Dossier : Géothermie : la chaleur de la Terre

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Décryptages

La géothermie très basse énergie : pompes à chaleur et capteurs géothermiques

La géothermie de très basse énergie est utilisée dans de petites installations, qui peuvent être mises en place au niveau d’un quartier ou d’une maison individuelle. On utilise alors des pompes à chaleur, des tuyaux enterrés ou des sondes sèches.

Une maison individuelle peut être chauffée en captant la chaleur du sous-sol situé à proximité. © THINKSTOCK

La géothermie de très basse énergie : définition et utilisation

La chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière... des roches du sous-sol ou des nappes peu profondes avec une eau à une température basse (moins de 40 °C) peut être récupérée et utilisée pour le chauffage d’habitations. On parle alors de géothermieLe terme géothermie désigne à la fois la science qui étudie les phénomènes thermiques internes au globe terrestre... de très basse énergie.

On peut récupérer la chaleur de son jardin pour chauffer le plancher de sa maison

Pour récupérer la chaleur des sous-sols, on emploie des capteurs géothermiques enterrés, capables de prélever la chaleur des terrains qu’ils traversent et couplés à des pompes à chaleur (PAC). De telles installations sont souvent à la portée de particuliers propriétaires d’une maison individuelle.

Il existe des capteurs enterrés horizontalement à faible profondeur (0,60 m à 1,20 m) dont l’installation nécessite une surface de terrain équivalant à 1,5 voire 2 fois la superficie habitable à chauffer. Dans les zones urbanisées, où l’espace disponible au sol est souvent réduit, on utilise de préférence des capteurs enterrés verticalement (entre 30 et 150 m de profondeur) ou des sondes géothermiques. Dans les deux cas, les capteurs sont composés de tubes enroulés sur eux-mêmes. Dans ces tubes, circule de l’eau mélangée à un antigel. Une fois réchauffée au contact du sous-sol, cette eau remonte en surface et fait fonctionner une PAC. La chaleur ainsi récupérée alimente le plus souvent un plancher chauffant.

Les pompes à chaleur 

60 cm : la profondeur à partir de laquelle on peut récupérer de la chaleur

Les pompes à chaleur (PAC) peuvent aussi récupérer la chaleur de l’eau contenue dans des nappes peu profondes (moins de 100 m) dont la température est entre 15 °C et 40 °C. Ces systèmes, s'ils sont correctement installés, permettent  de tirer parti de ce faible niveau de température.

À l’intérieur de ces pompes, l’eau tiède fait bouillir un liquide dont la température d’ébullition est inférieure à 0 °C (par exemple de l’ammoniac, qui bout à -33 °C). Ce liquide passe à l’état gazeux, et le gaz obtenu est comprimé au moyen d’un compresseur électrique. Cette opération chauffe le gaz, qui cède sa chaleur à un système de tuyaux reliés à des radiateurs. Débarrassé de sa chaleur, le gaz se liquéfie et il est renvoyé en début de circuit.

Le fonctionnement des PAC nécessite de l’électricité, mais ces appareils fournissent finalement davantage d’énergie calorifique qu’ils n’en demandent pour fonctionner. Pour renseigner les consommateurs sur la quantité d’énergie que produit une PAC par rapport à celle qu’elle utilise, on a mis au point le coefficient de performance (COP). La plupart des PAC vendues aux particuliers ont un COP équivalant à 3 : pour 1 kWh d’électricité employé, elles en fournissent 3 kWh.