La géothermie, une énergie renouvelable & compétitive
Une énergie renouvelable est une énergie capable de répondre aux besoins du moment présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre à leurs propres besoins. La géothermie, respectueuse de l’environnement (Les enjeux écologiques) est une énergie compétitive (Les aspects économiques) encore relativement méconnue (Les aspects sociétaux).
Les enjeux écologiques de la géothermie
La géothermie de surface : une énergie renouvelable aux enjeux écologiques forts
Une empreinte carbone faible
La géothermie de surface émet très peu de gaz à effet de serre. En effet, les pompes à chaleur géothermiques ont des coefficients de performance (dit "COP") estimés à 4 en moyenne, c’est à dire que 1 kWh électrique consommé pour faire fonctionner la pompe à chaleur permet de générer 4 kWh de chaleur dont 3 d’origine renouvelable (chaleur extraite du sous-sol).
Ainsi, on considère que les installations de géothermie de surface rejettent, en moyenne, moins de 45 g équivalent de CO2 par kWh de chauffage (émissions associées à la consommation électrique de la pompe à chaleur (ADEME, 2016).
C’est environ 4 fois moins que les installations classiques utilisant l’électricité, 6 fois moins que celles consommant du gaz naturel et 7 fois moins que celles au fioul pour le chauffage.
Une énergie renouvelable
La géothermie de surface valorise l’énergie renouvelable du sous-sol. En effet, à partir de 10 mètres de profondeur environ, la température du sous-sol est indépendante des variations climatiques saisonnières. Les installations sont conçues et dimensionnées pour permettre la régénération du gisement sans prélèvement excessif d’énergie.
Les fluides frigorigènes actuellement contenus dans les pompes à chaleur sont des puissants gaz à effet de serre plus de 2000 fois plus impactants que le CO2 s'ils sont libérés accidentellement dans l'atmosphère. Ce risque concerne aussi les groupes frigorifiques utilisés dans les habitations (réfrigérateurs, congélateurs, climatiseurs), dans les entreprises de stockage ou dans les industries.
Pour les pompes à chaleur géothermiques, le risque de fuite, qui est contrôlé, est quasi-inexistant en fonctionnement normal. En effet, le fluide est confiné hermétiquement au sein de la pompe à chaleur et ne circule ni dans le sous-sol, ni dans le circuit de chauffage du bâtiment. De plus, il est obligatoire de recourir à un spécialiste qualifié, formé pour entretenir ce type de machine.
La géothermie profonde, une énergie renouvelable à l'empreinte carbone faible
Une empreinte carbone faible
Les équipements de production de chaleur en géothermie profonde valorisent directement l’énergie du sous-sol sans passage par une pompe à chaleur. Leurs coefficients de performance sont extrêmement élevés. Par exemple, pour les réseaux de chaleur d’Ile-de-France, 1 kWh d’électricité consommé par l’installation permet de produire environ 20 kWh de chaleur.
Les installations de géothermie profonde émettent très peu de gaz à effet de serre car elles limitent l’utilisation de combustible fossile à de l’appoint pour les jours les plus froids. Ainsi, un réseau de chaleur géothermique d’Ile-de-France évite l’émission moyenne de 10 000 teq CO2/an, c’est-à-dire autant que les émissions annuelles de 4 100 véhicules (ADEME-BRGM 2011).
Une énergie renouvelable
La chaleur de la Terre est inépuisable. A l’échelle de la durée de vie d’une installation (estimée à 30 ans), le cadre réglementaire garantit un équilibre entre le prélèvement d’énergie pour l’exploitation et la durabilité de la ressource.
La géothermie, une solution pour la transition vers les énergies renouvelables
La géothermie, une énergie renouvelable favorisée par les politiques nationales
Avec ses émissions très faibles de gaz à effet de serre, la géothermie est une énergie renouvelable qui s’inscrit pleinement dans les objectifs du Plan Climat national adopté en juillet 2017 et qui vise à réduire drastiquement les quantités de gaz à effet de serre générées en France.
