ATES : une solution durable pour le chauffage et le refroidissement
D'année en année, les réglementations en matière d'efficacité énergétique deviennent plus strictes. Les exploitants de bâtiments et les gestionnaires d'installations sont confrontés à des coûts de mise en conformité croissants et à des systèmes qui peinent à suivre. Il est de plus en plus évident que les systèmes de chauffage et de refroidissement traditionnels, basés sur les combustibles fossiles, ne répondront pas aux normes de demain.ATES : une solution durable pour le chauffage et le refroidissement
D'année en année, les réglementations en matière d'efficacité énergétique deviennent plus strictes. Les exploitants de bâtiments et les gestionnaires d'installations sont confrontés à des coûts de mise en conformité croissants et à des systèmes qui peinent à suivre. Il est de plus en plus évident que les systèmes de chauffage et de refroidissement traditionnels, basés sur les combustibles fossiles, ne répondront pas aux normes de demain.
Le stockage d'énergie thermique par aquifère (ATES) s'attaque de front à ces problèmes. Cette technologie puise dans les sources d'eau souterraines qui restent à des températures constantes, stockant et fournissant de l'énergie de chauffage et de refroidissement tout au long de l'année, réduisant ainsi la consommation, les coûts et le carbone.
A Equans, nous concevons, livrons et entretenons des systèmes ATES pour des sites commerciaux et industriels. Nos clients voient leurs factures d'énergie diminuer, tout comme leurs émissions de carbone. La technologie fonctionne en douceur, nécessite peu d'entretien et fonctionne de la même manière, qu'il fasse très chaud ou très froid dehors.
Qu'est-ce que ATES et comment fonctionne-t-il ?
Le stockage d'énergie thermique par aquifère est une technologie géothermique peu profonde qui exploite des réservoirs d'eau souterrains naturels pour stocker et récupérer l'énergie thermique à des fins de chauffage et de climatisation saisonnières. Le système pompe l'eau souterraine des aquifères, extrait ou ajoute de l'énergie thermique, puis renvoie l'eau au stockage.
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Pendant l'été, ATES capte l'excès de chaleur des bâtiments et le stocke sous terre.
- En hiver, cette chaleur stockée est pompée pour réchauffer les mêmes bâtiments.
- Le processus s'inverse pour le refroidissement : les températures fraîches de l'hiver sont utilisées pour soulager les mois les plus chauds.
Pensez-y comme à une batterie thermique rechargeable propre à la nature. Au lieu de brûler du gaz ou de faire fonctionner des refroidisseurs électriques 24 heures sur 24, l'ATES emprunte aux températures souterraines stables de la terre. L'aquifère peut conserver l'énergie thermique pendant des mois, prêt à la fournir lorsque les bâtiments en ont le plus besoin.
Stockage de la chaleur excédentaire en été
Les bâtiments commerciaux et industriels génèrent une chaleur indésirable importante en été. La plupart des installations la laissent s'échapper, mais ATES capte cette chaleur grâce à un système de circulation d'eau souterraine.
Le processus utilise un réseau de puits qui puisent dans les aquifères souterrains à des profondeurs qui varient selon le type de système. Les systèmes ATES fonctionnent généralement à une profondeur comprise entre 50 et 200 mètres pour un bâtiment unique ou un site compact. L'eau souterraine froide est pompée de l'aquifère "froid", qui reste généralement à une température proche de 13°C dans les systèmes peu profonds. La pompe à chaleur utilise l'excès de chaleur du bâtiment et le transfère dans l'eau souterraine, augmentant ainsi la température jusqu'à environ 18°C ou plus. L'eau chaude est ensuite réinjectée par des puits dans un aquifère "chaud" distinct.
Une fois sous terre, cette eau chauffée se propage à travers les formations rocheuses poreuses. L'aquifère devient un grand réservoir de stockage souterrain qui conserve l'énergie thermique pendant des mois. La roche et le sol agissent comme une isolation naturelle, empêchant la chaleur de se dissiper.
Récupération de la chaleur en hiver
En hiver, le processus fonctionne à l'envers. Les pompes extraient l'eau chaude stockée dans le réservoir souterrain et l'eau à 18°C retourne à la surface par le même réseau de puits. Au niveau de la pompe à chaleur, le système extrait l'énergie thermique de l'eau souterraine et l'élève à 35-45°C, ce qui convient aux systèmes de chauffage des bâtiments.
