Grand potentiel pour les systèmes de stockage de l’énergie thermique des aquifères

Les systèmes de stockage de l’énergie thermique des aquifères à basse température permettent un chauffage et un refroidissement respectueux du climat – une étude du KIT révèle le potentiel pour l’Allemagne.

Les systèmes de stockage de l’énergie thermique des aquifères peuvent largement contribuer à un chauffage et à un refroidissement des bâtiments respectueux du climat : L’eau chauffée est stockée dans le sous-sol et pompée en cas de besoin.

Des chercheurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) viennent de découvrir que le stockage de l’énergie thermique des aquifères à basse température présente un grand potentiel en Allemagne. Ce potentiel devrait s’accroître à l’avenir en raison du changement climatique. L’étude comprend la carte la plus détaillée à ce jour des systèmes potentiels de stockage dans les aquifères en Allemagne. Les résultats sont présentés dans Geothermal Energy.

Plus de 30 % de la consommation d’énergie domestique actuelle en Allemagne est utilisée pour le chauffage et la climatisation des bâtiments. La décarbonisation de ce secteur pourrait donc entraîner d’importantes réductions des émissions de gaz à effet de serre et contribuer largement à la protection du climat. Les systèmes de stockage de l’énergie thermique dans les aquifères, c’est-à-dire dans les couches aquifères du sous-sol, sont bien adaptés au stockage saisonnier et à l’utilisation flexible de la chaleur et du froid. L’eau a une grande capacité de stockage de l’énergie thermique. Les roches environnantes ont un effet isolant.

Les systèmes de stockage d’énergie thermique dans les aquifères souterrains sont accessibles par des forages et utilisés pour stocker la chaleur des centrales solaires thermiques ou la chaleur résiduelle des installations industrielles. En cas de besoin, la chaleur peut être pompée à nouveau. Ces systèmes de stockage peuvent être parfaitement combinés avec les réseaux de chaleur et les pompes à chaleur. Les systèmes de stockage d’énergie thermique dans les aquifères à basse température proches de la surface (LT-ATES) se sont révélés particulièrement efficaces. La température de l’eau n’étant pas beaucoup plus élevée que celle de l’environnement, peu de chaleur est perdue pendant le stockage.

Plus de la moitié du territoire allemand est bien ou très bien adapté

Des chercheurs de l’Institut des géosciences appliquées (AGW) du KIT et du groupe de recherche junior sur la géoénergie durable ont maintenant identifié les régions adaptées au stockage de l’énergie thermique des aquifères à basse température en Allemagne. « Les critères pour un fonctionnement efficace du LT-ATES comprennent des conditions hydrogéologiques favorables, telles que la productivité des ressources en eau souterraine et la vitesse d’écoulement des eaux souterraines« , explique Ruben Stemmle. Le membre du groupe de géologie de l’ingénierie d’AGW et premier auteur de l’étude ajoute : « En outre, la consommation d’énergie pour le chauffage et le refroidissement doit être équilibrée. Elle peut être approximée par le rapport entre les degrés-jours de chauffage et de refroidissement. »

Les chercheurs ont combiné des critères hydrogéologiques et climatiques dans une analyse spatiale. Ils ont constaté que 54 % du territoire allemand se prêtera très bien ou bien à l’implantation de LT-ATES au cours des prochaines décennies. Ces potentiels se concentrent en grande partie sur le bassin nord-allemand, le fossé du Rhin supérieur et le bassin de la Molasse sud-allemand. La carte correspondante a été générée par les chercheurs à l’aide d’un système d’information géographique (SIG) et d’une analyse décisionnelle multicritères.

Le changement climatique va accroître le potentiel de stockage des aquifères 

D’après l’étude, les zones se prêtant bien ou très bien au stockage des TLT-ATES vont vraisemblablement augmenter de 13 % entre 2071 et 2100. La forte augmentation des régions très bien adaptées est attribuée à une demande croissante de refroidissement dans le futur, c’est-à-dire qu’elle sera due au changement climatique. Toutefois, l’utilisation des systèmes de stockage en aquifère est largement limitée dans les zones de protection des eaux, ce qui réduira les régions très bien ou bien adaptées d’environ onze pour cent. « Notre étude révèle néanmoins que l’Allemagne dispose d’un potentiel élevé de stockage saisonnier de la chaleur et du froid dans les aquifères« , déclare M. Stemmle.

Légende : Refroidir en été (à gauche) et chauffer en hiver : Les systèmes de stockage de l’énergie thermique des aquifères, c’est-à-dire des couches souterraines contenant de l’eau, sont adaptés à cet effet. (Graphique : Ruben Stemmle, AGW/KIT)
 

Publication originale (accès libre)

Ruben Stemmle, Vanessa Hammer, Philipp Blum et Kathrin Menberg : Potentiel du stockage de l’énergie thermique des aquifères à basse température (LT-ATES) en Allemagne. Geothermal Energy, 2022. DOI: 10.1186/s40517-022-00234-2 

https://geothermal-energy-journal.springeropen.com/articles/10.1186/s40517-022-00234-2