De plus, comme les autres énergies renouvelables, la géothermie joue un rôle essentiel pour atteindre les objectifs de la Loi de transition énergétique pour la croissance verte (LTECV) qui fixe un objectif de 38 % d’énergies renouvelables dans la consommation finale de chaleur à l’horizon 2030, contre 21,3 % à fin 2017.
La mise en œuvre de cette loi se réalise à l’échelle locale via divers outils, spécifiquement dédiés aux questions Climat-Air-Énergie : le schéma régional d'aménagement, de développement durable et d'égalité des territoires (SRADDET), le plan climat air énergie territorial (PCAET) ou encore le schéma directeur des réseaux de chaleur ou de froid.
La Programmation Pluriannuelle de l’Énergie (PPE) qui établit la stratégie française de transition énergétique pour la période 2019-2028, fixe les objectifs pour la production de chaleur issue de la géothermie. Ils sont résumés dans le tableau ci-dessous.
| 2016 | 2023 |
2028 objectif bas |
2028 objectif haut |
|
|---|---|---|---|---|
| Chaleur (TWh) | ||||
| PAC géothermiques | 3,1 | 4,6 | 5 | 7 |
| Géothermie profonde | 1,57 | 2,9 | 4 | 5,2 |
| Electricité (MW) | ||||
| Géothermie profonde | 1 | 24 | 24 | 24 |
La PPE prévoit aussi une augmentation des mesures de soutien à la géothermie via le Fonds chaleur de l’ADEME :
- Soutien à la géothermie de surface pour la production de chaud et/ou de froid ;
- Soutien à l’investissement dans les installations de géothermie profonde, dans les réseaux de chaleur ou de froid géothermiques, ou dans les solutions de stockage de froid ou de chaud dans des aquifères.
La PPE 2019-2028 relative au territoire métropolitain propose par ailleurs de rendre plus incitatif le fonds de garantie sur les forages profonds pour encourager les opérateurs à valoriser des aquifères encore peu connus et accroître ainsi le potentiel des ressources valorisées.
Les discussions relatives à la prochaine stratégie française énergie climat débutent en 2021.
Plus d'infos sur :
- les énergies renouvelables dans le mix énergétique français et la place de la géothermie ;
- les chiffres clés des géothermies ;
- les dispositifs de soutien nationaux, en région et en Outre-mer ;
- la PPE en métropole et en Outre-mer sur le site web du ministère de la Transition écologique.
La géothermie, une énergie réellement renouvelable ?
L’exploitation de l’énergie géothermique émet peu de gaz à effet de serre car elle valorise la chaleur naturelle de la terre. De plus, c’est une énergie qui est inépuisable car les sols se régénèrent thermiquement lorsque les installations sont correctement dimensionnées, ce qui est encadré par la réglementation.
En plus d’être une énergie renouvelable, la géothermie est une énergie locale car c’est une source que l’on peut trouver presque partout sur terre. Elle ne nécessite aucun transport et est distribuée à l’utilisateur final, qui se situe nécessairement à proximité, comme, par exemple, dans le cas d’un réseau urbain de chauffage alimenté par géothermie.
En plus de tous ces avantages, la géothermie ne dépend pas des conditions météorologiques, comme c’est le cas pour l’énergie solaire ou l’éolien. Cela fait de la géothermie une énergie renouvelable, disponible 24h/24 et 365j/365, indispensable à la transition écologique.
Les aspects économiques : des solutions compétitives
Les aspects économiques de la géothermie de surface
Des coûts de maintenance et d’exploitation faibles et stables
Les coûts d’investissement dans les installations avec pompes à chaleur géothermiques varient selon la puissance de l’équipement et les propriétés du sous-sol. Ils sont plus élevés que pour une installation fonctionnant avec des énergies traditionnelles en raison des coûts liés aux forages. En revanche, les coûts d’exploitation sont très faibles et stables dans le temps. Ils se composent des coûts d’entretien de l’installation et de la consommation d’électricité de la pompe à chaleur (PAC) et de ses auxiliaires.
L’ensemble assure un retour sur investissement de 4 à 13 ans, les temps les plus courts étant observés dans le secteur collectif ( salles polyvalentes, musées, centres aquatiques… ). À noter qu’un forage a une durée de vie d’au moins 50 ans et une pompe à chaleur de 20 ans en moyenne.
