES RESULTATS -. Page 42

J - RENTABILITE DE L '0PEPATI0N Page 43

I - 1 - Validité des mesures et des hypothèses Page 43

I - 2 - Le choix du taux d'actualisation Page 45

I - 3 - Influence des besoins sur la rentabilité de

l'opération Page 47I - 4 - La simplicité de fonctionnement d'un doublet

géothermique Page 48

I - 5 - Intérêt des pompes à chaleur Page 49

II - APPLICATION DES RESULTATS DE L'OPERATION DE CREIL

A D'AUTRES OPERATIONS Page 51

III - LES LEÇONS A TIRER POUR LES OPERATIONS ULTERIEURES... Page 52

CONCLUSIONS Page 54

R E S U M E

Un an après sa mise en service, il est possible, grâce

à des mesures effectuées pendant la saison de chauffe 1976-1977, de

dresser un premier bilan de l'opération géothermique de Ouiit.

Des calculs s'appuyant sur des mesures en fonctionnement

avec 3.000 logements et 160 m3/h de débit géothermal, sur des hypothèses

de fonctionnement dans l'état final (4.000 logements, 220 m3/h) et sur

les investissements réels des équipements, conduisent à des coûts

actualisés de la solution géothermie avec pompes à chaleur égaux ou

inférieurs (suivant le taux d'actualisation) aux coûts de la solution

traditionnelle.

Certes ces conclusions supposent une bonne fiabilité des

pompes à chaleur qu'il est impossible d'affirmer après quelques mois

seulement de fonctionnement.

Il reste enfin au maitre d'ouvrage, Impossibilité de - —

trouver d'autres utilisateurs, car même dans l'état final (4.000 logements)

il n'utilisera pas tout le potentiel de ses puits. L'équivalent en besoins

thermiques de 500 à 1.000 logements supplémentaires raccordés au réseau

géothermal ne pourra que conforter ce bilan.

P R E S E N T A T I O N

A la demande des H.L.M. de CREIL (Oise) , le B.R.G.M. a

réalisé en 1975-1976, en association avec des spécialistes de chauffage,

CPARICA), une installation de chauffage par géothermie.

L'installation doit permettre de chauffer en phase

définitive 4.000 logements. Ceux-ci se répartissent en 2 ensembles

distincts (Fig. 1) :

- le premier, la Cavze. de Sontu a été réalisé entre

1964 et 1970 et comprend environ 2.000 logements ;

le chauffage y est assuré par un système à dalles

pleines, la température de l'eau au départ étant de

55°C par - 11°C extérieur. La régulation est assurée

ä débit constant par modulation de la température

de départ du réseau primaire en fonction de la

température extérieure.

- le second, la ZAC du MouJLLn, comportera dans sa phase

définitive l'équivalent de 2.000 logements dont

actuellement 1.000 sont terminés et chauffés.

Dans cet ensemble, où l'on assure aussi la fourniture

d'eau chaude sanitaire centralisée, le chauffage est

assuré par des radiateurs à grande surface permettant

une température de retour de 55°C environ par - 7°C

extérieur.

Deux plages de régulation sont prévues :

- entre - 7°C et + 8°C extérieur, la régulation se

fait à débit constant par modulation de la température

de départ.

- au-delà de 8°C, la régulation se fait à température

de départ constante (55°C) pour pouvoir assurer la

fourniture d'eau chaude sanitaire, par modulation du

débit en fonction de la température extérieure.

J - LES BESOINS CALORIFIQUES

Les puissances nécessaires, calculées par le bureau

d'études, pour une température extérieure de - 7°C sont respectivement de

- 13,4 K th/h pour la Cavto. do. SwLU

- 15,5 K th/h pour la ZAC du MouLLn à l'état final

Les besoins annuels totaux en chauffage avaient été

estimées à 80.600 K th se rêpartissant en 33.400 K th pour la Cavie.

et 47.200 K th pour la ZAC du Moulin

Les premiers résultats de la saison de chauffage 1976-

1977 semblent montrer que ces besoins ont été largement surestimésy

ceci étant en partie du à une amélioration dans l'isolation des

bâtiments, intervenue entre le moment où l'on a défini les besoins et

la réalisation du projet.

II - L'ASPECT GEOLOGIQUE

L'étude géologique prévisionnelle avait laissé

espérer une température de 65°C au niveau du réservoir et des débits

possibles de 70 à 90 m3/h sans pompage et 100 à 120 m3/h avec pompage

par puits.

Le débit d'eau géothermale nécessaire estimé par le

bureau d'études thermiques étant de 220 m3/h, 2 doublets ont donc

été réalisés constitués par :

- 2 puits de production équipés chacun d'une chambre

de pompage permettant la descente d'une pompe

immergée de 150 m3/h maximum

- 2 puits de réinjection

Leur implantation a été calculée pour permettre un

fonctionnement sans baisse de température pendant 50 ans. L'un des puits peut

produire 120 m3/h artésien, l'autre 150 m3/h avec pompe immergée.

Dans la région de CKQJJL, l'aquifère du VoggeA a 100 mètres

d'épaisseur et se trouve à environ 1.550 mètres de profondeur. La

température réelle dans le réservoir est de 59°C (Fig. 2). En effet

se situe dans une zone où le gradient présente les valeurs les plus

basses, 3°C pour 100 m, alors que le calcul avait été fait avec 3,3°C

pour 100 m (Fig. 3).

Ce type d'erreur devrait maintenant être évité dans

le Bcu>¿¿n PcvU¿¿e.n, grâce à la récente "synthèse du potentiel géother-

mique du Bcu>¿¿n ?(VvLi>¿2n" qui entre autres a peritas de constater que le

gradient dans cette zone n'était pas uniforme mais pouvait varier

de 3°C/100 m dans le Nord à 3,6°C/1OO m dans le Sud.

Une deuxième erreur sur la température a été enregistrée

quand les chauffagistes ont pris canne valeur en tête de puits celle

donnée par les géologues au niveau du réservoir.

Ce type de malentendu ne devrait pas se renouveler. Des

mesures entreprises récenment ont d'ailleurs permis d'évaluer la perte

en température entre le réservoir et la surface ; celle-ci dépend :

- du diamètre du tubage

- de la profondeur du réservoir

- du débit d'eau géothermale

- du temps écoulé depuis la mise en exploitation.

Dans le cas de CnoJJL, la température en tête de puits,

qui était au démarrage de l'installation de 55°C, est actuellement de

57°C pour un débit de 150 m3/h. . .. - -:.... *.

Si la température a été surestimée, les caractéristiques

hydrodynamiques du réservoir ont' été, elles* sous estimées r la

transmissivité avait été évaluée à 20 darcy-metre et les valeurs

mesurées lors des essais de production ont été comprises entre 27

{.CH.2ÁJÍ 2) et 54 {CfioÀZ. 1) darcy-mètres. L'écart entre les valeurs

mesurées sur ces puits distants d'environ 2 Kn prouve que c'est une

valeur difficile à appréhender et que l'estimation faite dans l'étude

de faisabilité était bonne sinon excellente. Cependant la même étude

de faisabilité utilisant les mêmes caractéristiques (20 darcy-inètre)

concluerait maintenant à des possibilités de production beaucoup plus

importantes. En effet au ncment de l'étude de faisabilité (1974), il

aurait semblé irréaliste de produire 200 m3/h avec un seul forage, la

seule réalisation en exploitation en France (Me£un Z'Aùnont) fonctionnant

avec des débits de 90 m3/h, pendant la saison de chauffage et de 60 m3/h

l'été pour la production d'eau chaude sanitaire.

L'erreur a moins porté sur l'évaluation des caractéristiques

hydrodynamiques du réservoir que sur l'utilisation qui en a été faite,

car ce n'est pas la seule considération des données géologiques qui doit

permettre de définir le schéma d'exploitation mais la rentabilité du

projet dans son ensemble. En effet, dans une certaine plage, le débit

n'est limité que par les caractéristiques de la pompe (puissance nécessaire

en fonction du rabattement lié aux caractéristiques du réservoir) et les

caractéristiques techniques du forage (profondeur de la chambre de pompage).

