Analyse de cycle de vie d’une installation géothermique à échangeur vertical d’un bâtiment commercial situé à Montréal

Escheikh, Rania (2025). Analyse de cycle de vie d’une installation géothermique à échangeur vertical d’un bâtiment commercial situé à Montréal. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

Prévisualisation

PDF Télécharger (2MB) | Prévisualisation

Résumé

Les pompes à chaleurs géothermiques (PACG) présentent généralement des avantages environnementaux significatifs par rapport aux systèmes de chauffage traditionnels. Contrairement aux chaudières à gaz ou à fioul, elles ne produisent aucune émission directe de gaz à effet de serre et éliminent la dépendance aux combustibles fossiles. À la différence des plinthes électriques qui nécessitent une importante quantité d'énergie pour générer directement de la chaleur, celles-ci puisent dans l'énergie renouvelable du sol. Elles sont capables de fournir trois à cinq fois plus d'énergie thermique que l'énergie qu'elles absorbent. Comparées aux thermopompes à air, les thermopompes géothermiques sont plus performantes. En exploitant la température stable du sol, elles assurent un rendement constant. Dans un contexte où l'origine de l'électricité influence les répercussions écologiques des équipements de chauffage, l'intégration des installations géothermiques soulève pourtant la question quant à leur pertinence environnementale. Bien que très efficaces et moins énergivores que les systèmes conventionnels, cette réflexion s’impose dans des régions comme le Québec, où l'électricité provient principalement de sources renouvelables notamment l’hydroélectricité.

C'est dans ce cadre que le présent mémoire vise à analyser le cycle de vie d’une PACG dans un bâtiment commercial situé à Montréal. L'évaluation de l’empreinte environnementale repose sur une approche conforme aux normes ISO 14040/44 à l'aide du logiciel SimaPro 9.6. Les frontières du système incluent la production, l’installation, l’exploitation annuelle et la fin de vie de la PACG. Le bilan d'inventaire provient de la base de données Ecoinvent 3.10 et est adapté au contexte Québécois. Deux méthodes, TRACI 2.1 et ReCiPe 2016, sont utilisées permettant une analyse aux niveaux Midpoint et Endpoint. Les résultats montrent que la phase de production et d'installation des systèmes géothermiquesl est le principal contributeur à la majorité des catégories d'impacts (CI), notamment à l’appauvrissement en couche d’ozone (97,28%) et l'épuisement des combustibles fossiles (94,88%). L'exploitation annuelle représente une part importante de l’écotoxicité (27,28%), tandis que la phase de fin de vie a un impact notable sur les émissions de substances cancérogènes (24,65%).

Titre traduit

Life cycle assessment of a vertical heat exchanger geothermal installation in a commercial building located in Montreal

Résumé traduit

Geothermal Heat Pumps (GHPs) generally offer significant environmental advantages over traditional heating systems. Unlike gas or oil boilers, they produce no direct greenhouse gas emissions and eliminate dependence on fossil fuels. In contrast to electric baseboard heaters, which require a large amount of energy to generate heat directly, GHPs harness renewable energy from the ground. They can deliver three to five times more thermal energy than the electricity they consume. Compared to air-source heat pumps, geothermal heat pumps are more efficient. By exploiting the stable ground temperature, they ensure consistent performance. However, in a context where the electricity mix influences the environmental impact of heating systems, integrating geothermal installations raises questions about their actual environmental relevance. While highly efficient and less energy-intensive than conventional systems, this consideration is particularly relevant in regions such as Quebec, where electricity is primarily generated from renewable sources, notably hydropower.

This thesis aims to analyze the life cycle of a GHP in a commercial building located in Montreal. The environmental footprint assessment follows the ISO 14040/44 standards using the SimaPro 9.6 software. The system boundaries include production, installation, annual operation, and end-of-life phases of the GHP. The life cycle inventory is sourced from the Ecoinvent 3.10 database and adapted to the Quebec context. Two methods, TRACI 2.1 and ReCiPe 2016, are employed to conduct both Midpoint and Endpoint analyses. The results indicate that the production and installation phases of geothermal systems contribute the most to the majority of impact categories (IC), particularly ozone layer depletion (97.28%) and fossil fuel depletion (94.88%). The annual operation phase accounts for a significant portion of ecotoxicity (27.28%), while the end-of-life phase has a notable impact on carcinogenic emissions (24.65%).

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie énergies renouvelables et efficacité énergétique". Comprend des références bibliographiques (pages 105-110).
Mots-clés libres:	ISO 14040/44, technosphère et biosphère, puits géothermique, TRACI 2.1, mix électrique, ecoinvent 3.10
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Lamarche, Louis
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	05 juin 2025 19:11
Dernière modification:	05 juin 2025 19:11
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3642

Gestion Actions (Identification requise)

Dernière vérification avant le dépôt