La future ZAC Ferney-Genève Innovation se trouvera dans l’Ain à quelques encablures de Genève. C’est la SPL Terrinnov, une structure détenue par des collectivités locales, qui a été missionnée pour développer ce projet. À terme, cette ZAC doit rassembler 195 000 m2 de zones d’activités avec des hôtels, des bureaux, un centre culturel, un pôle commercial, un centre de conférence, de sport et de bien-être, mais aussi 2 500 logements et 15 000 m2 d’équipements publics. Cet ambitieux projet urbain a remporté l’appel à manifestation d’intérêt « Démonstrateur de la ville durable » lancé par France 2030. Mais, au-delà de ses ambitions économiques et urbaines, le volet environnemental de la future ZAC revêt un caractère très important, fondé sur l’innovation et la stratégie bas carbone.
Pour cela, un accent est mis sur la mobilité douce, mais aussi sur le déploiement d’un réseau de chaleur innovant : la boucle d’eau tempérée géothermique.

STOCKER LA CHALEUR EN ÉTÉ POUR LES BESOINS HIVERNAUX

En effet, le réseau d’anergie de la ZAC, proposé par le bureau d’études franco-suisse Amstein + Walthert est un projet pionnier et inédit en France. « Il s’agit de récupérer la chaleur résiduelle
générée par l’accélérateur de particules du CERN d’une circonférence de 27 km pour alimenter les besoins en chaleur des bâtiments voisins via une boucle d’eau tempérée. Les bâtiments de la ZAC pourront ensuite venir puiser les calories via des pompes à chaleur en fonction de leur besoin », décrit
Guillaume Germain, chef de projet chez Celsius Energy. Comme les besoins sont plus importants en hiver qu’en été, le surplus de chaleur produit aux beaux jours sera stocké dans le sous-sol grâce aux sondes de géothermies implantées par Celsius Energy et son groupement, en attendant d’être récupérées lorsque les bâtiments en auront besoin.
Le réseau d’énergie, d’une longueur de 4 km, reliera par ailleurs l’échangeur du CERN au réseau Génilac. Une centrale de production et plusieurs sous-stations seront installées pour assurer la distribution de 20 GWh de chaud et 6 GWh de froid à la future ZAC. À terme, il permettra d’éviter annuellement l’équivalent de 5 000 t d’émissions de CO2 comparé à une solution de chauffage carboné.

LES COMPÉTENCES SPÉCIFIQUES DE CELSIUS ENERGY

Celsius Energy est reconnue pour le développement et la mise en oeuvre de technologies particulières (tel que le forage en étoile par exemple) et son expertise numérique qui lui ont permis
de s’imposer sur le projet.
« L’entreprise a été créée en 2019 par trois ingénieurs issus du groupe SLB, [anciennement Schlumberger, ndlr] et est une filiale du groupe », explique Guillaume Germain. L’entreprise s’appuie ainsi sur près d’un siècle d’expertise dans la caractérisation du sous-sol et des systèmes intelligents. « La vocation de Celsius Energy est de proposer des systèmes de géothermie pour décarboner le chauffage et le refroidissement. »
Son siège à Clamart est d’ailleurs alimenté à 100 % grâce à cette technologie et sert de vitrine pour l’entreprise. « Nous avons une dizaine de sondes pour cela, un local technique, et nous pilotons les sondes grâce à notre système numérique », poursuit Guillaume Germain.
L’entreprise a par ailleurs développé une plateforme de travail qui permet de positionner des sondes de géothermie inclinées. « Notre technologie de forage en étoile a été développée pour démocratiser l’accès à la géoénergie, même en milieu urbain dense. Notre expertise numérique intervient à chaque étape de nos process, de l’étude de faisabilité à la conception jusqu’à l’exploitation de nos installations
grâce à un système connecté. Sur le projet de la ZAC Ferney-Genève Innovation, une Semop (société d’économie mixte à usage unique) dédiée sera responsable de la partie exploitation.
Celsius Energy accompagnera la Semop pour donner à tout moment des indicateurs sur le champ de sondes », argumente le chef de projet. Cette solution étoilée présente d’autres avantages que celui
de pouvoir réaliser des projets avec une faible emprise au sol. « Sur de la construction neuve, cela facilite le phasage du chantier, car nous n’avons besoin que d’un espace restreint pour intervenir. » En effet, la plateforme fait la dimension d’un conteneur équivalent 20 m2 environ. Ainsi, il est possible pour les autres entreprises d’intervenir simultanément sur le chantier. Ce système breveté permet de forer jusqu’à 21 puits en étoile à partir d’un seul point.

