Problématique : En quoi le stockage et la production de l`énergie

Problématique : En quoi le stockage et la production de l’énergie
peuvent-ils un bâtiment isolé énergétiquement autonome ?
Introduction : imaginez la situation suivante :
Pierre et Marie ont pour projet de construire une maison qui aura pour
caractéristique d’être énergétiquement autonome et isolé dans la campagne.
C’est la retraite, ils ont envies de prendre du bon temps. Ils ont donc pris la
décision de déménager dans un endroit calme, en dehors du réseau
électrique. Ils vont donc faire appel à une entreprise spécialisée dans ce genre
projet. Ils ont aussi comme envie une maison écologique fonctionnement aux
énergies respectueuses de l’environnement. La société va devoir s’adapté à
cette contrainte.
L’entreprise leur annonce donc qu’il faudra construire une maison
énergétiquement autonome, c'est-à-dire qu’elle produit l’énergie dont elle a
besoin.
I/ Présentation projet de production d’énergies.
Pour répondre à leurs attentes l’entreprise leur a précisé qu’il leur faudrait être
accroché à des énergies renouvelables, donc pour que la maison de pierre et
marie soit autonome il faut qu’elle produise elle-même son énergie :
Nous avons tout d’abord pensé à la Géothermie, son principe : extraire la
chaleur de la terre en puisant de l’eau chaude dans les sous sols, c’est
considère comme un stock d’énergie inépuisable. On trouve principalement de
les roches poreuse ou fissuré car c’est ici que l’on va retrouver de l’eau
chaude. Les meilleurs Aquifères sont les aquifères continus profonds, en
général l’eau est supérieure à 70 degré. Cette eau se trouve entre 1600 et
2000 mètres de profondeur.
INCONVENIENT :
-Pas rentable à l’échelle d’un bâtiment
-Pas faisable partout car il faut un aquifère profond.
Aquifère : Un aquifère est une formation géologique ou une roche,
suffisamment poreuse et fissuré et perméable, pour contenir, de façon
temporaire, ou permanente une nappe d’eau souterraine mobilisable. Une

nappe d’eau souterraine est un réservoir naturel d’eau douce susceptible
d’être exploitée.

----------) La géothermie très basse et basse énergie utilise l’énergie du
sous-sol pour produire de la chaleur, soit de façon indirecte grâce à des
pompes à chaleur pour élever le niveau de température (géothermie très
basse énergie), soit de façon directe (géothermie à basse énergie).
Fonctionnement Géothermie :
Le rayonnement du soleil et les conditions climatiques ont une influence sur
la température terrestre des premiers mètres du sous-sol. Le sol et l’eau dont
il est gorgé sont donc réchauffés. Ce n’est pas très chaud (environ 10° C),
mais c’est suffisant pour pouvoir chauffer une maison… à condition d’installer
une pompe à chaleur géothermique. Il s’agit d’un équipement qui fonctionne
exactement comme le réfrigérateur qui trône dans ta cuisine, mais à l’envers !
Grâce à un circuit, le réfrigérateur capte en permanence la chaleur contenue
dans les aliments et la rejette à l’extérieur grâce à la grille « échangeur »
située à l’arrière de l’appareil. La pompe à chaleur géothermique, elle, capte
la chaleur du sol pour la ramener à l’intérieur des bâtiments. Cependant,
pour bien fonctionner tout au long de l’année, il faut qu’elle soit installée dans
une zone où la température du sous-sol est stable (c’est-à-dire qu’elle reste la
même tout au long de l’année).
Au final, le bilan reste intéressant car même si elle nécessite un peu
d’électricité pour fonctionner, la pompe à chaleur géothermique peut
fournir jusqu’à 60 % des besoins en énergie pour chauffer une maison !

