Selon la Programmation Pluriannuelle de l’Énergie, la France souhaite multiplier par 4 la production d’énergie par géothermie d’ici 2023 par rapport à son niveau de 2014. L’ADEME considère même qu’il s’agit d’une “énergie exemplaire”. Mais qu’est-ce que la géothermie ? Et comment fonctionne ce mode de production d’énergie renouvelable ? Découvrez-le dès maintenant.
Le principe de la géothermie
La géothermie repose sur un principe simple : la Terre dégage naturellement de la chaleur. En effet, la température de la Terre et de l’eau augmente de 3 degrés tous les 100 mètres en moyenne, plus on s’approche du centre de la Terre. Dans ce cas, pourquoi ne pas l’exploiter pour nos besoins en chauffage ?
Avec la géothermie, on utilise donc des techniques pour récupérer cette chaleur contenue dans les sols et les nappes phréatiques. La taille des installations est très variable, de pompes à chaleur pour maisons individuelles jusqu’à des centrales géothermiques d’envergure. En réalité, il n’y a pas vraiment d’entre deux : soit on utilise la géothermie pour chauffer directement un bâtiment, soit on met en place des centrales géothermiques de taille importante.
La géothermie a deux usages : soit on utilise une pompe à chaleur pour produire de la chaleur en direct, soit on l’utilise pour produire de l’électricité grâce à la chaleur, avec des centrales géothermiques.
Les pompes à chaleur géothermiques
Les pompes à chaleur géothermiques sont les dispositifs de géothermie de plus petite ampleur. Ce sont les plus répandus pour les installations réservées aux maisons individuelles ou pour chauffer des bâtiments. Par exemple, l’aéroport d’Orly est chauffé par géothermie depuis 2010.
Ces installations peuvent également être réalisées via des dispositifs publics afin de chauffer des quartiers entiers. Par exemple, la ville de Fresnes a mis en place le premier réseau de chaleur géothermique construit grâce à des fonds publics en 1986 afin de fournir de l’eau chaude et sanitaire pour une partie de la commune.
Le fonctionnement des pompes à chaleur géothermiques individuelles
Une pompe à chaleur géothermique utilise la chaleur de la Terre pour chauffer votre domicile et produire de l’eau chaude sanitaire. Des capteurs sont alors enfouis dans le sol de votre terrain afin de capter la chaleur.
Plus précisément, un liquide caloporteur circule dans un tuyau jusqu’à atteindre un niveau où il est chauffé par la Terre. Le liquide est alors conçu pour se mettre à bouillir, même à faible température, ce qui le fait passer à l’état de vapeur. Cette dernière est ensuite comprimée par un comprimeur, situé dans votre domicile, ce qui augmente sa température. Enfin, la vapeur comprimée passe dans un condenseur, ce qui la refait passer à l’état liquide.
Lors de ce dernier changement d’état, de la chaleur se dégage à nouveau et est utilisée pour vos besoins en chaleur. Le liquide peut encore repartir pour un nouveau cycle : il retourne puiser de la chaleur dans le sol.
Le coût des pompes à chaleur géothermiques individuelles
Une pompe à chaleur géothermique coûte généralement entre 20 000 € et 40 000 €. Vous devez ensuite effectuer un entretien annuel afin de garantir son bon fonctionnement et d’allonger sa durée de vie.
Globalement, on estime qu’une pompe à chaleur géothermique permet de diviser votre facture de chauffage par 3 ou par 4, en moyenne. Votre investissement se rentabilise donc au bout de plusieurs années.
Des aides sont disponibles afin de simplifier votre démarche. Par exemple, vous pouvez bénéficier de 4 000 € pour remplacer une vieille chaudière au fioul par une chaudière géothermique. Il est également possible de bénéficier d’un avantage fiscal de 30 % si vous installez une pompe à chaleur chez vous. Ce dispositif est accessible pour tous, sans conditions de ressources.
