Énergie géothermique : une énergie « exemplaire »

Dans le cadre de ses engagements pour la transition énergétique, la France s’est engagée à multiplier par quatre la production d’énergie géothermique d’ici 2023 par rapport à 2014. La géothermie consiste à récupérer la chaleur absorbée par la Terre pour produire de la chaleur ou de l’électricité. C’est une énergie disponible partout sur la planète, exploitable localement et quelles que soient les conditions climatiques !

Une énergie pas si nouvelle

Utiliser la chaleur contenue dans le sol pour se chauffer n’est pas une idée nouvelle : c’est le principe même des eaux thermales, utilisées depuis… plusieurs millénaires ! Quant à la production d’électricité en centrale grâce à la géothermie, elle remonte à un peu plus d’un siècle. La chaleur contenue dans les entrailles de la planète s’exprime naturellement en surface par les geysers, les volcans, des sources chaudes, etc. Cette source de chaleur inépuisable représente 60 milliards de tonnes équivalents pétrole (tep) connues, et 700 milliards de tep potentielles, soit l’équivalent des ressources connues d’énergies fossiles !

Particulièrement développée dans les zones où les besoins en chauffage sont importants, la géothermie représente un potentiel important également pour les activités agricoles, les zones isolées, les îles et, de manière générale, toutes les régions où l’accès à une énergie locale et abordable est un enjeu de sécurité énergétique et/ou alimentaire.

La géothermie très basse énergie, atout de la transition énergétique

Il existe plusieurs formes d’exploitation de la chaleur des sous-sols terrestres. La géothermie profonde est divisée en haute, moyenne et basse géothermie, dont l’exploitation peut poser un certain nombre de problématiques écologiques.

La géothermie superficielle – aussi appelée « géothermie très basse énergie » – est celle qui nous intéresse ici. Elle regroupe les techniques d’utilisation de la chaleur du sous-sol peu profond (jusqu’à 400 mètres). La température n’étant pas encore assez élevée à ces profondeurs, ces techniques sont généralement couplées à une pompe à chaleur. Cette dernière a pour fonction de transférer l’énergie prélevée sous la terre dans l’habitation sous forme de chauffage, de climatisation ou pour chauffer le circuit d’eau sanitaire. De nombreuses techniques permettent aujourd’hui d’exploiter la géothermie superficielle.

À noter que l’énergie géothermique permet de diviser par 3 ou 4 sa facture énergétique !

Les capteurs horizontaux de l’énergie géothermique

Ce système, enterré dans le sol entre 0,6 m et 1,2 m de profondeur, nécessite un espace extérieur, non planté et non aménagé, faisant 1,5 fois la taille de l’habitation concernée. De l’eau glycolée – ou liquide caloporteur (caloporteur signifie : « qui transporte la chaleur ») – circule au sein de ces capteurs en polyéthylène. En arrivant à un certain niveau sous la terre, il se mettra à chauffer et passera à l’état de vapeur, qui sera comprimée par la pompe à chaleur, qui la transformera à nouveau en liquide chauffé et la transmettra au réseau de chauffage de la maison.

Les sondes géothermiques verticales

Ces dernières sont pertinentes lorsque le terrain est étroit. Elles vont aller chercher la chaleur à environ 100 mètres de profondeur grâce à deux tubes en forme de V dans lesquels peut circuler le liquide caloporteur. Elles sont appropriées aux habitations qui disposent de peu de terrain et peuvent aussi bien être installées à la construction d’une maison neuve que pour équiper une habitation ancienne.

Les pompes à chaleur sur nappe

Aussi appelées « géothermie sur aquifère superficiel », cette technique exploite la température des nappes d’eau souterraines situées quelques centaines de mètres sous la terre. Cette technique n’est pas adaptée aux habitations individuelles, du fait de son coût et en raison de l’importance des études hydrogéologiques qui doivent être menées pour valider le projet. Ce sont généralement des ouvrages réservés aux bâtiments de grande taille (plus de 2 000 mètres carrés). Certaines de ces installations ont été choisies pour alimenter des écoquartiers, des hôpitaux ou des serres agricoles.

Le puit canadien et le puit provençal

Cette fois, c’est de l’air qui circule à vitesse très réduite dans des canalisations enterrées et très étanches. Cet air viendra ensuite réchauffer l’intérieur des bâtiments dans le cas des puits canadiens ou le rafraîchir dans le cas du puit provençal. Cette technique permet de réduire de 40 % le coût énergétique du chauffage l’hiver et apporte un rafraîchissement peu coûteux d’une dizaine de degrés en été. Il fait partie des systèmes les plus économiques et les plus anciens, et s’adapte aussi bien aux habitations individuelles qu’aux bâtiments plus grands.

L’énergie géothermique sur pieux…

… Aussi appelée « fondations thermoactives », « pieux énergétiques » ou « géostructures ». Si vous avez en tête de faire construire un bâtiment entier, c’est l’une des techniques qui peut vous concerner ! Concept assez récent, il consiste à intégrer directement dans les fondations du bâtiment des capteurs géothermiques. Le bâtiment est alors pratiquement autonome en énergie, le contrôle se faisant via la pompe à chaleur.

Energie géothermique : le géocooling

Nous avons cité plusieurs fois la possibilité de climatiser une maison ou un bâtiment grâce à la chaleur du sol. Ce qui peut paraître quelque peu contradictoire ! C’est en réalité possible grâce au dispositif tout à fait pratique appelé « échangeur de chaleur ». Ce dernier refroidit le fluide circulant dans le circuit de chauffage sans passer par la pompe à chaleur. Cette solution est très intéressante pour refroidir un bâtiment sans surcoûts environnementaux et économiques. La production de froid actif permet elle aussi de climatiser un espace, via un système de pompe à chaleur inversée.

Les corbeilles géothermiques

Moins encombrants et moins chers à installer que les dispositifs décrits ci-dessus, des tubes spiralés peuvent être mis en place, à raison de 5 à 10 « corbeilles » pour chauffer une maison individuelle.

Les centrales géothermiques

Ces dernières peuvent produire de l’électricité à grande échelle. Elles fonctionnent sur un modèle similaire à celui utilisé par les bâtiments, maisons ou collectivités : une pompe à chaleur récolte la vapeur produite, une usine transforme cette vapeur en électricité et des lignes électriques transportent le courant généré sur le réseau électrique collectif.