Par exemple, l'obtention d'un débit de 200 m3/h nécessite une pompe

plus importante, donc plus chère, des consommations électriques plus grandes

et une chambre de pompage plus profonde que l'obtention d'un débit de

150 m3/h, mais peut néanmoins être plus intéressant économiquement en raison

du surplus d'énergie géothermique utilisable.

Ce point met en lumière l'importance d'une collaboration

étroite entre les géologues et le bureau d'études de chauffage pour la

définition d'un projet permettant l'utilisation optimale des calories

géothermiques.

Le délai de caimande du matériel de pompage étant de

6 à 9 mois, et le maitre d'ouvrage désirant exploiter le plus rapidement

son installation, les groupes de pompage ont été commandées avant que

les caractéristiques réelles du réservoir ne soient connues : certains

n'ont pas été utilisés (1 seule pompe immergée a été descendue)

d'autres ont du être changés carme les 2 pompes de réinjection (DVMX

Guinard) qui donnaient des pressions au refoulement beaucoup trop

importantes.

Même si dans certaines zones la connaissance du réservoir

permet une bonne évaluation des caractéristiques du réservoir, ces

erreurs se retrouveront dans la plupart des projets. On peut cependant en

diminuer les conséquences en prévoyant un planning plus souple qui

permettra :

de mieux connaître les caractéristiques débit pression

du réservoir à exploiter

les régulations précises du réseau primaire avant de

déterminer le schéma optimal d'utilisation de la géothermie

et les groupes de pompage correspondant, tout en fonction-

nant pendant la période de démarrage avec des pompes

provisoires.

Si l'on considère que les installations géothermiques

sont prévues pour durer plus de 30 ans, il vaut mieux perdre quelques

mois d ' exploitation mais avoir ensuite un matériel parfaitement adapté et

permettant d'améliorer de quelques pourcent (ou dizaine de pourcent)

la part des besoins fournis par la géothermie, que l'inverse.

Actuellement à Q.K.HÁZ bien que le débit potentiel

maximum des 2 doublets soit supérieur à 300 m3/h, l'installation, conçue

pour 220 m3/h, ne peut utiliser le surplus de débit. Ceci nécessiterait

l'installation d'un 4ême échangeur et d'autres utilisateurs.

COUPE STRATIGRAPHIQUE 9bis

Unili«Chonottraiigrophiqut*

QUATERNAIRE

ETTERTIAIRE

CRÉTACÉSUPÉRIEUR

CRÉTACÉINFÉRIEUR

PORTLANDIEN

KIMMERIDGIEN

SÉQUANIENRAURACIEN

(lusitanien calcaire)

A R G O V I E NOusitanien argileux)

OXFORDIEN

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CRAIE

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Coup«lilhologiqu«

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Lithologi«

Dolomiti calcaires, grts colcairet

Soblti ,

Argil« soblcuses

Cojcoireï à foluns

Croie bloncb« à silt&

Croie blanche argileuse, glauconieuse à lopartie inférieur«

Argiles gris n o * calcaires et finement •»obleuses à la partie supérieure

Sables jounes ou verts à ciment orgileui etgtauconieuK

Argiles sableuses bariolées, grès fins,présence de lignite

Calcaires gréseux et argileux

Calcaires dolomitiques

Argiles

Alternance de calcaires argileux et d e o/és

Alternance d'argiles colcoires el de calcairesargileux et gréseux

Calcoires oolithtques gris btonchâtre àintercalations argileuses.

. Grès gris blanc

Calcaires argileux et oolithiques ôintercalations argileuses

Argiles calcaires et sableuses gris noir ¿intercalations de cote aire s gréseux

repère oolithiqueArgiles colcoires grises à fines intercalât ionsgrfseuses

Colcaires oolithiques et graveleux

Argiles calcaires et colcoires orqileux

Colcoires gréseux, spaThiques, à silex 6 lapor tie inférieure

\r>~s\

132m <

200 m

373 m

^ ù

1538

Prof. Tot.1725 m

Tubage 18"5/:

k Tubage 13"3/l

Tubage 10H3/

Tubage 9" 5/1

Tubage 7"

10

III - LE RESEAU D'EAU GEOTHERMALE (Fig. 4)

Le réseau d'eau géothermale a une longueur totale de

7 Rnet est constitué :

- de 3 Rn de tubes en fibre de verre isolés thermiqueinent

entre les puits de production et la chaufferie

- de 4 Hn de tubes en éternit entre la chaufferie et le

puits de réinjection

Lors des premiers essais, un dégazage important s'était

produit dans le réseau entrainant la cavitation des pcmpes de reprise

en chaufferie.

Par la suite, expérimentalement, un fonctionnement satisfaisant

a été obtenu avec une pression à l'entrée des échangeurs de 4 Kg/an2,

cette valeur vérifiant les résultats d'une analyse faite par le B.R.G.M

sur un échantillon de fluide prélevé en tête de puits pour déterminer

le point de bulle.

D'autre part pour éviter tout dépôt sur les échangeurs

pouvant conduire à un colmatage ou à une diminution des échanges thermiques,

des filtres ont été prévus sur les canalisations amenant l'eau géothermale

jusqu'aux échangeurs. Un encrassement important de ces filtres s'est

produit au démarrage de l'installation mais par la suite a rapidement

disparu.

11

IV - L'ASPECT THERMIQUE : LES REGULATIONS

Les installations ont été élaborées pour utiliser

au mieux la géothermie et permettre la réinjection du fluide géothermal

à une température aussi basse que possible par l'utilisation de 3

pompes à chaleur d'une puissance électrique globale de 2.100 KW.

La production de chaleur peut être assurée par 3 sources

d'énergie différentes :

- la géothermie simple échange, au moyen de 3 échangeurs

à plaque en titane (Alfa-Laval).

- trois pompes à chaleur en série d'une puissance unitaire

de 2 millions de frigories/h (Brissoneau-York).

- des chaudières traditionnelles, d'une puissance globale

de 27 K th/h, suivant les besoins, fournissent l'appoint

nécessaire pour atteindre la température d'utilisation.

(1 POD 3 Kth/h, 1 fuel lourd 6 Kth/h, 3 charbon 6Kth/h chacune)

La présence de deux réseaux ayant des températures de retour

différentes permet (Fig. 5) :

. en faisant passer l'eau de retour du circuit "dalles pleines"

dans les évaporateurs des pompes à chaleur de transférer la

chaleur extraite de ce circuit à l'eau de retour du circuit

"radiateurV passant lui dans les condenseurs.

12

par simple échange avec les échangeurs en titane

fonctionnant sur le circuit d'eau géothermale de

chauffer l'eau du circuit "dalles pleines" dont les

températures de fonctionnement sont bien adaptées à

la géothermie

Afin d'obtenir le meilleur coefficient de performance

global possible pour les pompes à chaleur et de ne pas dépasser une

température de 60/62°C à la sortie des condenseurs (limitation due au

cycle du fréon) la régulation suivante a été adoptée :

par grands froids, la totalité des eaux de retour du

circuit dalles pleines qui ne passent pas dans

1'évaporateur est envoyée dans les condenseurs ; ceci

pour éviter de dépasser 60°C à la sortie des condenseurs.

Le débit du circuit dalles pleines étant de 310 m3/h,

nous aurons 90 m3/h en provenance du circuit dalles

pleines envoyées au condenseur (Fig. 6).

quand la température s'élève, les 90 m3/h sont progressive-

ment connectés sur le collecteur de départ afin de

refroidir les eaux provenant de l'échangeur qui sont à

une température trop élevée (Fig. 7).

ensuite, une part de plus en plus grande est court-

circuitée entre le collecteur départ et le collecteur

retour du circuit dalles pleines ; les évaporateurs

sont alimentés pour une part croissante avec de l'eau

provenant du circuit radiateurs.

