Puiser dans les ?lots de chaleur souterrains

Dans les villes et les zones densément construites, il fait plus chaud que dans la campagne environnante. On le ressent particulièrement lors des chaudes journées d'été, lorsque la chaleur s'installe entre les b?timents et que les rues dégagent une chaleur qui fait transpirer. En dehors de la ville, l'air est souvent nettement plus frais.

Mais une ville n'est pas seulement un ?lot de chaleur en surface. Le sol en dessous des zones construites en est également un. En effet, la chaleur est évacuée dans le sol par les rues, les caves, les parkings souterrains ou les égouts. Cet apport de chaleur peut être considérable : Dans la ville de Zurich, il fait en moyenne quelques degrés de plus à 20 mètres de profondeur qu'en dehors de la ville.

L'apport de chaleur régénère le réservoir naturel

Un groupe de chercheurs, dont le terrassier de l'ETH Jaime Rivera, montre aujourd'hui dans un article paru dans la revue spécialisée "Renewable Energy" que ces ?lots de chaleur souterrains recèlent un potentiel de production d'énergie jusqu'ici inexploité. Ce potentiel pourrait être exploité à l'aide d'installations telles que celles qui sont déjà utilisées aujourd'hui pour l'exploitation de la chaleur géothermique.

Rivera et ses collègues ont ainsi calculé à l'aide d'un modèle que le potentiel d'utilisation de l'énergie géothermique dans les zones urbaines, gr?ce à l'effet d'?lot, est nettement plus élevé que dans les zones rurales, et ce jusqu'à 40 pour cent.

L'apport de chaleur dans le sol permet également de régénérer le réservoir de chaleur naturel du sol, qui est puisé par des sondes géothermiques. En ne captant que l'excédent de chaleur souterraine, les installations géothermiques situées en zone urbaine peuvent être utilisées plus longtemps ou de manière plus intensive que si seule la chaleur naturelle était exploitée. "Si l'exploitation de la chaleur géothermique supplémentaire est modérément intensive, la chaleur résiduelle des structures urbaines est même suffisante pour régénérer le réservoir de chaleur naturel", explique Jaime Rivera, premier auteur de l'étude.

Plus d'énergie, des puits plus courts

Mais gr?ce à la chaleur supplémentaire apportée, il serait possible soit d'extraire du sol des quantités d'énergie plus importantes, soit de raccourcir la longueur des puits de forage. "Chaque degré Celsius supplémentaire à la surface du sol sur le territoire de la ville signifie que le trou de forage doit être quatre mètres moins profond pour pouvoir en tirer la même quantité d'énergie", explique le géologue.

Pour tester le modèle qu'ils ont créé pour calculer le potentiel d'utilisation de la chaleur, les chercheurs ont utilisé un exemple de l'agglomération zurichoise. Ils ont non seulement pris en compte l'augmentation du flux de chaleur due à l'effet d'?lot, mais aussi le réchauffement de l'atmosphère d? au changement climatique.

"Nos conclusions aident à planifier les systèmes énergétiques géothermiques dans les zones où les températures du sol sont élevées", explique Peter Bayer, responsable de l'étude. Selon lui, il existe en outre dans les villes d'autres sources de chaleur telles que les tunnels, les égouts ou les systèmes de chauffage urbain qui contribuent au réchauffement du sol. "Mais comme toutes ces sources de chaleur sont artificielles, nous ne puisons pas, stricto sensu, dans une source d'énergie naturelle renouvelable", souligne Peter Bayer.