Géothermie énergie renouvelable

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Connue depuis l’Antiquité, la géothermie est une source de chaleur naturelle provenant du sous-sol terrestre. Cette ressource, locale et inépuisable, connaît aujourd’hui un regain d’intérêt, face aux nouveaux défis de décarbonation et de transition énergétique. En témoigne, le nouveau plan d’actions national du gouvernement présenté en février 2023, vise à structurer la filière et renforcer les capacités de production et de forage. Le point sur cette technologie mature et décarbonée…

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Objectif : Géothermie

C’est un plan d’actions¹ des plus ambitieux qu’a présenté Agnès Pannier-Runacher, aux côtés de François Bayrou, Haut-Commissaire au Plan, pour accélérer le déploiement de la géothermie en France.

La décarbonation de la chaleur constitue un des leviers que nous devons saisir. C’est tout l’objet de ce plan d’actions, qui vise à faire de la France, un leader de la géothermie en Europe, tant en termes de production d’énergies renouvelables que de filière industrielle. Le plan doit permettre de produire en 15 à 20 ans suffisamment de chaleur géothermale pour économiser 100 TWh/an de gaz, soit plus que les importations de gaz russe avant 2022.

Agnès Pannier-Runacher, Ministre de la Transition énergétique de France

C’est dire l’importance stratégique de notre sous-sol d’où provient cette chaleur naturelle, inépuisable et locale. Face aux enjeux de neutralité carbone et de souveraineté énergétique, le développement de la géothermie apparaît comme un levier majeur pour sortir des énergies fossiles et contribuer à l’atteinte des objectifs climatiques en 2050.

La géothermie, une production énergétique responsable

Ressource abondante, locale, inépuisable, la géothermie est aujourd’hui une technologie mature, décarbonée, qui permet de produire de la chaleur, du froid voire de l’électricité de façon ininterrompue. Elle se fonde sur un principe simple : le sous-sol terrestre produit naturellement de la chaleur issue en partie du noyau terrestre.

Le principe de la géothermie

Concrètement, la géothermie ou plutôt les géothermies tant les ressources sont multiples, consistent à puiser et exploiter de l’eau provenant de réservoirs souterrains en surface ou en profondeur. Avec un principe clé : plus on fore en profondeur, plus la température augmente.

Les différents types de géothermie

La géothermie de surface, la géo-énergie, et la géothermie très basse énergie sont 3 termes pour désigner le même principe : exploiter la chaleur naturelle des 200 premiers mètres du sous sol, ayant une température inférieure à 30°C mais constante toute l'année.
La géothermie profonde ou géothermie basse énergie, une technique développée au lendemain du premier choc pétrolier de 1974, dont les forages peuvent se situer entre 200 à 2 000 mètres avec des températures captées allant de 30°C à 90°C.

La géothermie de surface...

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...par le captage sur nappes phréatiques

Le captage sur nappe phréatique où l’échange de chaleur se fait par prélèvement d’eau souterraine. Un forage de production extrait d'abord l'eau du sous sol.

Cette ressource est ensuite acheminée dans un échangeur thermique, situé en surface, où la chaleur est transmise au circuit de chauffage via une pompe à chaleur . L’intégralité de cette eau (refroidie en hiver ou réchauffée en été) retourne dans le sous-sol grâce à un « puits injecteur » qui la renvoie dans cette même nappe à quelques dizaines de mètres du point de prélèvement.

...le captage par sondes géothermiques verticales

Le captage par sondes géothermiques verticales (déployable sur 95 % du territoire) est, quant à lui, composé d'un réseau de tubes enterrés et encimentés dans lequel circule en circuit fermé un fluide caloporteur.

Ce dernier récupère la chaleur du sous-sol par conduction thermique (transfert de chaleur par contact) avant de la restituer au réseau chauffage via une pompe à chaleur. La quantité de sonde installée va en partie déterminer la puissance extraite du sous-sol.

Ainsi associée à une pompe à chaleur (PAC), la géo-énergie subvient aux besoins en chaleur (chauffage / eau chaude sanitaire) et en froid (climatisation/rafraichissement) des bâtiments à l'échelle individuelle pour des bâtiments tertiaires, habitations collectives, des sites industrielsou d’un éco-quartier via un réseau de chaleur ou de froid.

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Le saviez-vous ?

La géothermie de surface permet de lutter contre les îlots de chaleur urbain en produisant du froid l'été sans rejeter de chaleur dans l'air.

La géothermie profonde

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La géothermie dite profonde

Contrairement à la géothermie de surface, les forages atteignent des profondeurs de 200 à 2 000 m avec des températures captées allant de 30°C à 90°C. Le principe du « doublet » consiste à forer un puits de captage pour prélever l’eau souterraine et un puits de réinjection afin d’assurer la pérennité du système en réinjectant l’eau refroidie.

En surface, des échangeurs thermiques transfèrent la chaleur au réseau qui alimente les bâtiments en chauffage et eau chaude sanitaire. Ainsi, l’eau puisée sous terre ne circule jamais dans les tuyaux et tous les volumes prélevés sont réintroduits.