Les coûts sont résumés dans le tableau ci-dessous (la maintenance comprend une visite annuelle).
En moyenne, pour 1 kWh électrique consommé par la PAC, 4 kWh thermiques (dont 3 issus gratuitement du sous-sol) sont restitués. Le budget de fonctionnement affiche ainsi une réduction des trois quarts de la facture énergétique, soit une dépendance aux énergies fossiles amoindrie dans les mêmes proportions.
Plus d'infos sur les dispositifs de soutien
Les aspects économiques de la géothermie profonde
Réseaux de chaleur géothermiques : des équipements rentables
Par comparaison avec les équipements utilisant des énergies fossiles, les réseaux de chaleur sur aquifères profonds se caractérisent par des investissements élevés mais par des coûts d’exploitation faibles et stables.
Par exemple, pour une opération comprenant deux forages dans l’aquifère du Dogger (doublet) en Ile-de-France, l’investissement pour la partie sous-sol se situe entre 7,8 et 8,4 M€, le poste d’investissement lié à la centrale demande 1,8 à 2,5 M€. Quant au poste « assurances, maîtrise d’œuvre », il représente 1,4 à 2,1 M€. Le total oscille donc entre 11 et 13 M€. Le coût d’exploitation est en revanche très modeste pour une installation de cette taille avec 410 000 €/an (ADEME-BRGM, 2011).
Comme le montre la figure ci-dessous, le coût de production de la chaleur des réseaux géothermiques est souvent très modéré, se situant en 2017 à 69,1 €/MWh (ADEME-AMORCE, 2019). Cela permet aux réseaux de chaleur alimentés par géothermie d’être un atout dans la lutte contre la précarité énergétique.
Des actions de R&D pour diminuer les coûts d’exploration des ressources profondes et de production de l'électricité en France
Dans le monde, l’électricité géothermique en contexte volcanique est l’énergie renouvelable au coût le plus faible : entre 38 et 62 €/MWh. La centrale de Bouillante en Guadeloupe est la seule unité française de production dans ce contexte. Son coût de production d’électricité se situe à environ 100 €/MWh, un niveau plus élevé que la moyenne des installations mondiales en raison de sa petite taille (15 MW) et de sa situation en contexte insulaire. La réalisation de nouveaux forages et la mise en œuvre de mesures d’optimisation devraient augmenter la productivité du site. Dans la zone caraïbe, d’autres projets sont actuellement à l’étude, que ce soit en Guadeloupe et en Martinique, mais aussi sur l’ensemble des îles volcaniques de l’Arc antillais.
En métropole, le coût de production de l'électricité pour des installations faisant appel aux technologies de géothermie améliorée (EGS) est encore élevé car les technologies sont en cours de maturation. La valorisation de la chaleur pour alimenter des logements ou des serres agricoles, ainsi que l’expérience acquise grâce à la multiplication des projets, permettront d’aller vers des modèles économiques plus compétitifs.
Les aspects sociétaux de la géothermie
Besoin de communication sur la géothermie de surface
La géothermie de surface est une énergie renouvelable exploitable sur la quasi totalité du territoire français et son potentiel considérable peut être davantage exploité. Certains pays européens comme la Suède ou l’Allemagne valorisent cette énergie très compétitive par rapport aux énergies fossiles, à beaucoup plus grande échelle que la France par exemple. La première étape pour la développer est déjà de la faire connaître, car la géothermie de surface reste aujourd’hui beaucoup moins mise en avant que d’autres énergies.
Pour élargir ce public, l’ADEME, le BRGM et les professionnels de la filière orientent leur communication vers deux cibles prioritaires :
- les professionnels du bâtiment (architectes, bureaux d’études généralistes, bailleurs sociaux…) ;
- les activités fortement consommatrices de chaud et de froid : les piscines, les centres hospitaliers et les EHPAD, les centres commerciaux, les exploitations viticoles et d’élevage, …
Sur le terrain, un réseau d’animateurs spécialisés en géothermie (à retrouver dans les espaces régionaux) est en cours de développement pour informer sur cette énergie et conseiller les porteurs de projets sur la solution technique à privilégier.
