Quels sont les avantages et les inconvénients de l’énergie géothermique ?

Énergie géothermique
Énergie géothermique

Le 12 août dernier, le gouvernement Borne a lancé un projet de loi qui vise à accentuer la production énergétique renouvelable française. L’objectif est d’atteindre les 40% d’énergie renouvelable dans  le  mix énergétique national d’ici 2030. L’énergie géothermique est, bien évidemment, concernée par ces mesures. Méconnue, elle soulève plusieurs questions : d’où provient-elle ? Quels en sont les avantages et inconvénients ? Comment fonctionne une pompe à chaleur ? Quel est le montant à payer pour une telle installation ?

Quelles sont les avantages et les inconvénients de l’énergie géothermique ?

L’énergie géothermique présente un certain nombre d’avantages. Elle est gratuite et entièrement renouvelable. Naturellement respectueuse de l’environnement, elle n’émet pas de gaz à effet de serre ni de polluants. Sur le plan énergétique, elle est très efficace . Toutefois, son coût d’installation initiale peut être assez élevé, de l’ordre de 15 000€ pour une pompe à chaleur géothermique.

Pour ceux qui n’auraient pas le temps de lire l’article en entier, en voici un récapitulatif :

Quels sont les avantages de l’énergie géothermique ? 

  • Gratuite et entièrement renouvelable.
  • Elle est respectueuse de l’environnement.
  • Performante énergétiquement, voir plus efficace que le chauffage direct traditionnel.
  • L’énergie thermique permet de s’autonomiser.
  • Il existe des aides d’État pour la mise en place de votre pompe à chaleur géothermique

Quels sont les inconvénients principaux de l’énergie géothermique ? 

  • La mise en place d’une pompe à chaleur géothermique a un coût élevé d’installation. Comptez en moyenne 15 000€. Par ailleurs, elle ne convient pas à tous les sols et est donc très dépendante de son lieu d’installation. 
  • Seule une entreprise agréée RGE par le gouvernement peut installer une pompe à chaleur géothermique pour votre maison
  • Une pompe à chaleur géothermique doit passer sous contrôle tous les 6mois à 1 an par un technicien spécialisé.
  • La mise en place d’une pompe à chaleur géothermique s’avère très réglementée, il faut déposer un dossier en mairie et à l’agence régionale de l’environnement de sa région. 

D’où provient l’énergie géothermique ? 

L’énergie géothermique est une énergie dite renouvelable soit inépuisable qui exploite la chaleur du sous-sol terrestre. Dérivée de processus naturels, cette dernière peut être valorisée sous forme de chaleur ou d’électricité :

De ce fait, une aubaine dans un monde où le prix des énergies ne cesse de croître et où le chauffage et l’eau chaude représentent près de 70% de la consommation énergétique d’un foyer. 

Pour la consommation des particuliers, on parle de “géothermie très basse température assistée par pompe à chaleur” ou de “géothermie de surface”. Cela nécessite l’installation d’une pompe à chaleur géothermique individuelle : l’énergie géothermique sera ainsi valorisée sous la forme de chauffage de l’air et des eaux sanitaires ainsi que de climatisation. 

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Quels sont les avantages liés à l’énergie géothermique ?

Il existes des variations d’avantages dans l’énergie géothermique, ce qui fait d’elle une ressource à privilégier.

  1. Elle est gratuite et entièrement renouvelable. La chaleur du sous-sol ou des ressources aquifères est constante et n’est aucunement dépendante des aléas météorologiques.
  2. L’énergie géothermique est respectueuse de l’environnement. Issue de la terre, c’est une énergie qui n’émet aucun gaz à effet de serre et, à la différence des centrales nucléaires, il n’y a ni déchets après utilisation ni nécessité de stocker ou d’importer des combustibles rares et dangereux. Les seuls rejets de CO2 correspondent à la production d’électricité nécessaire au fonctionnement de la pompe à chaleur. 
  3. L’énergie géothermique a une efficacité énergétique intéressante. Une pompe à chaleur est caractérisée par son COP (coefficient de performance) qui est le rapport de l’énergie de chauffage produite sur l’énergie électrique absorbée. Ce dernier est supérieur à 1 dans tous les cas et peut atteindre des valeurs de 3 à 5 dans des conditions les plus favorables, par exemple quand on utilise une pompe à chaleur sol-eau. 
  4. L’énergie géothermique est comparativement plus performante que le chauffage électrique direct. Une pompe à chaleur haute température (modèle eau-eau) produit de l’eau chaude jusqu’à 80°c et peut remplacer une chaudière. Une fois l’installation faite, vous pouvez alors réduire de près de 80% votre consommation énergétique pour le chauffage, le rafraîchissement et la production d’eau chaude. 
  5. L’énergie géothermique vous permet de vous autonomiser. Fini la dépendance aux ressources énergétiques conventionnelles, l’énergie géothermique va vous alimenter en toutes circonstances ! 
explication de l’énergie géothermique

Quels sont les désavantages liés à l’énergie géothermique ? 

