Exemple de climatisation par l'eau froide profonde

Système de climatisation de l'Hôtel Intercontinental de Bora Bora

David Wary Directeur chantier fabrication et immersion – pipeline Bora 

L’Hôtel Intercontinental Thalasso Spa de Bora Bora a ouvert ses portes en mai 2006. Mise à jour mai 2022.

Il est aujourd'hui le premier établissement «privé» entièrement climatisé par son propre système SWAC, ce qui lui permet de réaliser 90% d’économie par rapport à un système de climatisation conventionnel.

Idéalement positionné sur un «motu», l’hôtel présente les conditions géographiques optimales pour l’utilisation de cette technologie :

• des locaux techniques proches (à 120 m) de l’océan ;

• une forte pente du tombant océanique qui réduit la longueur de la conduite profonde de pompage d'eau froide ;

• le coût élevé de l’énergie électrique en Polynésie.

Description technique (voir caractéristiques techniques) :

La conduite d’aspiration, en tube  PEHD, est de diamètre 400 mm, long de 2300 m et descend à une profondeur de 900 m. 

Photo sous-marine de la conduite lestée posée sur le fond à 45m de profondeur

L’eau y est puisée à une température maximale théorique de 5,5°C qui permet de répondre aux besoins de la boucle eau glacée de l’hôtel.
L’une des spécificités de ce projet tient en sa conduite de refoulement. Celle-ci se fait par l’espace annulaire d’une conduite de diamètre 630 mm à l’intérieur de laquelle est «glissée» la conduite d’aspiration.

Cela permet :

• de limiter les déperditions thermiques de l’eau pompée en créant une protection thermique par rapport à l’eau de surface qui avoisine les 28°C ;

• de créer une protection mécanique de la conduite d’aspiration en zone de déferlement puis jusqu’à une profondeur de 220 m (soit sur une longueur de 500 m), limite des zones rocheuses coralliennes et sablonneuses ;

• De réduire les coûts élevés des opérations d’immersion en immergeant dans un même temps la conduite d’aspiration et le refoulement ;

• De restreindre la largeur de la tranchée dans le récif.

Conduite en attente d'immersion dans le lagon de Bora-Bora

Ce système de conduites coaxiales présente toutefois de fortes contraintes au niveau des connexions entre les parties terrestres et maritimes. La contrainte majeure restant la dilatation thermique importante du tube PEHD.
Le refoulement, proprement dit, se fait par l’intermédiaire de diffuseurs placés à 40 m de profondeur sur fond sableux et à une température de 14 à 16°C. Même si les diffuseurs ne se trouvent pas au point d’équilibre, les volumes refoulés faibles (270 m³/h), la nature des fonds (fonds sableux sur couche de corail détritique sans vie aquatique apparente) et les circulations océaniques laissent penser que l’impact direct de ce refoulement est faible.
Les caractéristiques du site ont également imposés des choix techniques originaux. 
La plus importante est le fort tombant vertical observé à 60 m de profondeur. La pente redevient plus faible à 130 m. Dans toute cette zone, la conduite n’est pas équipée de lests mais bridée en tête et en pied par des lignes de tension remontées et ancrées à 12 m de profondeur (accessibles par plongeurs). Un collier de flottabilité en tête permet d’écarter la conduite de la paroi.
Quatre types de lests en béton, fonction des actions s’exerçant sur la conduite, l'équipent :

• Jusqu’à la profondeur de 35 m, limite d’action de la houle, l’ensemble des lests est ancré dans le sol par des ensembles de micro pieux.

• Les lests de 130 à 220 m sont très rapprochés les uns des autres pour garantir une protection mécanique efficace de la conduite dans une zone fortement rocheuse.

• Au-delà de 220 m de profondeur, la conduite d’aspiration est lestée par des poids suspendus qui empêchent tout contact de la canalisation avec le sol. 

La construction, l’assemblage en toute longueur et la mise en place des lests et équipements ont été réalisés à l’intérieur du lagon de Bora Bora, très protégé.

L’opération d’immersion proprement dite a duré 50 h : 

• Dix huit heures de transport du lagon jusqu’au site de l’hôtel ;

• Six heures pour la mise en place dans la tranchée terrestre au point «Zéro» et réglage de l’axe ;

• Vingt six heures de pompage pour l’immersion et le largage.