Concertation sur les projets de géothermie profonde
Plusieurs dizaines de milliers de personnes sont aujourd’hui chauffées par des réseaux de chaleur utilisant des forages géothermiques profonds, donnant satisfaction aux collectivités et aux populations, sans incident particulier. C’est notamment le cas en Ile-de-France où les premières opérations ont été réalisées au début des années 1980 et la filière professionnelle dispose d’un savoir-faire reconnu avec un parc d’une cinquantaine d’installations.
Par contre, dans d’autres régions, on s’interroge davantage sur les technologies qui évoluent et sur leur inscription dans les territoires, les projets récents de production d’électricité ou programmés soulèvent davantage de questions.
Fournir une information transparente sur la technologie et encourager les opérateurs à associer les parties-prenantes à la construction des projets est crucial.
Pour en savoir plus
Références
ADEME (2022), Coûts des énergies renouvelables et de récupération en France, édition 2022
ADEME (2016), Base de données carbone électricité, usage, chauffage 2016 : valeurs du kg CO2/kWh issues de la :
- pompe à chaleur de COP 4 : 0,169 kg CO2/kWh,
- gaz naturel : 0,244 kg CO2/kWh PCI,
- fioul : 0,312 kg CO2/kWh.
ADEME-AMORCE (2019), Enquête sur le prix de vente de la chaleur et du froid en 2017
ADEME-BRGM (2019), Géothermie, une énergie performante et durable pour les territoires. 6 bonnes raisons de choisir la géothermie
ADEME-BRGM (2011), La géothermie et les réseaux de chaleur, guide du maître d’ouvrage
ADEME-BRGM (2008), La géothermie. Quelles technologies pour quels usages
AFPG (2020), Etude technico-économique de la géothermie de surface (septembre 2020)
AFPG (2014), Géothermie assistée par pompe à chaleur, étude technico-économique (juillet 2014)
Liens utiles
ADEME, Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie
L’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’énergie (ADEME) est un établissement public sous la tutelle conjointe du ministère de la Transition écologique et du ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation. Elle participe à la mise en œuvre des politiques publiques dans les domaines de l’environnement, de l’énergie et du développement durable. Elle met ses capacités d’expertise et de conseil à disposition des entreprises, des collectivités locales, des pouvoirs publics et du grand public, afin de leur permettre de progresser dans leur démarche environnementale.
En France, la production de chaleur représente la moitié des consommations d’énergie. Elle repose encore principalement sur les combustibles fossiles, alors que notre pays ne manque pas d’alternatives. Aussi, le Fonds chaleur a été mis en place pour financer les projets de production de chaleur à partir d’énergies renouvelables et de récupération (EnR&R) et favoriser l’emploi et l’investissement dans ces différents secteurs d’activité. Il est géré par l’ADEME depuis 2009.
AFPG, Association Française des Professionnels de la Géothermie
L'Association Française des Professionnels de la Géothermie (AFPG) fédère une centaine d’adhérents représentatifs des métiers de l’énergie géothermique en France métropolitaine et en Outre-Mer : foreurs, équipementiers, gestionnaires de réseaux de chaleur, énergéticiens, bureaux d’études, organismes de recherche, ... Elle est organisée en deux filières : la géothermie de surface et la géothermie profonde. Elle mène des projets au plan régional, national, européen et international, s’inscrivant dans des thématiques telles que la réglementation, la qualification, la structuration de la filière géothermie à l’export en représentant les professionnels auprès des pouvoirs publics et dans de nombreuses associations et syndicats de la filière, en France et en Europe.
AGEMO, Association des Maîtres d'Ouvrage Public en Géothermie
L'Association des Maîtres d'Ouvrage Public en Géothermie (AGEMO) est une association qui regroupe des maîtres d'ouvrages et donneurs d'ordre public ayant ou souhaitant réaliser un réseau de chaleur à base d'énergie géothermique. L’AGÉMO, en partenariat avec l'ADEME et l'AREC IDF (Agence régionale énergie climat d’Île-de-France), a pour objectif de développer une réflexion commune sur les meilleures pratiques de la géothermie au dogger. L'AGÉMO regroupe 24 communes qui représentent 80 % des opérations de géothermie basse énergie en France.
