Géothermie : améliorer l'efficacité grâce au traitement de l'eau

En raison de la crise énergétique actuelle, on s'intéresse de plus en plus au potentiel des sources de chaleur alternatives, notamment les pompes à chaleur géothermiques. Cependant, les caractéristiques de l'eau et du sol dans au moins 30 % des régions suisses créent des conditions qui compromettent l'efficacité de ces installations, entraînant des coûts d'entretien élevés et des interruptions de fonctionnement.

Aucune solution durable n'existait jusqu'à présent. Aujourd'hui, la société valaisanne AQUA4D a démontré que son innovation en matière de traitement de l'eau pouvait enfin résoudre ces problèmes récurrents liés au déploiement de la géothermie et contribuer à accélérer la transition écologique de l'approvisionnement énergétique du pays.

Biofilm et bactéries ferrugineuses : une menace minuscule qui cause d'énormes problèmes

Contrairement aux circuits fermés des systèmes de chauffage, les pompes à chaleur géothermiques de surface apportent constamment de l'eau nouvelle – et donc de nouvelles bactéries et minéraux – provenant des nappes phréatiques, qui est extraite et introduite dans un échangeur thermique. Cela peut entraîner une accumulation susceptible de mettre tout le système hors service.

Plus important encore, dans les zones où le sol contient du fer ou du manganèse, ces éléments sont introduits lors de l'extraction des eaux souterraines. Une fois oxydés, ils attirent certaines bactéries, créant ainsi un biofilm et des boues problématiques qui s'aggravent souvent de manière exponentielle. Jusqu'à présent, cela nécessitait une maintenance coûteuse, exigeant des heures de travail et des interruptions de fonctionnement.

De plus, lorsque l'eau est réinjectée dans le sol, les dépôts bactériens et les boues commencent à obstruer le sol, rendant difficile la réinjection de l'eau dans le sol. Pour éviter la pollution des eaux souterraines, l'utilisation de produits chimiques est interdite. L'industrie recherchait donc désespérément une solution durable, et celle-ci existe enfin.

Quels sont ces effets ? Grâce à la modification de la structure de l'eau par cette technologie, les bactéries et les dépôts ne s'accumulent plus et n'adhèrent plus aux canalisations ou aux systèmes. Grâce à un traitement continu, qui nécessite très peu d'énergie, l'ensemble du système reste propre indéfiniment. Sans ce traitement, les accumulations peuvent provoquer des obstructions en quelques semaines.

Pour plusieurs clients à travers la Suisse, cela s'est traduit par un fonctionnement ininterrompu pendant plusieurs années, ce qui leur a permis non seulement d'éviter les problèmes de maintenance, mais aussi d'économiser de l'énergie et de réduire leurs coûts.

Étude de cas : FANUC (industrie)

Plusieurs fois par an, une équipe de Pärli AG se rendait chez FANUC pour nettoyer les échangeurs thermiques, où la pompe à chaleur géothermique présentait un débit insuffisant et des dysfonctionnements. « Nous devions démonter les échangeurs à plaques et les nettoyer à l'eau sous haute pression », rapporte Pascal Schatt, chef d'équipe chez Pärli. « À chaque fois, ils étaient complètement obstrués par des bactéries ferrugineuses. » L'équipe a essayé le nettoyage chimique, l'eau sous haute pression et le nettoyage mécanique, sans grand succès.

Après avoir consulté les techniciens d'AQUA4D®, deux unités de traitement 360G-B ont été installées dans la conduite d'alimentation en eau souterraine de FANUC et mises en service. « Le résultat a été absolument incroyable », rapporte M. Schatt. « Nous n'avons tout simplement plus été sollicités ! » Après avoir fonctionné pendant environ un an et demi sans aucun problème, les plaques et le filtre ont été retirés pour être inspectés. « Notre étonnement a été encore plus grand : tout était plus propre qu'au moment de l'installation, tout brillait même ! »

Étude de cas : Brigerbad (appartements)

Ce nouvel immeuble résidentiel situé dans le canton du Valais a été équipé d'une installation géothermique destinée au chauffage en hiver et au refroidissement en été, prévue pour fonctionner toute l'année. Peu après son installation, le système a été bloqué par des bactéries ferrugineuses, ce qui a entraîné son remplacement temporaire par une chaudière électrique à forte consommation d'énergie. Fin 2021, le canton du Valais a contacté AQUA4D pour se renseigner sur la possibilité de tester cette technologie, qui a ensuite été installée en janvier 2022.

Le projet a été suivi de près, les données montrant qu'il n'y avait plus de fluctuations et que la température restait constante à 47 degrés pendant 3 mois, ce qui prouve qu'AQUA4D contribue à maintenir une température stable entre l'eau entrante et l'eau sortante.

L'ingénieur-conseil de WELATEC explique : « Nous constatons que la situation s'est considérablement améliorée et qu'il n'y a plus aucun problème. Depuis son installation, l'échangeur thermique n'a plus jamais dû être nettoyé. La rénovation avec AQUA4D peut donc être qualifiée de succès total. »

AQUA4D : accélérer le déploiement de la géothermie

Jusqu'à présent, la dureté de l'eau associée à des conditions minérales défavorables empêchait d'exploiter l'énergie géothermique proche de la surface dans près d'un tiers du pays. Dans ces conditions, les échangeurs de chaleur géothermiques ne pouvaient pas être utilisés sans entraîner des coûts de maintenance prohibitifs.

Grâce au traitement efficace de l'eau dans divers types d'installations géothermiques, AQUA4D® contribue à ouvrir la voie à une adoption plus généralisée des pompes à chaleur durables. Et avec la spirale des coûts énergétiques qui menace de rendre l'hiver inconfortable, le moment n'a jamais été aussi propice pour le faire.