13

- aux environs de 13°, le forage seul est capable d'assurer

tous les besoins en chaleur. Les parpes à chaleur sont

court-circuitées ; une part toujours croissante d'eau

est court-circuitée entre le retour et le départ du

circuit "dalles pleines" (Fig. 8)

Les principaux problèmes rencontrés lors du démarrage

de l'installation ont concerné la mise au point des pompes à chaleur

et les modifications sur le schéma de régulation. La mise au point des

pompes à chaleur a duré environ cinq mois.

Des modifications sur le schéma de régulation ont été

nécessaires car les températures de retour dans certains circuits étaient

plus élevées que prévues, faisant ainsi travailler les pompes à chaleur

légèrement au dehors des caractéristiques espérées.

Pendant la saison de chauffage 76-77 la puissance appelée

a été seulement de 16,5 K th/h par - 7°C. De tels besoins ne justifient

que la mise en service de deux pompes à chaleur seulement.

Entre + 6°C et + 7°C les échangeurs ont pu fournir une

puissance de 5,8 K th/h ce qui, pour un débit de 160 m3/h correspond à

un AT utilisé de 27,6°C.

14

C O U T D E L ' O P E R A T I ON

15

Le détail des investissements nécessaires nous a été

fourni par l'OPIHLM de. Q.n.oJUi. Les coûts sont donnés TTC.

Honoraires et frais 2,00 MF

(géomètre, préétude, assistance technique

surveillance géologique, essais,

coordination des travaux (PARICA))

Forages et puits 12,20 MF

(tubage, forage, têtes de puits

locaux techniques, électricité

(transfos + H.T. EDF) )

Réseau d• eau géothermale 2,80 MF

Achat échangeurs 0,75 MF

Achat pompes à chaleur 2,00 MF

Divers électricité 0,64 MF

(transfos, raccordement EDF)

Suppléments pour transformation 4,3 MF

(chaufferie, réseau primaire

et sous stations)

TOTAL TTC 24,69 MF

Le mentant global de tous les investissements (forage,

réseau, aménagement chaufferie et sous-station) qui sera évoqué lors

du financement, est d'environ 28,5 MF et inclut en outre des travaux

tels que la construction de la cheminée d'évacuation des fumées etc...

N.B. : Pour comparaison, les investissements nécessaires à la réalisation

d'une chaufferie traditionnelle d'une puissance de 29 Kth/h, seraient

d'environ 10 MF.

16

S U R C O U T G E O T H E R M I E

17

Parmi les investissanents mentionnés précédeninent

nous ne tiendrons pas compte

- des dépenses qui même en traditionnel auraient du

être faites (coordination de travaux... )

- des coûts des pompes et de leurs accessoires, des

1.000 mètres de tubage 7", qui n'ont pas été utilisés

et qui vont être revendus.

L'ensemble de ces dépenses étant estimé à 2/00 MF, le

surcoût total TTC pris en compte est de 22,69 MF arrondi à 22,7 MF.

Dans l'hypothèse "géothermie sans pompes à chaleur" le

surcoût considéré sera de 10,7 MF, ceci tient compte de l'achat des parpes

ä chaleur (2 MF) des transformateurs électriques pour leur alimentation

et des transformations nécessaires à leur installation en chaufferie (2 MF)

18

P O S S I B I L I T E D E D I M I N U E R C E S I N V E S T I S S E M E N T S

19

Coime il est apparu dans la présentation, les prcmoteurs

de l'opération de ZmzJJ,, en raison du caractère expérinventai de celle-ci,

ont "essuyé quelques plâtres" :

- régulation des parpes à chaleur

- incertitude sur les besoins réels des logements neufs à

construire (influence de l'isolation)

- incertitude sur les caractéristiques réelles de réservoir

Malgré cela, les bilans actualisés de la solution adoptée

à CKZÀJL (Géothermie avec pompes à chaleur) peuvent être comparés, avec

celui d'une solution traditionnelle.

Ces bilans peuvent encore être améliorés si l'on considère

ce que serait la solution technique adoptée maintenant, en tenant compte

de cette expérience.

1 - POMPES_A_ÇHALEUR

Une pompe à chaleur est actuellement inutilisée et ne

pourra l'être avant que d'autres utilisateurs, non prévus, ne soient raccordés.

Ceci est du essentiellement à la surestimation des besoins

de la ZAC du Mou&tn.

Le surcoût occasionné par cette pompe à chaleur, ses

raccordements peut être estimé à 1 MF environ.

20

2 - LES_FORAGES

Débiter plus de 220 m3/h avec le système actuel ne

conduirait qu'à réinjecter à une température supérieure. Or 220 m3/h

auraient pu être produits avec un seul doublet. La seule modification

aurait consisté en l'augmentation et l'approfondissement de la chambre

de pompage de façon à pouvoir y descendre une pcmpe immergée de caracté-

ristiques supérieures.

Le coût de ce doublet, équipement de pompage et têtes de

puits inclus aurait été d'environ 7,5 MF, au lieu de 12,2 MF pour les 2

doublets.

Le réseau d'eau géothermale aurait été lui aussi diminué de

moitié soit 1,4 MF au lieu de 2,8 MF.

Avec ces améliorations, les investissements à effectuer pour

la géothermie et les pompes à chaleur n'auraient été que 17,6 MF.

Dans cette même hypothèse, dans le cas "géothermie sans

pompes à chaleur',1 le surcoût aurait été de 14,6 MF.

Les calculs de rentabilité seront faits avec ces différentes

hypothèses : investissements réels, investissements améliorés.

21

B E S O I N S E N C H A U F F A G E - C O U V E R T U R E D E

C E S B E S O I N S P A R L E S D I F F E R E N T E S S O U R C E S :

G E O T H E R M I E , C H A U D I E R E S T R A D I T I O N N E L L E S ,

E L E C T R I C I T E ( P O M P E S A C H A L E U R )

22

I - ESTIMATION DES BESOINS POUR LA SAISON 76 - 77

Carme nous l'avons déjà mentionné, le démarrage de

l'installation a été perturbé par des problèmes d'adaptation des

panpes sur le réseau géothermal, de régulation sur les circuits primaires,

de mise au point sur les pompes à chaleur.

Cependant des mesures effectuées par EDF pendant les derniers

mois de la saison de chauffe pour différentes valeurs de la température

extérieure, ont permis de simuler un fonctionnement sans incident

pendant toute la période de chauffage 76 - 77 avec un débit géothermique

de 160 m3/h et les caractéristiques actuelles (3.000 logements, 2 pompes

à chaleur en service).

Ces calculs sont basés :

- d'une part sur l'analyse des températures ou moyennes

journalières instantanées - relevées pendant la saison

de chauffe 76 - 77 ; nous verrons plus loin que les

calculs des besoins varient légèrement suivant que l'on

tienne compte ou de l'une ou de l'autre.

- d'autre part sur les mesures effectuées sur chaque circuit

du réseau en fonction de la température extérieure, en

cours de fonctionnement stabilisé, permettant de connaître

pour chaque température extérieure les besoins réels et la

part des besoins fournis par chaque source (chaudière,

géothermie, pompes à chaleur)

I - A - Résultats d'exploitation pour 76 - 77

Les besoins en chauffage pour l'année 76 - 77 ont été

de 42.000 K th. Les conditions climatiques ayant été relativement douce,

le même calcul a été effectué pour l'année 6 9 - 7 0 (plus froide que la

moyenne) ; pour cette année les besoins auraient été de 46.000 K th.