LE PRINCIPE DES SONDES INCLINÉES

Sur le projet de la ZAC Ferney-Genève Innovation, environ 25 % des 174 sondes qui doivent être posées seront inclinées ; les autres seront installées à la verticale.

« Pour la pose en étoile, les mâts de forage sont inclinés. Les capteurs en haut du mât donnent l’angle et l’azimut du puits, et la garniture de forage permet de conserver la trajectoire », explique Guillaume Germain. Pour ces forages étoilés, l’angle peut aller jusqu’à 20 °. « En général, on se situe entre
5° et 20°, cela dépend de la limite cadastrale. Nous ne pouvons pas nous approcher de moins de 5 m des limites de propriétés », poursuit-il. Forte de ses connaissances en système intelligent, l’entreprise a développé un logiciel en interne qui lui permet de réaliser son implantation selon les limites du terrain, mais aussi les contraintes du site comme les bâtiments, les arbres, ou autre. « Cela nous permet d’optimiser l’implantation. » Les travaux sur le premier site ont débuté en juin dernier avec les travaux de terrassement. Le forage des puits verticaux et inclinés a eu lieu de juillet à décembre 2023 pour atteindre près de 6 km de sondes. Pour réaliser ce chantier, Celsius Energy travaille en groupement avec deux foreurs : Auvergne Forage, qui a depuis été acquise par l’entreprise, et Augsburger Géothermie SA, un foreur suisse expert des sous-sols de la région et une référence en Suisse romande dans la pose de sondes géothermiques jusqu’à des profondeurs de 800 m. « L’entreprise Nabaffa quant à elle se charge des terrassements, et nous travaillons avec le bureau d’études géotechniques Menard ainsi qu’avec le bureau d’études Plantier pour la partie structure. »

230 M DE PROFONDEUR

Les forages atteignent une profondeur de 230 m et nécessitent donc un permis minier qui a été obtenu en amont par la maîtrise d’ouvrage. « Le choix de la profondeur permet de stocker un maximum de chaleur. Au départ, l’idée initiale était de réaliser 160 puits à 250 m, mais un sondage de reconnaissance a permis d’identifier des aléas géologiques vers 254 m (remontée de nappe). C’est pourquoi le projet final compte 174 puits de 230 m. » Il a alors fallu que le maître d’ouvrage trouve un 3e site pour implanter 14 sondes additionnelles.
Pour répondre aux contraintes géologiques, c’est la technique du forage à double tête qui a été retenue pour descendre à 80 m. Ensuite, le forage en simple tête suffit pour atteindre les 230 m avec un marteau fond de trou. « Au-delà des 80 m, nous sommes dans la molasse avec une alternance de marne et de grès qui ne posent pas de problème. » Le forage est réalisé en diamètre 160 mm sur la partie supérieure puis en 135 mm à partir de 80 m.

MISE EN PLACE DES SONDES EN DOUBLE U

Après les opérations de terrassement réalisées par l’entreprise Nabaffa, ce sont les équipes de forage qui sont entrées en scène sur le lot P05 de la Poterie qui contient 16 sondes verticales et 11 sondes inclinées. Pour maximiser les échanges, Celsius Energy déploie des sondes DN40 en double U. « Il y a une canule d’injection qui est descendue pour réaliser la cimentation de bas en haut afin d’isoler toutes les sondes et d’assurer la bonne conductivité thermique. Ce n’est pas un ciment structurel,
mais il a d’excellentes propriétés de conductivité thermique pour maximiser les échanges, pour protéger les sondes et isoler les différentes formations qui sont traversées et maximiser les échanges ». Sur cette phase du chantier, l’entreprise est parvenue à installer une sonde en double U en environ un jour et demi. Maintenant qu’elles sont toutes posées, elles sont reliées à la nourrice, qui dispose de 27 entrées et sorties, avant le raccordement au local technique.
Les autres lots vont se poursuivre sur les mois et années à venir.
« Nous avons un contrat de 4 ans avec la SPL pour la mise en place de l’ensemble du système de stockage géothermique », conclut Guillaume Germain.

Maylis Roizard