L’histoire du chauffage et du refroidissement géothermiques

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Décrire le fonctionnement des systèmes de chauffage et de refroidissement géothermiques peut faire penser à de la science-fiction. Après tout, on pourrait penser qu’une sorte de technologie futuriste est nécessaire pour exploiter l’énergie thermique renouvelable du sous-sol afin de chauffer et de rafraîchir les maisons avec une efficacité de 300 à 600 %.

En réalité, l’homme utilise les principes de la géothermie depuis des siècles et la technologie de base qui alimente les systèmes de chauffage et de refroidissement géothermiques, ou pompes à chaleur géothermiques, existe depuis la fin des années 1940.

En fait, les pays d’Europe de l’Ouest et les pays nordiques ont converti en masse les maisons au chauffage et à la climatisation géothermiques depuis les années 1970. Rien qu’en 1980, l’Allemagne a installé près de 25 000 systèmes géothermiques de chauffage domestique, et aujourd’hui, en Suède, une maison sur cinq est chauffée par une pompe à chaleur géothermique. Aux États-Unis, une étude récente du ministère de l’énergie a révélé que 28 millions de propriétaires américains pourraient réaliser d’importantes économies sur leurs frais de chauffage et de climatisation s’ils adoptaient la géothermie aujourd’hui.

Donc, si la géothermie est le moyen le plus efficace et souvent le plus rentable de chauffer les habitations… et la technologie est utilisée depuis des décennies, pourquoi n’est-elle pas plus courante ?

Pour vraiment comprendre pourquoi, il faudrait se pencher sur toute l’histoire des pompes à chaleur, mais la réponse courte est le coût. L’installation d’un système géothermique est un investissement important et, bien qu’il permette à la plupart des propriétaires d’économiser des milliers d’euros à long terme, il est traditionnellement assorti d’un prix élevé au départ. Heureusement, la technologie innovante de Espace Chauffage, son modèle économique et ses outils de financement « bouleversent l’espace de l’énergie géothermique », la rendant plus abordable et plus accessible que jamais pour les propriétaires. Pour découvrir comment Espace Chauffage a bouleversé le statu quo, faisons un zoom arrière et examinons le contexte historique du chauffage et de la climatisation géothermiques.

De l’homme des cavernes à Lord Kelvin

Des preuves archéologiques montrent que les humains exploitaient l’énergie thermique il y a plus de 10 000 ans. Les premiers hommes ont dû comprendre que la température de la terre est constante tout au long de l’année car, comme le suggère le nom d' »hommes des cavernes », ils utilisaient des cavernes souterraines pour se rafraîchir par temps chaud et se réchauffer par temps froid. Les archéologues ont constaté que l’habitat troglodyte a persisté au-delà de la préhistoire et dans l’ancien monde, puisque des personnes vivant dans des endroits aussi disparates que l’ancien Nouveau-Mexique et la Turquie ont développé de grandes « villes troglodytes » pour assurer leur confort et stocker la nourriture à une température constante.

À une époque (légèrement) plus contemporaine, les premiers jardins de la bière de Bavière gardaient leurs fûts au frais en stockant de la glace toute l’année dans des caves creusées sous terre. Même après que la réfrigération ait mis fin à la pratique des caves à glace, les brasseurs ont continué à utiliser des caves profondes pour maintenir leur bière à une température constante. Il y a près de deux cents ans, la plus ancienne brasserie américaine, Yuengling en Pennsylvanie, employait des mineurs des environs pour creuser des « caves à bière » qui conservaient la bière fraîchement brassée sous terre à une température d’environ cinquante degrés pendant les étés chauds et les hivers froids. Ces « grottes à bière » sont encore utilisées aujourd’hui !

La première application théorique de la géothermie telle que nous la connaissons aujourd’hui est apparue au plus fort de la révolution scientifique. Au milieu du 18e siècle, le médecin écossais William Cullen a utilisé une pompe pour démontrer la possibilité d’une réfrigération artificielle. Un siècle plus tard, l’ingénieur britannique Lord Kelvin s’est servi de cette innovation pour théoriser que le processus de réfrigération pouvait fonctionner en sens inverse et a établi le concept de la pompe à chaleur moderne. Quelques années plus tard, en 1857, l’Autrichien Peter von Rittinger a mis au point la première pompe à chaleur fonctionnelle et, en 1912, l’ingénieur mexico-suisse Heinrich Zoelly a déposé en Suisse le premier brevet pour une pompe à chaleur géothermique, ou géothermique.