  1. La mise en place d’une pompe à chaleur a un coût élevé. Pour les particuliers qui possèdent une maison de taille moyenne, le coût initial de l’installation pour extraire l’énergie thermique des sous-sols peut aller de 10.000 à 20.000 €, voir partie “Combien coûte la mise en œuvre d’un système de chauffage géothermique ?”. En comparaison, installer une PAC aérothermique vous coutera 8000 à 1000€ tout compris.
  2. La mise en place d’une pompe à chaleur ne convient pas à tous les sols. Le facteur géomorphologique n’est pas négligeable. Si les sols sont trop secs ou trop caillouteux, toute installation devient impossible. De plus, une telle technologie nécessite la mise à disposition d’une grande surface terrestre : il y a donc une grosse dépendance au lieu même de l’installation. 
  3. Une pompe à chaleur peut engendrer des nuisances sonores. Le ventilateur extérieur produit des vibrations difficilement atténuantes. Ce bruit est d’ailleurs encadré par la loi depuis 2021 concernant les “bruits d’activité » : interdiction d’installer une pompe à chaleur géothermique à moins de 20m de chez ses voisins. 
  4. La mise en place d’une pompe à chaleur est très réglementée. Vous devez déposer un dossier en mairie et son autorisation dépendra du PLU (Plan Local d’Urbanisme) de votre ville. Il se peut que vous ne soyez pas éligible à ce genre d’installation. De plus, pour les forages de plus de 10m de profondeur, vous devrez également faire une déclaration à la Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement (DREAL) de votre région.  
  5. Une pompe à chaleur demande un entretien continu. Une fois mise en place, votre installation doit être contrôlée une à deux fois par an par un professionnel. Il vérifiera les performances de la PAC, le compresseur et l’étanchéité du liquide frigorigène. 

Comment fonctionne la géothermie de surface ?

La géothermie de surface fonctionne grâce à l’installation d’une pompe à chaleur individuelle. C’est un système qui fonctionne comme une “boucle” et nécessite des forages terrestres. Le concept est de récupérer la chaleur d’un sol ou d’une nappe phréatique  grâce à des capteurs pour ensuite l’exploiter. Les calories récupérées sont ainsi amplifiées au cours d’une opération dite « thermodynamique” réalisable de différentes manières selon le système choisi.

Les différents types de captages

Le captage de la chaleur peut se faire de deux façons différentes en fonction de la nature de votre terrain. 

  • le captage horizontal (illustration de gauche): pour les grands terrains avec un léger dénivelé. La surface de captage occupe en moyenne 1,5 fois la surface de la maison à chauffer – soit 200 à 400m2 de terrain. Il est donc plus intéressant de commencer les travaux avant même de bâtir votre maison. Il est nécessaire de laisser la surface occupée perméable aux eaux de pluie. Donc, il n’est pas possible de construire une terrasse ou de mener des travaux de recouvrement sur les espaces exploités. 
  • Le captage vertical (illustration de droite) : dans le cas où vous possédez un petit jardin avec une maison. La seule obligation est que ce dernier soit facile d’accès pour permettre les forages qui se font en profondeur, jusqu’à 150m de profondeur.
Types de captages d'énergie géothermique
Types de captages d’énergie géothermique

Les systèmes dits géothermiques

  • La pompe à chaleur sol-eau où la chaleur prélevée dans les sols est transférée via la pompe à chaleur à un circuit d’eau de chauffage. C’est le système le plus performant d’un point de vue énergétique. 
  • La pompe à chaleur eau-eau où le système est le même sauf que la chaleur est cette fois-ci prélevée dans les nappes phréatiques. Cette dernière est donc beaucoup plus contraignante à installer puisque tout dépend des ressources aquifères présentes ou non sur le terrain que l’on désire exploiter. 

Fonctionnement standard d’une pompe à chaleur géothermique

En général, une Pompe à chaleur fonctionne sur la base d’un fluide calorifère dont les changements d’état successifs libèrent l’énergie thermique nécessaire au processus.  

Schémas du fonctionnement standard d'une pompe à chaleur géothermique.
Schémas du fonctionnement standard d’une pompe à chaleur géothermique.

Le circuit est divisé en trois parties distinctes : le circuit extérieur / la pompe à chaleur / le circuit intérieur. 

  • Le circuit extérieur (en bleu sur le schéma) : L’énergie thermique est captée selon un système dit “horizontal” ou “vertical” – en fonction de la technique choisie – pour installer les capteurs souterrains. Ces capteurs sont en fait des tubes en polyéthylène où circule de l’eau glycolée (mélange d’eau et d’antigel) en circuit fermé. Ce liquide calorifère est injecté dans les sols ou les nappes phréatiques : au contact de la chaleur naturelle, il monte en température et réchauffe l’air présent dans le circuit de la pompe à chaleur.
  • La pompe à chaleur (en gris sur le schéma) : Le gaz de la pompe à chaleur est réchauffé et passe dans un condenseur qui en augmente la pression et donc la température. 
  • Le circuit intérieur (en rouge sur le schéma) : le gaz monté en température cède sa chaleur à l’eau du circuit de chauffage. À ce moment-là, c’est le circuit de chauffage central qui prend le relai et distribue la chaleur dans toute la maison en alimentant les radiateurs. 
  • La pompe à chaleur : une fois passé par le circuit intérieur, le fluide à l’état liquide chute en pression et en température lorsqu’il traverse le détendeur. Il recommence alors son cycle en passant dans l’évaporateur où le liquide calorifère en provenance des sols va le réchauffer. 