Différentes hypothèses ont été considérées pour la

fourniture des besoins :

- avec géothermie simple échange

- avec géothermie associée aux pompes à chaleur

- avec chaufferie traditionnelle seule

Les besoins pour la fourniture d'eau chaude sanitaire en

été étant d'environ 1.000 K th, le total des besoins annuels pour la

saison 76 - 77 est de

42.000 + 1.000 = 43.000 K th

I - A - 1 - Fourniture_des_besoinsi_h^£othèse_"géothermie_avec_£om£es

à_çhaleur"

Géothermie : 26.100 (chauffage) + 1.000 (eau chaude sanitaire

été) = 27.100 K th soit 63 % des besoins

Chaudières : 12.500 K th soit 29 % des besoins

Electricité,

pompes à chaleur : 3.400 K th soit 8 % des besoins

24

I - A - 2 - Fourniture des^besoins^ h^gothèse "géothermie simple échange"

Géothermie 17.450 K th soit 41 % des besoins

Chaudières 24.550 K th soit 59 % des besoins

I - A - 3 - Consommations électriç ues ^ h jjothèse "géothermie avec £om£es

à chaleur"

(1) Chaufferie, services généraux.

(1) Parpes à chaleur.

(1) Forages.

TOTAL.

1.53O.OOO Kwh, soit 25 %

3.882.000 Kwh, soit 63 %

726.000 Kwh, soit 12 %

6.138.000 Kwh

I - A - 4 - Coût des_consommations électriçjues_annuellesi grimes incluses

dans 3 h^£othèses de fonctionnement

(1) Géothermie avec pcmpes à chaleur... 1.020.770 F TTC

(1) Géothermie simple échange.

(1) Chauffage traditionnel.

426.890 F TTC

211.680 F TTC

(1) Chiffres ccnniuniqués par EDF

25

I - B - Résultats prévisionnels dans l'hypothèse 4.000 logements

et 220 mVh

Estimation des besoins annuels pour 4.000 logements

Les besoins estimés, pour la saison de chauffage 76 - 77,

considérée conme assez douce, sont de 42.000 K th. La même simulation

effectuée pour une année plus froide 69 - 70, donne des besoins de l'ordre

de 46.000 K th. Si nous prenons 44.000 Kth pour valeur moyenne correspondant

à 3.000 logements, les besoins moyens mesurés les années précédentes pour

la Cavéz du SznLU étant de 33.000 K th, les besoins totaux en chauffage

dans l'état final du projet devraient être d'environ :

33.000 + ( 44.000 - 33.000 ) x 2 = 55.000 K th

D'autre part les besoins pour la fourniture d'eau chaude

sanitaire seront de 2 x 1.000 = 2.000 K th

Les besoins totaux annuels pour 4.000 logements sont donc

estimés à 57.000 K th

I - B - 1 Fourniture des besoins^ hjrgothèse "géothermie avec gommes

à chaleur"

Les caractéristiques de fonctionnement 76 - 77 (débit 160 m3/h,

température en tête 56°C, saison de chauffe 232 jours, énergie fournie

26.100 K th) correspondent à une température moyenne de réinjection de 26,7°C.

26

La même température de réinjection donne pour 220 m3/h

35.900 K th fournies par la géothermie pendant la saison de chauffage.

Besoins totaux annuels couverts par la géothermie :

35.900 (chauffage) + 2.000 (eau chaude sanitaire) =

37.900 K th soit 66 % des besoins

On peut supposer que le fonctionnement des pompes à

chaleur est identique à celui de la saison de chauffage 7 6 - 7 7 (2 pompes

à chaleur en service).

- électricité, pcmpes à chaleur : 3.400 K th soit 6 % des besoins

- chaudières : 15.700 K th soit 28 % des besoins

I - B - 2 -

Les mêtnœ calculs que précédemment nous donnent les résultats

suivants :

Géothermie : 24.660 K th soit 43 % des besoins

Chaudières : 32.340 K th soit 57 % des besoins

I - B - 3 - Consommations électri^ues_corresj)ondantes

Nous avons considéré que les 2 pompes à chaleur, fonctionnant

avec des régulations identiques, consomment la même quantité d'électricité et

que l'augmentation de la consommation en chaufferie et pour les services

généraux est proportionnelle à l'augmentation des besoins soit 32 %.

L'augmentation de puissance nécessaire pour passer de 160 à 220 m3/h a été

estimée à 16 %

27

Avec ces hypothèses les consommations électriques dans

l'hypothèse "géothermie avec pcmpes à chaleur11 sont les suivantes :

- Chaufferie, services généraux 2.020.000 Kwh soit 30 i

- Parpes à chaleur 3.882.000 Kwh soit 58 í

- Forages 842.000 Kwh soit 12 \

TOTAL 6.744.000 Kwh

I - B - 4 - Çout_des_consommations_électrΣues_annuellesi_£rimes incluses

dans les 3 hypothèses de fonctionnement

Nous avons estimé que les coûts, dans chaque hypothèse,

augmentaient en proportion de la conscnmation globale propre à chaque

hypothèse, ce qui n'est pas tout à fait exact puisque nous ne tenons pas

canpte de l'influence des primes fixes correspondant aux puissances

souscrites, mais donne cependant une bonne approximation.

- Géothermie avec pompes à chaleur 1.121,550 F TTC

- Géothermie simple échange 541.560 F TTC

- Chauffage traditionnel 279.500 F TTC

28

E C O N O M I E S E N E N E R G I E P R I M A I R E

R E A L I S E E S G R A C E A L A G E O T H E R M I E

29

J - HYPOTHESES DE CALCUL

Nous supposons un rendaient des chaudières de 75 % (ce

qui est peut être avantageux pour la solution traditionnelle car les

chaudières à charbon sont assez anciennes). D'autre part nous utilisons

les équivalences usuelles à savoir :

- 1.000 K th PCS = 100 TEP

- 1.000 Kwh élect. = 0,22 TEP

Toutes les consonmations électriques (ponces à chaleur,

forages et pcrrçes de circulation) sont ramenées en énergie primaire.

JJ - ECONOMIES EN ENERGIE PRIMAIRE HYPOTHESE "FONCTIONNEMENT 76 - 77 3

"3.000 LOGEMENTS, 42.000 Kth, 160 m3/h

Géothermie avec Géothermie

pcmpes à chaleur simple échagne

Energie primaire 53 % 68 %

(appoint + électricité)

Géothermie 47 % 32 %

TEP économisées/an 3.050 TEP 2.300 TEP

30

III - ECONOMIES EN ENERGIE PRIMAIRE, HYPOTHESE 4.000 LOGEMENTS,

57.000 K th, 220 m3/h

Géothermie avec Géothermie

pompes à chaleur simple échange

Energie primaire 45 % 62 %

(appoints électricité)

Géothermie 55 % 38 %

TEP éconanisées/an 4.470 TEP 3.102 TEP

REMARQUE :

Même en supposant que tout l'appoint soit fourni par des

chaudières au fuel, ces valeurs donnant les TEP économisées par an ne

représenteraient pas les économies en tonnes de pétrole importées.

En effet la conversion des Kwh électriques en TEP suppose que toute

l'électricité est fournie par des centrales au fueX. Celles-ci ne participant

envrion que pour 1/3 à la production totale d'électricité les tonnes de pétrole

d'importation économisées grâce à la géothermie sont respectivement :

3.950 tonnes dans l'hypothèse 3.000 logements, géothermie avec

pompes, à chaleur

5.450 tonnes dans l'hypothèse 4.000 logmenents, géothermie avec

pompes à chaleur

2.600 tonnes dans l'hypothèse 3.000 logements, géothermie simple

échange

3.520 tonnes dans l'hypothèse 4.000 logements, géothermie simple

échange

31

B I L A N F I N A N C I E R

R E N T A B I L I T E D E L ' O P E R A T I O

32

I - HYPOTHESES DE CALCUL

Nous supposons que l'investissement géothermique est

réalisé en 1 an et que l'exploitation passe progressivement de 160 m3/h

la première année (1977) à 220 m3/h en 1980 quand les 4.000 logements

seront raccordés.