L'eau souterraine refroidie, revenue à sa température initiale de 13°C, retourne dans l'aquifère froid par le biais de puits d'injection. Le cycle crée une boucle continue entre deux zones de stockage souterraines distinctes. L'une contient de l'eau chaude, l'autre de l'eau froide, la pompe à chaleur gérant le transfert d'énergie entre les deux.
Pourquoi choisir ATES pour les bâtiments commerciaux et industriels ?
Sous la pression d'une décarbonisation rapide et d'une maîtrise des coûts, les exploitants de bâtiments et les gestionnaires d'installations sont pris entre le marteau et l'enclume. Le stockage d'énergie thermique dans les aquifères offre une solution pratique, en utilisant le stockage thermique souterrain pour repenser la gestion conventionnelle de l'énergie.
Les économies s'accumulent
L'opportunité est importante. Le ministère américain de l'énergie indique que 30 % de l'énergie utilisée dans les bâtiments commerciaux est gaspillée. Les systèmes ATES exploitent ces déchets et les transforment en stockage thermique.
Les systèmes ATES atteignent souvent des facteurs de performance saisonnière (SPF) compris entre 3 et 5, bien [IP1] [IP2] au-dessus des installations traditionnelles de chaudières et de refroidisseurs, et peuvent offrir des taux d'efficacité énergétique saisonniers (SEER) de plus de 60, ce qui est environ quatre à six fois plus efficace que les systèmes de refroidissement conventionnels.
Les systèmes géothermiques commerciaux présentent généralement des périodes de remboursement de 5 à 10 ans, certains systèmes étant livrés en 5 ans seulement en raison des coûts d'exploitation plus faibles. Sur des cycles de vie de 20 ans, le coût total de possession est supérieur à celui des systèmes conventionnels.
Une fiabilité sur laquelle vous pouvez compter
Les températures au sol se maintiennent entre 10 et 15°C tout au long de l'année. Le temps change en surface, mais les conditions souterraines restent constantes. Lorsque les vagues de chaleur font grimper la demande du réseau et que les équipements commencent à tomber en panne, votre système continue de fonctionner. De même, les vagues de froid qui submergent les systèmes de chauffage conventionnels n'affecteront pas vos opérations.
Les gestionnaires d'installations savent que les pannes de refroidissement estivales surviennent lorsque la demande atteint son maximum et que les coûts de réparation grimpent. Et les pannes de chauffage en hiver peuvent souvent interrompre les opérations. ATES réduit ces risques. Le sol offre des performances constantes par rapport aux systèmes dépendants des conditions météorologiques qui luttent contre les extrêmes saisonniers.
Un seul système fait tout
L'ATES élimine le besoin d'équipements de chauffage et de refroidissement distincts. Vous n'avez pas besoin de chaudières, de refroidisseurs ou de conduites de gaz. Le système souterrain assure à la fois le chauffage et le refroidissement en déplaçant l'énergie thermique entre le bâtiment et le sol.
En ce qui concerne la maintenance, il s'agit de pompes et d'échangeurs de chaleur. C'est tout. Fini le temps des équipements de combustion ou des systèmes de réfrigération qui tombent en panne.
Contrairement aux systèmes de pompes à chaleur géothermiques en boucle fermée (GSHP), qui font circuler un fluide dans des tuyaux enterrés pour extraire la chaleur du sol, l'ATES pompe l'eau souterraine entre deux zones aquifères souterraines. Cette approche en boucle ouverte permet une capacité de stockage thermique saisonnier bien plus importante, faisant d'ATES le choix pratique pour les grands bâtiments commerciaux et industriels où un système en boucle fermée ne serait pas viable d'un point de vue technique et économique.
Maintenir une longueur d'avance sur les réglementations
Les obligations en matière de carbone se renforcent, mais ne disparaissent pas pour autant. L'ATES vous permet d'anticiper les exigences de conformité au lieu de les rattraper lorsque 2030 et 2050
Les systèmes de stockage d'énergie thermique d'Aquifer réduisent considérablement les émissions par rapport à ce que consomment la plupart des bâtiments aujourd'hui. Pour vos résultats financiers, cela se traduit par des voies plus faciles pour obtenir des certificats de construction écologique, des certificats d'énergie renouvelable et des crédits carbone, sans le chaos habituel des rénovations. Vous évitez également de démonter les salles d'usine ou d'interrompre les opérations pour des mises à niveau complexes
L'aéroport de Schiphol a été confronté à un défi familier : atteindre des objectifs de décarbonisation ambitieux sans compromettre la performance opérationnelle. La neutralité carbone étant imposée d'ici 2030, l'aéroport avait besoin d'une technologie éprouvée capable de fournir des résultats mesurables à grande échelle.
