Géothermie

La géothermie désigne l’énergie thermique contenue dans le sous-sol terrestre et, par extension, l’exploitation par l’homme de cette ressource. Les réactions radioactives naturelles des roches ainsi que la chaleur du noyau de la Terre réapprovisionnent en permanence le sol en calories inépuisables.

La géothermie est disponible sans risque sur la majeure partie du territoire du Grand Est. Dans la région, il est ainsi possible d’exploiter des gisements de très faible température pour le chauffage (15°C) ou de stimuler des zones plus chaudes pour récupérer de la vapeur d’eau (170°C).

La géothermie en région Grand Est

La région Grand Est se caractérise par la présence de pratiquement tous les différents types de gisements. La forte présence de cours d’eau importants (Rhin, Seine, Meuse, Aube, Aisne, Moselle, Meurthe, Ill,…..) et de nappes souterraines (nappe de la craie, nappe des grès du Trias, nappe rhénane) permet de fournir une ressource abondante pour des projets de géothermie. Ces ressources disponibles à faible profondeur fournissent un atout majeur pour permettre le développement de projets locaux publics ou industriels.

En l’absence de nappe d’eau, la géologie régionale permet de valoriser l’énergie du sous-sol.

Les différentes formes de géothermie

Les installations géothermiques pompent la chaleur naturelle du sol pour l'utiliser comme source de chauffage, ou pour la convertir en électricité si sa température est suffisante (environ 150°C minimum). Selon la température du sol, on distingue différents usages à différentes profondeurs : 

Coupe simplifiée de la géologie en Grand Est et implantation des différentes géothermies
Coupe simplifiée de la géologie en Grand Est et implantation des différentes géothermies

Géothermie basse température

La fourniture d‘eau chaude s’effectue en captant les calories d’aquifères profonds, (1,5 à 4 km), qui atteignent des températures compatibles avec les besoins thermiques de surface (de 60 à 90 °C). Il est ainsi possible d’assurer le chauffage d’un ensemble urbain, de process industriels, de serres…

Ces aquifères se situent dans des régions françaises situées au-dessus de grands bassins sédimentaires profonds, comme le bassin Parisien. Des ressources à plus grandes profondeurs sont également existantes sur la région, mais plus méconnues et qui nécessitent donc des investigations complémentaires (Nappe des Grès du Trias inférieur, Nappe de la Craie…).

Schéma général d'un réseau de chaleur
Schéma général d'un réseau de chaleur

Géothermie très basse température

Elle permet une production de chauffage ou de rafraîchissement en récupérant l'énergie contenue dans les couches superficielles du sol comprise entre 1 m et 200 m de profondeur. La faible température de ces terrains superficiels (9-15°C), rend nécessaire l'installation d’une pompe à chaleur pour relever le niveau de température. Idéales pour apporter le confort thermique des locaux, ces températures basses permettent également de faire le rafraichissement du bâtiment. À noter, les besoins énergétiques de plusieurs bâtiments peuvent être mutualisés afin de baisser les coûts d'installation, dans le principe d‘un micro-réseau de chaleur.

Même en l’absence de nappe, cette solution peut récupérer les calories via des sondes géothermiques.

Piscine de la Kibitzenau
Piscine de la Kibitzenau Strasbourg - sur nappe - 524 kW chaud, 427 kW froid
École des Arts du Cirque à Châlons : 316 kW sur nappe
École des Arts du Cirque à Châlons : 316 kW sur nappe

Géothermie profonde assistée

Elle utilise directement des ressources de moyennes et hautes énergies, c'est-à-dire dans des sols où la température est comprise entre 90°C et 250°C.

Pour cela, il y a récupération de la chaleur des roches via l'injection d'eau sous pression dans les fissures du sous-sol, jusqu'à 5000 mètres de profondeur. Cette eau est ensuite récupérée par des puits à l'état de vapeur pour produire de la chaleur et de l'électricité.

Des exemples sur les sites https://geothermie.es.fr/geothermie et https://www.geothermieprofonde.info

Géothermie profonde
Géothermie profonde

Le programme Climaxion et la géothermie

Le programme Climaxion permet de soutenir le développement de la géothermie, notamment pour la très basse température. C’est dans ce cadre que l’ADEME et la Région co-animent le groupe de travail régional sur la géothermie.

Des aides existent pour accompagner l’investissement sur les projets sur sondes géothermiques verticales ou sur nappes. Elles permettent également de financer des études pour une meilleure prise de décision.

Le programme permet également d’acquérir des connaissances sur le territoire régional. Ainsi Climaxion accompagne le BRGM dans le cadre de l’étude des aquifères alsaciens.

Pompes à chaleur (PAC) et géothermie, c'est la même chose ?

Il ne s'agit donc pas là exclusivement de géothermie, puisque la chaleur à faible profondeur n'est pas suffisante pour être exploitée directement. Cette solution permet néanmoins un apport calorifique non négligeable avec une part d’électricité nécessaire pour alimenter la pompe à chaleur. Avant d'installer une PAC il est nécessaire de :

  • Disposer au préalable d'un logement bien isolé pour réduire en amont au maximum les besoins de consommation.
  • Privilégier chez soi un système de répartition du chauffage à basse température (ex : plancher chauffant)
  • Favoriser les technologies suivantes : PAC géothermique (capteurs horizontaux ou verticaux dans le sol) ou sur eau de nappe. 

Attention : une pompe à chaleur sur air extérieur n'est généralement pas compatible avec le climat du Grand Est !