La tolérance de pose, étant donnée la morphologie des terrains traversés était de plus ou moins 20 cm sur l’axe jusqu’à une profondeur de 300 m.

Immersion de la conduite sur site

Au-delà de l’aspect purement économique, l’un des grands intérêts de cette installation reste l’exploitation «marketing» qui en a été faite par les propriétaires.

Ont été réalisés :

• Un centre Thalasso utilisant l’eau des profondeurs ;

• Une ligne de cosmétiques.

L’hôtel a reçu divers prix et récompenses pour ce projet très fortement affiché «écolo».
Ces aspects rentabilisent fortement et de manière indirecte l’investissement initial et seront des arguments forts aidant au développement de l’ETM.

Toutefois, on notera que :

• le système est dimensionné pour 1,5  MWf, ce qui est supérieur aux besoins réels de l’hôtel, mais qui semble être une limite basse de rentabilité. En effet, une puissance appelée plus faible impliquerait un diamètre de canalisation adapté, donc des déperditions thermiques accrues lors de la remontée. L’augmentation de la profondeur de puisage aurait un impact direct sur la rentabilité. Cette constatation fixe certaines limites en terme de potentialités.

• Les moyens à mettre en œuvre pour la réalisation et l’immersion sont non disponibles dans le tissu économique polynésien et celui des communautés ultramarines en général. Les entreprises ont mené à bien le projet avec des moyens qui peuvent être considérés comme faibles. Par conséquent, au-delà de considérations techniques, il conviendrait de développer des projets à plus grande échelle qui justifieraient économiquement le déplacement des équipements nécessaires. Là apparaît une certaine inadéquation puisque cette échelle de projet n’est pas compatible avec des besoins réels souvent faibles.

• Les études environnementales n’ont pas intégré l’impact du refoulement. 

Opération de remorquage de la conduite à l'intérieur du lagon de Bora Bora

Après 18 mois de fonctionnement satisfaisant ce projet démontre la viabilité économique de petites unités SWAC. 
Malheureusement la conduite d'eau à été détériorée et  le système n'a plus fonctionné depuis un certain temps. Une bonne nouvelle, il va être réparé entre le 15 mai 2022. Voir l'article :
Le SWAC de l’Intercontinental Bora Bora Thalasso Spa bientôt réparé

Cependant, il conviendra de trouver de nouvelles solutions techniques innovantes pour réduire encore les coûts. Ceci sera primordial pour les communautés qui ne peuvent pas justifier de besoins conséquents mais qui ont pourtant des conditions souvent favorables (coûts électriques élevés).
On notera également l'importance de l'utilisation des eaux froides profondes pour la production "multi-produits" : comme ici à Bora-Bora l'air conditionné et la Thalasso thérapie pour maximiser la rentabilité des investissements (que représentent la construction et la pose des conduites profondes).

  Annexe

Fiche technique du système de climatisation de l'Hôtel Intercontinental de Bora Bora

Le SWAC en chiffres :

• L’hôtel comprend 80 bungalows sur l’eau, des restaurants, des bâtiments du personnel, un centre de thalassothérapie, le tout, entièrement climatisé à l’eau de mer.

• La puissance installée est de 1.5 MWf (le Watt «froid» étant l’unité de mesure des puissances frigorifiques. Celle-ci est à distinguer du Watt électrique, utilisé pour les calculs de puissances consommées au niveau des systèmes de compression classiques)

• Pour obtenir cette puissance frigorifique, le système de pompage fournit 270 m³/h d’eau profonde aux échangeurs

• >Les débits de pompage de l’eau profonde sont régulés en fonction des besoins réels afin de limiter les pertes énergétiques.

Débit : 270m³/h

Diamètre du pipeline d’aspiration : 400mm
Longueur : 2300m
Profondeur de puisage : 900m
Nombre de lests béton : 147
T°C à l’arrivée dans le local technique : entre 4.5 et 5.2°C

Boucle eau glacée du circuit secondaire de l’hôtel entre 7 et 12°C

Une solution de climatisation conventionnelle consommerait 500kW électrique pour 4 380 000 kWh annuels en fonctionnement continu.

La pompe permettant la circulation des eaux est de 24kW, soit, , une consommation électrique annuelle de 210 240 kWh.
L'économie maximale théorique est donc de 95%.