Qu’est-ce que la géothermie ?

La géothermie est une source d’énergie renouvelable qui exploite la chaleur naturelle de la Terre pour produire de l’électricité, du chauffage et du refroidissement. Elle repose sur le principe que la température à l’intérieur de la Terre augmente à mesure que l’on descend en profondeur. Cette chaleur interne est utilisée en exploitant les réservoirs d’eau chaude et de vapeur situés sous la surface terrestre. Pour exploiter la géothermie, il existe deux principales technologies : les systèmes à boucle fermée et les systèmes à boucle ouverte. Dans un système à boucle fermée, de l’eau ou un liquide caloporteur circule à travers des tuyaux enfouis dans le sol pour capter la chaleur et la transférer vers un échangeur thermique. Dans un système à boucle ouverte, de l’eau est puisée à partir d’une source souterraine, utilisée pour la production de chaleur ou d’électricité, puis réinjectée dans le sol.

La géothermie présente de nombreux avantages. Tout d’abord, c’est une source d’énergie propre et renouvelable, ce qui signifie qu’elle ne produit pas de gaz à effet de serre ou d’autres polluants nocifs. De plus, contrairement aux combustibles fossiles, la géothermie ne dépend pas des fluctuations des prix sur le marché mondial, ce qui en fait une option économiquement stable. En outre, la géothermie peut être utilisée de différentes manières. Elle peut être utilisée pour chauffer des bâtiments et des serres, fournir de l’eau chaude sanitaire, produire de l’électricité et même alimenter des pompes à chaleur pour le refroidissement. Cela en fait une solution polyvalente pour répondre aux besoins énergétiques dans divers secteurs.

En France, la géothermie est une ressource encore peu exploitée, mais son potentiel est prometteur. Certaines régions, comme l’Alsace, sont particulièrement favorables à l’exploitation de la géothermie en raison de la présence de nappes aquifères chaudes. Des projets de géothermie profonde sont en cours, visant à exploiter la chaleur des roches situées à plusieurs kilomètres de profondeur. Le développement des projets de géothermie de surface est également un des objectifs du gouvernement et de sa Stratégie Energie Climat. Dans la suite de cet article, nous vous expliquons les avantages et les inconvénients de la géothermie, à qui elle s’adresse, comment peut-on l’exploiter et à quel coût.

Quelle différence entre géothermie de surface et géothermie profonde ?

La géothermie de surface et la géothermie profonde sont deux techniques utilisées pour exploiter l’énergie géothermique, mais elles diffèrent notamment par les profondeurs auxquelles elles sont réalisées.

La géothermie de surface, également appelée géothermie peu profonde ou encore géothermie très basse énergie, consiste à exploiter la chaleur présente à moins de 200 mètres de profondeur. Cette technique est souvent utilisée pour chauffer et climatiser des bâtiments d’habitation comme des maisons individuelles ou des immeubles en copropriété, des bâtiments publics ou à usage tertiaire, ou encore des bâtiments industriels.

La géothermie de surface repose, d’une part, sur l’utilisation de capteurs géothermiques horizontaux ou verticaux. Ces derniers extraient la chaleur du sol et la transmettent à un système de chauffage ou de climatisation. Cette technique est connue sous le nom de géothermie sur sondes. Toutefois, l’exploitation de la géothermie de surface peut également se faire via la solution de géothermie sur nappe. Celle-ci est constituée d’une installation de pompage et d’un puits de rejet permettant de capter directement l’eau à sa source et de bénéficier de sa température.

La géothermie profonde, quant à elle, exploite la chaleur présente à des profondeurs beaucoup plus importantes, généralement entre 1500 et 5000 mètres, voire plus. Cette technique nécessite des forages plus coûteux et des installations plus complexes, mais elle offre un potentiel énergétique beaucoup plus élevé. La géothermie profonde est principalement utilisée pour la production d’électricité à grande échelle, car elle permet de générer de la vapeur qui alimente des turbines pour produire de l’énergie.

Elle peut également être utilisée pour le chauffage urbain via les réseaux de chaleur géothermiques. Cela consiste à installer une station de géothermie (ou centrale géothermique) afin de récupérer de la chaleur, via un échangeur, depuis les nappes aquifères profondes (à partir de 1500m de profondeur). Cette chaleur est ensuite injectée et transportée via un réseau de chaleur urbain plus ou moins étendu. De nombreux bâtiments peuvent ainsi se raccorder au réseau de chaleur urbain et bénéficier de cette énergie renouvelable pour chauffer et climatiser les bâtiments.

