Le contexte

Les lacs et les cours d'eau, une énergie renouvelable à fort potentiel

L’énergie thermique contenue dans les lacs et les cours d’eau est quantitativement très importante. Par exemple, le potentiel thermique du Léman a été estimé à plusieurs centaines de fois les besoins de climatisation des bâtiments qui l’entourent. Cette ressource pourrait constituer un des piliers de l’alimentation thermique des villes suisses, en hiver comme en été, et contribuer à la transition énergétique.
Cependant, l’utilisation d’une telle ressource doit relever un certain nombre de défis, en veillant à ce que les impacts environnementaux sont évalués et minimisés, en développant son usage pour un prix acceptable, en intégrant la nouvelle technologie d'exploitation aux systèmes déjà existants et établis, tout en assurant un bénéfice global.

La PROBLÉMATIQUE ET LA RECHERCHE

GLN, un système innovant de climatisation

Le système thermique Genève Lac Nations (GLN), initié par Merck-Serono, puis élargi par les Services industriels genevois (SIG), est opérationnel depuis 2009. Il consiste à utiliser l’eau profonde du Lac pour rafraîchir plusieurs bâtiments dont ceux de nombreuses organisations internationales présentes dans le quartier.

Le système GLN est innovant par plusieurs aspects.
Il s'agit d'un réseau:

- mono-ressource

La température de l'eau prélevée dans le lac ne peut être corrigée. Cette opération doit se faire au niveau de chaque client.

- qui n'est pas dédié à un seul gros client

Le froid doit être valorisé auprès d’un nombre important de clients.

- qui s'intègre à un système de climatisation classique

En effet, la quasi-totalité des clients en sont déjà équipés depuis de nombreuses années. Ces systèmes ont été conservés de façon décentralisée en complémentarité du réseau GLN et la chaleur extraite est évacuée dans le réseau GLN.

- qui ne sollicite le lac qu'au minimum

En hiver, la chaleur fatale des data centers est récupérée pour l’alimentation de pompes à chaleur.

GLN, un projet pilote européen à évaluer

Les aspects innovants du projet GLN en ont fait un projet pilote choisi par le programme européen Concerto (projet TETRAENER, 2005-2010) qui a pu bénéficier de fonds non seulement pour la mise en place des infrastructures, mais également pour de la recherche. Dans le cadre de ce programme, un suivi détaillé du réseau GLN a été effectué de 2005 à 2010 par le Groupe énergie (ISE/Institut Forel) de l'UNIGE.

Les résultats

Le lac est une ressource efficace

L'étude a montré que le lac est une bonne ressource pour les utilisations de refroidissement, malgré des fluctuations de température dépendantes du site de prise d'eau. Un prélèvement à peine plus profond, comme à Versoix dans un système analogue, montre une grande stabilité. De plus, les effets thermiques que le rejet d'eaux réchauffées pourrait causer au milieu lacustre sont faibles et ponctuels. Des impacts négatifs sur la faune et la flore n'ont pu être détectés.

Consommation d'électricité 10 fois plus faible

Afin d'évaluer les dispositifs de type GLN au regard du système énergétique global, une étude comparative a été menée. Pour ce faire, des analyses simplifiées de flux ont été effectuées sur deux filières, l'une classique (production électrique thermique et utilisation de groupe de froid) et l'autre utilisant les eaux profondes du Lac.
Les résultats de ces analyses permettent de comparer l’efficacité énergétique des groupes de froid traditionnels aux systèmes en réseau pour une prestation égale (la chaleur évacuée des bâtiments est volontairement fixée). Le système recourant à l’utilisation directe d’une ressource naturelle, présente d’excellents taux d’efficacité énergétique et permet une consommation globale d’électricité dix fois plus faible. Enfin, les rejets de chaleur dans l’environnement (air ou eau) sont deux fois moins importants que pour une filière classique avec groupes de froid. Ceci est essentiellement dû aux centrales thermiques de production d’électricité qui rejettent d’importantes quantités de chaleur non valorisable dans l’environnement.