Avec le prix du pétrole et de l’électricité en hausse, de plus en plus de producteurs s’intéressent aux sources d’énergie renouvelables. Des serriculteurs ont choisi la géothermie, une forme d’énergie utilisant la chaleur des profondeurs de la terre. Ils nous racontent leur expérience.

Daniel Lemieux s’est doté d’un système de tapis chauffants alimenté par une série de pompes géothermiques pour sept de ses vingt-cinq serres. Des tapis chauffants Soleno1, deux pellicules de plastique qui enveloppent un matériau spongieux, dans lequel circulent des miniconduits d’eau et dont le dessous est isolé contre les pertes de chaleur, ont été posés directement sur les tables afin de garder les semis au chaud. L’air ambiant des serres peut donc être maintenu à 15 °C, car la chaleur qui émane des tapis crée un microclimat d’environ un mètre au-dessus des tables demeurant constant à 20 °C. L’eau qui circule dans les tapis est chauffée, à plus ou moins 50 °C, par des thermopompes à partir d’un système géothermique.

Il a choisi la géothermie parce que c’était le système le plus simple et qui offrait un potentiel d’économies intéressant. « 1 kW d’énergie t’en donne 4 de chaleur, selon Daniel Lemieux.

C’est mieux que l’huile à chauffage dont le rendement est de 1 kW payé pour 0,75 kW obtenu. » Selon Denis Marceau, qui a piloté le projet d’installation de géothermie chez M. Lemieux, cette installation pourrait facilement représenter des économies d’énergie pouvant atteindre 75 % avec l’ajout des tapis chauffants.

« La première phase du projet consistait à faire l’installation de sept unités de thermopompes à expansion directe, communément appelée DX (direct expansion), pour générer 140 kW d’énergie servant à alimenter les tapis chauffants, explique Denis Marceau, consultant en énergie pour Lys Air Mecanic. Il s’agit d’une installation hybride comme pour toutes les installations dans des serres ou dans des bâtiments commerciaux et industriels.

Il ne faut pas faire appel à la géothermie pour combler tous les besoins énergétiques par grands froids d’hiver ou pour chauffer rapidement un atelier qui a constamment les portes ouvertes. La géothermie offre plutôt une chaleur constante à basse température. »

Daniel Lemieux a préféré un système DX à un système traditionnel qui fonctionne avec un mélange d’eau et de glycol : « Le système DX n’a pas besoin de pompe de circulation. Ça fonctionne sur le même principe qu’un frigo. Il y a seulement un circuit de réfrigération scellé à entretenir. »

Pour générer les 140 kW d’énergie requis, 42 puits verticaux d’une profondeur de 30 mètres (100 pieds) ont été forés dans le périmètre entourant les bâtiments. Ces puits ne font que 8 cm (3 pouces) de diamètre et la géologie du sol a permis que chaque forage regroupe six puits disposés en éventail, avec un angle oblique de 20 à 30 degrés, ce qui réduit la surface d’exploitation du sous-sol pour le projet.

Chaque puits reçoit des conduits en cuivre dans lesquels un gaz similaire au fréon, répondant aux normes écologiques, a été mis sous pression et scellé avant même de quitter l’atelier de fabrication. Les conduits sont testés avant d’être mis en réseau et reliés à un tuyau collecteur branché directement dans la thermopompe située à l’intérieur du bâtiment.

Comme chaque thermopompe fonctionne indépendamment l’une de l’autre. Il est possible de les répartir à divers endroits, directement dans les serres là où se fera la distribution, au lieu de les placer dans une chambre mécanique et d’avoir à faire courir des kilomètres de tuyaux. Il faut consacrer 0,8 à 1,5 mètre carré de surface de plancher pour la thermopompe. À l’extérieur, rien n’est apparent à part le couvercle qui recouvre l’accès au connecteur, situé à une profondeur d’un mètre dans le sol.

L’Abri Végétal

Pour Jean Longpré et Manon Sévigny, propriétaires de l’Abri Végétal et qui produisent des légumes biologiques à Compton dans les Cantons-de-l’Est, la crainte de ne plus avoir accès à l’huile usée a motivé l’installation d’un système de géothermie en 2006, pour chauffer leurs 1858 mètres carrés de serres. Mais ce qui importe le plus à leurs yeux, c’est l’impact positif qu’ils auront sur l’environnement.