Les types de captage
Il existe trois différents types de captage géothermique pour une pompe à chaleur :
- Le captage horizontal au sol. Actuellement, il s’agit de la solution de géothermie la plus utilisée en France. Pourquoi connaît-elle un tel succès ? Il s’agit du mode de captage qui exige le moins de travaux. Les capteurs sont alors enterrés à 0,6 voire 1,20 mètre de profondeur. En revanche, ils doivent être installés sur une large surface de terrain. Ainsi, ils doivent couvrir une surface représentant 1,5 fois la surface à chauffer.
- Le captage vertical au sol. Ce type de captage géothermique est le plus indiqué pour les petits terrains. Ainsi, les capteurs sont enfouis bien plus profondément : ils sont généralement situés à 100 mètres de profondeur. Les sondes sont alors moins sensibles aux changements de température, ce qui améliore l’efficacité énergétique de cette solution. En revanche, le coût est plus important car les travaux à prévoir sont de plus grande ampleur.
- Le captage vertical sur nappe phréatique. Il s’agit du mode de captage le plus indiqué pour un terrain situé au dessus d’une nappe phréatique. Il est particulièrement performant sur le plan énergétique car les variations de température sont très faibles au niveau d’une nappe. En effet, l’eau reste en permanence entre 8 et 12 degrés.
Les centrales géothermiques
Il est également possible d’utiliser la géothermie pour produire de l’énergie à plus grande échelle, avec des centrales géothermiques. Ces installations sont composées de trois parties : une pompe à chaleur, une usine qui transforme la vapeur produite en électricité, puis des lignes électriques qui transportent l’énergie produite.
En France, on compte notamment la centrale géothermique de Bouillante, en Guadeloupe. Elle est en fonction depuis le début des années 1980. Cette technologie fonctionne avec de très hautes températures. Un autre dispositif de ce type existe également en Alsace.
Les points forts de la géothermie
La géothermie possède de nombreux points forts, ce qui explique qu’elle soit particulièrement privilégiée dans les politiques de développement des énergies renouvelables.
Tout d’abord, la chaleur de la Terre est une ressource continue. En effet, elle n’est pas intermittente comme le vent ou la lumière du soleil. Ainsi, on peut donc l’exploiter en permanence, 24 heures sur 24.
Ensuite, il s’agit d’une ressource qui est présente partout sur Terre. La chaleur du sous-sol est présente sur tous les continents, en tous points. Elle peut être plus ou moins simple à exploiter, notamment en fonction du sol (la croûte terrestre n’est pas aussi épaisse au niveau de tous les endroits du globe terrestre), mais elle reste très accessible.
Enfin, la géothermie est un mode de production d’énergie ayant un impact très limité sur l’environnement en comparaison avec les autres dispositifs de production de chaleur. Cette énergie est même renouvelable. En effet, aucune matière première ne s’amenuise au fil de la production d’énergie par géothermie.
En termes d’impact, la géothermie produit 55 grammes de CO2 par KWh en moyenne, contre environ 10 fois plus pour une centrale fonctionnant au gaz naturel, selon l’ADEME.
La géothermie en chiffres
Actuellement, 70 pays utilisent la géothermie afin de produire de la chaleur selon l’ADEME, pour une puissance totale de 27 GW, hors pompes à chaleur. Pour certains pays, ceci peut même représenter jusqu’à 22 % de la production nationale de chaleur. Les principaux pays producteurs sont le Japon, la Chine, la Russie, l’Europe centrale et orientale, ainsi que les États-Unis.
En France, la géothermie est la troisième énergie renouvelable en termes d’énergie produite, derrière la biomasse et l’hydroélectricité. Ceci s’explique notamment par le fait que la France possède un sous-sol très propice à la production d’énergie géothermique. L’exploitation des nappes phréatiques fonctionne particulièrement bien car de grandes quantités d’eau chaude sont situées à proximité des zones les plus peuplées. Ainsi, plus de 200 000 foyers sont équipés d’installations géothermiques en région parisienne.
Au total, on compte 93 installations géothermiques en France, dont 63 réseaux de chaleur thermique présents en Île-de-France.
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