En résumé, la différence principale entre la géothermie de surface et la géothermie profonde réside dans les profondeurs auxquelles elles sont réalisées et les applications auxquelles elles sont destinées. La géothermie de surface est utilisée pour le chauffage et la climatisation de bâtiments individuels, tandis que la géothermie profonde est utilisée pour la production d’électricité à grande échelle et le chauffage urbain.

Quels sont les avantages de l’énergie géothermique ?

La géothermie est une source d’énergie renouvelable qui présente de nombreux avantages. Tout d’abord, elle est écologique et respectueuse de l’environnement. Contrairement aux combustibles fossiles tels que le charbon ou le pétrole, la géothermie ne produit pas de gaz à effet de serre, ce qui contribue à la lutte contre le dérèglement climatique.

De plus, la géothermie est une source d’énergie inépuisable. La chaleur provenant de l’intérieur de la Terre est constante, ce qui signifie que l’on peut exploiter cette énergie de manière continue, contrairement aux ressources énergétiques limitées comme le pétrole ou le gaz naturel. Un autre avantage de la géothermie est sa disponibilité. Contrairement aux énergies solaire ou éolienne, qui sont dépendantes des conditions météorologiques, la géothermie peut être utilisée en tout temps et en tout lieu, car la chaleur de la Terre est constante et accessible à différentes profondeurs.

Par ailleurs, la géothermie permet de réduire les coûts énergétiques à long terme. Bien que les coûts initiaux d’installation puissent être élevés, une fois celle-ci en place, les coûts d’exploitation et de maintenance sont relativement bas. Cela permet de réaliser des économies sur le long terme, notamment pour les bâtiments d’habitation ou commerciaux. Enfin, la géothermie permet un triple emploi. Au-delà du chauffage, un système de géothermie peut également assurer la climatisation d’un bâtiment et la production d’eau chaude sanitaire.

Grâce à l’utilisation de pompes à chaleur géothermiques, la chaleur de la Terre peut être utilisée pour chauffer les bâtiments en hiver et les refroidir en été. Cela permet non seulement de réduire les coûts de chauffage et de climatisation, mais aussi de diminuer la dépendance aux énergies fossiles. En conclusion, la géothermie présente de nombreux avantages, tels que son caractère écologique, son accessibilité, sa disponibilité constante, sa durabilité et ses avantages économiques. Son potentiel en France reste largement inexploité. Toutefois, les avancées technologiques et la prise de conscience croissante de la nécessité de réduire notre dépendance aux combustibles fossiles, la géothermie pourrait jouer un rôle essentiel dans la transition énergétique du pays.

Comment exploiter la géothermie de surface ?

La principale utilisation de la géothermie de surface est le chauffage et la climatisation des bâtiments. Des pompes à chaleur géothermiques sont généralement utilisées pour extraire la chaleur du sol en hiver et la transférer à l’intérieur des bâtiments. En été, le processus peut être inversé pour extraire la chaleur des bâtiments et la rejeter dans le sol, offrant ainsi un système de climatisation efficace et écologique. Un système de géothermie peut également permettre une production d’eau chaude sanitaire, notamment dans les bâtiments d’habitation (maisons individuelles, immeubles en copropriété), les bâtiments publics et à usage tertiaire. L’exploitation de la géothermie pour chauffer et refroidir les bâtiments se fait le plus souvent via l’un de ces trois systèmes :

