« Chaque jour, près d`un million de franciliens utilisent la

Dossier spécial COP21
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novembre 2015
« Chaque jour, près d’un million de franciliens
utilisent la géothermie, mais la plupart ne le
savent pas »…
La COP21, la 21ème Conférence des Nations unies sur les changements climatiques, a
lieu à Paris du 30 novembre au 11 décembre 2015.
Cette conférence a pour but d'aboutir à un nouvel accord international sur le climat,
applicable à tous les pays, dans l’objectif de maintenir le réchauffement mondial en deçà
de 2°C. Afin d’y parvenir, la géothermie doit prendre pleinement sa place.
Avec ce dossier, découvrez la géothermie, énergie méconnue mais indispensable à la lutte
contre le changement climatique
Historique
Si les pompes à chaleur et la production
d’énergie électrique géothermique sont
apparues seulement au début du XXème
siècle, c’est plus précisément en 1969 à
Melun qu’est créé le tout premier réseau de
chaleur géothermique, marquant le début de
l’exploitation de la chaleur du sous-sol
français et plus particulièrement celui d’Ilede-France.
Après des débuts encourageants dus à
l’abondance de l’énergie géothermique dans les sols, celle-ci est néanmoins touchée par les
contre-chocs pétroliers des années 80 et la méconnaissance de l’époque des aquifères
nouvellement exploités, ralentissant fortement le développement de la filière sur l’ensemble
du territoire.
C’est depuis 1998 et le protocole de Kyoto, engageant les pays signataires à réduire leurs
émissions de gaz à effet de serre, que la géothermie vit sa seconde jeunesse.
Grâce à des réseaux de chaleur urbains en constante
amélioration, aujourd’hui près d’un million de franciliens
utilisent la géothermie pour se chauffer et se doucher,
mais la plupart ne le savent pas…
La géothermie a fait ses preuves, mais doit encore gagner en notoriété. En effet, malgré les
aides mises en place, et en dépit d’une exploitation maîtrisée par des professionnels
français, cette énergie du sous-sol reste méconnue et est encore sous-exploitée, puisque
moins de 6 % du potentiel géothermique mondial est aujourd’hui utilisé.
L’ADEME (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie) et le BRGM (Bureau
de recherches géologiques et minières) font partie des acteurs pionniers en soutenant
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depuis les années 70 le développement de la géothermie. Depuis 2008, ils accompagnent la
filière dans sa structuration et appuient les travaux de recherche et de développement,
l’innovation, ainsi que l’exportation de son savoir-faire à l’international.
En 2014, le GIEC (Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat) publie
son rapport sur les changements climatiques, en fixant un objectif de réduction de 40 à 70 %
des émissions mondiales entre 2010 et 2050. Emettant en moyenne 55 g de CO2 par kWh –
soit 10 fois moins qu’une centrale thermique au gaz naturel – les centrales
géothermiques se présentent ainsi comme une réponse pertinente pour maintenir le
réchauffement climatique en deçà des 2°C.
L’année suivante, c’est la France qui se lance pour la croissance verte à travers la Loi de
transition énergétique, afin de lutter contre le dérèglement climatique et renforcer son
indépendance énergétique. Ainsi, la loi pousse à la conquête de nouveaux marchés tels que
celui des énergies renouvelables, où l’énergie géothermique se présente comme étant une
solution pertinente aux problématiques climatiques actuelles tout en développant une filière
industrielle à haute valeur ajoutée.
En savoir plus :
Usages de la géothermie > Du bain de boue à la turbine
La loi de transition énergétique votée par l'assemblée nationale
Comment ça marche ? Pour en faire quoi ?
