Dans les applications classiques des géostructures énergétiques (telles que les pieux, les parois moulées ou les tunnels), la chaleur est transférée dans le sol puis extraite, à l'aide d'un fluide caloporteur, afin d'assurer le chauffage et le refroidissement des bâtiments.

L'utilisation d'autres sources de chaleur, comme les technologies solaires, peut entraîner un déséquilibre entre la chaleur disponible et la demande énergétique, à cause des variations saisonnières de température. Dans de nombreux cas, cela se traduit par un surplus de chaleur produit en été et par une dépendance au réseau électrique en hiver.

Le stockage de ce surplus de chaleur dans le sol grâce aux geostructures énergétiques constitue un domaine de recherche prometteur. Bien qu'il s'agisse d'une avancée majeure dans l'exploitation des géostructures énergétiques, une question centrale demeure : cette approche est-elle viable tout en prenant en compte : (1) l'influence des conditions du sol, (2) l'impact des variations de température sur les performances mécaniques de la géostructure, et (3) l'optimisation du profil thermique de charge/décharge ?

Ces éléments sont essentiels pour évaluer la faisabilité et la rentabilité du procédé. Dans ce travail, ces trois aspects sont étudiés à l'aide d'une modélisation numérique réalisée avec le logiciel COMSOL Multiphysics, appliquée à un pieu énergétique. L'efficacité du stockage et de la restitution de chaleur est évaluée pour deux configurations : (1) un système traditionnel à double boucle en U, et (2) un système innovant à boucle en spirale, simple ou double.

Cette étude contribue à améliorer la compréhension et l'efficacité du stockage de chaleur dans le sol, en couplant les geostructures énergétiques avec d'autres sources de chaleur renouvelables. À long terme, de telles innovations favorisent l'intégration accrue des énergies renouvelables dans les infrastructures bâties, participant ainsi activement à la lutte contre le changement climatique.