POMPES À CHALEUR
Install Magazine 948 – mars 2018
Évaluer et valoriser le potentiel géothermique de la Région de Bruxelles-Capitale
Forage exploratoire à Anderlecht dans le cadre du projet Brugeo
Le potentiel de la géothermie peu profonde est encore très méconnu à Bruxelles, d’où l’intérêt du projet Brugeo.
Le carottage permet d’extraire de la roche dont le potentiel thermique sera analysé en détail.
Le carottier (à droite) utilisé à Anderlecht dans ce test de terrain permet d’extraire de la roche. Un tube de forage classique (à gauche), plus rapide, est synonyme d’extraction destructive et ne permet d’extraire que de la boue.
C’est la société Smet Group, spécialisée dans les techniques souterraines qui s’est chargée du forage.
Bénéficiant d’un financement du Fonds FEDER de la Région de Bruxelles-Capitale et de l’Union Européenne, le projet Brugeo a pour objectif de valoriser le potentiel géothermique de la région bruxelloise, et plus précisément la géothermie peu profonde couplée à une pompe à chaleur. L’objectif consiste, à terme, à cartographier le potentiel géothermique de Bruxelles afin de stimuler le recours à cette source d’énergie propre et renouvelable. C’est dans ce contexte qu’un forage exploratoire a été mis en œuvre début février dans la commune d’Anderlecht. De ce forage résulteront des analyses et des résultats qui permettront de mieux définir ce potentiel géothermique.
Trois catégories de géothermie
Avant tout, il convient d’opérer un bref rappel de ce qu’est la géothermie. Si on se base sur le critère de la profondeur, l’exploitation de la chaleur du sous-sol (ou géothermie) est classée en trois catégories : géothermie très peu profonde (max. 5 m de profondeur), géothermie peu profonde (de 50 à 300 m de profondeur) et géothermie profonde (plus de 1000 m de profondeur).
Les deux premières catégories rassemblent les systèmes géothermiques pour lesquels un usage indirect de la chaleur est effectué. En clair, les puissances thermiques n’étant à ces profondeurs pas assez grandes pour alimenter directement un bâtiment en chauffage, ces systèmes nécessitent le recours à une pompe à chaleur. C’est le système de la géothermie peu profonde qui nous intéresse dans le cadre du projet Brugeo.
De son côté, la géothermie profonde permet d’alimenter directement des systèmes de chauffage urbain ou d’actionner des turbines dans le but de produire de l’électricité. On parle ici d’usage direct de la chaleur.
La géothermie peu profonde
Sur les dix premiers mètres de profondeur, la température du sol varie au fil des saisons ; mais au-delà, elle reste globalement constante. En Belgique, elle est de 10 à 14°C à 20-30 m de profondeur et augmente en moyenne de 3°C tous les 100 m. La géothermie peu profonde utilise ce potentiel par le biais de forages verticaux de 10 à 300 m utilisés pour capter la chaleur du sous-sol. On distingue ici les systèmes fermés et ouverts. Le système fermé échange la chaleur avec le sous-sol via un fluide caloporteur circulant dans une boucle fermée installée dans le forage (on parle de sondes géothermiques verticales), tandis que le système ouvert utilise la chaleur naturelle de l’eau des aquifères ou nappes phréatiques (on utilise ici des puits géothermiques).
Outre le fait d’utiliser une source d’énergie renouvelable inépuisable, la géothermie peu profonde présente l’avantage de pouvoir effectuer du chauffage en hiver et du refroidissement en été avec une seule installation, le tout pour des coûts de fonctionnement limités.