Les systèmes dits aérothermiques 

  • La pompe à chaleur air-air où la chaleur captée dans l’air extérieur est réchauffée puis transférée à l’air intérieur pour le réchauffer. C’est le système le plus simple à installer et qui peut être inversé pour passer en mode « rafraîchissement” selon les besoins. 
  • La pompe à chaleur air-eau où la chaleur est captée dans l’air extérieur mais transmise via un circuit d’eau chaude.

Fonctionnement standard d’une pompe à chaleur aérothermique 

Une pompe à chaleur aérothermique extrait les calories de l’air ambiant via un capteur extérieur et les re-diffuse dans le logement grâce à des émetteurs intérieurs.  

schémas du fonctionnement standard d'une pompe à chaleur aérothermique.
schémas du fonctionnement standard d’une pompe à chaleur aérothermique.

Comme pour les pompes à chaleur géothermiques, le circuit aérothermique est divisé en trois parties distinctes :

le circuit extérieur / la pompe à chaleur / le circuit intérieur. 

  • Tout d’abord, le circuit extérieur (en bleu foncé sur le schéma) : un capteur extérieur puise de l’air à température ambiante. La chaleur de ce dernier, transférée à un liquide calorifère qui se vaporise à son contact. 
  • Ensuite, la pompe à chaleur (en rouge foncé sur le schéma) : une fois dans la pompe à chaleur, le compresseur aspire le gaz vaporisé qui augmente la température.
  • D’après, le circuit intérieur (en orange sur le schéma) : la chaleur de la vapeur du liquide calorifère est transférée à l’eau du circuit de chauffage de la maison, vers l’eau sanitaire ou directement dans l’air du logement. 
  • La Pompe à chaleur (en bleu clair sur le schéma) : une fois sa chaleur répandue, le fluide frigorigène est condensé dans le condensateur et sa pression est baissée par le détendeur. 
  • Enfin, re-libérer l’air dans l’atmosphère. 

Attention, une pompe à chaleur géothermique nécessite des diffuseurs de chaleur adéquats. 

En effet, l’eau chauffée par le système ne dépassera pas les 60°c. Ainsi, il vous faudra adapter votre installation de chauffage de façon à ce qu’il fonctionne de façon optimale avec une eau entre 45 et 55°c. Vous pouvez par exemple penser à des radiateurs basse température ou un plancher chauffant. Les radiateurs électriques ne sont évidemment pas éligibles à ce genre d’installation. 

Combien coûte la mise en œuvre d’un système de chauffage géothermique ? 

Pour les particuliers, l’État a mis en place un programme d’aide en collaboration avec l’Agence Nationale de l’Habitat : MaPrimeRenov’. C’est une aide financière qui depuis 2020 vise à faciliter les projets de rénovation énergétique que l’on soit propriétaire ou bailleur. 

Elle est délivrée si trois critères principaux sont validés : 

La catégorie de revenu à laquelle le foyer appartient.

L’ANAH a établi quatre types de ménages pouvant bénéficier ou non de crédits d’impôts : 

  • 11000 € d’aide pour ménages aux revenus très modestes.
  • 9 000€ d’aide pour ménages aux revenus modestes.
  • 5 000€ d’aide pour ménages aux revenus intermédiaires.
  • aucune aide pour ménages aux hauts revenus.

Une entreprise ou un artisan Reconnu Garant de l’Environnement (RGE) devrait réaliser les travaux.

Le logement doit être habité en tant que résidence principale 

Est-ce qu’investir dans une PAC est la meilleure option pour moi ? 

On vous a fait une petite to do list à checker avant de vous lancer 

  • Quelle est la configuration de mon terrain ? (construit, en dénivelé, peu accessible,…) Quelle superficie en est constructible ? Quel type de capteur y est le mieux adapté ? 
  • Quelle est la nature de mon sol ? => Les sols sableux, argileux ou bien la roche sont les moins propices à ce genre d’installation 
  • Quel est le type de PAC géothermique qui me convient le plus ? 
  • Le PLU de ma ville permet-il l’installation d’une pompe à chaleur ? 
  • Quels sont mes besoins énergétiques ?=> Faire un bilan énergétique de votre logement est important
  • Est ce que j’ai le contact d’un artisan RGE pour procéder aux installations ? 
  • Suis-je éligible aux aides d’État ? 
  • Suis-je prêt à investir – en plus des 20.000€ de coûts d’installation – entre 100€ et 300€ par an pour les coûts d’entretien ?

Marie A

Militante pour la transition écologique depuis plus de 20 ans, j'ai rejoint l'équipe d'Action France Énergie en Octobre 2017 pour promouvoir l'ensemble des aides disponibles sur le territoire français, et aider nos ménages à créer un environnement plus responsable de notre belle planète.

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