Il s’agit donc du même principe de fonctionnement que le captage sur nappe phréatique de la géothermie de surface mais à des profondeurs bien plus importantes !

Le saviez-vous ?

La géothermie profonde représente aujourd'hui 5,5 % du mix énergétique des réseaux de chaleur.

Les atouts de la géothermie

Dans un contexte de raréfaction des ressources et de volatilité des prix de l’énergie, la géothermie offre des perspectives prometteuses en associant performance énergétique et économique:

Outre son caractère renouvelable et inépuisable, la géothermie présente l’avantage d’être toujours disponible, exploitable 24h/24, contrairement à d’autres EnR comme l’éolien ou le photovoltaïque qui produisent une énergie intermittente ;
Cette technologie mature présente un faible impact environnemental : elle produit peu de déchets et de rejets de gaz à effet de serre ;
La géothermie permet de valoriser une ressource locale, au plus près des besoins des territoires. Avantage : elle ne nécessite ni stockage, ni transport et s’intègre parfaitement aux projets urbains par sa discrétion ;
Pour les collectivités et les industriels, la géothermie est une alternative de choix aux énergies fossiles, pour s’engager pleinement dans la transition énergétique ;
A l’échelle d’un territoire, la géothermie est une filière créatrice d’emplois non délocalisables ;
Une fois le système géothermique installé, l'accès à la ressource géothermale est gratuite. Cela permet de se protéger face à la volatilité des prix de l'énergie car il ne reste alors que des consommations d'électricité réduites pour assurer le fonctionnement des équipements géothermiques (pompes, PAC…) ;

La géothermie appliquée aux bâtiments

Dans le cadre d'un Contrat de Performance Energétique (CPE), la géothermie de surface est une solution modulable de décarbonation et de réduction des consommations énergétiques, pouvant alimenter un simple bâtiment ou un réseau de chaleur alimentant lui-même plusieurs bâtiments et répondre ainsi à différents usages : chauffage, production d’ECS et rafraîchissement.

La géothermie est un atout majeur qu’ENGIE Solutions intègre aux contrats de performance énergétique de ses clients. L’installation d’une solution géothermique (en complément ou en remplacement d’une chaudière gaz) permet de décarboner les usages énergétiques d’un bâtiment (chauffage, ECS et climatisation), d’atteindre les résultats cibles de réduction ou de décarbonation des consommations énergétiques et ainsi répondre aux garanties de résultats exigées par ce type de contrat.

Le saviez-vous ?

Le stockage géothermique en sous-sol emmagasine la chaleur de diverses sources, comme la chaleur fatale et le solaire thermique. C’est une solution écologique et économique pour l’hiver, le sous-sol agissant comme une batterie thermique.

Pourquoi choisir la géothermie ?

ENGIE Solutions_Nicolas_Monneyron_Directeur des activites géothermies

Nicolas Monneyron, Directeur Géothermie ENGIE Solutions & Global Expert ENGIE, vous en dit plus sur le potentiel de cette ressource naturelle, locale et renouvelable.

Découvrir l'interview de notre expert en géothermie

Quelles sont les aides existantes pour la géothermie ?

Bien que la géothermie relève d'une technologie mature, elle ne représente aujourd'hui en France Métropolitaine, que 5 % de la production de chaleur renouvelable (2 % de géothermie profonde et 3 % de géothermie de surface). Pourtant, il existe des dispositifs de soutiens financiers en faveur du développement de la géothermie en France, qui devraient bientôt être complétés par de nouvelles aides.

Parmi les dispositifs existants, le Fonds Chaleur, géré par l’ADEME depuis 2009 s’adresse aux entreprises, aux collectivités et à l’habitat collectif pour développer tout type d’installation de géothermie.

Il existe également des fonds de garantie qui couvrent les risques liés au forage :

le Fonds de Garantie Géothermie pour les aquifères profonds couvre les risques liés aux opérations de forage et d’exploitation,
pour la géothermie de surface, la garantie AQUAPAC assure les projets sur nappe d’une profondeur inférieure à 200 m, couplé à une pompe à chaleur d’une puissance supérieure à 30 kW. Elle couvre le risque de recherche (ressource en eau finalement insuffisante pour le bon fonctionnement du projet géothermal) et propose une garantie d’exploitation, en cas de diminution de la ressource géothermale sur les 10 premières années,
depuis juillet 2023, la Commission Européenne autorise un régime d'aides français supplémentaire pour une durée de 10 ans.

Le saviez-vous ?

Avec EnR’CHOIX, la Direction régionale Ile-de-France de l’ADEME classe la géothermie en seconde position du recours aux EnR après les énergies de récupération.

L'expertise géothermie d'ENGIE Solutions

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ENGIE Solutions accompagne les collectivités et les industriels dans la mise en place de solutions géothermales performantes et durables : de la conception à l'intégration environnementale et sociétale, en passant par l'exploitation, la maintenance et le financement.. Capitalisant sur des années de Recherche et d’Innovation, concrétisées par la première installation française d’une technologie de stockage géothermique inter-saisonnier au sein du nouveau siège d'ENGIE Campus à la Garenne Colombes, nos experts vous proposent une vision multi-énergétique sur mesure.

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