L'eau des rivières et les pompes à chaleur (PAC)
Une caractéristique
importante des pompes à chaleur sur nappe phréatique (PAC à eau) est d'utiliser
l'eau à environ 12 °C provenant d'un pompage à faible profondeur dans un sous
sol alluvionnaire et de rejeter l'eau de cette source dite froide à une
température encore plus froide. C'est le cœur même de la PAC dans un cycle
thermodynamique presque idéal, utilisant les propriétés entropiques et enthalpiques
de fluides caloporteurs modernes capable d’assurer les transferts thermiques,
qui permet d'obtenir ce résultat. Le fonctionnement conventionnel d'une PAC
génère un flux thermique capable d'assurer le chauffage des maisons
individuelles ou des immeubles. Comme les miracles n'existent pas il faut naturellement
apporter de l'énergie pour assurer le cycle thermodynamique du fluide
caloporteur. Cette énergie est électrique et a naturellement un coût. Un
compresseur, entraîné par un moteur électrique comprime le fluide caloporteur
pour assurer le cycle thermodynamique. Il augmente par exemple la pression du
fluide caloporteur alors qu'il est en phase gazeuse avant qu'il ne passe à
l'état liquide dans le condenseur. Ces transferts thermiques sont d'autant plus
intéressants et économiques pour l'utilisateur que la différence de température
entre la source froide et la source chaude est faible. Cette particularité de
la pompe à chaleur est importante pour l'utilisateur car elle conditionne en
grande partie son coût d'exploitation. Elle privilégie l'eau par rapport à
l'air en temps que fluide utilisé pour la source froide.
L'eau lorsqu'elle est
pompée dans le sous-sol a une température sensiblement constante de 12°C et
ceci même en hivers. L'air ambiant au contraire peut avoir une température
négative ce qui augmente la différence de température entre les sources froide
et chaude et affecte le rendement de la PAC. Avec les pompes à chaleur à eau
moderne, la température de rejet de l'eau vers le sous sol ou dans la rivière
est de l'ordre de 4° C, voir même inférieur. (au Canada les températures de
rejets sont même probablement inférieures puisque ces techniques sont utilisées
pour consolider le sous sol par gélification en complément du chauffage) Les
débits d'eau mis en jeu ne sont pas importants en regard des débits souvent
disponibles dans nos nappes aquifères et très faibles par rapport au débit de
la rivière.
Les puissances
thermiques mise en jeu sont loin d'être négligeables. La puissance thermique
générée par un débit d'eau de 4,1 l/s (15 m3/h) dont la température chute de 8°C
est de 140 kW. (Chaleur spécifique de l'eau : 1 calorie/gramme et °C) Cette puissance est suffisante pour chauffer
un gros immeuble correctement isolé avec des coûts d'exploitation réduit par rapport à celui de
l'énergie produite à partir de la combustion des produits fossiles.
A l'encontre des centrales nucléaires qui se servent de
l'eau de la rivière pour refroidir le réacteur et qui rejette de l'eau tiède
dans celle-ci, le gros avantage d'une PAC à eau – lorsqu'elle est utilisée pour
le chauffage - est l'abaissement de la température de l'eau de la rivière
lorsque l'eau sortant de l'évaporateur est rejetée directement dans la rivière.
A l'inverse de la chaleur, le froid diminue en effet l’activité microbienne
et bactériologique.
En diminuant
ces activités il réduit la consommation d’oxygène qui en résulte ce qui conduit
à une diminution de la pollution des eaux.
On trouve maintenant sur le
marché des constructeurs qui proposent des PAC à eau dans des gammes de
puissance allant de 20kW à 500 kW couvrant la plupart des besoins individuels
et collectifs en chauffage. La raison pour laquelle la technologie des pompes à
chaleur sur nappe phréatique ou aspirant plus simplement l'eau de la rivière
n'est pas plus développée en France est probablement financière. Le fait que le
prix du gaz soit indexé sur le pétrole va conduire à augmenter sensiblement le
prix du gaz et être une incitation au développement des PAC à eau en France.
L'avance de l'Allemagne sur la France dans ce domaine s'explique probablement
par le fait que le gaz est 2 fois plus cher en Allemagne qu'en France. Ces
technologies étant relativement nouvelles, l’utilisateur final, qui doit se
transformer en Maître d’œuvre pour faire aboutir le projet, était jusqu'à
maintenant peu enclin à jouer le rôle de cobaye car l’incitation financière
était trop faible. De plus, il ne suffit pas que la technologie d’un produit
soit aboutie pour qu'il soit utilisé. Claude Allègre n'avait pas tort de
dire dans son dernier livre que, en France, la vérité scientifique met beaucoup
de temps à être acceptée. On dit souvent que la consommation de produits
fossiles en France se partage à part sensiblement égales entre les besoins liés
au chauffage des habitations et ceux de la consommation des moteurs thermiques
assurant le transport routier. Ces pompe à chaleur sur nappe phréatique
mériteraient en tout cas à être mieux connu.