Les coûts de référence sont les coûts actualisés sur 30 ans,

soit avec un taux de 5 %, soit avec un taux de 10 %.

JJ - COUT DE L'ENERGIE PRIMAIRE

Rappelons que la partie chaufferie traditionnelle à CfioJJL

comporte, 3 chaudières au charbon de 6 K th/h chacune, 1 chaudière au fuel

lourd de 6 K th/h et 1 chaudière au fuel domestique de 3 K th/h-

Les pouvoirs calorifiques de ces combustibles sont

respectivonent de :

- 9.700 mth par Kg de fuel lourd

- 8.300 mth par litre de fuel domestique

- 7.660 mth par Kg de charbon

33

Les rendements des chaudières sont estimés à :

- 75 % pour le fuel lourd

- 80 % pour le fuel domestique

- 75 % pour le charbon

Le coût des différents combustibles (coût réel du dernier

marché passé par les HLM de CA2ÂZ) est le suivant :

512,95 F TTC / tonne de fuel lourd

66,82 F TTC / 100 litres de FOD

392,74 F TTC / tonne de charbon

Ces valeurs nous donnent un coût à la K th utilisable de :

- Fuel lourd : 512,95= 70,51 F/K th

9,7 x 0,75

- FOD : 66,82 x 1000= 100,63 F/K th

100 x 8,3 x 0,8

- Charbon : 392,74

7,66 x 0,7568,4 F/K th

En tenant compte de la part de chaque chaudière dans la

puissance totale, nous obtenons un coût moyen de 72,45 F / K th

34

Avec cette valeur, les coûts en énergie primaire dans

chacune des hypothèses sont les suivants :

HypothëselSOm^/h, 3.000 logements

- Géothermie avec parpes à chaleur... 905.625 F

- Géothermie simple échange 1.778.650 F

- Chauffage traditionnel 3.115.350 F

- Géothermie avec pompes à chaleur... 1.137.465 F

- Géothermie simple échange 2.343.030 F

- Chauffage traditionnel 4.129.650 F

III - COUT DE LA MAIN D'OEUVRE, DE L'ENTRETIEN ET DU RENOUVELLEMENT DU

MATERIEL

Nous prendrons les coûts donnés par le bureau d'études

PARICA, basés d'une part sur des statistiques de l'OPIHLM concernant les

saisons de chauffe précédentes et d'autre part sur des estimations du

gros entretien pour les pompes à chaleur et les forages.

Ill - 1 - Coût de la main d'oeuvre

- Géothermie avec parpes à chaleur 360.000 F

- Géothermie simple échange 300.000 F

- Chauffage traditionnel 390.000 F

III - 2 - Coût de l'entretien du renouvellement du matériel

- Géothermie avec pompes à chaleur 657.000 F

- Géothermie simple échange 645.000 F

- Chauffage traditionnel 528.OCO F

IV - COUTS D'EXPLOITATION (HORS AMORTISSEMENT)

Nous supposons que l'exploitation passe de 160 m3/h

(3.000 logements) en 1977 ä 220 m3/h (4.000 logements) en 1980.

Seuls vont augmenter progressivement les coûts en énergie primaire et les

coûts en électricité, les frais de main d'oeuvre et d'entretien -

renouvellement du gros matériel restant identiques.

Le détail des calculs est donné dans les tableaux 1, 2 et 3,

pages suivantes.

36

ACTUALISATION DES DEPENSES D'EXPLOITATION

GEOTHERMIE AVEC POMPES A CHALEUR

COUT DE LA MAIN D'OEUVRE

taux 10 % Coef. 9,43. 360.000 x 9,43 = 3.394.800 F

taux 5 % Coef. 15,3. 360.000 x 15,3 = 5.508.000 F

COUT DE L'ENTRETIEN ET DU RENOUVELLEMENT DU MATERIEL

taux 10 % 657.000 x 9,43 = 6.195.510 F

taux 5 % 657.000 x 15,3 = 10.052.100 F

COUT DE L'ENERGIE PRIMAIRE ET DE L'ENERGIE ELECTRIQUE

••

••:Energie primaire

:Energie électrique

: Actualisation

: taux 10 %

:Energie primaire

:Energie électrique

•: taux 5 %

:Energie primaire

:Energie électrique

1977

i 905.625

. 1.020.770

1

905.625

: 1.020.770i

: 1

: 905.625

: 1.020.770

': 1978

! 982.905 .

: 1.054.363

: 0.909

• 893.461

: 958.416

: 0.952

: 935.726

: 1.003.754

1979

»

1.060.185

1.087.957

0.826

875.713

! 898.652•

: 0.907

961.588

986.777

: 1980à2007

1.137.465

1.121.550

! 7.695

8.752.793

: 8.630.327

: 13.511

! 15.368.290

.15.153.262

: TOTAL :

¡11.427.592 :

:11.5O8.165 :

il8.171.229 i

¡18.164.563 :

Tableau n° 1

37

ACTUALISATION DES DEPENSES D'EXPLOITATION

GEOTHERMIE SIMPLE ECHANGE

MAIN D'OEUVRE

taux 10 % Coef. 9,43

taux 5 % Coef. 15,3

ENTRETIEN ET RENOUVELLEMENT DU MATERIEL

taux 10 %

taux 5 %

ENERGIE PRIMAIRE ET ENERGIE ELECTRIQUE

300.000 x 9,43

300.000 x 15,3

645.000 x 9,43

645.000 x 15,3

2.829.000 F

4.590.000 F

6.082.350 F

9.868.500 F

••

••*: Energie primaire

:Energie électrique

:Actualisation

: taux 10 %

:Energie primaire

:Energie électrique

: taux 5 %

:Energie primaire

:Energie électrique

: 1

: 1

: 1

1977

.778.650

426.890

1

.778.650

426.890

1

.778.650

426.890

: 1

: 1

1078

.966.777

465.113

0.909

.787.800

422.788

0.952

.872.372

442.788

: 2

: 1

: 1

1979

.154.903

503.337

0.826

.779.950

415.756

0.907

.954.497

456.527

: 1980: à

2007

2.343.030

541.560

7.695

:18.029.616

• 4.167.304

: 13.511

¡31.656.678

: 7.317.017

: TOTAL :

¡23.376.016 :

: 5.432.738 :

¡37.262.197 :

: 8.643.222 :

Tableau n° 2

38

ACTUALISATION DES DEPENSES D'EXPLOITATION

CHAUFFAGE TRADITIONNEL

COUT DE LA MAIN D'OEUVRE

taux 10 % Coef. 9,43.

taux 5 % Coef. 15,3.

390.000 x 9,43 = 3.677.700 F

390.000 x 15,3 = 5.967.000 F

COUT DE L'ENTRETIEN ET DU RENOUVELLEMENT DU MATERIEL

taux 10 %.

taux 5 %.

528.000 x 9,43 = 4.979.040 F

528.000 x 15,3 = 8.078.400 F

COUT DE L'ENERGIE PRIMAIRE ET DE L'ENERGIE ELECTRIQUE

••

: Energie primaire

•:Energie électrique

rActualisation

: taux 10 %

: Energie primaire

:Energie électrique

: taux 5 %

•: Energie primaire

:Energie électrique

• 3

: 3

: 3

1977

.115.350

211.680

1

.115.350

211.680

1

.115.350

211.680

: 3

: 3

: 3

1978

.453.450 :

234.287 :

0.909

.139.186

212.967

0,952 j

.287.684

223.041

3.

: 3.

. 3.

1979

791.550

256.893

0.826

131.820

212.194

0.907

438.936

233.002

[ 1980: à: 2007

4.129.650 .

279.500 .

i 7.695

Í31.777.657

• 2.150.753

: 13.511 s

¡55.795.701 .

