GÉOTHERMIE

La géothermie, du grec « geo » (terre) et « thermos » (chaud) désigne à la fois la science qui étudie les phénomènes thermiques internes de la Terre, l’énergie thermique elle-même et les processus industriels qui visent à exploiter cette chaleur naturelle.

Les réactions radioactives naturelles des roches ainsi que la chaleur du noyau terrestre réapprovisionnent en permanence le sol en calories, c’est grâce à ce phénomène que la géothermie est une énergie renouvelable.

La géothermie est disponible sur la majeure partie du territoire du Grand Est. Régionalement, il est ainsi possible d’exploiter des gisements de très faible température (environ 15°C) pour le chauffage ou le rafraichissement de bâtiments via la géothermie de surface (jusqu’à 200m de profondeur) ou de stimuler des zones plus chaudes à plus grandes profondeurs, pour récupérer de la très haute température (supérieure à 150 °C) grâce à de la géothermie profonde.

La géothermie de surface (jusqu’à 200m de profondeur) s’adresse à un public multiple. La valorisation des calories et/ou des frigories du sous-sol jusqu’à 200 mètres de profondeur permet de chauffer et/ou rafraîchir la quasi-totalité des secteurs d’activités aussi bien publics que privés. Ainsi, l’habitat individuel ou le résidentiel collectif, le foncier des collectivités territoriales ou d’une entreprise privée au sens large peuvent bénéficier de la production d’énergie par géothermie de surface.

La géothermie profonde quant à elle, s’adresse uniquement à des industriels ayant d’important besoins de chaleur, ou encore des collectivités territoriales souhaitant mettre en place ou rénover leurs réseaux de chaleur urbain.

Une installation de géothermie de surface est toujours composée de trois éléments principaux : un système de captage de calories/frigories dans le sous-sol, une pompe à chaleur géothermique et pour finir un système de distribution des calories/frigories dans le bâtiment.

Le captage des calories dans le sous-sol se fait via différentes technologies toujours comprises entre 0 et 200 mètres de profondeur :

• Doublet de forages sur nappe : un premier forage permet le pompage de l’eau d’une nappe superficielle et le second permet la réinjection de cette eau dans le même aquifère afin que le niveau soit conservé. Cette eau dite froide qui est réinjectée doit être espacée d’une certaine distance du forage de production afin de ne pas refroidir la ressource puisée, et ainsi maintenir dans le temps une température constante.

• Sondes géothermiques verticales (SGV) : il est ici nécessaire de réaliser un ou plusieurs forages (ils peuvent se faire soit sous le bâtiment soit en périphérie de celui-ci). Une fois le(s) forage(s) réalisé(s), des sondes remplies de liquide caloporteur sont descendues et cimentées dans le forage. Ce liquide circule en circuit fermé et permet donc un échange thermique dans le sol sans contact entre ce liquide et le sol. Si plusieurs sondes sont nécessaires, on appelle cela un champ de sondes.

• Capteurs horizontaux: Aucun forage n’est nécessaire puisqu’il s’agit de placer des tuyaux remplis de fluides caloporteurs à très faible profondeur (environ 80 centimètres sous la surface), mais dans tous les cas à 20 centimètres sous le point de gelée de la région en question. Il faut prévoir une surface de terrain ‘réservée à la géothermie’ (environ deux fois la surface de l’habitation à chauffer, selon le niveau d’isolation du bâtiment). Il s’agit ici de travaux de terrassement : il n’est donc pas nécessaire de faire appel à un foreur qualifié, et il n’y a ni déclaration ni autorisation à demander au titre du Code Minier.

• Échangeurs compacts / Corbeilles géothermiques: Il s’agit ici de réaliser un trou de quelques mètres de profondeur (typiquement 3 à 4 mètres pour les corbeilles géothermiques), dans lequel est placé un tuyau enroulé permettant une grande surface d’échange avec peu de profondeur. Un forage n’est pas nécessaire, une pelle mécanique étant normalement suffisante. Plusieurs corbeilles sont nécessaires pour subvenir aux besoins thermiques d’une habitation. Dans ce cas également, il n’est pas nécessaire de faire appel à un foreur qualifié et il n’y a ni déclaration ni autorisation à demander au titre du Code Minier.

• Fondations thermoactives: il s’agit d’utiliser les pieux du bâtiment en installant un tube fixé sur le ferraillage de la fondation. De fait, la fondation devient un équipement permettant le transfert de froid et de chaleur. Cette technique permet de réduire l’investissement du captage, les forages des fondations étant déjà prévus. Dans ce cas également, il n’est pas nécessaire de faire appel à un foreur qualifié et il n’y a ni déclaration ni autorisation à demander au titre du Code Minier.

La pompe à chaleur géothermique valorise les calories ou frigories captées dans le sous-sol grâce au captage géothermique. Elle utilise les propriétés de la thermodynamique pour son fonctionnement. Tout est question de température, de pression et de changement de phase d’un fluide. Cela semble compliqué, mais c’est exactement le même fonctionnement que votre réfrigérateur ou votre congélateur.

Les avantages de la géothermie sont nombreux. Ils sont à la fois d’un point de vue environnemental, économique et pratique.

Du coté environnemental, la géothermie de surface est une énergie renouvelable et inépuisable puisque la Terre libère continuellement de la chaleur depuis son cœur et est réchauffée constamment par le soleil. Cette énergie est locale, cela signifie qu’elle n’est pas transportée et qu’elle est consommée sur place, sans aucune émission de gaz à effet de serre. Les seuls rejets de CO₂ correspondent à la consommation de la PAC en électricité (consommation faible comparée à la quantité de chaleur produite). La performance des installations est très élevée car les technologies sont bien maitrisées et continuellement améliorées. Le rendement annuel moyen d’une installation géothermique est désormais de 400 à 500%.

Du côté économique, l’investissement est relativement élevé puisqu’il faut prendre en compte les coûts de l’installation enterrée. En revanche, le retour sur investissement se fait rapidement puisque la PAC utilise une énergie qui est gratuite et accessible. Il ne faut pas payer pour récupérer les calories contenues dans le sol !! Ainsi, 75 à 80% d’énergie est accessible gratuitement…

Enfin, la géothermie est disponible 24h/24 et surtout sur plus de 90% du territoire national ! Tout le monde peut donc réaliser de la géothermie dans sa ville ou son jardin. D’un point du vue visuel, la géothermie n’a des impacts que lors des étapes de chantier… une fois les travaux réalisés, la géothermie est invisible !

L’inconvénient majeur correspond aux coûts d’investissement qui sont plus élevés qu’une installation ‘historiquement’ traditionnelle. Il faut voir le projet dans son ensemble et prendre en compte le temps de retour sur investissement comparé à une autre solution répondant aux mêmes besoins thermiques. Ensuite, vu que cette énergie est locale, elle n’est pas transportable sur de grandes distances. On peut bien sûr réaliser des réseaux de chaleur et/ou de froid pour chauffer et rafraichir des quartiers entiers, mais elle ne peut pas être transportée sur de longues distances.

Peu importe votre projet, il y aura toujours un interlocuteur adapté pour vous accompagner dans vos démarches :

• Vous êtes un particulier : Trouver votre espace France Rénov’ sur le site : https://france-renov.gouv.fr et prenez contact avec votre conseiller France Rénov’ pour obtenir un conseil personnalisé, neutre et gratuit.
• Vous êtes une collectivité ou un acteur privé : Prenez contact avec votre animateur géothermie Régional, il sera en mesure de vous accompagner tout au long du projet et de vous apporter un conseil neutre et gratuit aussi bien sur les aspects techniques, réglementaires que financier.