Étude de cas — Une nouvelle approche des systèmes d’énergie géothermique au Canada
Comment l’Office de protection de la nature de Toronto et de la région (TRCA) a mis à jour ses plans de construction pour y inclure l’énergie géothermique à circuit ouvert.
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Ontario
Résumé
Pour la conception de son nouveau siège social, l’Office de protection de la nature de Toronto et de la région (TRCA) avait l’intention de faire appel à un système géothermique à circuit fermé pour le chauffage et la climatisation. Mais des essais ultérieurs ont incité le TRCA à opter pour un système à circuit ouvert en raison de nombreux avantages environnementaux et de la possibilité de démontrer la valeur de cette technologie innovante.
Contexte
L’Office de protection de la nature de Toronto et de la région (TRCA) a pour mandat de prendre soin de l’environnement naturel et de protéger les collectivités et les écosystèmes contre les effets des inondations et d’autres phénomènes météorologiques extrêmes. Il exerce sa compétence sur un territoire d’une superficie de 3 467 km2.
Le TRCA se construit un nouveau siège social et a intégré les principes de développement durable dans tous les aspects de ce projet pour parvenir à concevoir un bâtiment carboneutre. L’objectif est que le bâtiment serve à la fois d’espace fonctionnel et de démonstration de techniques de construction écologiques et carboneutres pouvant orienter et inspirer d’autres organisations.
Les plans initiaux prévoyaient un système géothermique à circuit fermé comme moyen de chauffage et de climatisation écoénergétique. Cependant, au cours des essais de forage, les ingénieurs ont découvert qu’ils pouvaient éventuellement passer à un système géothermique à circuit ouvert ou à un système de stockage de l’énergie thermique dans un aquifère. Ces deux systèmes peuvent être plus efficaces sur le plan énergétique et plus rentables que les systèmes à circuit fermé, mais ils sont peu répandus au Canada. Tous ces systèmes utilisent des tuyaux souterrains pour extraire la chaleur de la terre en hiver et l’expulser du bâtiment en été, mais de manière différente et avec des besoins d’infrastructure différents.
Défi
Le TRCA était prêt à aller de l’avant avec un système à circuit fermé, mais savait que la découverte d’un aquifère offrait l’occasion de tester la faisabilité d’autres solutions. La question qui se posait alors était la suivante : un système thermique à circuit ouvert ou un système mettant à profit l’aquifère fonctionnerait-il pour leur bâtiment? Et si oui, cela vaudrait-il la peine de le mettre en place?
Approche
Avec le soutien financier de la Fédération canadienne des municipalités (FCM), le TRCA a décidé de réaliser une étude de faisabilité pour déterminer lequel des trois systèmes serait le meilleur choix pour son site. Cette étude comprenait des forages exploratoires afin de répondre aux questions suivantes :
- Y a-t-il suffisamment d’eau souterraine sous le site?
- Les eaux souterraines se déplacent-elles suffisamment lentement pour permettre le stockage intersaisonnier d’énergie pouvant servir au chauffage et à la climatisation?
- La chimie des eaux souterraines est-elle susceptible de provoquer un entartrage ou une corrosion qui pourrait entraver les performances du système?
L’étude comportait également une analyse des coûts, de l’incidence environnementale liée à la construction et de la consommation d’énergie future de chaque option.
Résultats
L’étude a montré que toutes ces options pouvaient fonctionner sur le site du bâtiment du TRCA. Le TRCA a décidé d’abandonner son projet de système géothermique à circuit fermé au profit d’un système à circuit ouvert pour les raisons suivantes :
- des économies de coûts d’environ 25 pour cent;
- une réduction des émissions liées à l’installation et à l’exploitation du système pendant 25 ans (77,8t éq.bCO2);
- une plus faible perturbation du milieu naturel environnant, en partie parce qu’il ne faut que quatre trous de forage à circuit ouvert au lieu de 44 trous de forage à circuit fermé.
Avantages
Étant donné que le TRCA a pour mission de promouvoir les technologies de construction écologique, l’installation d’un système à circuit ouvert très fonctionnel, mais moins courant, est une occasion de partager des connaissances et de faire progresser l’adoption de ce type de technologie.
Leçons tirées
Le TRCA a réalisé qu’il aurait dû procéder à une étude hydrogéologique au moment du choix d’un système de chauffage et de climatisation géothermiques, plutôt que de se lancer dans des forages d’essai en n’envisageant que la mise en place d’un système à circuit fermé. D’importantes dépenses auraient pu être évitées en étudiant toutes les options possibles lors des forages d’essai.
À l’échelle régionale, il pourrait être avantageux de bien connaître à l’avance la géologie sous-jacente de secteurs particuliers afin de déterminer les sites à fort potentiel pour les systèmes thermiques à circuit ouvert ou de stockage dans un aquifère.
Prochaines étapes
Le TRCA a progressé dans la conception et l’installation d’un système à circuit ouvert pour son siège social. Afin de maximiser la longévité de ce système, l’Office prévoit la mise en place d’un programme de surveillance et d’entretien qui l’aidera à réduire l’incidence de problèmes courants tels que l’entartrage et le colmatage.
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