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30 mars 2008 7 30 /03 /mars /2008 23:00

Le Soleil réchauffe la surface de la planète.  L'énergie est , en partie, emmagasinée dans le sol.  À une profondeur de deux mètres, la température est à peu près constante.  Elle varie cependant selon la latitude.  Pour chaque parallèle elle varie d'environ 0,5 0C.  Ainsi, à Montréal, qui se situe à 450 de latitude nord, la température à deux  sous la surface du sol est d'environ 90C, alors qu'à la hauteur de Sept-Iles (500 de latitude nord) elle est d'un peu plus de 60C.  Pour la région de Montréal, 90C est plus chaud en hiver et plus froid en été que la température extérieure.

La géothermie exploite ces différences de température, à l'aide de thermopompes (pompes à chaleur), comme source de chaleur en hiver ou source de fraîcheur en été.  Plus la température du sol est élevée, plus l'économie d'énergie est importante.  La thermopompe fait circuler un liquide dans des conduits sous-terrains.  Elle augmente ensuite la température de ce liquide par échange de chaleur entre la terre ou l'eau qui s'y trouve et le liquide caloporteur.  Elle réchauffe ce liquide et en transfère la chaleur au bâtiment où à un chauffe-eau (ou aux deux à la fois).  Au cours de l'été on inverse le processus et le système joue ainsi le rôle de climatiseur.

On peut extraire la chaleur du sol, ou de l'eau, ou encore de l'air.   Dans tous les cas la température du milieu d'où on extrait la chaleur est importante.  À la température de -120C, la termopompe investit 1 kWh d'électricité pour recueillir 1 kWh de chaleur, ce qui fait que le coefficient de performance (COP) est nul.  C'est pourquoi les thermopompes air-air (celles qui retirent la challeur de l'air, à l'extérieur) ne sont pas très rentables sur une base annuelle puisque, pour 50 % des besoins en chauffage, la thermopompe n'est plus efficace, la température extérieure étant trop basse.  Il faut donc utiliser un système de chauffage d'appoint.  À ces conditions, l'économie annuelle en chauffage et en eau chaude est ramenée à 25 %, ce qui ne représente que peu ou pas d'économie étant donné l'investissement initial.

Il y a fort à parier que l'avenir appartiendra à la thermopompe eau-air, c'est-à-dire, à celle qui retire la chaleur de l'eau pour chauffer l'air de nos habitations et de tous les types de bâtiments.  L'eau de nos lacs, nos rivières ou du fleuve, même en janvier, n'est jamais plus basse que 4 %C (en profondeur), ce quii permet un COP de 3 (1 kWh d'électricité génère 3 kWh de chaleur pour une économie de 66 %).  Quand l'eau est plus chaude le COP monte  à 4 puis à 5, ce qui permet des économies de 75 % et de 80 % respectivement.  

Les thermopompes eau-air, particulièrement, sont définitivement vouées à un avenir prometteur.  On aurait intérêt à les utiliser, sur une grande échelle, surtout aux endroits où elles pourraient remplacer la production d'énergie à partir des combustibles fossiles.

Le procédé le plus rentable est définitivement celui qui consiste à extraire la chaleur de l'eau (lacs, rivières, fleuve , océan).  Le rendement est très élevé.  Les économies d'énergie sont de l'ordre de 65 % à 80 % en moyenne.  De plus, les coûts des installations sont relativement bas par rapport aux coûts des installations géothermiques conventionnelles.  Les thermopompes sont maintenant en mesure de produire non seulement de l'énergie thermique, mais également de l'énergie électrique.

Les installations géothermiques des États-Unis (Hawaï, Californie, Utah, Nevada) produisent pour environ un milliard de dollars d'électricité par année.  Cela représente une économie de 60 millions de barils de pétrole.  On prévoit qu'en l'an 2020, ces régions seront alimentés à la hauteur de 10 % de leur consommation totale en énergie thermique et électrique par la géothermie. 

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