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La géothermie de surface

Sommaire du guide des énergies renouvelables

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Fonctionnement de la géothermie de surface

Au-delà de plusieurs dizaines de centimètres, la température du sol évolue de façon limitée tout au long de l’année, y compris dans les zones froides. Elle est en effet peu influencée par l’air extérieur, les couches supérieures du sol agissant comme un isolant.

En revanche, le soleil et l’eau d’infiltration viennent accumuler de la chaleur dans les couches superficielles du sol. La pompe à chaleur géothermique prélève la chaleur du sol à l’aide de tubes enfouis horizontalement ou verticalement (capteurs) dans le sol et dans lesquels circule de l’eau additionnée d’antigel ou bien un fluide frigorigène, selon le type de pompe à chaleur.

En France, les pompes à chaleur géothermiques les plus répandues sont celles qui sont à capteurs horizontaux, du fait de leur coût plus réduit et de leur plus grande simplicité d’installation.

Certes ils sont moins coûteux que les pompes à chaleur à capteurs verticaux, mais nécessitent de disposer d’une surface de terrain suffisante. Elles sont donc surtout réservées au chauffage des maisons individuelles.

Les PAC géothermiques à capteurs verticaux sont souvent réservées au chauffage d’habitation ou de bureaux ne disposant pas d’un jardin suffisamment grand.

Géothermie à capteurs horizontaux

Les pompes à chaleur géothermales sur capteurs enterrés horizontaux sont mises en oeuvre dans le secteur résidentiel principalement du fait de la surface de terrain requise (1,5 à 2 fois la surface chauffée). On peut noter qu’à ce jour, les pompes à chaleur sur capteurs horizontaux constituent le système géothermique le plus largement répandu sur le marché résidentiel français.
La longueur totale des tubes peut atteindre plusieurs centaines de mètres. Ceux-ci sont placés en boucles distantes les unes des autres d’au moins 40 cm, afin de limiter le prélèvement de la chaleur localement et d’éviter que le sol ne gèle.
La surface nécessaire des capteurs est en principe équivalente à 1,5 à 2 fois celle de la surface habitable à chauffer, ce qui nécessite un grand jardin, contrairement aux capteurs verticaux.

Pelouse, massifs de fleurs et buissons peuvent cohabiter avec le capteur horizontal enterré et ne pas êtres traversés par des réseaux d’eau (risque de gel). Le terrain ne doit pas être trop pentu, pour ne pas avoir à faire de remblai. Dans un sol rocheux ou argileux, il est préférable d’installer les capteurs sur un lit de sable.
Ils doivent êtres situés à plus de deux mètres des arbres, à au moins 1,5 mètre des réseaux enterrés non-hydrauliques, et à au moins trois mètres des fondations, des puits, des fosses septiques et des réseaux.
Si la pelouse, les massifs de fleurs et les buissons ne posent pas de souci, les capteurs enterrés ne peuvent pas êtres situés sous une terrasse ou une construction.

Géothermie à capteurs verticaux

L’eau est prélevée dans une nappe phréatique d'eau souterraine existante facilement accessible et dans quelques rares cas dans des eaux de surface tel un lac ou encore un cours d’eau. La chaleur ou la fraîcheur est restituée par plancher chauffant ou plancher chauffant-rafraîchissant.

Le capteur vertical est constitué généralement d’une sonde formée d’un double tube en U en polyéthylène dans lequel circule en circuit fermé une solution d’eau et d’antigel. Cette sonde est disposée dans un forage pouvant atteindre des profondeurs de 80-100 m voire plus.

Cette solution, plus onéreuse que les capteurs horizontaux, a l’avantage de limiter les contraintes de terrain et d’emprise au sol. Elle convient pour chauffer des maisons individuelles, mais aussi de petits ensembles de logements et d’immeubles de bureaux qui sont limités par la surface environnante.

L’emprise au sol est faible par rapport à des capteurs horizontaux, mais la réalisation du forage exige un minimum de place et une bonne accessibilité.

Souvent, il est nécessaire de réaliser plusieurs forages, qui doivent être distants d’au moins dix mètres les uns des autres. Le forage doit être réalisé par une entreprise spécialisée et il doit respecter les règles administratives relatives à la protection des sous-sols. Les configurations verticales sont bien développées à l’étranger et l’on commence à voir de plus en plus de réalisations en France.

Informations sur la géothermie

Pour réaliser les forages, il est nécessaire de faire appel à une entreprise de forage qualifiée (le bureau de recherches géologiques et minières – BRGM – gère une liste de foreurs engagés dans une démarche de qualité avec ADEME et EDF - et de respecter les procédures administratives concernant la protection des sous-sols.
Cette liste de foreur est également accessible sur le site Internet de Promotelec.

L’exploitation des eaux est soumise à une réglementation spécifique. Avant d’envisager un tel projet, il faut faire le point sur les démarches administratives à entreprendre et contacter un spécialiste (hydrogéologue agréé, Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM), bureau d’études spécialisé).