Créée en 1987, AMORCE est réseau d’information, de partage d’expériences et d’accompagnement des territoires et acteurs locaux en matière de transition énergétique, de gestion territoriale des déchets et de gestion durable de l’eau (environ 850 adhérents, 2/3 de collectivités, 1/3 de professionnels). AMORCE accompagne les maîtres d'ouvrages de réseaux de chaleur et boucles tempérées et les porteurs de projets d'énergies renouvelables thermiques.
Le Cerema (Centre d'études et d'expertise sur les risques, l'environnement, la mobilité et l'aménagement) est un établissement public tourné vers l’appui aux politiques publiques, placé sous la double tutelle du ministère de la Transition écologique et du ministère de la Cohésion des territoires et des relations avec les collectivités territoriales. Il développe des activités sur les réseaux de chaleur.
Eurobserv’ER, produit notamment des baromètres des énergies renouvelables à l’échelle européenne. Il s’agit d’un partenariat entre Observ’ER, TNO (néerlandais), l’académie des énergies renouvelables (Allemagne) et l’école de Frankfort (Allemagne).
FNCCR, Fédération Nationale des Collectivités Concédantes et Régies
La Fédération Nationale des Collectivités Concédantes et Régies (FNCCR) est une association de collectivités territoriales spécialisées dans les services publics locaux en réseau (énergie, cycle de l’eau, numérique, déchets). Créée en 1934, la FNCCR regroupe à la fois des collectivités qui délèguent les services publics à des entreprises et d’autres qui gèrent elles-mêmes ces services publics (régies, SEM, coopératives d’usagers,…).
Observatoire des réseaux de chaleur
L’Observatoire des réseaux de chaleur est alimenté et géré par les membres du Comité stratégique des réseaux de chaleur. Cette instance, créée en 2014, réunit l’ADEME, l’association AMORCE, le CEREMA, la Direction générale de l’énergie et du climat du Ministère de la Transition écologique, l’association européenne des réseaux de chaleur EUROHEAT & POWER, la FEDENE, le LATTS et le SNCU.
Observ’ER, Observatoire des Energies Renouvelables
L’Observatoire des Energies Renouvelables (Observ'ER) informe et promeut le développement des énergies propres. C’est une association à but non lucratif d’intérêt général, fondée en 1979. Il coordonne la plateforme Eurobserv’ER.
Le Service de la Donnée et des Etudes Statistiques (SDES) a pour mission d'organiser le système d’observation socio-économique et statistique en matière de logement, de construction, de transports, d’énergie, d’environnement et de développement durable, en liaison avec les institutions nationales, européennes et internationales intéressées. Il assure les fonctions de service statistique des ministères chargés de l’environnement, de l’énergie, de la construction, du logement et des transports.
SER, Syndicat des Energies Renouvelables
Créé en 1993, le Syndicat des Énergies Renouvelables (SER) regroupe, directement ou indirectement, plusieurs milliers d’entreprises, concepteurs, industriels et installateurs, associations professionnelles spécialisées, représentant les différentes filières. Il est organisé en 6 filières et l’une d’entre elles est dédiée à l’énergie du sous-sol.
SNCU, Syndicat National du Chauffage Urbain et de la Climatisation Urbaine
Le Syndicat National du Chauffage Urbain et de la Climatisation Urbaine (SNCU) regroupe les gestionnaires publics et privés de réseaux de chaleur et de froid. Le SNCU est membre de la FEDENE, Fédération des services énergies environnement.
L’association Via Sèva regroupe des gestionnaires de réseaux de chaleur et de froid, des collectivités territoriales, des organismes publics, des industriels, des équipementiers, des conseillers en urbanisme et architecture, des associations d’usagers. Elle œuvre notamment pour œuvre pour une meilleure information du grand public sur les réseaux de chaleur et de froid en développant une communication pédagogique accessible à tous.
Pour aller plus loin