FR2995396A1 - Dispositif de stockage thermique en sous-sol proche hors d'eau. - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de stockage thermique en sous-sol proche hors d'eau. Plus particulièrement, la présente invention concerne un dispositif de stockage thermique en sous-sol proche hors d'eau comprenant un échangeur thermique placé dans un puits caractérisé en ce que ledit puits est colmaté par une composition comprenant de l'oxyde d'aluminium.

Description

- 1 - DISPOSITIF DE STOCKAGE THERMIQUE EN SOUS-SOL PROCHE HORS D'EAU Domaine technique La présente invention concerne un dispositif de stockage thermique en sous-sol proche hors d'eau. Plus particulièrement, la présente invention concerne un dispositif de stockage thermique en sous-sol proche hors d'eau comprenant un échangeur thermique placé dans un puits caractérisé en ce que ledit puits est colmaté par une composition comprenant de l'oxyde d'aluminium. Actuellement, le géostockage thermique se fait principalement dans des nappes aquifères. Les calories, recueillies en surface, sont utilisées pour chauffer l'eau présente dans la nappe. Ces calories peuvent être ensuite récupérées en temps utiles et utilisées notamment pour le chauffage des habitations.
Toutefois, il existe des zones où les nappes aquifères ne sont pas accessibles et/ou pas utilisables pour le stockage de la chaleur. Alternativement ou complémentairement, on peut également stocker des calories dans des masses rocheuses. Cette technique, appelée géostockage thermique diffusif, met en oeuvre des transferts thermiques avec le massif rocheux encaissant assurés par des échangeurs géothermiques verticaux mis en place dans des forages colmatés. Habituellement, le colmatage des forages est effectué 25 par un matériau argileux mis en place sous forme de coulis remplissant le forage. Le couplage thermique entre l'échangeur géothermique et le massif encaissant est assuré par ce matériau de colmatage. Dans ce cadre, les caractéristiques du couplage thermique sont essentielles 30 pour garantir la puissance d'échange thermique entre l'échangeur thermique et le massif rocheux. Ce couplage BRG 00 2 -FR-1 2 7_TEXTE DEPOSE - 2 - thermique peut même constituer un verrou technique pour une utilisation particulière du géostockage thermique prévoyant des températures de fonctionnement pouvant traverser les températures de changement de phase de l'eau (0°C et 5 100°C), rendant par là même peu sûr sinon excluant tout matériau de colmatage argileux hydraté. Par ailleurs, les échangeurs thermiques classiques (sondes géothermiques verticales) ont toujours eu à être mis en oeuvre en milieu partiellement ou totalement saturé. C'est pourquoi des 10 matériaux argileux imperméable de type bentonite ont été utilisés jusqu'à présent. La présente invention à pour but d'améliorer les dispositifs de stockage thermique en sous-sol proche hors d'eau en proposant un matériau nouveau assurant le couplage 15 du massif rocheux et de l'échangeur thermique. Le dispositif selon l'invention est plus facile et moins onéreux à mettre en place que les dispositifs de l'art antérieur. Par ailleurs, le dispositif selon l'invention présente un rendement supérieur aux rendements 20 observés précédemment. Résumé de l'invention La présente invention concerne un dispositif de stockage thermique en sous-sol proche hors d'eau comprenant 25 un échangeur thermique placé dans un puits remarquable en ce que ledit puits est colmaté par une composition comprenant de l'oxyde d'aluminium. En situation hors d'eau telle que l'envisage le géostockage thermique diffusif, l'oxyde d'aluminium et plus 30 particulièrement l'alumine calcinée et ses dérivés alumine tabulaire et le corindon blanc constituent des matériaux adéquats pour le remplissage du forage d'un échangeur géothermique car : BRG 00 2 -FR-1 2 7_TEXTE DEPOSE - 3 - - la conductivité thermique relativement élevée de l'alumine calcinée (26 à 35 W.m-1.K-1) assure un bon couplage thermique entre l'échangeur géothermique et le massif encaissant. - le caractère inerte du point de vue physique et chimique de l'oxyde d'aluminium dans les conditions thermiques du géostockage permet de conserver dans le temps la qualité du couplage thermique. - l'oxyde d'aluminium possède un impact sanitaire 10 très faible, il est notamment insoluble dans l'eau. - l'oxyde d'aluminium est un produit industriel aisément disponible. Son conditionnement sous forme pulvérulente autorise une mise en oeuvre pneumatique dans les forages. Le comportement au tassement du matériau de 15 remplissage pulvérulent est un critère important dans le choix du type d'oxyde d'aluminium à utiliser. Dans le cadre de la présente invention, le terme « sous-sol proche » fait référence à la fraction du sous-sol compris entre 0 et 50 m.
20 Dans le cadre de la présente invention, le terme « hors d'eau » fait référence au fait que ledit puits n'est pas en contact avec une nappe aquifère. Dans le cadre de la présente invention, le terme « échangeur thermique » fait référence à un dispositif 25 enterrée faisant circuler sans échange de matière avec le sous-sol un fluide caloporteur, avec comme objectif un transfert thermique diffusif entre le fluide caloporteur et le sol-sol encaissant la conduite enterrée. Selon un mode de réalisation préféré, ledit échangeur thermique consiste 30 en un échangeur géothermique choisis dans le groupe comprenant les échangeurs simple U, les échangeurs géothermiques double U, les échangeurs géothermiques coaxial, les échangeurs géothermiques spirale, les échangeurs thermiques en cuve. BRG 00 2 -FR-1 2 7_TEXTE DEPOSE - 4 - Ainsi, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ladite composition comprend plus de 95% d'oxyde d'aluminium. Selon un mode de réalisation encore plus préféré de l'invention, ladite composition comprend plus de 99% d'oxyde d'aluminium. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit oxyde d'aluminium est sous la forme d'alumine calcinée. Selon un autre mode de réalisation préféré de 10 l'invention, ledit oxyde d'aluminium est sous la forme de corindon blanc. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, ledit oxyde d'aluminium est sous la forme d'alumine tabulaire.
15 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit oxyde d'aluminium est sous une forme pulvérulente. Selon un mode de réalisation encore plus préféré de l'invention ledit oxyde d'aluminium à une distribution granulométrique comprise entre 70pm et 5.
20 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit puits comprend entre 25 et 500 kg/m3 d'oxyde d'aluminium. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit puits à une profondeur comprise entre 5 et 50m.
25 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit puits à un volume compris entre 0.3 et 150m3. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit puits est colmaté uniquement par ladite composition.
30 Brève description des dessins La figure 1 présente une vue schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. BRG 00 2 -FR-1 2 7_TEXTE DEPOSE - 5 - Description des modes de réalisation En référence à la figure 1, un puits 2 selon les étapes suivantes : (a) un puits est creusé à l'aide d'une machine de 5 forage dans le sous-sol proche hors d'eau ; (b) un échangeur thermique est disposé dans le puits ; (c) l'alumine calcinée pulvérulente est mise en place dans le puits par transport pneumatique dans le but de 10 colmater ce puits et d'assurer une continuité thermique entre l'échangeur thermique et le sous-sol encaissant le puits ; (d) l'échangeur thermique est rempli du fluide caloporteur ; 15 (e) le fluide caloporteur est mis en circulation, rendant le dispositif opérationnel pour le stockage thermique. BRG 00 2 -FR-1 2 7_TEXTE DEPOSE

