Responsabilité climatique. La géothermie de surface : une arme puissante

Titre de test H6

HAUT-COMMISSARIAT AU PLAN, « Responsabilité climatique. La géothermie de surface : une arme puissante », Haut-Commissariat au Plan, octobre 2022, 32 p.

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Dans son avant-propos à ce rapport, François Bayrou, le Haut-Commissaire au Plan, souligne que pour faire face au défi énergétique auquel nous sommes confrontés, la France doit élaborer des stratégies pour décarboner l’énergie et qu’il y a un gisement quasi inépuisable d’énergie « sous nos pieds ». Cette ressource géothermique permettrait de faire face aux besoins tant de chauffage que de climatisation. Ce rapport est spécifiquement consacré à la géothermie de surface (de quelques dizaines à quelques centaines de mètres de profondeur) qui ne nécessite pas de recourir à des techniques de forage complexes comme la fracturation hydraulique. Une étude ultérieure doit être consacrée à la géothermie profonde.

Le rapport rappelle que des phénomènes thermiques et géologiques internes à la Terre sont une source d’énergie permanente qui peut être transférée sous forme de chaleur soit aux eaux souterraines naturelles, soit à un fluide caloporteur circulant dans une canalisation. La géothermie de surface peut être utilisée pour le chauffage ou le rafraîchissement, elle consiste à récupérer la chaleur du sous-sol (à une température de quelques dizaines de degrés) à une profondeur inférieure à 200 mètres, en utilisant des sondes géothermiques, et à la transférer à l’aide d’un fluide caloporteur (de l’eau en général) vers un échangeur thermique du type pompe à chaleur. La géothermie profonde, utilisée pour la production de chaleur ou de vapeur, voire d’électricité, requiert des forages profonds, très supérieurs à 200 mètres (généralement compris entre 1 500 et 3 000 mètres) où les températures sont plus élevées qu’en surface, l’élévation moyenne de température dans le sol étant d’environ 30 °C par kilomètre.

La géothermie de surface ne nécessite pas d’utiliser des techniques de forage onéreuses et, selon le BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières), elle représente un potentiel de 100 térawattheures (TWh) annuels d’économie de gaz, accessible d’ici 15 à 20 ans et réparti surl’ensemble du territoire français.On utilise des pompes à chaleur géothermiques pour réaliser l’échange de chaleur entre le sous-sol et un bâtiment. Un fluide calorifique capte les calories dans le sol, il est vaporisé, puis comprimé et recondensé dans un échangeur ; il y dégage alors de la chaleur transférable dans le système de chauffage d’un bâtiment [1]. Le potentiel de la géothermie dans ses différentes composantes est très important, il pourrait couvrir 3 % à 5 % de la demande mondiale de chaleur pour le chauffage et la production d’électricité d’ici 2050, et 10 % d’ici 2100. La géothermie de surface pourrait produire 25 TWh de chaleur par an dans le Grand Paris, soit plus de la moitié de ses besoins en chauffage, eau chaude sanitaire et climatisation – l’Île-de-France bénéficie déjà d’une solide expérience en matière de géothermie de surface (la Maison de la radio à Paris est chauffée à l’aide de cette ressource). Il en va de même pour les opérations de climatisation, les pompes à chaleur géothermiques pouvant abaisser la température d’un bâtiment de 5 °C à 7 °C.

L’exploitation de la chaleur du sous-sol peut se substituer à des modes de chauffage fonctionnant avec des combustibles fossiles importés. En 2020, l’ADEME (Agence de la transition écologique) estimait son coût de production de 80 à 130 euros le mégawattheure (MWh), ce qui est compétitif avec des solutions concurrentes : 100 à 115 euros/MWh pour le gaz et 130 à 160 euros/MWh pour le fioul. La géothermie peut contribuer à la sobriété de l’économie et à l’indépendance énergétique du pays, et peut devenir une filière française d’excellence avec des possibilités d’exportation d’équipements.

Le rapport propose donc un plan d’action en quatre points, pour répondre à la question « Comment développer à grande échelle la géothermie de surface d’ici à 2050 ? » :
– développer la formation de professionnels du secteur pour renforcer les compétences techniques ;
– développer les capacités de forage et l’offre de systèmes de chauffage, en liaison avec les acteurs de la filière ;
– réduire, pour les particuliers et le tertiaire, l’effort d’investissement initial et les risques financiers à l’aide d’un dispositif d’incitation coordonné entre l’État, les collectivités territoriales et les organismes de financement ;
– établir de manière plus précise la cartographie du territoire pour développer la géothermie de surface, en repérant notamment les zones les plus favorables aux forages performants.

Ce rapport du Plan a le mérite de remettre à l’ordre du jour un mode de production d’énergie thermique à usage domestique qui est souvent négligé dans les scénarios énergétiques, et qui peut être important pour certains territoires.