Géothermie, sous les pavés la solution
Chaque jour, notre planète absorbe de l’énergie solaire qu’elle stocke sous forme de calories dans le sol. Cette énergie géothermique est aussi alimentée par le sous-sol profond. Son exploitation permet de produire de l’électricité ou de la chaleur.
Géothermie
La géothermie est la valorisation de la chaleur du sous-sol à diverses profondeurs. Selon les techniques, elle permet la production de chaud et de froid.
La géothermie est présente partout et consommée localement. Ses applications sont nombreuses. La principale concerne le chauffage des bâtiments, soit de façon centralisée par le biais de réseaux de chaleur, soit de façon plus individuelle par l’emploi de pompes à chaleur couplées à des capteurs enterrés (sonde ou aquifère). Le chauffage des habitations, à l’aide de réseaux de chaleur géothermique, est ainsi le premier poste d’utilisation de la géothermie en France (plus de 300 000 équivalents logements sont ainsi chauffés en région parisienne). Les différentes techniques d’exploitation permettent d’envisager son utilisation dans une majorité de cas (aquifère, sondes, géostructures, fondations géothermiques…).
Chiffres clés
Plus de 85% du territoire français présente un potentiel en géothermie de surface ou profonde. 650 installations de géothermie ont été financées par le Fonds chaleur depuis 2009 (source bilan Fonds chaleur Michel Cairey Remonnay) La France est le 1er pays européen en nombre de réseaux de chaleur géothermisés, avec une puissance totale installée de plus de 695 MW thermiques (source rapport 2023 AFPG) 3 670 emplois sont directement liés au marché de la géothermie en France (source Etude ADEME 2020 Marchés et Emplois des EnR réalisée par In Numeri)
À Dardilly (Auvergne-Rhône-Alpes), le projet de l'entreprise de transmission mécanique KTR fait figure d'exemple. Pour la rénovation de son siège, l'industriel a choisi de recourir à la chaleur r...
Pierre MARTIN
Directeur KTR France
Voir le témoignage
Ses atouts
- Une énergie disponible localement, 24h sur 24, 365 jours par an
- Indépendante des variations climatiques journalières ou saisonnières
- Faiblement émettrice de gaz à effets de serre
- Une énergie discrète qui occupe peu de foncier
- Des solutions en géothermie de surface qui permettent avec les mêmes équipements de produire du chaud mais aussi du froid ou du rafraîchissement sans contribuer aux effets d’ilots de chaleur urbains
Sous les pavés, la solution !
2 types de géothermie pour des usages thermiques
On distingue habituellement deux types de géothermie pour des usages thermiques : la géothermie de surface et la géothermie profonde.
La géothermie de surface concerne l’exploitation de la chaleur contenue dans le sous-sol jusqu’à 200m. À ces profondeurs, la température relativement stable et autour d’une dizaine de degrés nécessite l’utilisation d’une pompe à chaleur pour valoriser l’énergie thermique du sous-sol.
La géothermie profonde consiste à utiliser la chaleur de l’eau puisée dans les aquifères entre 500 et 2 500m de profondeur pour la transférer à des réseaux de chaleur à fin de chauffage. À grande profondeur, l’eau est en effet très chaude, et sa chaleur augmente avec la profondeur. Dans la nappe située sous Paris et une partie de la région parisienne, la température à 1 000m est de l’ordre de 45°C. Et sur certains forages plus profonds, cette température peut atteindre 90°C.
Une filière énergétique à déployer
La géothermie de surface est applicable presque partout – le choix des techniques disponibles permettant de répondre à presque toutes les situations – ce qui la rend apte à une large diffusion. Elle peut ainsi contribuer pleinement à atteindre l’objectif fixé par la programmation pluriannuelle de l’énergie – PPE – pour la chaleur géothermale, qui est de multiplier par 3 à 4 la contribution de cette source renouvelable d’énergie d’ici à 2035 par rapport à sa contribution de 2022. En outre, face aux enjeux de l’adaptation au changement climatique, elle permet la production de froid et de rafraîchissement des bâtiments sans renforcer les phénomènes d’ilots de chaleur urbains.
