mai 2010

Parlons-en

L’énergie géothermique et les mines

Par J. Raymond et R. Therrien

De plus en plus de systèmes de pompes à chaleur géothermique, utilisés pour le chauffage et la climatisation des bâtiments, sont aménagés sur des sites miniers désaffectés afin de tirer avantage des ressources en eau. Les premiers systèmes mis en opération au début des années 1990, comme ceux de Springhill1 en Nouvelle-Écosse et de Park Hills2 au Missouri, ont démontré que ces systèmes permettent d’importantes économies d’énergie.

D’autres projets de plus grande envergure ont récemment vu le jour, comme le projet Mine Water3 à Heerlen au Pays-Bas où l’eau pompée dans des anciennes mines de charbon approvisionne un système énergétique de quartier raccordé à plusieurs bâtiments. Tous ces systèmes ont été installés pour des bâtiments situés près de mines inactives. Les ressources d’énergie géothermique de basse température sont aussi importantes sur les sites miniers actifs et pourraient être exploitées davantage.

Les pompes à chaleur géothermique offrent des économies d’énergie conventionnelle de l’ordre de 60 à 70 % pour le chauffage et de 30 à 40 % pour la climatisation. Ces systèmes utilisent le sous-sol pour produire ou absorber de la chaleur, ce qui les rend plus efficaces que tout autre système disponible sur le marché.

Pour fonctionner, les pompes à chaleur géothermique nécessitent un apport en énergie électrique et un fluide caloporteur pour transférer l’énergie thermique. Le fluide est un mélange d’eau et d’antigel qui circule dans des tuyaux enfouis sous terre lorsque le système est aménagé en circuit fermé. De l’eau captée dans un aquifère ou un bassin de surface peut aussi être utilisée lorsque le système est aménagé en circuit ouvert. Pour chaque kilowatt de capacité de chauffage ou de climatisation, un système type a besoin d’un débit de circulation d’eau de 2 à 4 L/min. Des forages sont effectués pour enfouir des tuyaux sous terre ou pomper de l’eau souterraine et approvisionner un système géothermique; pour cette raison, ce système s’avère plus dispendieux qu’un système de chauffage et de climatisation conventionnel.

Les sites miniers regorgent de ressources qui peuvent être utilisées pour aménager des systèmes géothermiques, tout en limitant le nombre de forages de façon à réduire les coûts d’installation. Par exemple, l’eau souterraine inondant des mines est utilisée pour approvisionner les systèmes de Springhill, de Park Hills et de Heerlen mentionnés ci-dessus. Des travaux ont été effectués à Mines Gaspé à Murdochville, Québec, pour évaluer le potentiel géothermique des mines souterraines inondées puisque la ville compte les exploiter. L’eau stockée dans une fosse à ciel ouvert ou un bassin de rétention peut également être utilisée avec un système géothermique. À Saint-Bruno-de-Montarville, Québec, des condominiums sont chauffés et climatisés à l’aide de pompes à chaleur géothermique approvisionnées par l’eau inondant l’ancienne carrière Goyer4. Les aires d’accumulation de déchets miniers constituent aussi un milieu propice pour enfouir des tuyaux de systèmes géothermiques à boucle fermée et bénéficier de la chaleur dégagée par l’oxydation des minéraux contenus dans les déchets. Des travaux de recherche sont en cours à la Mine Doyon, Québec, pour démontrer le potentiel géothermique des stériles miniers exothermiques.

Les mines actives, qui doivent chauffer et climatiser leurs bâtiments ou les galeries souterraines, profiteraient de systèmes géothermiques. L’eau souterraine accessible par le système de pompage déjà en place pour assécher les galeries pourrait être utilisée pour approvisionner les pompes à chaleur. Dans une optique de développement durable, l’aménagement de ce type de système serait effectué de concert avec les municipalités avoisinantes afin qu’elles génèrent aussi des économies d’énergie. Ce développement contribuera à atténuer l’impact environnemental associé à l’eau d’exhaure et aux déchets miniers.

jasmin.raymond.1@ulaval.ca
rene.therrien@ggl.ulaval.ca



Jasmin Raymond est un étudiant au Doctorat en hydrogéologie à l’Université Laval actif dans le secteur de la géothermie. Ses intérêts de recherche concernent l’énergie géothermique de basse température et les systèmes de pompe à chaleur. René Therrien est directeur du Département de géologie et de génie géologique de l’Université Laval et enseigne l’hydrogéologie. Ses travaux de recherche portent sur le développement de modèles numériques utilisés pour simuler l’écoulement d’eau souterraine et de surface, le transport de contaminants et les transferts de chaleur.

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