La géothermie horizontale sur sondes, qui consiste à mettre en place un réseau de captage horizontal sur une surface de terrain relativement importante (2 fois la surface à chauffer). Ce réseau est enterré à moins de 2 mètres de la surface pour capter la chaleur du sol « en surface ». Cette solution convient notamment aux maisons individuelles disposant d’un espace de terrain suffisant
La géothermie verticale sur sondes, qui consiste à installer une ou plusieurs sondes composée(s) d’un tuyau formant une boucle en circuit fermé. Un fluide caloporteur circule dans ce tuyau afin de capter la chaleur/fraîcheur du sous-sol pour la transférer au système de chauffage/refroidissement du bâtiment. Ce système de sonde verticale est installé via des forages plus ou moins profonds pouvant atteindre jusqu’à 200 mètres. Ce dispositif s’adapte à tout type de bâtiment, et également aux maisons individuelles ne disposant pas d’un terrain suffisant pour mettre en place une géothermie horizontale.
La géothermie verticale sur nappe, aussi appelée doublet géothermique, consiste à mettre en place un (ou plusieurs) forage de prélèvement et un (ou plusieurs) forage de réinjection. La profondeur de ces forages (inférieure à 200 mètres) dépend de la profondeur de la nappe exploitée. Le premier forage (en amont) permet de faire remonter cette eau pour en échanger sa chaleur/fraîcheur avec le système de chauffage/refroidissement du bâtiment, avant de la réinjecter par le biais du second forage (en aval). Il est important de respecter une certaine distance entre les deux forages afin d’éviter d’altérer la température de la nappe prélevée.

Afin d’exploiter la géothermie, il est crucial de faire réaliser une étude de faisabilité géothermique approfondie par une entreprise spécialisée. Cela permet, entre autres, d’identifier les zones qui sont propices à la production d’énergie géothermique. Les forages sont ensuite réalisés pour accéder aux réservoirs géothermiques et installer les équipements nécessaires à l’extraction de la chaleur.

Combien coûte une installation de géothermie de surface ?

Le coût varie en fonction de plusieurs facteurs. Premièrement et comme mentionné précédemment, il existe différents types de systèmes d’exploitation de la géothermie de surface, à des tarifs variés. La solution horizontale, qui ne nécessite pas la réalisation de forages mais uniquement d’un terrassement, est généralement moins coûteuse que la géothermie verticale par exemple.

D’autres facteurs peuvent influencer le coût de l’installation. Par exemple, la profondeur de forage des puits géothermiques. Plus le forage est profond, plus son coût est élevé. La taille du système géothermique (son dimensionnement) intervient également dans le coût global de l’opération. Par ailleurs, les caractéristiques spécifiques au terrain sur lequel sont réalisés les forages peuvent également influencer le coût de l’installation. En effet, certains sols peuvent être plus faciles à forer que d’autres, ce qui peut augmenter le temps et les ressources nécessaires pour mener à bien le projet. Lorsque le sol est difficile à percer, des équipements spéciaux et des techniques de forage avancées peuvent être nécessaires, ce qui peut entraîner des coûts supplémentaires.

Il est important de noter que le coût initial de l’installation d’un système géothermique est plus élevé que celui d’autres systèmes de chauffage conventionnels. Cependant, la géothermie présente des avantages à long terme en termes de coûts énergétiques. Une fois installé, un système géothermique peut offrir des économies significatives sur les factures énergétiques, car il utilise une source d’énergie gratuite et renouvelable. De plus, les systèmes géothermiques sont connus pour leur durabilité et leur faible entretien, ce qui peut réduire les coûts de maintenance à long terme. En outre, les systèmes géothermiques ont également une durée de vie plus longue que les systèmes de chauffage et de refroidissement traditionnels.

Vous l’aurez compris, il est difficile de déterminer un coût pour une installation de géothermie car celle-ci est influencée par de multiples paramètres. Toutefois, vous trouverez dans le tableau ci-dessous une indication de prix pour les cas d’installation de géothermie pour des maisons individuelles.

Géothermie horizontale	Géothermie verticale sur sondes	Géothermie verticale sur nappe
A partir de 20 000€	A partir de 30 000€	A partir de 40 000€

Ces prix sont donnés à titre indicatif et peuvent varier notablement en fonction du projet. Seule la réalisation d’une étude de faisabilité géothermique, à réaliser avant toute installation, permet de déterminer avec précision les caractéristiques du terrain et de l’environnement, ainsi que les contraintes techniques et économiques liées au projet. Cette étude permet ainsi d’estimer le budget nécessaire à la réalisation du projet, afin de s’assurer de sa viabilité financière.

Pour en savoir plus….

Si vous souhaitez en savoir davantage sur le sujet, nous vous proposons deux articles complémentaires :

Tout savoir sur la géothermie en copropriété
Quels sont les différents types de systèmes géothermiques et quelles sont leurs caractéristiques ?

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