Multiples applications de la géothermie © ADEME-BRGM)
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La géothermie pour la production de chaleur
Pour valoriser cette ressource sous forme de chaleur, il est nécessaire d’y associer un
dispositif de prélèvement et de transfert. Les techniques de production de chaleur peuvent
se classer en deux catégories :
-
-
Celles utilisant les aquifères profonds (au-delà de plusieurs centaines de mètres)
dont les températures permettent un usage direct, par simple échange, de la chaleur
prélevée ;
Celles exploitant des ressources plus superficielles nécessitant l’utilisation de
pompes à chaleur pour relever le niveau de la température.
Représentation des différentes formes de géothermie © BRGM
L’exploitation de la chaleur présente en sous-sol, permet ainsi divers usages, à
destination des maisons individuelles, des bâtiments collectifs et tertiaires (géothermie
très basse énergie, températures < 30°C).
En réseau de chaleur ou en usage direct (géothermie basse énergie, températures entre
30 et 150°C), l’énergie géothermique permet en outre le chauffage ainsi que le
rafraîchissement direct des structures. Lorsque la température de la ressource est
supérieure à 150°C, la vapeur peut être utilisée à des fins industrielles (production d’amidon
par exemple).
La géothermie pour le rafraîchissement et la production de froid
Lorsqu’elle est réversible, une pompe à chaleur peut aussi, par inversion de son cycle
thermodynamique, refroidir des locaux via l’extraction des calories situées à l’intérieur des
bâtiments et leur rejet dans le sous-sol. Il est même possible de produire du
rafraîchissement dit passif (ou géocooling) sans avoir recours à la pompe à chaleur, grâce
à un bypass, ce qui permet de réduire la consommation d’énergie au seul fonctionnement
des pompes de circulation des fluides de transport des calories (ou frigories) provenant du
sous-sol.
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En France, le Data Center Eolas situé à Grenoble se rafraîchit grâce à la nappe phréatique.
À Madrid, dans la station de métro Pacífico, des milliers de voyageurs profitent ainsi chaque
jour des bienfaits de ce système, permettant une économie énergétique de 25 % par rapport
à une climatisation conventionnelle.
Pour aller plus loin, la production de froid négatif est également possible grâce à des
groupes frigorifiques à absorption ; cette technologie est en développement.
La géothermie pour la production d’électricité
électriques. Ces applications concernent
essentiellement les champs géothermiques
moyenne et haute énergie; c'est-à-dire les
contextes géologiques où la température est
comprise entre 90°C et 250°C.
Cette source d’énergie électrique joue un
rôle essentiel dans certains pays comme
l’Islande, où elle représente 29,7 % de
l’électricité produite, le Salvador (26,5 %), le
Kenya (18,3 %) ou les Philippines (14,4 %).
À l'heure actuelle, la seule référence
française en matière de géothermie
conventionnelle se situe à Bouillante, non
loin du volcan guadeloupéen de la Soufrière.
Représentation de la géothermie haute énergie
© BRGM
La
production
d’électricité
d’origine
géothermique s'obtient en faisant passer la
vapeur issue du sous-sol au travers d'une
turbine à vapeur. En utilisant cette technique
de cogénération, il est ainsi possible de
produire de la chaleur dans des centrales
Une autre forme de géothermie permet la
production d’éléctricité en s’affranchissant du
contexte
géologique :
le
système
Engineering Geothermal System. Développé
à Soutz-sous-Fôrets, en Alsace, ce système
est actuellement en cours de developpement
industriel (projet Roquette en Alsace, projet
Fongeosec
en
Aquitaine).La
chaleur
résiduelle issue du process de production
d’électricité peut servir à d’autres usages
(chauffage de bâtiments, serres…) ; on parle
alors de cogénération.
En savoir plus :
Les usages de la géothermie
Dossier de presse du BRGM pour la COP21 : "BRGM et géothermie : Contribuer à
l’atténuation du changement climatique"
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Le développement des nouveaux projets limité par un
défaut de connaissance
Malgré un soutien politique et financier
En vigueur depuis août dernier, la loi relative à la transition énergétique pour la
croissance verte a pour objectifs de permettre à la France de contribuer plus efficacement à
la lutte contre le dérèglement climatique, ainsi que de renforcer son indépendance
énergétique en équilibrant mieux ses différentes sources d’approvisionnement.