« L’installation de Compton est majeure, explique Denis Marceau. Elle génère 220 kW d’énergie. » Celle-ci sert à alimenter un système à air pulsé dont la distribution d’air chaud, àtravers la culture, se fait à l’aide de ballons de chauffage. L’installation préexistante, un système hydronique – un chauffage radiant au sol et dans le périmètre –, est devenue par le fait même un chauffage d’appoint.

L’installation horizontale de l’Abri Végétal a exigé l’excavation d’environ 4650 mètres carrés à une profondeur d’un mètre afin que 14 630 mètres linéaires de tuyaux puissent être reliés aux onze unités de thermopompes géothermiques. « Le choix d’opter pour une installation horizontale ou verticale dépend de plusieurs facteurs, dont la géologie du sol et la disponibilité de terrain, explique M. Marceau. Et pour chaque installation, nos ingénieurs peuvent déterminer ce qui est le plus rentable pour le client. S’il faut 800 kW pour chauffer la serre, quelle portion devrait être fournie par la géothermie? Est-ce 150, 200 ou 300 kW? »

« Dans l’option verticale, il faut compter un puits par tonne générée, poursuit Denis Marceau. Chaque thermopompe de 6 tonnes devra être alimentée par 6 puits et fournira l’équivalent de
72 000 BTU de chauffage. »
 
Thermopompe géothermique

Chaque kilowatt généré, dans le cas d’une installation DX, représente un investissement d’environ 1500 $. L’investissement, pour le projet des Serres Daniel Lemieux, en est un de l’ordre de 240 000 $, tandis que celui de l’Abri Végétal, un projet en option horizontale, atteint presque 300 000$. Les deux projets ont bénéficié d’une aide financière du MAPAQ et du Plan global en efficacité énergétique (PGEÉ) d’Hydro-Québec qui, combinés, représentent presque 60 % des frais d’installation.

Subventions

Le programme du MAPAQ, qui visait à promouvoir les énergies alternatives, est maintenant terminé. Chez Hydro-Québec, les projets d'optimisation énergétique des serres par la géothermie sont maintenant admissibles à un appui financier dans le cadre du programme Appui aux initiatives – Systèmes industriels. Ce programme cible et étudie la faisabilité des projets d’économie d’énergie électrique d’au moins 25 000 kWh.

Des pour… et des contre
Frank Zyromski, qui lui aussi a installé un système géothermique pour chauffer 5000 des 18 000 mètres carrés de serres, à L’Annonciation dans les Hautes-Laurentides, n’est pas convaincu que le résultat en vaut la peine. Anciennement à l’électricité, il avait converti son système au propane et à l’huile recyclée lorsque le programme biénergie s’était terminé trois ans auparavant.

« On a choisi la géothermie pour deux raisons : parce qu’on croît que ça peut être une solution écologique et parce qu’on pense qu’au taux actuel, ça serait plus rentable que d’utiliser des combustibles fossiles, dit-il. Je ne suis pas certain que ça soit la meilleure solution pour nous, parce que ça coûte cher même avec les subventions. »

Ils visent à ce que les 210 puits verticaux de 32 mètres creusés dans le roc en boucle fermée, qui utilisent un mélange d’eau et de glycol de grade alimentaire, offrent un rendement de 1 500 000 BTU/h nets dans la première phase du projet pilote. En deuxième phase, des capteurs solaires seront installés sur les serres et généreront de l’énergie dont le surplus serait redirigé et emmagasiné à même les puits, une pratique courante dans certaines régions en Europe. Cette phase du projet devrait permettre d’augmenter de 50 % la superficie chauffée des serres avec le même échangeur souterrain.
 