1 - Un premier circuit de tuyaux (circuit primaire) remplis d’eau collecte la
chaleur à faible profondeur et le fait remonté vers la maison.
2 - Le circuit primaire arrive au contact d’un deuxième circuit de tuyaux
(échangeur thermique) remplis d’un fluide caloporteur (un fluide permettant
de transporter la chaleur entre deux ou plusieurs sources de température) et le
réchauffe, le faisant passer à l’état de gaz.
3 - Il gagne le compresseur : comme son nom l’indique, cette petite
machine alimentée en électricité compresse le gaz pour augmenter sa
température. Le gaz brûlant arrive au contact d’un troisième circuit de tuyaux
(circuit secondaire) remplis d’eau et lui cède sa chaleur. Ce circuit alimente le
plancher chauffant partout dans le bâtiment et permet de le chauffer.
4 - Le gaz du circuit secondaire se refroidit. Il arrive dans le détendeur, qui fait
le travail inverse du compresseur en jouant sur la pression : le gaz redevient
liquide. Il poursuit sa route jusqu’à rencontrer de nouveau le circuit primaire
qui ne cesse de rapatrier la chaleur du sous-sol… Et c’est reparti pour un tour
!
En fonction de ce que l’on veut chauffer (habitations individuelles, serres,
bâtiments collectifs…) et des caractéristiques du sol, on installera des pompes
à chaleur plus ou moins puissantes. Cependant, le système de chauffage par
géothermie doit être complété par un autre mode de chauffage d’appoint pour
prendre le relais quand la demande en énergie est trop importante,
notamment pendant les périodes de grand froid.
Mais il y a aussi une autre sorte de géothermie, qui sera bien plus
intéressante dans notre cas, c'est-à-dire une maison seule et non un
groupement d’habitation. Elle sera appelé la géothermie peu profonde à basse

température alors que la précédente était une géothermie profonde à haute
température, donc plus adapté pour un plus grand nombre d’habitations.
Géothermie peu profonde à basse température :
On va dans ce cas là utiliser le captage horizontale qui est un système de
captage enterré à plus de 60 cm de profondeur afin de ne pas craindre le gel,
une surface d’environ 1.5 à 2 fois la surface habitable à chauffer est
nécessaire. Située à 2 ou 3 mètres des arbres pour ne pas endommager les
capteurs, l’emplacement doit rester perméable et ne pas être traversé de
réseaux d’eau. Par contre, le puisage des calories en horizontal engendre un
vrai refroidissement de la terre, jusqu’à sa surface. Il faut donc être vigilant sur
les d désordres : pelouse roussie ou cuite en particulier. En fonction de la
puissance nécessaire pour chauffer le bâtiment, la pompe à chaleur (PAC)
aura un dimensionnement spécifique. Le captage a pour rôle de fournir à
l’échangeur la pompe à chaleur l’énergie qui sera émise dans l’habitaion. Ce
captage peut facilement supporter un surdimensionnement car le système ne
risque pas d’être endommagé.
Résumons les avantages et les inconvenants :
Avantage :
La géothermie en profondeur ne dépend pas des conditions atmosphériques
(soleil, pluie, vent), c’est une source d’énergie quasi-continue les gisements
géothermiques ont une durée de vie de plusieurs dizaines d’années (30 à 80
ans en moyenne)/
Inconvénients :
Les sistres de forages sont limités en fonction du type de roche (roche chaude
facile à percer). Risque de rejets gazeux nocifs ou toxiques, risque de
réchauffement duite de forage. Certaines pratiques de forages augmentent les
risques sismiques. Certaines technologies utilisent des produits chimiques à
fort impact environnemental.
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Il existe plein d’autres moyens de produire de l’énergie, et nous allons voir
celle qui est disponible pour en produire grâce à l’énergie solaire. Les
principaux moyens de production d’énergies renouvelables sont, à nos jours,
l’éolien et le solaire. Tout d’abord, nous allons nous concentrer sur les
panneaux solaires.
-Pour l’instant le parc éolien français atteint une puissance de 8 592 MW fin
juin 2014.