Comprendre la géothermie et l'utilisation de la pompe à chaleur

La géothermie via une pompe à chaleur, c'est l'ensemble des procédés par lesquels l'énergie produite par la terre est transformée en chaleur afin de produire de l'électricité. En effet sous la terre, il existe une chaleur extrême. Cette chaleur sert notamment à réchauffer les roches au niveau de la croûte terrestre. La géothermie et la pompe à chaleur est aussi utilisée pour le chauffage de l'eau et de ses vapeurs. L'exploitation de cette énergie qui se trouve dans les profondeurs de la terre pour un usage constitue le coeur de la géothermie. Elle est destinée à produire de l'énergie électrique mais elle sert aussi en matière d'isolation. Le mot en lui-même a des origines du jargon grec où Gê signifie Terre et thermos, chaud. Ce qui permet d'obtenir une science qui vise à étudier l'ensemble des moyens et techniques par lesquels la récupération de la chaleur naturelle du sol est faite. Cette énergie provient à la fois de la radioactivité naturelle et de la chaleur résiduelle. Cette dernière n'est que le résultat des phénomènes produits sous terre. Pour extraire cette énergie, il est utilisé une pompe à chaleur.

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Quels sont les différents types de géothermie ?

On retrouve différents types de géothermie en fonction des techniques utilisées pour l'extraction. Ces techniques elles aussi dépendent de la température des eaux. De ce fait, on distingue la géothermie basse énergie de la géothermie de moyenne énergie, qui à son tour est différente de celle dite de haute énergie. Le chauffage géothermique basse énergie se présente lorsque les températures de la chaleur et de l'eau géothermales sont comprises entre 20 et 90 degrés Celsius. C'est la géothermie de basse énergie qui permet d'assurer l'alimentation des appareils électriques domestiques. Il faut comprendre par-là les systèmes de chauffage qui sont utilisés dans les bâtiments et logements. Elle permet aussi d'assurer le fonctionnement des appareils de même nature utilisés dans les organisations. À partir de 90 °C, il s'agit de la géothermie de moyenne énergie. Dans ce cas, les eaux géothermales sont liquéfiées et utilisées. Leur chaleur est transférée à une autre source liquide qui à son niveau crée une vapeur. Cette dernière va permettre de créer la chaleur nécessaire pour faire actionner une turbine. Une fois cette turbine mise en marche, cela permettra la production d'énergie. Au-delà de 160 °C il s'agit de la géothermie de haute énergie. Elle assure la même fonction que la géothermie de moyenne énergie. Elles sont toutes les deux utilisées pour produire de l'électricité.

Quel est le principe de fonctionnement de la géothermie ?

La géothermie ne fonctionne que par extraction de l'énergie contenue dans la terre pour le chauffage d'une habitation ou pour produire de l'électricité. Il s'agit d'une source d'énergie renouvelable étant donné qu'elle est sans cesse reproduite naturellement par le soleil, le vent ou la pluie. Cette exploitation consiste en un transfert de force qui se fait de l'extérieur vers l'intérieur. Le passage est facilité par des échangeurs, un générateur et un détendeur. En effet, l'énergie est prélevée de la source froide grâce à un évaporateur. Cette source froide n'est rien d'autre que le lieu où la source d'énergie est prélevée. L'échange se fait donc au travers de l'évaporateur qui va chercher l'énergie présente dans le sol. Cet évaporateur est composé le plus souvent d'une tuyauterie souple par laquelle circule une eau glycolée. Cette énergie est par la suite récupérée grâce au condenseur sous l'action des tuyaux ou des radiateurs pour être restitués dans la source chaude. Le transfert est surtout rendu facile grâce à l'action du générateur et du compresseur. Tout ce procédé constitue la pompe à chaleur utilisée en géothermie.

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Comprendre comment marche la pompe à chaleur

Pour faciliter la compréhension de la pompe à chaleur, il faut garder à l'esprit que son mode d'action est semblable à celui d'un réfrigérateur. Elle se base sur l'utilisation de la thermodynamique des fluides et des gaz frigorigènes. Ce sont ces gaz qui sont soumis aux mouvements de détente et de compression pour la fourniture de l'énergie. Cette pompe à chaleur fonctionne alors par un système de captage qui permet au fluide caloporteur de circuler le long du circuit. C'est ce fluide qui transmet les unités de chaleur du sol à la pompe à chaleur qui va à son tour la faire évacuer vers le système de chauffage. Ainsi, le fluide frigorigène récupère ces unités de chaleur de la terre, se transforme en gaz puis disparait en s'évaporant. Ce phénomène s'explique par la température du fluide qui s'intensifie suite à l'énergie contenue dans la chaleur qu'il a capté. Quant au compresseur, comme son nom l'indique, il compresse le fluide frigorigène en l'aspirant. Après cela, le fluide devient encore plus chaud. S'en suit une condensation de ce fluide très chaud qui permet de transférer la chaleur qu'il contient à l'eau du chauffage. Le détendeur entre alors en action pour faire baisser le niveau de pression du fluide avant qu'il ne s'évapore. Plusieurs types de capteurs peuvent entrer en compte dans le cadre de ce processus.

Différents types de capteurs

On peut parler de capteurs horizontaux, verticaux ou du captage par nappe phréatique. Le captage horizontal permet d'assurer une bonne conductivité et une meilleure inertie au niveau du sol. Mais pour utiliser un capteur horizontal, il faudra que le sol soit très perméable, ce qui permettra de faciliter le circuit et les échanges. Pour la protection, les capteurs peuvent être couverts par une surface quelconque. Il est conseillé d'éviter de placer ces capteurs à proximité d'une surface où se trouve un arbre. Les capteurs verticaux peuvent être utilisés pour une meilleure conductivité. À condition qu'ils soient installés sur de la bentonite. Cette installation revient beaucoup plus chère en comparaison au captage horizontal. Il est soumis à une autorisation et sa mise en place nécessite l'intervention d'un professionnel en géologie. En dernière option, il existe le captage par recours à la nappe phréatique. Ce type de captage est d'ailleurs plus rentable sur le plan énergétique. Le captage peut se faire dans un forage ou dans un puits.

Quels sont les avantages de la pompe à chaleur géothermique ?

La pompe à chaleur présente bon nombre d'avantages pour les personnes qui bénéficient de son installation. Étant donné qu'elle n'est pas installée en extérieur, son utilisation ne nécessite donc pas d'unité extérieure. Elle est donc indépendante. De plus, le chauffage géothermique vous permet de faire des économies considérables en termes d'énergie. Sa capacité à refroidir de manière passive fait d'elle un dispositif non énergivore. Un autre avantage est le rapport qualité-prix dont disposent ces pompes. Elles ont une durée de vie très longue car en période de température froide, la température de sol est plus élevée. Ce qui fait que la pompe sera moins sollicitée et donc pourra se préserver plus longtemps.

Les services procurés par la pompe à chaleur

La pompe à chaleur permet de produire le chauffage pour être bien au chaud à son domicile en période hivernale. Elle permet aussi de chauffer de l'eau pour la douche. Elle intègre donc parfaitement les fonctions du système de chauffage. La pompe à chaleur peut aussi assurer la production de fraicheur. Cela se fait en inversant le fluide frigorigène. Cette pompe est en effet dotée d'une capacité d'inversion qui lui permet de produire le froid ou le chaud. La production simultanée de froid et de chaud est possible grâce à la thermo-frigo-pompe.

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