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Sondes géothermiques
Pour qu’une pompe à chaleur fonctionne de manière efficiente toute l’année, il est nécessaire qu’elle utilise une source d’énergie à haute température. Une source d’énergie telle que le sous-sol permet de garantir une température de 15°C même pendant les jours les plus froids de l'hiver. L’air extérieur n’est pas une source idéale car sa température est la plus faible lorsque les besoins de chaleur sont les plus élevés, ce qui engendre une mauvaise efficacité de la pompe à chaleur.
Les 10 premiers mètres du sous-sol sont directement influencés par la température de l’air extérieur et le rayonnement solaire, entrainant une variation saisonnière de la température. Au-delà de 10m la température reste relativement constante autour de 10°C et augmente avec la profondeur à raison de 3°C par 100m. A 500m de profondeur la température du sous-sol est d’environ 25°C. Ainsi les forages de plus de 300m permettent d’avoir un fonctionnement efficient de la pompe à chaleur. Cependant lorsque l’on prélève de l’énergie au terrain avec une sonde géothermique, la température moyenne autour de la sonde diminue petit à petit car la régénération naturelle n’est souvent pas suffisante. Si l’on veut éviter cette baisse de température, il ne faut pas simplement puiser de l’énergie dans le terrain mais aussi en restituer afin de garantir un équilibre saisonnier. Dans cette configuration, le terrain n’est donc plus à considérer comme une source d’énergie mais plutôt comme un stockage saisonnier d’énergie thermique. Une utilisation rationnelle et durable du stockage géothermique implique donc de restituer autant de chaleur que ce que l’on en puise afin d’éviter tout appauvrissement du sous-sol.
Aujourd’hui les sondes géothermiques jusqu’à 300m de profondeur sont monnaie courante. Même s’il est vrai qu’il n’existe actuellement pas de solutions de forages sur le marché à la fois efficaces et économiques, la sonde géothermique est aujourd’hui le système de stockage thermique le plus attractif en termes de coût, capacité et efficience énergétique.
L’Ecole Polytechnique de Zurich et l’Alliance 2SOL développent une sonde géothermique coaxiale pouvant aller jusqu’à 550m de profondeur et qui permettra à l’avenir une utilisation efficace et économique du sous-sol à grande profondeur.