Thermopompe géothermique


Des problèmes possibles

En 2003, le projet pilote de la pépinière Madran, située à Bathurst au Nouveau-Brunswick, consistait à adapter la géothermie à un système existant de chaudières à l’huile qui alimentaient des calorifères à eau chaude. « Ce projet d’installation hybride testait les limites de la géothermie, selon Claude Cormier, ingénieur mécanique pour le Groupe Roy Consultants. On a doublé la quantité de calorifères pour baisser la température d’opération de l’eau de circulation afin de s’en servir avec des thermopompes. Un problème est survenu lorsqu’il a fait très froid et qu’il a fallu augmenter la température de l’eau. La température requise ne pouvant pas être fournie par les thermopompes a fait que celles-ci se sont éteintes et les chaudières à l’huile ont pris la relève. »
Un deuxième problème est survenu avec les pompes de circulation. « 15 km de tuyaux ont été enterrés à 2 mètres sous terre. C’est une quantité énorme pour un système de 120 tonnes, poursuit M. Cormier. Les pompes de circulation doivent faire circuler le liquide dans la boucle géothermique, mais par temps froid le mélange eau-glycol devient plus visqueux, comme de la mélasse. Ceci a donc nécessité de plus grosses pompes que prévu. »

Géothermie 101
Les systèmes de pompes géothermiques sont très courants en Europe. Le fait que la géothermie ne soit pas aussi populaire en Amérique du Nord tient du fait que nos ressources hydroélectriques et minérales étaient, jusqu’à maintenant, abondantes et disponibles à faibles coûts. Selon World Energy.org, plus de 30 000 édifices commerciaux et plus de 100 000 résidences canadiennes sont munies de pompes géothermiques.

Le principe de la pompe géothermique est simple. On peut le comparer à votre réfrigérateur qui garde les aliments au froid à l’intérieur et dont les serpentins situés derrière l’appareil deviennent chauds. Pour chauffer, on inverse le système.

Il est semblable à celui d’une thermopompe traditionnelle, sauf qu’au lieu que les serpentins soient exposés à l’air, ils sont enfouis dans le sol. Sous la ligne de gel, la température du sol est relativement stable; elle oscille entre 7 °C dans le Nord canadien et environ 20 °C dans le sud des États-Unis. La pompe géothermique se sert de cette source d’énergie soit pour chauffer ou climatiser un bâtiment. Celle-ci, par l’entremise d’un compresseur, n’a qu’à combler la différence entre la température du sol et les 20 °C que vous avez demandés en réglant votre thermostat. L’excédent de chaleur généré peut servir à chauffer l’eau d’un chauffe-eau ou être retourné dans le sol.


« Un système géothermique fonctionne bien s’il a été bien installé, dit Steven Bourque, installateur pour la firme Black and MacDonald au Nouveau-Brunswick et qui est appelé à rectifier des installations déficientes. Un système de boucles installé à l’horizontal devrait être bon pour 20 ans et plus. Il y a un risque à embaucher n’importe quelle compagnie qui fait de l’excavation pour sauver de l’argent sur les frais d’installation. Ça donne une mauvaise réputation à la géothermie.»


Avant de prendre sa décision
La Coalition canadienne de l’énergie géothermique travaille à la mise en place d’un programme de formation et d’accréditation pour les puisatiers et espère ainsi éviter que des installations artisanales ne voient le jour :
- Seules les installations traditionnelles peuvent être certifiées par la CSA (Association canadienne de normalisation). Il s’agit d’installations en circuit fermé, soit en vertical ou en horizontal, qui utilisent un antigel 100 % vert, un mélange d’eau et d’éthanol, qui ne présente aucun risque pour l’environnement en cas de déversement;
- La plupart des agriculteurs ont déjà un puits artésien à haute capacité qui peut être adapté pour chauffer et climatiser. On s’en sert alors comme puits d’alimentation. On fait passer l’eau dans une pompe géothermique puis on la rejette dans un puits secondaire, dans la nappe phréatique. Il s’agit d’une installation en circuit ouvert qui peut être certifiée CSA si les derniers 6 mètres sont scellés pour éviter une contamination de la nappe phréatique;
- D’autres technologies, comme le DX, ne sont pas encore approuvées CSA. Par exemple, tant que des normes quant à la qualité des tuyaux de cuivre ne seront pas émises, ces technologies ne pourront être certifiées;
- Le type de sol de votre région peut affecter la performance d’un système géothermique;
- La profondeur de la nappe phréatique, la qualité de l’eau et de terrain disponibles doivent également être prises en considération pour choisir le type d’installation.


Retour



Copyright © 2014 La Coop fédérée | Tous droits réservés