3500 logements chauffés par l’aquifère du Néocomien au Plessis-Robinson
Hauts de Seine Habitat, bailleur social public du département des Hauts-de-Seine (92), engagé dans une démarche environnementale, a souhaité utiliser une énergie renouvelable et locale pour le chauffage des 3 500 logements du Plessis-Robinson. Pour répondre à cet engagement, le maître d’ouvrage s’est tourné vers la géothermie pour approvisionner en chaleur ce patrimoine.
L’opération de géothermie a principalement consisté à réaliser deux forages de 1000 mètres de profondeur environ pour capter l’aquifère géothermal du Néocomien, et à installer des pompes à chaleur (PAC) de grande puissance pour alimenter le réseau de chaleur. Des travaux connexes essentiels sur les équipements d’appoint et la distribution ont aussi été nécessaires pour valoriser au mieux la ressource. En termes de planning, les travaux se sont déroulés d’août 2011 à mars 2013.
Contrairement à la majorité des opérations de géothermie, dites «profondes», il s’agit là de géothermie «intermédiaire». Le forage du Plessis-Robinson capte la formation géologique du Néocomien située entre 900 et 1 000 mètres de profondeur. C’est le premier doublet géothermique qui exploite cet aquifère en doublet, c’est-à-dire avec un forage de réinjection. La température de l’eau géothermale étant limitée à 38 °C, il est nécessaire de mettre en œuvre des pompes à chaleur de grande puissance.
Au Plessis-Robinson, le doublet au Néocomien constituait la solution la plus rentable et raisonnable compte tenu des besoins de chaleur. Avec des besoins en chaleur couverts à plus de 50 % par la géothermie, les résidents bénéficient d’un taux de TVA réduit, ce qui renforce l’attractivité économique du projet par rapport à une solution conventionnelle. Ce projet a été fortement soutenu par l’ADEME au titre du Fonds Chaleur en raison de son caractère innovant avec la valorisation d’une ressource non exploitée par doublet en géothermie.
Fonctionnement de l’installation
L’eau de l’aquifère du Néocomien est captée en profondeur à un débit de 200 m3/h, sa température est d’environ 38°C. Arrivée en surface, elle est clarifiée des particules mises en circulation par des filtres cycloniques et une maille filtrante pour limiter les problématiques de colmatage.
Ensuite, un échangeur thermique transfère les calories de l’eau de l’aquifère vers des pompes à chaleur qui remontent la température du réseau de chaleur afin d’assurer les besoins thermiques des logements raccordés. A tout moment, un appoint/secours permet, grâce à des chaudières fonctionnant au gaz naturel, de compléter la fourniture d’énergie ou pallier à toute défaillance de la centrale géothermique.
Enfin, l’eau géothermale, refroidie à 15°C, est renvoyée par le second puits géothermique dans son milieu d’origine pour ne pas altérer l’équilibre hydrogéologique du Néocomien. Il n’y a ainsi aucun échange de matière entre l’eau géothermale et l’eau du réseau, mais uniquement un transfert de chaleur.
Les aspects techniques novateurs
Production et réinjection dans l’aquifère du Néocomien La formation géologique du Néocomien est une nappe stratégique. Elle constitue en effet une réserve en eau potable pour la région parisienne. Pour cette raison, son exploitation ne pouvait se faire qu’avec la réalisation d’un doublet afin d’injecter quantitativement et qualitativement l’intégralité de l’eau puisée. Par ailleurs, l’aquifère étant constitué dans une couche argilo-sableuse, il présentait des contraintes d’exploitations importantes d’où l’importance de la qualité de la complétion (matériaux permettant le captage du réservoir) avec notamment un choix judicieux des crépines et du massif de gravier, ainsi qu’une efficacité de la filtration, en surface, des particules sableuses qui pourraient être entraînées.
Forages dans une zone résidentielle dense
Les travaux de forage ont été complexes à réaliser dans la mesure où il était nécessaire d’effectuer certaines phases de forage 24 h/24 afin d’éviter les problématiques d’effondrement du forage, de pénétration du fluide de forage dans le terrain et aussi de limiter la durée des nuisances pour les riverains. Les travaux ont nécessité des aménagements acoustiques du rig de forage ainsi que des dévoiements et barbotages des fumées des groupes électrogènes. Des réunions d’information avec les riverains et des visites de chantier ont été organisées pour sensibiliser le public et permettre aux travaux de se réaliser dans un contexte urbain dense. Les soutiens de la mairie du Plessis-Robinson et de Hauts-de-Seine Habitat ont été déterminants pour mener à bien l’opération.
Couplage de la géothermie avec des pompes à chaleur :
Deux pompes à chaleur centrifuges ont été mises en place pour atteindre une température suffisante pour le chauffage des logements du Plessis-Robinson. La température du Néocomien ne suffit pas pour le chauffage des logements anciens raccordés. Ainsi, les pompes à chaleur ont permis de viabiliser l’exploitation de la ressource en augmentant la température disponible à 70°C.
Travaux sur la distribution hydraulique optimale :
Un travail de fond a été mené pour optimiser l’énergie puisée dans l’aquifère géothermal. Ainsi, différents choix techniques complémentaires ont été mis en œuvre :
• diminuer les températures de retour de chaque circuit du réseau,
• réchauffer en priorité les retours les plus froids,
• réchauffer des circuits basse température par les circuits les plus chauds,
• piloter l’intégralité de la production par des automates.
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Les chiffres clés :
• Date de mise en service : mars 2013
• Nombre de logements : 3 500
• Nombre de sous-stations : 33
• Coût d’investissement : 12 M€ HT
• Aide Fonds Chaleur via l’ADEME : 4,85 M€
• Bilan développement durable et financier :
- 62 % des besoins en chaleur couverts par la géothermie
- 55 % d’énergies renouvelables
- 6 000 tonnes de CO2 évitées / an
- 25 % de réduction sur la facture de chauffage en 2013, puis 40 % dès 2014
• Doublet géothermique au Néocomien :
- Profondeur de l’aquifère capté : de 880 à 980 mètres
- Débit : 200m3/h
- Température de production : 38°C
- Température de réinjection : 15°C
• Process choisi : boucle géothermale avec pompes à chaleur centralisées
• 2 PAC de 3,4 MW chacune soit 6,8 MW
• COP machine : 4,5
• COP global moyen annuel > 4,2
Opérateurs
Maître d’ouvrage : Hauts-de-Seine Habitat OPH
Exploitant : Dalkia
Partenaires
Partenaire financier : Direction régionale Ile-de-France de l’ADEME au titre du Fonds Chaleur-Région Ile-de-France
Couverture du risque géologique : SAF-Environnement
Bureau d’études sous-sol : G2H-Conseil
Forage : COFOR
Crépines : Johnsonscreens®
Pompes à chaleur : FRIOTHERM
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