Les villes se tournent de plus en plus vers la Terre sous leurs pieds pour trouver une solution durable au chauffage et au refroidissement. Un nombre croissant de projets géothermiques urbains, comme le gratte-ciel Riverie récemment achevé à Brooklyn, démontrent comment les zones urbaines denses peuvent exploiter des températures souterraines stables pour réduire considérablement la dépendance aux combustibles fossiles. Il ne s’agit pas ici de production d’électricité en profondeur ; il s’agit d’exploiter une ressource thermique constante à seulement quelques dizaines à plusieurs centaines de pieds sous la surface.
La Riverie : un projet phare
La Riverie constitue un parfait exemple de cette tendance. Avec 320 forages forés à près de 500 pieds de profondeur, il s’agit actuellement du plus grand bâtiment résidentiel géothermique de l’État de New York et du plus grand système géothermique de grande hauteur aux États-Unis. Les développeurs de Lendlease ont stratégiquement installé le système avant de poser les fondations du bâtiment – une étape critique, étant donné la nature permanente et souterraine du système. L’ampleur du projet est impressionnante : 65 miles de tuyauterie sont reliés à 1 100 pompes à chaleur dans le bâtiment de 834 logements.
Comment fonctionne la géothermie urbaine
Contrairement aux centrales géothermiques traditionnelles qui extraient la chaleur de kilomètres sous terre, les systèmes urbains exploitent les températures relativement stables trouvées près de la surface. Les 100 premiers mètres (328 pieds) de terre agissent comme une éponge thermique, absorbant et libérant la chaleur générée par l’activité urbaine. En dessous de cette profondeur, le gradient géothermique naturel prend le dessus, fournissant des températures constantes toute l’année.
À la Riverie, un mélange fluide circule dans des canalisations en forme de U (boucles souterraines) enfouies sous le bâtiment. En hiver, ce fluide absorbe la chaleur du sol et est concentré via un compresseur avant de circuler dans l’air intérieur. Le processus s’inverse en été, rejetant l’excès de chaleur dans la terre. Ce système repose sur des pompes à chaleur géothermiques, qui transfèrent efficacement l’énergie thermique plutôt que de la générer à partir de zéro.
Défis et solutions d’ingénierie
L’installation d’un tel système dans un environnement urbain dense présente des défis uniques. L’emplacement riverain de Riverie nécessitait des techniques de forage spécialisées pour empêcher l’effondrement du forage dans un sol meuble et gorgé d’eau. Une double foreuse rotative, qui fait tourner simultanément la tige de forage intérieure et un boîtier extérieur en acier, a assuré la stabilité pendant le processus de forage de 499 pieds de profondeur.
Les ingénieurs ont utilisé un boîtier en acier pour protéger les trous de forage des eaux souterraines et des tuyaux en polyéthylène haute densité résistant à la corrosion pour une durabilité à long terme. La géologie du substratum rocheux du site s’est révélée idéale pour un échange thermique efficace, même si une gestion prudente reste essentielle pour éviter une surchauffe.
L’importance d’une gestion continue
Le succès de la géothermie urbaine ne se limite pas à l’installation ; une surveillance et une gestion continues sont cruciales. Tim Weber, PDG de Diverso Energy, souligne qu’un champ de forage non géré peut surchauffer. Une stratégie clé consiste à réutiliser l’excès de chaleur en été pour préchauffer l’eau de la chaudière du bâtiment, équilibrant ainsi la température globale du système. L’enjeu est de taille : une défaillance du système enterré n’est pas une option, compte tenu de son rôle essentiel dans la climatisation du bâtiment.
L’énergie géothermique urbaine représente une évolution vers des infrastructures plus durables. Alors que les villes sont confrontées à une pression croissante pour réduire leurs émissions, exploiter les ressources thermiques naturelles de la Terre deviendra probablement une pratique courante, et non seulement une exception innovante.