La Géothermie très basse énergie
La Géothermie très basse énergie (encore appelée géothermie de surface ou intermédiaire) recouvre l’ensemble des techniques développées pour valoriser l’énergie du sous-sol peu profond. Elle concerne principalement deux technologies :
Les opérations avec pompe à chaleur sur aquifères superficiels (profondeur inférieure à 200m), dites opérations « PAC sur eau de nappe ».
Ces opérations permettent de valoriser le potentiel thermique de ressources en eaux souterraines superficielles. Aux profondeurs considérées (moins de 200m), la température moyenne de l’eau est de l’ordre de 13°C à 20°C ; la chaleur prélevée nécessite donc, pour être valorisée, que son niveau de température soit relevé, d’où l’emploi d’une pompe à chaleur (PAC). Les PAC sur eau de nappe permettent d’assurer la couverture des besoins de chauffage et/ou d’ECS et s’adressent, compte tenu du coût des ouvrages sous-sol à mettre en œuvre, à des immeubles de taille importante (surface de plancher indicative de 2 000 à 25 000m2). Cette technique concerne principalement les immeubles de grand et moyen tertiaire (bureaux, bâtiments de santé, hôtellerie, grandes surfaces commerciales) ainsi que l’habitat collectif. Le secteur agricole avec le chauffage des serres constitue également une cible privilégiée.
Les opérations avec pompe à chaleur sur champs de sondes géothermiques.
Dans les endroits où le sous-sol ne révèle pas d’aquifères exploitables, il est possible de récupérer la chaleur du sous-sol par le biais de sondes géothermiques. Une sonde géothermique est constituée d’une boucle dans laquelle circule en circuit fermé un fluide caloporteur. Chaque boucle est insérée dans un forage, ce dernier est ensuite rempli avec un mélange de ciment et de bentonite. En surface, la sonde est reliée à une pompe à chaleur. La profondeur du forage peut atteindre 200m et en fonction de l’importance des besoins thermiques à couvrir, il est possible d’installer plusieurs sondes sur le même site ; on parle alors de champs de sondes géothermiques. Les cibles concernées sont celles du résidentiel collectif et du petit et moyen tertiaires (maisons de retraite, bâtiments communaux, bâtiments industriels, immeubles de bureaux) d’une surface comprise en moyenne entre 500 et 5 000m2.
Bien que ne relevant pas directement de la géothermie, d’autres types d’opérations peuvent être assimilés à la géothermie très basse énergie :
- les opérations valorisant l’énergie des eaux usées via des pompes à chaleur (sur réseaux d’eaux usées ou en station de traitement des eaux usées STEP),
- les opérations valorisant l’énergie de l’eau de mer via des pompes à chaleur,
- les opérations valorisant l’énergie thermique de l’eau d’exhaure de mines ou de tunnels ou des eaux thermales.
La géothermie très basse énergie s’adresse donc à tous types de bâtiments : neufs, existants (voire très anciens), résidentiels, tertiaires, agricoles, industriels, de la maison individuelle jusqu’à des bâtiments de plusieurs dizaines de milliers de m2. Elle est également très bien adaptée aux écoquartiers, car elle peut être couplée à des réseaux (appelés boucles d’eau tempérée) destinés à desservir plusieurs bâtiments pour couvrir simultanément des besoins de chaud et de froid.
Les missions de l'ADEME
L’ADEME a pour mission d’animer, de gérer et de coordonner le programme national en faveur du développement de la géothermie de surface et profonde pour atteindre les objectifs en matière de chaleur renouvelable, avec comme principales actions :
- améliorer l’accompagnement technique et financier des porteurs de projet (collectivités, entreprises, associations) par la mise en place d’aides aux études et aux investissements,
- améliorer notre connaissance du sous-sol pour aider la prise de décision,
- simplifier la réglementation pour faciliter et accélérer le montage des projets,
- soutenir la mise en place d’une animation géothermie régionale pour sensibiliser les acteurs locaux notamment,
- structurer la filière et renforcer sa capacité de production et de forage,
- développer l’offre de formations géothermie sur tous les maillons de la chaîne de valeur des opérations.