: 3.776.325•

TOTAL :

¡41.164

2.787

65.637

: 4.444

.013 :

.594 :

.671 :

.048 :

Tableau n° 3

39

V - COUTS ACTUALISES

Les calculs sont faits

- d'une part avec les investissements réels, soit 22,7. MF

pour la géothermie avec pompes ä chaleur et 18,7 MF pour la géothermie

simple échange

- d'autre part avec les investissements "améliorés", c'est-

à-dire en tenant compte des erreurs qui devraient pouvoir être évitées par

la suite, soit 17,6 MF pour la géothermie avec pompe à chaleur et 14,6 MF

pour la géothermie simple échange.

V - A - Avec les investissements réels

V - A - 1 - Taux 10 %

- Géothermie avec pompes à chaleur 55 .230 KF indice 100

- Géothermie simple échange 56.420 KF indice 102

- Chauffage traditionnel 52.609 KF indice 9S

V - A - 2 - Taux 5 %

- Géothermie avec pompes à chaleur 74.600 KF indice 100

- Géothermie simple échange 79.060 KF indice 106

- Chauffage traditionnel 84.127 KF indice 113

V - B - Avec les investissements "améliorés"

V - B - 1 - Taux 10 %

40

- Géothermie avec parpes à chaleur.

- Géothermie simple échange.

- Chauffage traditionnel.

50.126 KF indice 100

52.320 KF indice 104

52.609 KF indice 105

V - B - 2 - Taux 5

- Géothermie avec pompes à chaleur.

- Géothermie simple échange.

- Chauffage traditionnel.

69.495 KF indice 100

74.960 KF indice

84.127 KF indice 121

V - C - Hypothèse "conditions actuelles : 3.0D0 logements" avec un taux

d'actualisation de 5 %

Même dans la situation actuelle on constate que les-couts

actualisés de la solution géothermie avec pcmpes à chaleur, dans l'hypothèse

avec pcmpes à chaleur, et "investissements améliorés" sont

inférieurs de 4 % à ceux de la solution traditionnelle :

Investissements réels

- Géothermie avec pcmpes à chaleur.

- Géothermie simple échange

67,7 KT indice 108

66,9 indice 107

41

ïBY£Stissements_améliorés

- Géothermie avec parpes à chaleur 62,6 KF indice 100

- Géothermie simple échange 62,8 KF indice 100

- Chauffage traditionnel 65,0 KF indice 104

REMARQUE :

Dans cette hypothèse, il semble que la solution simple

échange soit plus intéressante que la solution avec pompes à chaleur.

Cela se comprend dans la mesure où l'on ne tire pas pleinement parti

d'un matériel prévu pour des besoins beaucoup plus importants.

42

D I S C U S S I O N D E S R E S U L T A T S

43

Les calculs montrent que :

- en prenant les investissements réels, la solution

géothermie avec pompes à chaleur donne des coûts

actualisés inférieurs de 13 % à ceux du chauffage

traditionnel dans l'hypothèse d'un taux de 5 %, et

supérieurs de 5 % dans l'hypothèse d'un taux de 10 %.

- en prenant les investissements "améliorés", la solution

géothermie avec pompes à chaleur donne des coûts

actualisés inférieurs à la solution traditionnelle de

5 à 21 % (suivant le taux considéré),

D'autre part il semble que dans tous les cas de figure

les pcmpes ä chaleur permettent d'améliorer le bilan tant énergétique

que financier.

I - RENTABILITE DE L'OPERATION

1 - 1 Validité des mesures et des hypothèses

La plupart des calculs effectués repose sur des mesures

réelles (mesures EDF) ou sur des coûts réels (investissements réels et

coût des combustibles communiqués par l'OPIHLM de CH.2ÁJL, coût des consommations

électriques communique par l'EDF).

44

Certes des hypothèses ont été émises sur le calcul

des besoins pour 4.000 logements et la couverture de ces besoins par

les différentes sources d'énergie. Mais l'erreur possible sur ces

valeurs ne peut être importante et remettre en cause les résultats.

Seuls les calculs concernant l'utilisation des pompes

à chaleur peuvent apparaître spéculatifs dans la mesure où l'on connait

mal encore la fiabilité d'un équipement qui a nécessité une longue

période de mise au point et qui n'a jusqu'à maintenant fonctionné que

quelques mois.- Nous reviendrons plus loin sur les contraintes techniques

liées au bon fonctionnement des panpes à chaleur.

Remarquons, de toute façon, que la solution géothermie

simple échange (sauf dans le cas investissements réels taux 10 %) reste

plus rentable que le chauffage traditionnel.

Par contre, carme le montre le calcul des coûts actualisés,

le choix du taux d'actualisation est primordial .

45

1 - 2 Le choix du taux d'actualisation

Celui-ci représente la différence entre le taux d'intérêt

des prêts devant couvrir l'investissement initial et le taux d'inflation

général (énergie, nain d'oeuvre, gros entretien).

- Le taux d'intérêt le plus désavantageux peut être

représenté par celui obtenu auprès d'organismes bancaires privés. Il

serait néanmoins possible d'obtenir auprès d'eux des prêts à 12 % sur

20 ans. Comme nous le verrons ultérieurement l'office des HLM de Creil

a obtenu des prêts beaucoup plus intéressants de la part de la caisse

des dépots (3,6 % sur 40 ans) et de la caisse d'épargne (9,75 % sur 30 ans)

- Le taux d'inflation moyen est difficile à cerner. On sait

cependant que le taux minimum visé par le gouvernement pour 1977 était

de 6,5 %. Les derniers chiffres montrent qu'il atteindra au minimum

9 % et vraisemblablement 10 %.

Ainsi même en considérant le taux d'intérêt le plus

désavantageux (12 %) et le taux d'inflation le plus optimiste (7 % ) , on

arrive à un taux d'actualisation maximum de 5 %.

Dans le cas des HLM de Creil, étant donné les prêts très

avantageux obtenus le taux d'actualisation correspondant à utiliser est

en fait compris entre 2 et 3 %.

46

Le financement obtenu est le suivant :

Prêt caisse des dépots à 3,6 % sur 40 ans 3.681.300

(pour aspect expérimental de l'opération)

Prêt du Comité Géothermie 3.7OO.OOO

(sur 7 ans avec intérêts progressifs

de 0 à 5 % et décalage des remboursements

d'un an)

Prêt de la caisse d'épargne de Senlis

à 9,75 % sur 30 ans :

en 1975 - 1976 8.764.000

en 1977 6.000.000

Droits de raccordement des organismes

constructeurs 4.400.000

Subventions

Agence pour l'énergie 400.000

Agence pour l'énergie (demande 1977) 600.000

Conseil général de l'OISE 500.000

TOTAL 28.045.300 F

Sur un financement total de 28.490.000 F, la différence devant

en partie être récupérée sur la revente de matériel non utilisé (tubes,

panpes etc...).

47

1 - 3 Influence des besoins sur la rentabilité de l'opération

L'importance des besoins calorifiques à couvrir á une

influence directe sur la rentabilité de l'opération. En effet que nous

fournissions 160 m3/h, 220 m3/h ou - plus tard - 270 m3/h, les

investissements restent les mêmes et plus le débit des puits est

Important, plus la géothermie couvre de besoins et améliore la rentabilité

de l'opération.

Ces conclusions ont été mises en évidence dans l'étude

B.R.G.M./B.E.T.U.R.E , financée par EPAMARNE (établissement public

d'aménagement de la ville nouvelle de Marne La Vallé), sur l'utilisation

de la géothermie dans les villes nouvelles de la région parisienne

(figures 9, 9 bis et 9 ter). Outre l'intérêt d'augmenter ce débit, ces

courbes montrent également l'importance du type d'utilisation dans les

logements : radiateurs basse température (2), dalles pleines avec appoint

électrique (1) ou solution mixte chauffage de base par air neuf et appoint

par radiateurs (3).

