La géothermie de surface, c’est quoi ?

La géothermie de surface, c’est quoi ?
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La géothermie, du grec « geo » (terre) et « thermos » (chaud) désigne à la fois la science qui étudie les phénomènes thermiques internes de la Terre, l’énergie thermique elle-même et les processus industriels qui visent à exploiter cette chaleur naturelle. Ici, la géothermie dite de surface correspond à la partie de la géothermie qui se situe dans le proche sous-sol. Elle se réalise à des profondeurs faibles, généralement inférieures à 200 mètres. Elle permet la production de chaud et d’eau chaude sanitaire grâce au fonctionnement de la pompe à chaleur (PAC) qui prélève de l’énergie dans le sous-sol. Elle permet également la production de froid soit par contournement de la PAC soit par utilisation d’une PAC réversible. La majeure partie des projets de géothermie de surface est qualifiée de GMI (Géothermie de Minime Importance) : il s’agit d’un cadre réglementaire englobant les projets qui se situent entre 10 et 200 mètres de profondeur et échangent une puissance inférieure à 500 kW. Une simple déclaration peut alors être suffisante pour la réalisation des forages. Pour ce faire, les professionnels réalisant les travaux de forage doivent être qualifiés. A ce jour, la seule qualification est Qualiforage, portée par Qualit’ENR. En savoir plus

À qui s’adresse la géothermie de surface ?
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La géothermie de surface peut s’adresser à un public multiple. Les secteurs concernés sont aussi bien publics que privés. Ainsi, l’habitat pour le particulier ou le résidentiel collectif, une collectivité territoriale, une entreprise ou le secteur tertiaire au sens large peuvent bénéficier de la production d’énergie par géothermie de surface. Lire le guide publié en 2017 par l’ADEME sur la géothermie pour le particulier Lire la brochure réalisée par le BRGM sur les avantages de la géothermie pour les collectivités En savoir plus sur les pompes à chaleur pour le particulier ou pour le collectif

Est-ce que la géothermie n’est adressée qu’aux constructions neuves ?
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La réponse est clairement NON. Les solutions géothermiques sont à la fois compatibles avec la construction de bâtiments neufs mais sont également applicables à des rénovations ! Il faudra juste vérifier si les émetteurs de chaleur (radiateurs, plancher chauffant, …) sont cohérents par rapport à la PAC. Il est préconisé d’en profiter pour vérifier que l’isolation du bâtiment est suffisante : d’autant qu’une meilleure isolation permettra de diminuer la température dans les émetteurs de chaleur, rendant l’installation encore plus performante. Pour voir des exemples de réalisations : Nos actions >> Nos références en régions Exemple de réalisation dans le neuf : Pavillon neuf à Sennece les Macon Exemple de réalisation en rénovation : Rénovation d'une ancienne école à Besançon

Quelles sont les applications de la géothermie de surface ?
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Les applications de ce type de géothermie sont nombreuses. Concernant des habitations, des bureaux ou des locaux quelconques, il est possible de chauffer, rafraichir et climatiser. Le chauffage se fait par une pompe à chaleur classique. Pour le rafraichissement, il suffit d’ajouter un bypass qui permet le contournement de la PAC et pour la climatisation, il faut que la pompe à chaleur soit réversible. Il est également possible de chauffer une piscine et de déshumidifier l’air ambiant. Enfin, il est possible de faire de l’eau chaude sanitaire sans installation supplémentaire, soit à l’aide de pompes à chaleur ‘haute température’ ou en utilisant la technique d’eau chaude instantanée avec une pompe à chaleur standard.

Quelle ressource exploite-t-on ?
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La ressource exploitée est la chaleur naturelle de la Terre. Elle est accessible directement dans le sol ou la roche elle-même ainsi que dans les aquifères superficiels, juste sous nos pieds.

