Les chercheurs de l’EPFL comptent exploiter le phénomène physique dans les infrastructures souterraines pour chauffer et rafraîchir les bâtiments en surface. En effet, les échanges de chaleur sont nombreux dans un tunnel qui abrite un métro ou un train.
En passant près d’une bouche de métro, on peut parfois ressentir de l’air chaud. Cet air provient des infrastructures souterraines qui rejettent en surface la fraîcheur et la chaleur excédentaires lorsque la température de l’air à l’intérieur retrouve sa stabilité. En effet, lorsque le métro accélère et freine, un pic de chaleur se produit dans le tunnel. L’air chaud, la chaleur émanant du sol et l’air présent naturellement dans le tunnel se mélangent. Selon les ingénieurs, il s’agit d’un phénomène physique qui peut être exploité.
Ces derniers sont, d’ailleurs, parvenus à quantifier les échanges de chaleur dans un tunnel, et ce, de manière précise. Après avoir appliqué leurs calculs à la future ligne de métro de Lausanne (M3), ils ont estimé qu’en équipant le tunnel d’un système géothermique, la ville parviendrait à faire une économie d’énergie.
Les scientifiques du LMS (Laboratoire de mécaniques des sols) de l’EPFL ont corrigé le calcul de la chaleur qui provient de l’air, jusqu’ici imprécis, et sont parvenus à corriger et estimer avec précision le coefficient de convection thermique.
Selon les explications de l’assistante scientifique au LMS, Margaux Peltier, les recherches montrent que le système géothermique permettrait d’activer 60 000 m2 du tunnel, en utilisant 50 à 60 % du tracé planifié, et alimenter 1 500 appartements standards (de 80 m2, en moyenne) et 4 000 appartements Minergie. Il s’agit d’un système qui peut stocker de la chaleur et la diffuser dans les logements en temps voulu.
Les chercheurs proposent d’introduire dans la structure en béton du tunnel du métro des tubes de plastiques qui seront reliés à une pompe à chaleur. À l’image d’un frigo, un fluide caloporteur (ou de l’eau) serait introduit dans les tubes. Durant l’hiver, le fluide caloporteur permettra d’obtenir de l’eau chaude et durant l’été, ce sera l’inverse. En terme d’énergie grise et d’investissement dans l’équipement géothermique, ceux-ci sont négligeables, pour une durée de vie de 50 à 100 ans, puisque seules les PAC nécessitent un remplacement tous les 25 ans.
Les chercheurs ont déjà présenté ces résultats au maître d’œuvre du futur métro, Canton de Vaud, à la ville de Lausanne et aux Services industriels de Lausanne. L’industrie suisse est-elle prête à jouer le rôle de pionnière ?