Dans l’hexagone et les outre-mers, la France bénéficie d’atouts considérables pour devenir
un grand producteur d’énergies renouvelables. En 2012, 14 % de l’énergie que nous avons
consommée était d’origine renouvelable. L’objectif est d’atteindre les 23 % en 2020 – et
jusqu’à 50 % dans les DROM – puis 32 % en 2030, notamment en multipliant par 6 la part
d’énergie d’origine géothermique. Un programme de développement ambitieux, intégrant
de nombreux dispositifs financiers, a été mis en place :
-
Le crédit d’impôt transition énergétique, la TVA à taux réduit à 5,5 % et l’éco-prêt à
taux zéro à destination des particuliers pour la rénovation énergétique des
logements ;
-
Le Fonds chaleur de l’ADEME pour les opérations des collectivités et des
entreprises ;
-
Le fonds de garantie GEODEEP pour sécuriser les investisseurs des projets de
production d’électricité et de chaleur industrielle ainsi que les fonds de garantie
permettant de couvrir les risques géologiques associés aux opérations de production
de chaleur sur aquifères profonds et superficiels ;
-
Ainsi que des aides à l’investissement dans presque toutes les régions comme en Ilede-France, où la géothermie est très soutenue par l’ADEME et le Conseil régional. À
noter que la région représente près de 16 % de la consommation énergétique
française et 50 % des réseaux de chaleur existants sur le territoire national (voir
l’article « Les "géothermies" d’Ile-de-France »).
Simplifier les démarches
Les mesures de simplification concernant la réglementation de la géothermie de minime
importance devraient permettre un décollage de la géothermie très basse énergie. En outre,
la déclaration des installations géothermiques de minime importance est devenue plus facile
et peut désormais s’effectuer en ligne.
Pour en savoir plus :
La loi de transition énergétique votée par l'assemblée nationale
Le nouveau cadre réglementaire de la géothermie de minime importance
Les engagements de la France, la contribution de la géothermie pour l’urgence climatique
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Malgré un savoir-faire français et une filière professionnelle
Ces dernières années ont vu une montée en compétences des professionnels de la
géothermie via la mise en place de normes et de qualifications spécifiques.
La filière française en géothermie est présente sur tous les maillons de la chaîne de
production et a accompli un important effort de structuration ces dernières années grâce à la
création de l’Association Française des Professionnels de la Géothermie (AFPG).
Regroupant foreurs, bureaux d’études spécialisés, exploitants, industriels, l’AFPG est un
acteur important pour la filière.
D’autres associations sont également actives sur le domaine de la géothermie : l’AFPAC,
Association des Professionnels de la Pompe à Chaleur, le SER, Syndicat des Energies
Renouvelables ou encore le SFEG, Syndicat des Foreurs d’Eau et de Géothermie,
constituent un véritable réseau de professionnels.
S’ajoute à ce réseau l’AGÉMO, un syndicat qui regroupe les maîtres d’ouvrage ayant ou
souhaitant mettre en place un réseau de chaleur géothermique.
Malgré un fort potentiel de développement en France et à l’échelle
mondiale
Géothermie sur le territoire français
Avec plus de 4 000 postes créés en France en 2012, la géothermie représentait près de
5 % des emplois générés par l’ensemble des énergies renouvelables.
La France se place au 6ème rang de l’Union Européenne pour la production de chaleur directe
par géothermie, particulièrement développée en région parisienne et en Aquitaine. Mal
connue, il s’agit pourtant de l’énergie renouvelable naturelle la plus utilisée en Ile-de-France :
200 000 équivalents logements sont déjà chauffés par des réseaux de chaleur. La
région parisienne concentre 75 % de l’énergie géothermique française produite et montre
ainsi qu’il existe des solutions de chauffage propres pour les grandes mégalopoles mais
aussi qu’un véritable savoir-faire français existe. En effet, près d’une quarantaine de réseaux
sont en fonctionnement dont certains datent des années 60 et onze nouveaux réseaux
(Arcueil-Gentilly, Chevilly-Larue, Rosny sous-bois…) seront bientôt en route pour chauffer
les franciliens sans chauffer la planète ….