D’où provient la chaleur exploitée ?
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La chaleur récupérée dans le sol peut avoir plusieurs origines selon la profondeur de captage. Dans les 10 premiers mètres du sol, la chaleur puisée provient de l’ensoleillement, de l’action du vent et de l’écoulement et infiltration de l’eau de pluie. Dans cette zone, la chaleur dégagée des entrailles de la Terre n’a que très peu d’impact. Ici, ce ne sont que le climat de la zone géographique et les saisons qui influencent les températures. A partir de 15 mètres de profondeur, la température reste constante toute l’année et dépend de la zone géographique et de l’altitude du lieu (typiquement entre 5°C pour des zones montagneuses et 15°C pour des zones proches du niveau de la mer et relativement chaudes). Au-delà de ces 15 mètres, c’est la chaleur dégagée par la Terre qui définit l’augmentation de la température avec un gradient dit géothermique relativement constant d’environ 3,3°C/100 mètres. Ainsi, à 200 mètres de profondeur, il y a une température d’environ 16 à 18°C en France métropolitaine.

Quelles sont les technologies qui permettent de puiser les calories contenues dans le sol ?
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Comme la chaleur peut être puisée entre 0 et 200 mètres et qu’elle est exploitable soit directement dans le sol/la roche soit dans un aquifère, il existe plusieurs technologies :   Doublet de forages sur nappe : un premier forage permet le pompage de l’eau d’une nappe superficielle et le second permet la réinjection de cette eau dans le même aquifère afin que le niveau soit conservé. Cette eau dite froide qui est réinjectée doit être espacée d’une certaine distance du forage de production afin de ne pas refroidir la ressource puisée, et ainsi maintenir dans le temps une température constante.   Sondes géothermiques verticales (SGV) : il est ici nécessaire de réaliser un ou plusieurs forages (ils peuvent se faire soit sous le bâtiment soit en périphérie de celui-ci). Une fois le(s) forage(s) réalisé(s), des sondes remplies de liquide caloporteur sont descendues et cimentées dans le forage. Ce liquide circule en circuit fermé et permet donc un échange thermique dans le sol sans contact entre ce liquide et le sol. Si plusieurs sondes sont nécessaires, on appelle cela un champ de sondes.   Capteurs horizontaux: Aucun forage n’est nécessaire puisqu’il s’agit de placer des tuyaux remplis de fluides caloporteurs à très faible profondeur (environ 80 centimètres sous la surface), mais dans tous les cas à 20 centimètres sous le point de gelée de la région en question. Il faut prévoir une surface de terrain ‘réservée à la géothermie’ (environ deux fois la surface de l’habitation à chauffer, selon le niveau d’isolation du bâtiment). Il s’agit ici de travaux de terrassement : il n’est donc pas nécessaire de faire appel à un foreur qualifié, et il n’y a ni déclaration ni autorisation à demander au titre du Code Minier.   Échangeurs compacts / Corbeilles géothermiques: Il s’agit ici de réaliser un trou de quelques mètres de profondeur (typiquement 3 à 4 mètres pour les corbeilles géothermiques), dans lequel est placé un tuyau enroulé permettant une grande surface d’échange avec peu de profondeur. Un forage n’est pas nécessaire, une pelle mécanique étant normalement suffisante. Plusieurs corbeilles sont nécessaires pour subvenir aux besoins thermiques d’une habitation. Dans ce cas également, il n’est pas nécessaire de faire appel à un foreur qualifié et il n’y a ni déclaration ni autorisation à demander au titre du Code Minier.   Fondations thermoactives: il s’agit d’utiliser les pieux du bâtiment en installant un tube fixé sur le ferraillage de la fondation. De fait, la fondation devient un équipement permettant le transfert de froid et de chaleur. Cette technique permet de réduire l’investissement du captage, les forages des fondations étant déjà prévus. Dans ce cas également, il n’est pas nécessaire de faire appel à un foreur qualifié et il n’y a ni déclaration ni autorisation à demander au titre du Code Minier.   Pour en savoir plus : Les différents types de captage pour le particulier ou pour le collectif Présentation détaillée : Sonde géothermique verticale - Captage sur nappe - Captage horizontal

Quels sont les délais pour la réalisation de ces installations ?
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La durée complète pour l’étude d’un projet de géothermie de surface et sa réalisation dépend de quelques paramètres puisqu’il y a plusieurs technologies possibles et que la taille du projet peut varier énormément (un particulier n’a pas les mêmes besoins que le secteur du résidentiel collectif). Ainsi, l’installation de géothermie pour le particulier peut typiquement être réalisée en 1 à 2 semaine(s). Une installation pour un ouvrage avec des besoins plus conséquents nécessitera plutôt 1 à 3 mois de travaux. Il faut bien évidemment compter quelques semaines en amont de ces travaux pour la réalisation des études de faisabilité (thermique et géologique) et pour le dimensionnement.