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif de stockage thermique en sous-sol proche hors d'eau comprenant un échangeur thermique placé dans un puits caractérisé en ce que ledit puits est colmaté 5 par une composition comprenant de l'oxyde d'aluminium.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite composition comprend plus de 95% d'oxyde d'aluminium. 10
  3. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite composition comprend plus de 99% d'oxyde d'aluminium. 15
  4. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit oxyde d'aluminium est sous la forme d'alumine calcinée.
  5. 5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé 20 en ce que ledit oxyde d'aluminium est sous la forme de corindon blanc.
  6. 6. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit oxyde d'aluminium est sous la forme 25 d'alumine tabulaire.
  7. 7. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit oxyde d'aluminium est sous une forme pulvérulente. 30
  8. 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que ledit oxyde d'aluminium à une distribution granulométrique comprise entre 70pm et 5 mm. BRG 00 2 -FR-1 2 7_TEXTE DEPOSE-7-
  9. 9. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit puits comprend entre 25 et 500 kg/m3 d'oxyde d'aluminium.
  10. 10. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit puits à une profondeur comprise entre 5m et 50m.
  11. 11. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit puits à un volume compris entre 0.3m3 et 150m3.
  12. 12. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé 15 en ce que en ce que ledit puits est colmaté uniquement par ladite composition. BRG 00 2 -FR-1 2 7_TEXTE DEPOSE
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060048682A1 (en) * 2004-09-03 2006-03-09 The University Of Chicago Chemically bonded phosphate ceramic sealant formulations for oil field applications
WO2007000500A1 (fr) * 2005-06-27 2007-01-04 Gypsmix Sarl Composition granuleuse comprenant un liant hydraulique a base d'anhydrite iii et un granulat a base d'alumine
CA2639090A1 (fr) * 2008-08-15 2010-02-15 Scott Gardiner Coulis geothermique avec conductivite thermique amelioree
JP2011007395A (ja) * 2009-06-24 2011-01-13 Ohbayashi Corp 地中熱交換器、及び充填材

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060048682A1 (en) * 2004-09-03 2006-03-09 The University Of Chicago Chemically bonded phosphate ceramic sealant formulations for oil field applications
WO2007000500A1 (fr) * 2005-06-27 2007-01-04 Gypsmix Sarl Composition granuleuse comprenant un liant hydraulique a base d'anhydrite iii et un granulat a base d'alumine
CA2639090A1 (fr) * 2008-08-15 2010-02-15 Scott Gardiner Coulis geothermique avec conductivite thermique amelioree
JP2011007395A (ja) * 2009-06-24 2011-01-13 Ohbayashi Corp 地中熱交換器、及び充填材

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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