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Au Minnesota, une innovation géothermique ravive l’intérêt du potentiel des systèmes

Une start-up commence à commercialiser des systèmes géothermiques qui font circuler la chaleur des aquifères peu profonds.

Une technologie d'échange de chaleur développée à l'Université du Minnesota pourrait aider à réduire le coût et l'empreinte des systèmes de chauffage et de refroidissement géothermiques.

Contrairement à la géothermie conventionnelle, qui fait circuler la chaleur souterraine trouvée bien en dessous de la surface, l'approche puise dans les aquifères en utilisant moins de puits moins profonds.

Une start-up, Darcy Solutions, a commencé à proposer le produit aux entreprises commerciales et industrielles des Twin Cities.

La géothermie ne chauffe et ne refroidit qu'une petite fraction des bâtiments du Minnesota et du pays. Les clients ont tendance à être des écoles, des gouvernements, des collectivités âgées ou d'autres propriétaires fonciers à long terme capables de faire un investissement substantiel avec une période de récupération qui pourrait prendre une décennie ou plus. Pourtant, la faible émission de carbone et l'efficacité des systèmes par rapport aux autres options de chauffage et de refroidissement restent pour certaines organisations une raison impérieuse d'installer des systèmes.

En règle générale, les systèmes géothermiques géothermiques nécessitent parfois des dizaines de forages aussi profonds que 250 pieds ou plus pour mesurer la température du sol. L'approche de Darcy utilise une poignée de puits simples reliés à des aquifères situés entre 30 et 150 pieds de profondeur.

Jimmy Randolph, directeur de la technologie de l'entreprise, a co-inventé l'approche Darcy après avoir travaillé dans l'industrie géothermique pendant des années. L'ancien associé de recherche de l'Université du Minnesota a été directeur technique d'une autre startup, TerraCOH, Inc., qui a développé un système qui stockait le carbone sous terre pour une utilisation ultérieure pour la production d'électricité.

« L'un de nos objectifs était d'être moins cher que la géothermie traditionnelle, et nous nous attendons à être moins cher », a déclaré Randolph. «Une géothermie traditionnelle a généralement un retour sur investissement de 10 à 15 ans par rapport aux systèmes de climatisation et de gaz naturel. Parce que nous avons des coûts en capital initiaux inférieurs, une efficacité opérationnelle plus élevée, nos calculs placent ce retour sur investissement dans une fourchette de 5 ans. »

Les principes géothermiques utilisés par Darcy sont à peu près les mêmes que les autres installations géothermiques, mais la technologie diffère, a déclaré Brian Larson, PDG et co-fondateur. Larson recherche des aquifères superficiels de moins de 150 pieds de profondeur pour économiser sur le forage et éviter d'interférer avec les aquifères plus profonds qui fournissent de l'eau potable pour de nombreuses villes.

Le Minnesota et une grande partie du Midwest et des sections de la côte est ont des zones avec des nappes phréatiques élevées, un héritage de glaciers qui en font de bonnes perspectives. « Mais nous pensons que cela peut fonctionner dans les deux tiers du pays », a déclaré Larson.

Darcy diffère sur d'autres points. L'entrepreneur installe une ligne en U à boucle fermée remplie d'eau qui circule à travers des échangeurs de chaleur immergés dans les eaux souterraines. La ligne fonctionne ensuite jusqu'aux pompes à chaleur qui alimentent les systèmes de distribution de chauffage et de refroidissement des bâtiments.

Larson suppose que les premiers utilisateurs seront le même type d'acheteurs que ceux des systèmes géothermiques en général. Mais il voit des opportunités de rénovation dans les quartiers urbains sans la quantité de terrain requise pour les systèmes géothermiques au sol.

« Ce que nous essayons de faire, c'est de favoriser l'adoption de technologies respectueuses de l'environnement pour l'environnement bâti », a-t-il déclaré. « Cela réduit votre facture d'électricité tout en réduisant votre empreinte carbone. »

La géothermie pourrait jouer un rôle intrinsèque dans l'électrification bénéfique. Même dans un climat glacial comme le Minnesota, un système géothermique garde la plupart des bâtiments au chaud pendant les jours les plus froids de l'année. Le chauffage électrique standard éprouve toujours des difficultés dans de telles conditions et la plupart des entreprises et des maisons disposent d'un système de secours au gaz naturel pour faire face aux conditions météorologiques inférieures à zéro.

