Décarbonation des bâtiments existants avec des pompes à chaleur géothermiques haute température

Les changements climatiques sont une priorité pour les gouvernements du monde entier. Au Québec, la carboneutralité est visée d’ici 2050 et l’économie doit être décarbonée rapidement. Le secteur du bâtiment retient particulièrement l’attention. Il contribue à hauteur de 10%des émissions de gaz à effet de serre (GES) de la province, ce qui peut paraître faible lorsque comparé avec les secteurs industriel et du transport qui représentent à eux deux 58% des émissions de GES. Les bâtiments limitent toutefois la capacité à électrifier, et donc décarboner, ces autres secteurs de première importance. Ils sont responsables de 50% de la puissance maximale appelée sur le réseau électrique provincial lors de pointes hivernales en raison des grands besoins de chauffage engendrés par un climat froid. Cela est dû à l’utilisation massive de système de chauffage des bâtiments à l’électricité de type résistif et peu efficace. Les bâtiments institutionnels sont en retard dans la course à la décarbonation. Les écoles québécoises demeurent chauffées par des chaudières au gaz naturel dans 45% des cas. Il importe des les électrifier, mais de le faire efficacement afin de ne pas amplifier le problème de l’appel de puissance électrique en pointe. Les pompes à chaleur (PAC) sont une avenue prometteuse et déjà bien connue pour y arriver. La grande majorité des PAC installées au Québec sont dites aérothermiques, c’est-à-dire qu’elles puisent de la chaleur dans l’air ambiant en hiver. Bien qu’un coefficient de performance moyen en saison de chauffage (SCOP) intéressant puisse généralement être atteint, ces PAC souffrent d’une baisse de performance et de capacité lorsque des froids extrêmes surviennent. C’est toutefois à ces moments que l’appel de puissance électrique est un enjeu et il faut donc se tourner vers d’autres alternatives. Une pompe à chaleur géothermique (PACG) répond à cet enjeu en puisant de la chaleur dans le sol, là où la température est relativement constante à l’année. Le potentiel de cette solution pour mitiger les impacts sur la demande de pointe en électricité de la décarbonation des bâtiments n’est plus à prouver, mais cela est surtout vrai pour les nouvelles constructions. Les PACG dites « conventionnelles » ne permettent pas de produire de la chaleur à une température suffisamment élevée pour assurer la compatibilité avec les systèmes de chauffage des bâtiments existants munis d’émetteurs de chaleur à haute température. Toutefois, près de la moitié des écoles québécoises en sont équipées. Il y a donc un besoin urgent de trouver une solution pour décarboner efficacement ces bâtiments. Les pompes à chaleur haute température (PACHT) présentent un intérêt en ce sens. Il s’agit d’une technologie déjà utilisée en milieu industriel pour répondre à des besoins thermiques de procédés pouvant atteindre 160 °C.