La géothermie regroupe un grand nombre de procédés qui sont adaptés au contexte géologique et à la nature des projets. On distingue la géothermie profonde de la géothermie dite “de surface”, la géothermie étant considérée comme profonde lorsque les forages excèdent 200 m de profondeur. En France, les installations peuvent atteindre de 2 à 5 km.
Géothermie profonde
Elle se pratique uniquement en présence d’eau souterraine. Dans les bassins parisien et aquitain, où se concentre la majorité des installations de récupération de chaleur dans un aquifère, l’eau prélevée avoisine 60 à 80 °C. Elle est utilisée pour chauffer ou refroidir des réseaux de chaleur urbains ou des process industriels, via des échangeurs thermiques. L’eau extraite est réinjectée quelques mètres plus loin dans le même réservoir d’eau souterraine. Il existe en France environ 80 installations de ce type. La production totale de chaleur est estimée à 2 TWh, soit 315 000 équivalents logements*. Situés dans des zones géologiques atypiques, quelques sites dans le monde utilisent la géothermie profonde pour produire de l’électricité. En France, il existe deux installations de ce type : l’une à Bouillante (97), l’autre à Soultz-sous-Forêts (67). Elles représentent une puissance installée de 17,2 MW.
Géothermie de surface
Elle regroupe notamment des systèmes de forage d’eau, qui sont similaires à ceux décrits plus haut, à ceci près qu’ils vont chercher une eau moins chaude (12 à 14 °C), donc moins profonde ; et des sondes géothermiques verticales, qui consistent à faire circuler un liquide caloporteur dans le sous-sol, typiquement de l’eau glycolée ou de l’eau froide, et peuvent être mises en œuvre en l’absence d’aquifère. Ce sont des solutions qui conviennent à la fois à des ensembles de logements collectifs, des bâtiments tertiaires, des équipements publics (établissements d’enseignement, collectivités, piscines, etc.), de petits quartiers, mais aussi des serres agricoles, etc.
Autres
Depuis une quinzaine d’années se sont également développés chez les particuliers des systèmes à échangeurs horizontaux, situés à 1 m de profondeur, et des corbeilles ou murs géothermiques, dont les échangeurs plus compacts ont une extension à la fois verticale et horizontale. À noter que les installations de géothermie de surface, et de plus en plus celles de géothermie profonde, sont couplées à une PAC qui permet d’optimiser l’exploitation de la ressource souterraine. En outre, d’autres solutions dérivent de l’histoire de la géothermie. Il s’agit notamment de la récupération de calories sur effluents qui a émergé entre 2005 et 2010. La technique nécessite cependant des canalisations d’eaux usées relativement importantes, des débits suffisants, etc., et n’est donc pas envisageable partout. Une solution équivalente, appelée thalassothermie, peut être utilisée pour récupérer de l’énergie sur les eaux de surface, les rivières, ou les mers. Plus récentes, les fondations géothermiques ou géostructures consistent à tirer profit d’une contrainte mécanique du sous-sol pour obtenir un bénéfice énergétique. Dans le cas d’une construction dont le sous-sol implique la réalisation de fondations particulières, on profite par exemple du forage de pieux pour leur ajouter, sans modifier le dimensionnement initial, des tubes en PEHD dans lequel on va faire circuler un fluide caloporteur. Certaines stations de métro (notamment de la RATP) bénéficient déjà de cette technologie. L’énergie récupérée au droit des parois des tunnels peut servir à alimenter en chaleur et en froid les infrastructures souterraines.