L'aéroport a déployé l'ATES dans l'ensemble de ses installations. Les données recueillies après la mise en œuvre montrent une réduction de 60 % de la consommation d'énergie pour le chauffage et la climatisation, et une baisse de 45 % de la consommation de gaz par rapport aux niveaux de référence de 2019. Ces mesures montrent une performance soutenue sur plusieurs cycles opérationnels, et pas seulement les résultats des tests initiaux.
Le projet a révélé des informations clés pour des installations similaires. L'intégration de l'ATES fonctionne mieux lorsqu'elle est coordonnée avec l'infrastructure existante plutôt que par le biais d'un remplacement complet. Le système géothermique peu profond de Schiphol est désormais le principal responsable de la régulation du climat, les systèmes fossiles étant conservés pour la demande de pointe et la résilience.
L'argument économique s'avère tout aussi convaincant. La réduction des coûts énergétiques a généré un fonds de roulement pour des investissements supplémentaires en matière de développement durable, tout en répondant aux exigences réglementaires. Ce double avantage permet de relever le défi de l'allocation des ressources auquel la plupart des installations sont confrontées lorsqu'elles poursuivent une décarbonisation globale.
Le bilan du déploiement d'Equans aux Pays-Bas comprend plus de 700 installations d'ATES. Schiphol se situe au niveau supérieur de la complexité en tant qu'environnement à haut volume où la fiabilité du système affecte directement la continuité de l'activité. Ses performances soutenues montrent que l'ATES peut fonctionner dans les conditions exigeantes de aviation, l'un des secteurs les plus complexes en matière de contrôle climatique.
Les opportunités de déploiement de l'ATES en Europe
La géologie de l'Europe favorise l'adoption généralisée de l'ATES, où les conditions favorables du sous-sol, en particulier les formations sableuses avec des eaux souterraines accessibles, peuvent desservir des milliers d'installations commerciales.
Les zones industrielles, les installations de soins de santé et les parcs d'affaires se prêtent bien à l'installation. Au-delà de l'accès adéquat aux eaux souterraines, l'infrastructure existante permet souvent l'intégration des systèmes d'extraction d'énergie électrique sans modifications majeures.
L'économie est le moteur de l'adoption des systèmes d'extraction d'énergie électrique tout autant que les facteurs environnementaux. Les économies opérationnelles constituent à elles seules un argument convaincant, tandis que les avantages environnementaux liés à la réduction de la consommation de combustibles fossiles suivent naturellement, sans coûts supplémentaires.
Au sein d'Equans, nous soutenons les projets de stockage de l'énergie thermique des aquifères de bout en bout, depuis la faisabilité et l'obtention des permis jusqu'à la conception, la livraison et la maintenance, avec un point de contact unique. Nos équipes ont livrédes systèmes thermiques à faible émission de carbone dans des aéroports, des hôpitaux, des universités et des immeubles commerciaux. Contactez-nouspour discuter de votre potentiel ATES et des prochaines étapes.
Questions fréquemment posées sur ATES
Les projets ATES commerciaux sont généralement rentabilisés en 5 à 10 ans, certains sites y parvenant en 5 ans seulement grâce à des coûts d'exploitation plus faibles. Sur une durée de vie de 25 à 30 ans, le coût total de possession dépasse systématiquement celui des installations conventionnelles de chaudières et de refroidisseurs.
Les systèmes à eau chaude fonctionnent le mieux pour les grands bâtiments qui ont besoin de chauffage et de climatisation tout au long de l'année : bureaux, hôpitaux, aéroports, zones industrielles. Il faut avoir accès à un aquifère productif et disposer d'une surface suffisante pour installer deux puits. Une étude de faisabilité est la première étape.
Les pompes à chaleur géothermiques extraient la chaleur du sol par le biais de tuyaux enterrés, elles ne stockent pas l'énergie de manière saisonnière. L'ATES pompe l'eau souterraine réelle entre deux zones aquifères, ce qui permet une capacité de stockage beaucoup plus importante et en fait un choix pratique pour les grands sites commerciaux.
L'aéroport de Schiphol a enregistré une baisse de 45 % de sa consommation de gaz après son déploiement. Pour la plupart des bâtiments remplaçant les systèmes au gaz, ATES réduit les émissions de chauffage et de refroidissement de 50 à 70 %.