De la théorie au chauffage domestique

Les premiers systèmes de chauffage « géothermiques » pourraient être appelés plus précisément « hydrothermiques » car ils utilisaient l’eau des rivières comme source de chaleur. Dans les années 1930, le bâtiment de l’hôtel de ville de Zurich a exploité l’énergie thermique de l’eau qui coulait dans la Limmat pour assurer le chauffage et la climatisation. Étant donné que la température de l’eau de la rivière fluctue et peut même geler, les limites de cette technologie sont évidentes. Ce n’est que dans les années 1940 que le scientifique américain Carl Nielsen, de l’université d’État de l’Ohio, a mis au point la toute première véritable pompe à chaleur géothermique pour l’utiliser dans sa propre maison.

La pompe à chaleur géothermique de Nielsen utilisait toujours de l’eau, mais son système captait l’énergie thermique des eaux souterraines où les températures sont constantes. En puisant dans cette chaleur souterraine constante et renouvelable, le système de Nielsen a pu assurer le confort de sa maison en la chauffant et en la rafraîchissant toute l’année. Dans tout le pays, les chercheurs se sont inspirés de ces développements et, dans l’Oregon, le tout premier système géothermique commercial a été mis au point pour climatiser un immeuble de quatorze étages dans le centre-ville de Portland en 1946. Comme le système de chauffage domestique de Nielsen, le système géothermique de Portland utilisait l’eau souterraine comme source de chaleur. Aujourd’hui, nous appellerions cela un système géothermique à « boucle ouverte », nous parlerons un peu plus des boucles souterraines un peu plus tard.

Dans les circonstances les plus favorables, l’expérience « hydrothermique » menée par Zurich dans les années 1930 permettait de chauffer et de refroidir les locaux avec un rendement de plus de 200 %. Pas mal pour une technologie qui a été introduite à une époque où les gens brûlaient encore du charbon et de la sciure pour se chauffer. Mieux encore, les systèmes géothermiques américains des années 1940 affichaient une efficacité de fonctionnement de plus de 400 %. Si les principes de base de la technologie géothermique n’ont pas beaucoup changé depuis lors, de nouvelles innovations en matière d’installation rendraient les pompes à chaleur géothermiques encore plus efficaces, plus abordables et plus accessibles aux propriétaires ordinaires.

De la crise du pétrole à la décarbonisation

Le boom américain de l’après-guerre a été alimenté par des combustibles fossiles bon marché. En 1964, vous pouviez faire le plein de la Ford Galaxie de votre famille avec de l’essence qui ne coûtait que 0,30 dollar le gallon. Le même principe s’appliquait au chauffage domestique : le charbon et la sciure de bois avaient cédé la place au mazout, qui était moins cher que jamais, tandis que de plus en plus de foyers étaient équipés de raccordements au gaz naturel, encore plus propres et plus efficaces. Tout a changé dans les années 1970, lorsque les pays arabes producteurs de pétrole ont restreint l’approvisionnement mondial en carburant en réponse à la guerre du Kippour, provoquant les « chocs pétroliers » de 1973 et 1979. Du jour au lendemain, le prix des combustibles fossiles s’est envolé, plongeant les économies américaine et européenne dans une profonde récession. L’une des conséquences des chocs pétroliers des années 1970 a été le réexamen des technologies susceptibles de libérer les propriétaires des aléas du marché des combustibles fossiles.

À l’université d’État de l’Oklahoma, des chercheurs ont mis au point les premiers systèmes géothermiques « en circuit fermé » véritablement efficaces. Les systèmes à circuit fermé installent des tuyaux sous terre qui font circuler une solution à base d’eau qui absorbe l’énergie thermique du sol. Contrairement aux systèmes à circuit ouvert des années 1940, les systèmes à circuit fermé ne dépendent pas de l’eau souterraine et sont conçus pour durer ; un système à circuit fermé peut fonctionner jusqu’à 50 ans sans aucune maintenance ! Cela dit, les premières boucles souterraines réussies étaient installées en tant que boucles « horizontales » et nécessitaient beaucoup de terrain pour fonctionner correctement. Aujourd’hui, la plupart des systèmes géothermiques utilisent des boucles « fermées » pour assurer le chauffage et la climatisation, mais de nouvelles innovations rendraient cette technologie encore plus accessible.