Comment savoir si je peux réaliser un projet de géothermie chez moi ?
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La première chose à faire avant de se lancer dans un projet de géothermie est de se renseigner au sujet de la géothermie au sens large (sur le site de l’AFPG ou Géothermie perspectives par exemple) afin de découvrir les grandes lignes d’un projet, comment cela fonctionne, à quels coûts, ... Ensuite, il y a deux possibilités selon si votre projet est d’une petite envergure (particulier) ou si votre projet est conséquent (collectif, tertiaire, …) :   Si vous êtes un particulier, étant donné que l’installation est de petite taille, vous pouvez commencer par contacter un installateur de pompe à chaleur (pour voir la liste des professionnels agréés QualiPAC, aller sur le site Qualit’ENR et chercher un professionnel près de chez vous). Vous aurez ainsi les noms de sociétés réalisant des installations de pompes à chaleur, et vous permettant de prétendre aux crédits d’impôt. Nb : Il arrive que des installateurs n’installent que des pompes à chaleur aérothermiques et n’installent pas de systèmes géothermiques. Il faudra alors contacter un autre professionnel à même de faire de la géothermie. Il est aussi possible de commencer par contacter un foreur agréé Qualiforage (site Qualit’ENR également, chercher une entreprise de forage géothermique) qui vous donnera le contact de l’installateur de pompes à chaleur avec lequel il a l’habitude de travailler. Une fois le professionnel choisi, ce dernier viendra étudier votre situation et vous proposera une solution adaptée à vos besoins. Il contactera également de lui-même les professionnels qualifiés avec lesquels il travaille pour la réalisation des forages si nécessaire.   Si vous êtes prêt à vous lancer dans un projet de plus grande envergure, il faut se rapprocher d’un bureau d’étude en géosciences ou thermique près de chez vous afin qu’il réalise une étude de faisabilité en prenant en compte les besoins des bâtiments et la géologie sur laquelle sont installés ces derniers. Pour cela, la liste des adhérents de l’AFPG se situe dans l’onglet adhérents. Si vous ne trouvez pas de professionnels près de chez vous, vous pouvez vous référer à la liste des correspondants en région qui eux vous orienteront vers des professionnels qualifiés dans ce domaine ! Une fois le professionnel choisi, c’est lui qui réalisera les études préliminaires et vous indiquera si une solution géothermique est possible chez vous et dans quelle mesure. L’installation géothermique sera réalisée dans la foulée avec des professionnels qualifiés (la liste des foreurs qualifiés Qualiforage est disponible sur le site Qualit’EnR rubrique Trouver une entreprise RGE). Dans le cas de sondes verticales ou de solution sur nappe, c’est le foreur lui-même qui doit déclarer les forages via le site Géothermie perspectives.

Ma zone géographique est-elle adaptée à la réalisation de forages géothermiques ?
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La géothermie est disponible sur plus de 90% du territoire. La cartographie détaillée est disponible sur le site Géothermie Perspectives. Elle est présentée avec un code couleur (Vert, Orange, Rouge). Dans les zones vertes, la GMI (Géothermie de Minime Importance) est applicable. Une simple déclaration au titre du Code Minier est nécessaire. Les zones orange correspondent aux zones où il pourrait exister un éventuel risque géologique. L’avis d’un expert est alors nécessaire pour valider le commencement des travaux (la liste des expert agréés GMI est disponible sur notre site internet ICI). Dans plus de 95% des cas, la zone orange débouche sur un avis favorable permettant l’installation géothermique de se dérouler avec une déclaration auprès du Code minier (comme pour les zones vertes). Enfin, les zones rouges présentent un risque géologique plus important et nécessite le dépôt d’une autorisation au titre du Code Minier. L’installation de géothermie est bien évidement possible mais les délais seront plus longs car la demande d’autorisation doit être traitée. Consulter la cartographie : Espace cartographique

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