Les atouts de la géothermie de surface pour les bâtiments neufs et la rénovation

La géothermie de surface, définie comme celle dont les capteurs thermiques descendent à moins de 200 m de profondeur et captent au maximum une puissance de 500 kW, comporte plusieurs avantages importants. Pour commencer, elle se moque de la température extérieure et conserve un excellent rendement très stable toute l’année. Même s’il fait -25°C dehors, le rendement de la pompe à chaleur associée au captage géothermique n’est pas affecté.

Voici toutes les géothermies utilisables. ©BRGM

Deuxièmement, la géothermie de surface sait chauffer et, si les émetteurs dans le bâtiment s’y prêtent, tout aussi bien rafraîchir. Ajoutons que le rafraîchissement, en fonction des besoins du bâtiment, peut être obtenu par free-cooling : la pompe à chaleur est arrêtée et l’échange de température s’effectue à travers un échangeur à plaques, entre la boucle enterrée et le circuit des émetteurs dans le bâtiment. Seule la consommation électrique du circulateur de la boucle enterrée et de celle du circuit de rafraîchissement dans le bâtiment entrent en jeu.

Avec l’évolution climatique qui se profile, c’est un net avantage. Cette technologie de rafraîchissement est également sans effet sur les îlots de chaleur, puisque toute la chaleur extraite du bâtiment est dissipée dans le sous-sol. Enfin, chauffer et rafraîchir avec de la géothermie contribue à maintenir le rendement de l’échangeur enterré, puisqu’on ne modifie pas la température moyenne du sol : on le refroidit en hiver, mais on le réchauffe en été. Ce qui permet de poursuivre indéfiniment l’exploitation.

Troisième avantage, la géothermie de faible profondeur occupe peu de place en surface, s’applique aussi bien à la construction neuve qu’à la rénovation et à tous types de bâtiments, depuis les centres commerciaux jusqu’à la maison individuelle, en passant par le collectif, les immeubles de bureaux, l’hôtellerie, les maisons de retraite, les hôpitaux et tout le tertiaire d’hébergement. ©PP

La géothermie de surface a le vent en poupe

Grâce à la somme de ses atouts, la géothermie de surface fait de plus en plus parler d’elle. Fin novembre 2022, Celsius Energy, le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), Equans et Engie Solutions ont créé le collectif France Géoénergie.

Son but, indique le communiqué de presse publié à ce moment-là, consiste à "rendre plus visible le potentiel, la pertinence écologique et financière de la géoénergie (ou géothermie de surface) et d’accompagner les usagers publics et privés dans le déploiement de cette énergie sur les territoires pour chauffer et rafraîchir tout type de bâtiment."

Ce collectif semble être un cluster de l’AFPG (Association des Professionnels de la Géothermie) et, pour l’instant, ne possède pas encore de site internet.

En septembre 2020, l’AFPG et le Ser (Syndicat des Energies Renouvelables) ont conjointement publié un guide de 52 pages sur la géothermie de surface, plus précisément sur les opérations de plus de 50 kW. De son côté, l’Ademe propose un guide des 6 bonnes raisons de choisir la géothermie qui ne porte que sur la géothermie de surface.

Une règlementation simplifiée

Contrairement à sa grande sœur, la géothermie profonde où l’on va chercher de l’eau à plus de 90°C à 2000 m de profondeur ou davantage, la géothermie de surface ou GMI, bénéficie d’une réglementation allégée.

Deux solutions de géothermie de surface existent : celle qui fait appel à des boucles de tubes enterrés et celle qui comporte un forage de puisage et un forage de rejet dans une nappe phréatique.

Du point de vue règlementaire, la géothermie de surface avec boucle enterrée est la solution la plus simple : les ouvrages dont la profondeur est comprise entre 10 et 200 m n’ont pas besoin d’autorisation préalable. Il suffit de les déclarer sur le site www.geothermie.developpement-durable.gouv.fr. Le Ministère de la Transition écologique et de la cohésion des territoires qui le gère, appelle ça le "Téléservice de la géothermie de minime importance".

Les travaux de forage doivent être réalisés par une entreprise détenant la qualificationRGE Forage nappe ou RGE Forage sonde. Le même site de Qualitenr permet de trouver une entreprise qualifiée RGE, en fonction du code postal des lieux des travaux.

Pour un chantier dans Paris, par exemple, le site identifie trois entreprise qualifiées RGE Forage : deux détenant la qualification nappe (Sanfor à Pontault-Combault 77340 et Cotrasol à Achères 78260) et une titulaire de la qualification sonde (Géotec Energie à Plaisir 78370).

La solution de géothermie de surface avec puisage et rejet en nappe phréatique fait elle-aussi objet d’une simple déclaration préalable. Mais, un professionnel agréé doit garantir le respect de quatre critères :

• La température de l’eau prélevée en nappe doit être inférieure à 25°C,
• Le volume prélevé et le volume réinjecté le sont dans le même aquifère,
• Ces volumes sont identiques et demeurent inférieurs à 80 m³/heure,
• La variation de la température dans la nappe dans un rayon de 200 m autour du rejet doit demeurer inférieure à 4°K.

La solution de forage avec boucle fermée est donc nettement plus simple.

Les différents capteurs associés à une boucle fermée

Selon les bâtiments, il existe différentes solutions de boucles fermées enterrées.

Pour une maison individuelle, des capteurs enterrés horizontalement de 1 à 5 m de profondeur conviennent parfaitement. Pour les petits collectifs et les petits bâtiments tertiaires, les corbeilles – des tubes enroulés autour d’un support lui-même enterré verticalement jusqu’à 5 m de profondeur, environ, apportent davantage de puissance. ©Weishaupt

Variante de la corbeille, le géomur permet de récupérer 1400 W pour une dimension enterrée de 7,7 x 1,8 m. Un géomur est enfoui dans une tranchée de 20 cm de largeur par 3,2 à 4 m de profondeur. Une mini-pelle de 3,5 t suffit pour la creuser.

Les géostructures, le fait de noyer des tubes dans les fondations lors de la construction d’un bâtiment, constituent une excellente solution qui, en construction neuve évite le surcoût d’un forage. A Monaco, la tour Odéon – 49 étages et 175 m de hauteur – est équipée de 17 km de boucles fermées noyées dans les fondations et fonctionne depuis plus de 10 ans.

Enfin, la sonde verticale ou en biais permet, en multipliant les sondes, de récupérer la puissance nécessaire pour des grands bâtiments neufs ou en rénovation. Le siège social de Zehnder à Courcouronnes, près d’Evry en Île-de-France, est équipé d’une solution géothermique. ©PP

Entre le forage et le circuit de chauffage et de rafraîchissement, la géothermie de surface requiert une ou plusieurs pompes à chaleur eau glycolée/eau. Il existe en Europe plus d’une trentaine de fabricants proposant des machines de diverses puissances, dont une bonne douzaine dans notre pays, de Ciat à Viessmann, en passant par Carrier, tous les italiens et des petits français spécialisés comme Lemasson. ©Viessmann

Côté émetteurs, pour chauffer et rafraîchir, le plafond est une solution particulièrement efficace. ©PP