Dans le cas de l'opération de CfieÁZ, bien que le bilan soit

positif dans la situation actuelle, il convient de chercher d'autres

utilisateurs qui pourront exploiter pleinement le potentiel de

l'installation. En effet la chaufferie a été conçue pour utiliser 220 m3/h

alors que les puits peuvent produire jusqu'à 320 m3/h, avec chacun une

pompe immergée. Il reste une place pour un 4ème échangeur qui utiliserait

ce surplus de débit et alimenterait ces utilisateurs. Un inventaire est en

cours ; parmi les possibilités, mentionnons la base aérienne militaire de

CttùZ, un projet de piscine, un hôpital, un ensemble de 500 logements à

construire après 1980.

48

1 - 4 La simplicité de fonctionnement d'un doublet géothermique

C'est un point souvent négligé nais néanmoins très important.

Par rapport à une chaudière classique au fuel, qui dans une opération

géothermique reste inutilisée pendant 50 à 80 % de la saison de

chauffe et totalement inutilisée l'été pour la fourniture d'eau chaude

sanitaire, un doublet géothermique ne nécessite que le minimum de

personnel pour son entretien et son fonctionnement. En effet nous

ne trouvons sur le réseau géothermal que des pompes électriques (aucune

l'été à Melun l'Aimant qui fonctionne alors en thermo-siphon) qui ne

demandent pratiquement aucune surveillance alors qu'une chaudière à

charbon nécessite la présence constante d'une ou plusieurs personnes.

49

1 - 5 Intérêt des pompes à chal9ur

Les calculs satiblent démontrer l'intérêt des pompes à

chaleur dans le projet de OxnÂJi, tant sur le plan énergétique que financier.

Cet intérêt n'est plus aussi évident quand la température

de l'eau géothermale est plus élevée (65/7O°C)

D'autre part des systèmes de chauffage dans les logements

à très basse température de retour (système BTR) permettront de se passer

de pompes à chaleur même avec de l'eau à 55°C et d'augmenter la part des

besoins fournie par la géothermie.

Enfin une bonne utilisation techniquement et économiquement,

des pompes à chaleur nécessite une régulation complexe pas toujours facile

à faire fonctionner correctement :

- techniquement, les pompes à chaleur n'ont un bon coefficient

de performance que si l'on peut les faire travailler dans la plage de leur

caractéristiques optimales de fonctionnement (avec un AT entre la source

froide et la source chaude le plus faible possible) ce qui implique les

régulations diverses mentionnées précédemment, en fonction de la température

extérieure.

- économiquement, leur fonctionnement n'est intéressant que

dans une certaine plage du coût de l'électricité consommée par les moteurs ;

en effet les tarifs de l'EDF étant variables suivant le moment de la

journée et la période de l'année, il n'est pas économique d'utiliser les

pompes à chaleur pendant les heures dites "de pointe" (7H00 - 9H00 et

17H00 - 19H00, l'hiver). Il faut alors prévoir une deuxième régulation qui

arrête les pompes à chaleur à ce moment, l'appoint nécessaire devant alors

être fourni par les chaudières classiques.

50

Sans tirer de conclusions générales sur l'intérêt ou non des

porpes à chaleur, en renouvelant les réserves faites précédermnent,

disons qu'elles permettent apparenment d'améliorer le bilan de CtieÂJL,

que ce type de matériel est appelé à de nombreuses améliorations (type

de compresseur, fiabilité, type de fluide frigorigène etc...) et que leur

utilité ne peut être affirmée que cas par cas.

51

II - APPLICATION DES RESULTATS DE L'OPERATION DE CREIL A D'AUTRES OPERATIONS

Carme il a déjà été mentionné chaque projet est particulier ;

néanmoins il est possible d'appliquer les résultats de l'opération de

QJKLUL, à des projets présentant des investissements en forage équivalents.

Il y a d'ailleurs des chiffres que l'on retrouve dans tous les projets

géothermiques du Bassin Parisien, par exemple le seuil de besoins à partir

duquel la géothermie, exploitée par doublet peut être financièrement

intéressante. Ce seuil, que ce soit dans des projets concrets ou dans des

études est toujours voisin de 22.000/25.000 K th. Le cas de ZfiziL vérifie

bien cette valeur puisque pour deux doublets (et la fourniture d'eau

chaude sanitaire) nous avons 57.000 K th (au lieu de 2 x 25.000 = 50.000 K th)

Le niveau thermique assez bas (56/57°C) de l'eau géothermale

exploitée à Cte¿¿ permet justement de penser que des projets exploitant des

eaux plus chaudes devraient être encore plus intéressants, à condition

d'avoir des besoins équivalents.

Une étude financée par le Comité Géothermie et effectuée par

le B.R.G.M. en collaboration avec le B.E.T.U.R.E et portant sur les

possibilités d'utilisation de la géothermie dans l'habitat existant de 5

villes de l'Est Parisien a conclu dans chaque cas à la rentabilité du projet

(Figure 10).

L'intérêt de l'habitat existant par rapport à l'habitat neuf

est qu'on y connait très bien les besoins et les régulations. Un inconvénient,

cependant, la zone a desservir par la géothermie est souvent alimentée

par 2, 3 ou 4 chaufferies, nécessitant l'accord et l'entente des différentes

sociétés exploitantes pour adopter la solution géothermie.

52

III - LES LEÇONS A TIBER POUR LES OPERATIONS ULTERIEURES

Les enseignanents essentiels sont déjà apparus au cours

de l'étude. De cette expérience, deux leçons principales sont à tirer,

dont découlent à peu près toutes les erreurs techniques ou autres qui

seront à éviter dans l'avenir :

- une parfaite coordination entre les géologues et le

bureau d'études de chauffage devrait permettre d'optimiser

chaque projet tout en prévoyant une certaine flexibilité dans

les choix techniques adoptés afin de tenir compte de

certains aléas (variations des caractéristiques du réservoir,

régulations de circuits de chauffage différentes des

prévisions) ; ceci se serait traduit dans l'exemple de

Ch.<ùJL par la décision de n'effectuer dans un premier temps

qu'un doublet avec des caractéristiques techniques différentes

(puits déviés près de la chaufferie, chambre de pompage plus

importante...)

.- le délai de commande des pompes (6 à 9 mois) étant

finalement négligeable par rapport à l'étalement de la

construction des logements (3 à 6 ans), il est possible

d'adopter un planning suffisamment souple qui donnera le

temps aux géologues de connaître parfaitement les carac-

téristiques du réservoir, aux spécialistes de chauffage de

connaître les régulations exactes des circuits primaires,

de définir ensuite le fonctionnement optimal de l'installation

et l'équipement correspondant (pompes d'exhaure et de

réinjection, nombre de pompes à chaleur). Ce planning peut

contraindre à ne pas utiliser la géothermie pendant quelques

mois, encore qu'il soit possible de fonctionner provisoirement

en artésien sur le puits de production avec une pompe provi-

soire sur le puits de réinjection ; de toute façon un tel

inconvénient est sans comparaison avec l'avantage d'avoir

ensuite une utilisation optimale de la géothermie avec du

matériel parfaitement adapté.

53

Ceci à CJLQÁL, aurait évité de commander une pompe iirmergée

deux parpes de réinjection et leur équipement annexe (transformateurs,

raccordements) ainsi qu'une pompe à chaleur qui n'étaient pas nécessaires ou

surdimensionnées par rapport à leurs contraintes de fonctionnement.

Signalons enfin qu'il reste à trouver un financement

mieux adapté. Car actuellement les annuités de remboursement pèsent

très lourd au démarrage de l'opération : en effet la construction

des logements peut s'étaler sur 3 à 6 ans et pendant ce temps la géothermie

n'est pas pleinement utilisée alors qu'il faut malgré tout rembourser

les annuités correspondant aux importants investissements de forage,

canalisation, pompes etc...

