La vie en boucles

Géothermie pour refroidir ou réchauffer les bassins

Pour élever des truites en aquaponie toute l’année en Vendée, avec une croissance soutenue, il faut  pouvoir refroidir l’eau en été en deçà de 20°. La géothermie est la solution retenue pour maîtriser cet aspect de la qualité de l’eau. Il est également possible de réchauffer l’eau en hiver en période de gel  pour une meilleure croissance des truites et des légumes.

Le projet est situé en terrain calcaire, dans la ville de Luçon en Vendée. Une couche de sol arable de 80 centimètres repose sur les strates du calcaire du Dogger. Cet étage géologique renferme une nappe du même nom : la nappe du Dogger. C’est cette ressource en eau qui va être sollicitée pour la géothermie.

Géothermie via un serpentin de cuivre d'un diamètre de 16mm, installé au fond des bassins à truites
Géothermie via un serpentin de cuivre d’un diamètre de 16mm, installé au fond des bassins à truites

Le site dispose à l’origine d’un ancien puits. L’altitude du lieu étant de 9 mètres, la profondeur du puits de presque 9 mètres, et la cote moyenne de la nappe de 2 mètres, c’est donc une colonne d’eau   de 1  à 3 mètres selon les saisons qui est utilisable. La température de l’eau est stable, autour de 14° Celsius.

Le dispositif de l’échangeur géothermique ouvert prévoit de prélever l’eau dans le puits existant, de faire circuler cette eau dans les bassins au travers d’un serpentin de cuivre de 12 mètres  et de rejeter l’eau refroidie ou réchauffée dans un second puits distant de  20 m du premier puits. Une première installation en circuit fermé avec une sonde dans le puits et un recirculateur a été un échec. La nappe n’ayant pas de débit, les deux masses d’eau atteignaient très vite une température d’équilibre .

Retour de l'eau dans la nappe, via le second puits du système géothermique ouvert.
Retour de l’eau dans la nappe, via le second puits du système géothermique ouvert.

Le second puits a été creusé  à la main « à l’ancienne » sur une profondeur de 4.5 mètres afin d’absorber un débit d’eau de 600  litres par heure.
Le fonctionnement réel est conforme aux calculs théoriques. En hiver l’eau du bassin passe de 7° à 10° C en 24 heures. L’eau entre dans le serpentin à 14° et ressort à 11.5° de moyenne. En été L’eau du bassin passe de 20° à 17 ° en 24 heures.

La variation de la température de l’eau des bassins en fonction des températures extérieures a été modélisée pour cette installation. Les courbes théoriques et réelles se superposent  parfaitement. Il est donc possible de mesurer l’effet de la géothermie indépendamment de la variation naturelle de la température de l’eau.

Simulation de la température de l'eau des bassins en fonction de la température de l'air extérieur des 3 derniers jours
Simulation de la température de l’eau des bassins en fonction de la température de l’air extérieur des 3 derniers jours

Le fonctionnement  pendant les deux saisons été et hiver a plusieurs avantages. Il est neutre pour l’environnement avec une température moyenne de la nappe stable. Il maintient une température de confort pour les truites favorisant leur appétit et donc leur croissance. Il maintient une température du lit de gravier favorable aux  racines des légumes et donc également à leur croissance .

La pompe qui alimente le circuit de géothermie a une puissance de 750 watts et tourne 14% du temps compte tenu de la cuve tampon.  La consommation électrique pour 24 heures est de 2.5 Kilowatts heure , coûtant environ 0.375 €. Statistiquement il y aura besoin de 50 jours de fonctionnement en été et de 30 jours de fonctionnement en hiver. Soit un budget de 30 € par an en coût de fonctionnement pour la régulation de la température.

L’investissement hormis les forages des puits (gratuit dans le cas présent)  est d’environ  80 € pour les  tuyaux de cuivre et polyéthylène et les divers raccords. Un amortissement sur 10 ans + frais financiers  entraine une charge annuelle fixe  de 9 €.

Réglementairement, avec des puits de moins de 10 m de profondeur, un débit de pompe instantané de  1 m3 /heure et un prélèvement de chaleur d’une puissance de 500 watts,  il n’y a  rien à déclarer ni autorisation à demander selon le code minier, décret n° 2015-15 du 8 janvier 2015.

Côté sanitaire, il conviendra de surveiller dans le temps  l’impact du cuivre sur les truites qui peut être positif en prévenant certaines infections, ou négatif par intoxication, la littérature étant contradictoire sur le sujet. (Voir synthèse sur le cuivre – novembre 2018)

Mise à jour du 20/05/2020 – Après trois ans de fonctionnement, aucun problème constaté sur le système, du fait de l’utilisation du cuivre pour le serpentin.

