Une équipe de recherche s’est intéressée au stockage souterrain d’énergie thermique produite à partir des excédents d’électricité des panneaux solaires. Les économies d’énergie observées atteignent jusqu’à 39 %.

Une équipe de recherche internationale a mis au point un nouveau système de pompe à chaleur alimenté par des panneaux photovoltaïques, combiné à un stockage d’énergie thermique souterrain (UTES). Ce système permet d’utiliser l’excès d’électricité produit pour optimiser les performances de la pompe à chaleur. L’étude, publiée dans Energy Conversion and Management, rassemble des chercheurs de l’Université de Nairobi et de l’Institut coréen de recherche sur l’énergie.

Leur simulation, établie sur trois études de cas, montre que ce système peut économiser jusqu’à 14 % d’énergie pour le chauffage et 39 % pour le refroidissement. L’idée centrale de ce projet de recherche repose sur une utilisation saisonnière de l’énergie excédentaire produite par les panneaux photovoltaïques. En automne, la pompe à chaleur stocke de la chaleur dans le sol, pour être ensuite réutilisée en hiver. Inversement, au printemps, l’UTES est refroidi pour permettre de climatiser le bâtiment en été.

L’équipe a simulé ce système dans un bâtiment scolaire à Séoul, doté de panneaux photovoltaïques couvrant une surface de 2 500 m² avec une efficacité de 21 %. Ces panneaux alimentent une pompe à chaleur air-eau d’une capacité de 160 kW. Deux scénarios de stockage thermique ont été étudiés : un UTES peu profond avec des forages de 1,5 m de profondeur et un UTES profond avec des forages de 150 m.

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Jusqu’à 39 % d’économie d’énergie

Les résultats ont montré des améliorations notables du coefficient de performance saisonnier, atteignant jusqu’à 27 % en été et 9 % en hiver pour l’UTES peu profond. Les économies d’énergie observées étaient de 14 % pour le chauffage et 39 % pour le refroidissement dans le cas peu profond, et légèrement inférieures dans le cas profond. En termes d’autoconsommation et d’utilisation de l’énergie excédentaire, les deux systèmes ont présenté des performances similaires, avec des ratios de 81 % et 26 %, respectivement.

Ce système innovant offre ainsi une solution pour exploiter efficacement l’électricité photovoltaïque excédentaire tout en améliorant les performances énergétiques des bâtiments, particulièrement dans les climats nécessitants à la fois du chauffage et du refroidissement.