• L'extension à la géothermie du projet de loi réglementant

les réseaux de distribution d'eau chaude récupérée à partir des centrales

thermiques permettrait de résoudre ce problème puisqu'il est prévu des

"subventions de compensation" permettant d'équilibrer la gestion de ces

réseaux dès la première année et de pratiquer un prix de la Kth identique

ä celui correspondant au raccordement de tous les usagers potentiels.

Le prêt du comité géothermie (70 % du montant du premier

forage, dans le cas d'un doublet, remboursable en 6 - 7 ans) ne peut

être considéré comme un financement mais seulement caime une couverture du

risque géologique, puisqu'en cas d'insuccès (puits improductif ou insuffi-

samment productif) le prêt reste en totalité ou partie acquis au maître

d'ouvrage.

54

C O N C L U S I O N S

55

Malgré l'existence de nanbreuses études portant sur

l'utilisation et la rentabilité de la géothermie, aucune encore n'avait

porté sur un cas réel. (Nous excluons l'opération de Melun l'Almont car

les investissements particulièrement peu élevés à l'épcque-2,5 MF en

1969 pour un doublet- ne sont plus représentatifs des coûts actuels).

L'expérience de Ciz¿t est particulièrement intéressante

puisqu'elle porte sur 4.000 logements, 2 doublets, exploite une eau

géothermale à basse température et utilise des pompes à chaleur.

Les calculs s'appuyant sur des mesures et des coûts réels

observés pendant la saison de chauffe 1976 - 1977 donnent des coûts

actualisés sensiblement moins élevés que pour un chauffage traditionnel.

Ceci est d'autant plus intéressant que la température du

réservoir exploité est relativement basse. Il est permis de penser que

les bilans éconardques de projets se situant dans des zones plus favorables

dégageront un intérêt pour la solution géothermique encore plus eppréciable.

Figure n° 1

I.. . puits 1

P u l t s, 3 zone de vorzone de vaux

puits 2le plessis pommeraie

CARTE DES ISOTHERMES DU DOGGER

(zone centrale du Bassin de Paris)

Figure n° 2

RETARTITION SCHEMATIQUE DU GRADIENT GEOTHERMIQUE

DANS LE BASSIN PARISIEN

Figure ne 3

.3.3- Courbe d'égale valeur du gradient géothermique (en 0C/100m)

Massifs anciens

Figure n° A

CIRCUIT D'EAU GBOTHERMAIiE

C » - 1

VOR 2" ASA GOO RTJ

123A5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

L E G E N D E

• Ponpe iirmergée

• Parpe de réinjection (régime d'hiver)

• Puits de production

Puits de réinjection

Echangeurs

Filtres

Entrée du fluide primaire

Parce de réinjection (régine d'été)

Parpes

Vanne neltresse

Vanne latérale

Figure n" 5

CREIL

3 échangeurs en parallele

REGULATION - TEMPERATURE EXTERIEURE - 7°C

PLANCHERSFiguren0 6

RETOUR

CAVEE DE SENLIS

220 m3/h

RADIATEURS

RETOUR

ZAC DU MOULIN

310 m3/h

DEPART

CAVEE DE SENLIS

395 m3/h

395 m3/h

DEPART

ZAC DU MOULIN

REGULATION - TEMPERATURE EXTERIEURE + 6° 5C

PLANCHERS

RETOUR

CAVEE DE SENLIS

220 m3/h

57°C

220 m3/h

EVAPORATEURS

APPOINT

CAVEE

Figure nc 7

POMPES

A CHALEUR

90 m3/h

CHAUDIERES

310 m3/h

DEPART

CAVEE DE SENLIS

J

RADIATEURS

RETOUR

ZAC DU MOULIN

420 m3/h

CONDENSEURS

APPOINT

ZAC

420 m3/h

DEPART

ZAC DU MOULIN

J

REGULATION - TEMPERATURE EXTERIEURE +.15,5°C

57°C

220 m3/h

PLANCHERSFigure n" 8

RETOUR

CAVEE DE SENLIS

58 m3/h

DEPART

CAVEE DE SENLIS

RADIATEURS

RETOUR

ZAC DU MOULIN

DEPART

ZAC DU MOULIN

E DU DKHIT D 'hAU GrJOTHERMAT,E, DU NCFu-SRl-J DE

*Í;OGEMENTS RACCORDES ET DU TYPE D'UTILISATION SUR LE COUT

GLOEÄL ACTUALISE DU CHAUFFAGE

27 030

26 000 ç

25 000 —

Schéma 2 Radiateur BT

— Schéma 1 Dalle convecteur

Schéma 3 M,«te

1B00 2800 3800Nombie de logement! raccordés

5800

Exempte de variationdu coût global actualisé duchauffage par géothermieen fonction du nombre delogements raccordés (tauxd'actualisation 10 %)

35 000

34 0O0

- 3? 000

31000

30 000 L-

Figure n° 9

— ^ — Schéma 2 Radiateur B T

— Schéma 1 Dalle convecteur

— - —• Schéma 3 Mixte

| Pur» de 200 rnVh |

2800 3800Nombre de logements raccordes

5800

Exemple de variationdu coût global actualisé duchauffage par géothermieen fonction du nombre delogements raccordés (tauxd'actualisation 5%)

Figure n° 9 bis

Coût global actualisé par logement

Durée d'exploitation : 25 ans Prix : valeurs mars 1976

Type de chauffage

Électrique— direct— mixte

Gaz— individuel— collectif

Chauffage urbain

Géothermie— 1 5 0 m 3 / h— 2 0 0 m 3 / h— 2 3 0 m 3 / h

Étalement sur 8 ans

taux 10 '/.

coût global

(F/lBmt)

13 48212 545

11 90413215

12 539

11 85911 26210 932

coefficient

119.7111.4

105.7117.3

111.3

105.3100

97.1

taux 5 '/,

coût global

(F/Igmt)

21 72319 499

18 68420 632

18 799

16 88415 74915 123

coefficient

137.9123.8

118.6131.0

119.4

107.2 .100

96

Étalement sur 11 ans

taux 5 %

coût global

(F/Igmt)

20 28718 254

17 47919 309

17 671

15 9841491914 352

coefficient

136.0122,4

117.2129.4

118.4

107.1100

96.2

Figure n° 9 ter

Figure n* 10

GEOTHERMIE EST PARISIEN

Désignation(nombre delogements)

LE BLANC-MESNIL

(2 279)

CLICHY S/S BOIS

(2 708)

CRLTEIL

(2 6872.

CHOISY-ORLY

(2 874)

VAL D1YERRES

(2 479)

Température

70° - 4

71 e + 3

69° - 3

66° - 3

70° - 3

GEOLOGIE

Transmissi- *vite en

darcymètre

32

45

28

18

24

Implantationdoublet

facile

facile

possible

facile

possible

INSTALLATIONS THERMIQUES

Chaufferie etcombustible

•I au charbon1 au fuel léger

2 au fuel domestique

1 au fuel lourd BTS1 au fuel léger

2 au fuel domestique

1 au charbon3 au fuel léger

1 au fuel lourd BTS

4 au gaz

Réseau Km

1,6

1,8

1.7

0,3

2,5

Nombre deGestionnaires

etd'exploitants

2 et 3

2 et 1

1 et 1

1 et 1

1 et 1

INTERET ECONOMIQUE **(débit de puits 200 m3/h)

taux 5 Z

0,78

0,79

0,84

0,80

0,84

taux 10 7

0,96

0,95

1,02

0,95

1,02

* La transmissivité est le produit de la perméabilité du réservoir exprimée en darcy par la hauteur utile de celui-ci en mètres.

xt L'intérêt économique suivant le taux d'actualisation est donné par le rapport entre le coût global actualisé sur 20 ans de lagéothermie (investissement + exploitation) et le coût global actualisé sur 20 ans de l'exploitation des installations existantes.