Stockage intersaisonnier de chaleur

Pour lequel le moyen de stockage peut être constitué de strates géologiques composées de terre ou de sable, ou de roches solides. Les technologies UTES technologies comprennent :

• ATES (aquifer thermal energy storage). Un stockage ATES est composé d'un doublet comprenant deux puits ou plus, reliés à un aquifère profond pris en sandwich entre couches géologiques imperméables. La première partie du doublet est destinée à l'extraction d'eau, et la seconde partie sert à la réinjection, de telle sorte que l'aquifère est constamment en état d'équilibre hydraulique. C'est l'eau elle-même qui assure le stockage de la chaleur (ou du froid). Le bâtiment du Reichstag à Berlin est ainsi chauffé et refroidi depuis 1999 à l'aide de deux aquifères à des profondeurs différentes [7] Aux Pays-Bas, il y a plus de 1000 systèmes ATES en service, à tel point que c'est maintenant une option standard en construction[8] - [9]. Un tel système fonctionne aussi au Richard Stockton College (New Jersey, États-Unis) depuis plusieurs années [2]. L'ATES coûte moins cher à l'installation que le BTES car il y a souvent moins de puits à forer. En outre, ATES a un coût de fonctionnement plus élevé et nécessite des conditions géologiques particulières ;
• BTES (borehole thermal energy storage). Des stockages BTES peuvent être construits partout où des sondes géothermiques peuvent être implantées. Des stockages de chaleur saisonniers à haute température peuvent être créés en ayant recours à des champs de sondes géothermiques pour stocker le surplus de chaleur estivale et ainsi augmenter la chaleur de vastes domaines souterrains (thermal banks en anglais). Ainsi, la chaleur peut être extraite plus aisément et à meilleur prix pendant la période hivernale. Le transfert de chaleur inter-saisonnier[10] utilise de l'eau qui circule dans des tuyaux pris dans des capteurs solaires en asphalte pour transférer la chaleur à des domaines souterrains (thermal banks en anglais)[11] créés à partir de champ de sondes géothermiques. Les systèmes BTES sont composés d'une à plusieurs centaines de sondes géothermiques verticales (typiquement de 155 mm de diamètre). Des systèmes de toute taille ont été construits, y compris plusieurs assez grands [12] - [13] - [14]. Les strates peuvent aller du sable aux roches cristallines, et la profondeur peut aller de 50 m à 300 m. Les espacements entre les sondes géothermiques vont de 3 m à 8 m. Des modèles thermiques peuvent être utilisés pour prévoir la variation de température dans le sol, y compris l’établissement d'un régime de température stable obtenu en faisant le bilan des entrées et des sorties de chaleur sur un ou plusieurs cycles annuels. Une pompe à chaleur est utilisée en hiver pour extraire la chaleur du domaine souterrain thermal bank destinée au chauffage grâce à un sol chauffant. On obtient un haut coefficient de performance car la pompe à chaleur commence avec une température de 25 °C au lieu des 10 °C généralement rencontrés dans le sous-sol [15]. Un stockage BTES en fonctionnement au Richard Stockton College depuis 1995 d'une température maximale de 29 °C comprend 400 sondes géothermiques à 130 m de profondeur sous un parc de stationnement. Il présente une perte de 2 % sur six mois[16]. La température maximale pour un stockage BTES est de 85 °C à cause de la caractéristique des tuyaux PEX des sondes géothermiques, mais la plupart n'approchent même pas cette limite. Les puits peuvent être remplis d'eau ou de coulis en fonction des conditions géologiques, et ont généralement une durée de vie supérieure à cent ans. Un stockage BTES et son réseau de chaleur associé peuvent être étendus petit à petit après le début des opérations, comme ce fut le cas à Neckarsulm en Allemagne[17]. Les stockages BTES n'empêchent généralement pas d'utiliser le sol en surface, et peuvent exister sous les bâtiments, les parcs de stationnement ainsi que les champs à usage agricole. Un exemple illustre parfaitement ce que BTES peut faire en matière de stockage intersaisonnier de la chaleur : il s'agit de Communauté solaire de Drake Landing ;
• CTES (cavern thermal energy storage). Des stockages STES sont possibles dans des mines ennoyées, des chambres souterraines créées explicitement à des fins de stockage thermique, ou d'anciens réservoirs de pétrole (par exemple ceux creusés dans des roches cristallines en Norvège), pour peu qu'ils se trouvent près d'une source de chaleur (ou de froid) et que le marché économique existe à proximité [18] ;
• piliers énergétiques : Pendant la construction, des échangeurs de chaleur similaires à ceux utilisés dans le cas des BTES sont installés dans les armatures des piliers puis coulés dans le béton. Les piliers et les zones environnantes jouent le rôle de zone de stockage (thermal bank).

Ce sont des puits peu profonds et alignés remplis d'eau et de gravier, comme on en rencontre au Danemark. Ils sont recouverts d'un isolant, et de terre. Le cas d'école danois se trouve à Marstal et fournissait initialement 20 % de la chaleur annuelle du village, et maintenant 40 % [19]. Le plus grand stockage en puits au monde a une capacité de 200 000 mètres cubes et se trouve au Danemark. Il couvre 50 % du plus grand réseau de chaleur solaire au monde[6] - [20] - [21] - [22] - [23].

Les réservoirs de stockage d'eau STES peuvent être construits sous la terre, isolés, et ensuite recouverts de terre[24].

Pour de petites installations, un petit échangeur de chaleur fait d'un tube en plastique peut être enfoui à faible profondeur pour créer un STES [25].

Avec un stockage de chaleur passif dans le sol attenant.

L'architecte Matyas Gutai[31] a obtenu une subvention de l'UE pour la construction d'une maison en Hongrie[32] dont les murs sont remplis d'eau reliée à des réservoirs souterrains de stockage de chaleur. Le tout est contrôlé par des microprocesseurs.