Dossier : Géothermie : la chaleur de la Terre

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La géothermie très basse énergie

La géothermie dite « très basse énergie » prélève la chaleur du sous-sol à basse température – moins de 30 °C – à des profondeurs allant jusqu’à 200 mètres. Ce niveau de température ne permet pas une utilisation directe de la chaleur par simple échange mais nécessite l’appoint en surface de pompes à chaleur (PAC). Elle est utilisée aussi bien dans les maisons individuelles que dans les immeubles collectifs ou les bâtiments commerciaux.

fr - Géothermie très basse énergie : pompes à chaleur et capteurs géothermiques
Une maison individuelle peut être chauffée en captant la chaleur du sous-sol situé à proximité. © THINKSTOCK

En France, des réglementations adoptées en 2014 ont rendu plus faciles ce type d’installations qui nécessitent peu de travaux. On parle de géothermieLe terme géothermie désigne à la fois la science qui étudie les phénomènes thermiques internes au globe terrestre... « de minime importance » qui représente les trois quarts de l’énergie géothermique produite dans le pays.

Les méthodes de la géothermie très basse énergie

De nombreuses techniques ont été développées, parmi lesquelles :

1) Installer un réseau horizontal. 
Des tuyaux en serpentin sont enterrés horizontalement à faible profondeur (0,60 m à 1,20 m) et prélèvent la chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière... des terrains qu’ils traversent. L’installation nécessite une surface de terrain équivalent à environ 2 fois la superficie habitable à chauffer. De telles installations sont destinées à des maisons individuelles.

2) Utiliser des sondes verticales en circuit fermé.
Chaque sonde est constituée d’un tuyau qui forme une boucle. Un fluide caloporteurUn fluide caloporteur est un gaz ou un liquide chargé de transférer la chaleur d'un point A à un point B... circule dans ce circuit fermé, capte la chaleur du sous-sol, la restitue au circuit du bâtiment et la renvoie en sous-sol. Une sonde de 100 m de profondeur permet de chauffer environ 120 m² habitables. Il est possible de grouper plusieurs dizaines de sondes pour constituer un « champ de sondes ».

3) Trouver une nappe phréatique ou un aquifèreUn aquifère est une formation géologique (ou une roche) réservoir contenant une nappe d'eau souterraine... .
Dès 10 mètres de profondeur, il est possible de trouver une nappe phréatique, c’est-à-dire un sol saturé en eau. Plus profondément, les aquifères sont des roches réservoirs poreuses et perméables où l’eau circule en grandes quantités. Un conduit foré dans le sol permet de remonter cette eau, d’échanger sa chaleur via un serpentin avec le réseau du bâtiment puis de la réinjecter en profondeur via un deuxième forageUn forage consiste à creuser un trou dans le sous-sol grâce à une machine adaptée... .

 

La réfrigération et le géo-cooling

Grâce à l’adjonction au réseau d’une pompe à chaleur géothermique, ce type de géothermie permet d’utiliser la ressource pour de la chaleur, en hiver, ou du refroidissement, en été. Cette potentialité de produire du « froid renouvelable » présente de nombreux avantages par rapport au climatiseur air-air, qui rejette les calories à l’extérieur. Le climatiseur classique consomme davantage d’électricité, peut être cause de pollution en cas de fuite des gaz réfrigérants et peut donner lieu à des îlots de chaleur en rejetant les calories à l’extérieur, à proximité immédiate du bâtiment.

Le froid renouvelable est particulièrement efficace pour « rafraîchir » un bâtiment, c’est-à-dire avec des températures estivales chaudes mais pas tropicales. On parle alors de géo-cooling - Lire la tribune d'experts

La géothermie permet non seulement de chauffer des bâtiments mais aussi de les refroidir.

 

L'utilisation pour de grands bâtiments

La géothermie très basse énergie est de plus en plus utilisée par les urbanistes pour chauffer et climatiser des grands ensembles. Il est possible de combiner les différentes méthodes. Par exemple, le groupe aéronautique Airbus a choisi pour son siège social à Toulouse un système mixte : une boucle d'eau tempérée de 200 m est couplée à un champ de 141 sondes géothermiques verticales (205 m), pour produire 2 MW de chauffage et 1 MW de climatisation.

Certains grands bâtiments sont construits sur des pieux en béton qui intègrent en leur sein des capteurs géothermiques. On parle de fondations thermoactives.

Une autre technique : la géothermie profonde de basse énergie.