En Europe, l’Autriche, la France, l’Allemagne, la Suède et la Suisse ont investi massivement dans des systèmes géothermiques domestiques afin de réduire leur dépendance aux combustibles fossiles. Rien qu’en 1980, l’Allemagne a installé près de 25 000 systèmes géothermiques résidentiels et, en 1982, plus de 50 000 foyers français ont été équipés de pompes à chaleur. En 1980, une entreprise suisse utilise des tuyaux en plastique pour installer la première boucle souterraine « verticale », un système en boucle fermée installé de haut en bas qui ne nécessite qu’une fraction de l’espace nécessaire à un système à boucle horizontale. Cette innovation a permis d’ouvrir la technologie géothermique aux propriétaires qui ne disposent pas de propriétés de la taille de l’Oklahoma.

Aujourd’hui, les chocs pétroliers des années 1970 font pâle figure face aux défis posés par le changement climatique. Selon Green Tech Media, la géothermie sera « une technologie clé pour décarboniser le tiers environ de la consommation mondiale d’énergie qui sert à chauffer les bâtiments ». Les gouvernements l’ont également compris et, ces dernières années, les autorités locales, régionales et fédérales se sont empressées d’offrir de généreuses incitations aux propriétaires pour qu’ils passent à la géothermie. Actuellement, les propriétaires peuvent prétendre à un crédit d’impôt fédéral de 26 % pour l’installation d’un système géothermique, tandis que l’État de New York offre de généreuses remises en espèces par l’intermédiaire des fournisseurs de services publics locaux et que les propriétaires du Connecticut peuvent bénéficier de milliers de primes.

La différence Pissenlit

La géothermie est le moyen le plus efficace de chauffer et de refroidir les maisons depuis les années 1940. Bien que les crises pétrolières des années 70 aient accéléré la production commerciale de pompes à chaleur géothermiques, le coût d’installation d’un système géothermique a souvent été prohibitif. C’est là qu’intervient Espace Chauffage. Conçue à l’origine chez X, le laboratoire d’innovation d’Alphabet, la mission de Espace Chauffage est de rendre le chauffage et la climatisation géothermiques abordables et accessibles aux propriétaires.

Selon TechCrunch, Espace Chauffage « fait baisser le coût de l’installation de systèmes géothermiques » grâce à un modèle commercial révolutionnaire et à une technologie innovante. Espace Chauffage utilise un logiciel pour concevoir des systèmes géothermiques adaptés aux besoins individuels de chaque maison, et la pompe à chaleur Espace Chauffage Air, dont elle est propriétaire, est conçue pour nécessiter peu d’entretien, être rentable et super efficace. En termes d’installation, Espace Chauffage se spécialise dans les systèmes à boucle souterraine verticale, qui nécessitent relativement peu d’espace et permettent à l’entreprise de fonctionner à grande échelle, ce qui réduit encore le coût de l’installation.

Depuis 2017, Espace Chauffage s’est imposé comme l’un des plus grands fournisseurs de géothermie du pays, aidant des centaines de propriétaires de New York et du Connecticut à se mettre au vert, à économiser de l’argent et à vivre plus confortablement. L’objectif de l’entreprise est d’installer jusqu’à 10 000 foyers par an. L’année dernière, des investisseurs tels que Breakthrough Energy Ventures de Bill Gates ont investi 30 millions de dollars pour y parvenir. Yahoo ! Finance a déclaré que les innovations de Espace Chauffage « bouleversent le secteur de l’énergie géothermique ». Avec les options de financement de Espace Chauffage, qui vous permettent d’installer un système géothermique sans verser d’acompte et en ne payant que 150 dollars par mois, il n’est pas étonnant que tant de propriétaires fassent le pas.

En bref, il n’y a jamais eu de meilleur moment pour installer un système géothermique dans votre maison.



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