6 Comments

  1. Boris R

    Bonjour,
    La lecture de votre site me fait sauter le pas, j’ai commencé à réaliser mon projet aquaponique à Avignon.
    En terme de dimensionnement du bassin, je suis à peu près dans les mêmes grandeurs que vous.
    Parmi mes nombreuses questions, je me demandais quel diamètre de cuivre était le plus adapté au géocooling (débit et surface d’échange thermique) et si une longueur plus importante que 12m ne permettait pas un refroidissement plus efficace.
    Merci d’avance,
    Boris

    • jcgoudeau

      Bonjour Boris,
      Pour le dimensionnement du serpentin, voir l’article https://www.truitesaquaponiques.com/2018/11/24/serpentin-refroidissement-aquaponie/ . Le calculateur a été mis à jour récemment et fonctionne. Me dire si ce n’était pas le cas. Pour de l’eau et du cuivre, prendre K=200 et une différence de température entrée sortie de 1° (ce que j’ai constaté (eau du forage à 15°, eau en sortie à 16°). Du coup la puissance réfrigérante est directement proportionnelle à la surface du tube (circonférence x longueur). Plus le tuyau est gros (j’ai pris du 14 mm), plus le tuyau est long, plus cela refroidit vite. Si la formule avec logarithme est difficile à comprendre, il est possible de faire un calcul simplifié avec Q(h) = k * s * EcartT°. avec k=200. Attention au cuivre ! bien maîtriser la protection de l’oxydation sur la partie au ras de l’eau. Sinon préférer l’inox.

      Par ailleurs dans le cadre d’un article en préparation sur « débuter en aquaponie », je serai intéressé pour échanger avec vous par mail ou par téléphone. Je rappelle mon adresse accueil@truitesaquaponiques.com

      • Louvert

        Bonjour
        Je m’intéresse de façon croissante à l’aquaponie, et je suis tombé par hasard sur votre blog, très bien fait, en cherchant des idées pour le refroidissement de l’eau des truites en été.
        Je ne suis pas expert en aquaculture ni en pisciculture, mais je suis métallurgiste. Selon moi l’utilisation du cuivre ne présente aucun risque, ni pour les humains, ni pour les truites. La surveillance doit être orientée sur la santé des bactéries et micro organismes qui participent à l’écosystème.

  2. Truite26

    Bonjour.
    Je trouve votre systeme de geothermie est tres bien.
    J ai une question sur l utilisation du cuivre dans le bassin à poisson.
    Votre cuivre vas s oxyder et liberer des ions de cuivre. L effet t bénéfique contre les algues ( d ailleur la plupars des produit anti algues sont à base de cuivre). Mais le probleme est l accumulation de ces ions qui sont considéré comme une source de polution est dangereux pour la santé.
    J aimerai votre retour d expérience sur le cuivre ?
    Merci

    • jcgoudeau

      Bonjour,
      Je me suis également posé la question du cuivre dans les bassins aquaponiques. Les avis sur le net (forums) sont divergents. Cela mériterait une recherche bibliographique dans la littérature scientifique (thèses et CR de recherche) pour y voir plus clair et votre question m’incite à le faire.

      Pour l’instant je m’appuie sur les remarques suivantes :
      • Le cuivre est inerte vis-à-vis de l’eau (source wikipedia) :
      Le cuivre ne réagit pas avec l’eau, mais réagit lentement avec le dioxygène de l’air en formant une couche d’oxyde de cuivre brun-noir, de nature passivante. Contrairement à l’oxydation du fer par une atmosphère humide, cette couche d’oxyde empêche toute corrosion en masse.
      • Le cuivre est utilisé en plomberie pour la distribution de l’eau potable et a remplacé les tuyaux de plomb qui eux étaient nocifs pour la santé. Le cuivre est également utilisé comme ustensile de cuisine. Je ne pense donc pas que le cuivre immergé soit toxique pour l’homme.
      • Le cuivre émergé est corrodé par un oxyde de cuivre qui sert, de couche de protection. Je constate cette corrosion sur la partie du tuyau qui passe d’un bassin à l’autre et qui, donc, est exposée à l’air. Je ne sais pas quelle est la toxicité pour l’homme, et surtout pour les truites, avec les inévitables particules d’oxyde de cuivre qui seront entrainées dans le bassin. J’ai pensé à entourer ces 50 cm de tuyau d’une gaine pour éviter cet entrainement. Mais ce n’est pas encore fait.
      Conclusion : c’est une très bonne question. Et je n’ai pas de certitudes sur le sujet. Un bon sujet pour un futur article. Merci.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.

The maximum upload file size: 128 Mo. You can upload: image, audio, video, document, spreadsheet, interactive, text, archive. Links to YouTube, Facebook, Twitter and other services inserted in the comment text will be automatically embedded. Drop file here

© 2022 Truites aquaponiques

Thème par Anders NorenHaut ↑