Pompe à chaleur géothermique sur eaux usées

Principe de fonctionnement

La chaleur des eaux usées issues des rejets d’eaux humains et évacués au travers des réseaux d’assainissement représente une énergie disponible en quantité importante en milieu urbain, là où les besoins sont aussi importants. En effet, ces eaux usées présentent une température généralement comprise entre 12 et 20 °C selon les secteurs.

La récupération de leur énergie thermique encore appelée "cloacothermie" s’appuie sur les mêmes principes techniques que ceux de la géothermie sur nappe.

Les calories (ou frigories) des eaux usées sont récupérées à travers un échangeur puis transférées via une pompe à chaleur (PAC) dans les bâtiments, pour le chauffer ou le refroidir.

Une fois leur énergie récupérée par l’intermédiaire de l’échangeur, les eaux usées reprennent leur cycle classique de collecte et d’assainissement.

Aujourd’hui, différentes technologies de cloacothermie éprouvées existent : 

• Au pied d’un immeuble afin de réutiliser les calories de ses eaux usées pour son propre usage :

• Sur le réseau d’assainissement public.L’échangeur thermique peut être directement intégré au réseau d’assainissement (in-situ) en étant conçu avec l’ouvrage ou ajouté ultérieurement ou alors une dérivation totale ou partielle du flux des effluents bruts est mise en place vers un échangeur déporté (ex-situ) :

• En fin de parcours sur la station d’épuration pour les besoins internes de la station ou un éventuel utilisateur situé à proximité :

Points communs avec technologies de géothermie de surface

• Couverture des besoins de chauffage et/ou de refroidissement et/ou d’eau chaude sanitaire avec une énergie durable (sous réserve d’émetteurs adéquats) ;
• Adaptabilité des solutions : du bâtiment individuel au quartier ;
• Possibilité de produire du frais avec le "géocooling" (ou "freecooling" ou "rafraîchissement passif") : lorsque le besoin de froid du bâtiment est modéré, le fluide géothermal est simplement utilisé par l’échangeur de chaleur comme source de rafraîchissement, sans avoir recours à la pompe à chaleur. Cela permet un confort d’été aux performances énergétiques, écologiques et économiques exceptionnelles puisque la PAC n’est pas sollicitée ;
• Coût global avantageux grâce à des performances énergétiques élevées ;
• Nécessité de faire appel à des professionnels compétents pour étudier la faisabilité du projet. Des subventions peuvent être activées à cet effet ;
• Importance de la mise en place d’une maintenance annuelle.

Avantages spécifiques

• Valorisation d’une source importante d’énergie renouvelable et de récupération en milieu urbain.  Les eaux usées sont en effet disponibles en continu et bon marché ;
• Pas de règlementation spécifique.

Limites spécifiques

• La pertinence technico-économique de l’opération dépend de la taille et du contexte du projet. Selon les technologies de récupération envisageables, des contraintes et limitations peuvent exister (par exemple, distance bâtiment utilisateur – collecteur du réseau d’assainissement, diamètre des canalisations, …).