Le projet Brugeo
Le potentiel de cette géothermie peu profonde à Bruxelles étant toutefois très méconnu, il est apparu utile de mieux l’évaluer afin de promouvoir ce type de système. Avec près de 200.000 PAC géothermiques installées en France et environ 300.000 en Allemagne, nos voisins directs ont en effet quelques longueurs d’avance sur nous. En Région bruxelloise, l’installation de ce type de PAC géothermiques est freiné par le manque de connaissances précises du sous-sol. D’où l’intérêt de ce projet Brugeo qui vise à valoriser le potentiel géothermique de la capitale. Étant donné le contexte géologique et urbain de la capitale, Brugeo se concentre sur la géothermie peu profonde, avec des systèmes fermés et ouverts, associés à une PAC.
Ce projet rassemble les acteurs majeurs de la filière géothermie en Région de Bruxelles-Capitale, à savoir l’ULB (Service BATir – coordinateur), la VUB (Département d’Hydrologie et d’Ingénierie Hydraulique), le Service Géologique de Belgique (SGB-IRSNB), Bruxelles-Environnement et le Centre Scientifique et Technique de la Construction (CSTC-WTCB).
Un soutien européen
Le projet Brugeo fait partie de la programmation 2014-2020 du Fonds européen de développement régional (FEDER) qui, dans le cadre de la Politique de Cohésion de l’Union européenne, participe à la mise en place de divers projets qui se révèlent pertinents, notamment en matière d’utilisation rationnelle des énergies renouvelables. Sans entrer dans les détails, disons que dans ce contexte, la Région et le FEDER consacrent un peu moins d’un million d’euros au projet Brugeo. Dans le cadre de ce projet, les géologues du Service Géologique de Belgique (département de l’Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgiques) sont chargés de recueillir de nouvelles données sur le sous-sol bruxellois afin d’en préciser le potentiel géothermique. Le forage exploratoire d’Anderlecht fait précisément partie de ce programme.
Le forage exploratoire d’Anderlecht
Si le potentiel géothermique des couches superficielles du Tertiaire (terrain meuble rencontré en moyenne à Bruxelles sur les 40 à 100 premiers mètres de profondeur) est relativement bien connu, il n’en va pas de même pour les couches géologiques plus profondes, à savoir le socle Paléozoïque constitué de roches indurées plus anciennes et situées, à Bruxelles, sous les roches meubles. Or, ces roches présentent un double avantage. Elles affichent d’une part des propriétés thermiques plus intéressantes que les couches superficielles, et contiendraient peut-être d’autre part des fractures naturelles abritant des flux d’eau susceptibles d’être exploités pour des systèmes géothermiques ouverts. Or, la condition préalable pour bien dimensionner un système géothermique est de bien connaître le potentiel thermique du sous-sol exploité. Sans données précises à ce sujet, il sera difficile de dynamiser ce type de projet en Région de Bruxelles-Capitale.
Évaluation du potentiel thermique via des analyses géologiques
Le forage exploratoire du projet Brugeo a eu lieu sur un terrain mis à disposition par la commune d’Anderlecht. Les caractéristiques du sous-sol en cet endroit sont à priori comparables à celles d’une bonne partie de la Région de Bruxelles-Capitale, ce qui permettra de récolter des données utiles et extensibles au reste de la ville. D’une profondeur de 120 m, ce forage a d’abord traversé une couche de terrains meubles du Tertiaire de 70 m de profondeur, puis une couche de roches du Paléozoïque de 50 m. Le but est d’instrumenter ce forage, via des analyses géologiques, hydrogéologiques et thermiques du sous-sol. On a dans ce but réalisé des opérations de carottage du forage pour en récupérer de la roche, divers tests dans le forage (diagraphies géophysiques, tests de pompage et tests de réponse thermique), divers tests en laboratoire (analyses chimiques et isotopiques d’eau, analyses minéralogiques de la roche, analyse des propriétés chimiques de la roche), ainsi qu’un monitoring des venues d’eau durant plusieurs semaines après la fin des travaux.
Les résultats de tous ces tests devraient être connus et dévoilés assez rapidement. Ils permettront sans doute de confirmer ce que pensent les partenaires du projet Brugeo, à savoir que ce sous-sol présente un fort potentiel en matière de géothermie peu profonde.
Par Michel Hanoulle