Gary Connett, président de la Ligue d'électrification bénéfique et ancien cadre de Great River Energy, a déclaré que la géothermie supprime le besoin de systèmes de gaz naturel et électriques séparés dans les maisons et les entreprises et élimine certains coûts associés à la géothermie. Il considère l’approche de Darcy comme une technologie «révolutionnaire» potentielle en raison de la réduction des coûts opérationnels et du cycle de vie.

« Si l'Amérique et le monde vont atteindre les objectifs du changement climatique, nous devons électrifier le conditionnement de l'espace et le chauffage de l'eau en utilisant la technologie de la pompe à chaleur », a déclaré Connett.

L'utilisation des aquifères offre un avantage sur le gaz naturel et les systèmes géothermiques traditionnels à base de sol qui utilisent la température de la terre pour le chauffage et le refroidissement. La technologie de Darcy fonctionne à l'électricité, une source d'énergie plus propre au Minnesota que le gaz naturel. Le système de Darcy réduit la consommation d'énergie et les émissions de carbone de 60 à 80% par rapport au gaz naturel tant du côté du chauffage que du refroidissement.

« Du côté du refroidissement, cela pourrait même être plus que cela », a déclaré Randolph. « Nous avons eu une analyse indépendante du côté du refroidissement et il est 77% plus efficace qu'une unité de climatisation de toit traditionnelle. »

Une poignée de clients se sont inscrits au système, parmi eux une salle syndicale St. Paul, un centre de formation professionnelle au nord de Minneapolis et une entreprise du Dakota du Nord. La technologie a également été récompensée par des prix et un financement de la compétition de démarrage de la Minnesota Cup, du Clean Energy Trust et de la National Science Foundation.

Parmi les croyants de l'entreprise, Jamez Staples, qui prévoit d'installer un système Darcy dans le cadre de la modernisation d'un centre de formation professionnelle sur l'énergie propre à North Minneapolis. Un système géothermique présentera aux gens un système de chauffage et de refroidissement offrant une alternative écologique au gaz naturel.

« Il s'agit d'un des projets de démonstration que nous aurons dans le cadre du centre de formation et nous sommes ravis de travailler avec Darcy », a déclaré Staples.

L'un des partenaires de Darcy est David Henrich, propriétaire de la société de systèmes géothermiques et hydrauliques Bergerson Caswell et vétéran de l'industrie géothermique. Il utilise un système Darcy dans un entrepôt près d'un bureau desservi par un système géothermique.

Bergerson Caswell a installé une fois par an de 2 à 3 millions de dollars de systèmes géothermiques, principalement dans des maisons. Lorsque les crédits d'impôt fédéraux et les investissements dans la recherche ont disparu, les clients aussi. Aujourd'hui, l'entreprise réalise environ 500 000 $ de projets par an.

Le système Darcy arrive à un moment où la géothermie a perdu un peu de son éclat après avoir vu une folie sous l'administration Obama. L'American Recovery and Investment Act a investi 362 millions de dollars dans la recherche géothermique et a offert des allégements fiscaux pour les installations résidentielles et commerciales. L'industrie s'est arrêtée sous l'administration Trump, car les sociétés de géothermie, en particulier du côté résidentiel, ont eu du mal à trouver des clients, les allégements fiscaux ayant expiré en 2017 avant d'être rétablis.

Henrich attribue les malheurs de l'industrie à un manque de politique énergétique fédérale cohérente, aux services publics qui ne voient pas le potentiel de la géothermie et aux régulateurs qui ne le comprennent pas. Le gouvernement fédéral offre aux systèmes commerciaux de géothermie un crédit d'impôt de 10%, ce qui ne représente pas une grande incitation.

«Sans la technologie Darcy, je me serais complètement débarrassé de la géothermie», a-t-il déclaré. « C'est triste. Nous avions l'habitude de faire fonctionner dix appareils de forage géothermiques, des universités aux maisons. Nous avons une plate-forme dédiée maintenant et elle est garée à côté d'une clôture. C'est déchirant parce que nous savons que c'est une technologie viable. »

Cet article a été initialement publié sur Energy News Network et a été republié avec permission.

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