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Puits forés en France pour l’usage direct de la chaleur © BRGM
Mais le savoir-faire français ne s’arrête pas là. Pouvant délivrer jusqu’à 16 MW sur le réseau
électrique, la centrale géothermique de Bouillante en Guadeloupe est la seule centrale
fonctionnant de la sorte aux Antilles et ce depuis les années 90.
En Alsace, la réussite du projet de Soultz-sous-Forêts a notamment permis de valider une
nouvelle technologie pour l’exploitation de la géothermie haute énergie, qui ouvre des
perspectives en France métropolitaine et à l’exportation (voir le décret de 22/09/2015).
Les équipes de recherches et les industriels de la filière ont démontré la faisabilité technique
d’une production électrique par géothermie en dehors d’un contexte volcanique. Le
projet de l’amidonnier Roquette, riche de cette expérience, devrait d’ici peu démontrer la
pertinence de cette solution pour ces besoins industriels.
En savoir plus :
Marché et emplois de la géothermie
Dossier de presse du BRGM pour la COP21
Une énergie continue disponible partout dans le monde à l’échelle mondiale
Présente dans tous les sous-sols et sous tous les climats, l’énergie géothermique affiche
ainsi l’avantage d’être une énergie de base accessible partout avec un taux de disponibilité
annuel supérieur à celui du nucléaire.
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Géothermie dans le monde : Capacité électrique installée © BRGM
Aujourd’hui, une vingtaine de pays dans le monde, principalement situés en Asie et en
Amérique du Nord, produisent de l'électricité géothermique. Dans les îles, où l’énergie a un
coût très élevé, la géothermie est très compétitive. C’est également le cas dans de
nombreux pays en développement, où des ressources considérables sont encore
inexploitées (PMA d’Afrique, Ceinture de feu du Pacifique, Vallée du Rift, économies en
transition d’Europe de l’Est…).
La géothermie, une solution pertinente mais encore sous-exploitée
Malgré la mise en place d’aides financières, la géothermie souffre d’un manque d’information
concernant les technologies liées et les conséquences environnementales perçues.
Production d’électricité, sécurité alimentaire, réponse aux changements de températures,
solution aux manques d’eau, émissions de CO2 négligeables …, l’énergie géothermique
couvre pourtant de nombreux domaines sur l’ensemble du globe et se présente ainsi comme
une réponse pertinente mais encore sous-exploitée aux problématiques gouvernementales,
environnementales et sociétales actuelles.
Ainsi, pour pouvoir voler de ses propres ailes, comme c’est déjà le cas en Indonésie ou en
Islande, l’énergie géothermique a besoin d’un soutien diplomatique adapté de la part des
acteurs publics, pour faciliter l’installation des systèmes ainsi que la connexion avec les
fournisseurs d’énergies. Aujourd’hui, avec moins de 6 % du potentiel géothermique mondial
exploité, l’énergie du sous-sol se présente à nous comme un atout considérable pour
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atteindre la transition énergétique à condition de lui donner toute la place qu’elle mérite en la
faisant connaitre et en soutenant le savoir-faire français.
La ville géothermale © ADEME-BRGM
Le saviez-vous ?
Outre le chauffage individuel ou collectif et la production d’électricité, l’énergie géothermique
peut être utilisée de façons diverses :
Snow melting
La géothermie est utilisée pour empêcher l’accumulation de neige et de verglas.
Ces systèmes utilisent des conduites de vapeur et d’eau chaude géothermale
disposées aux entrées des bâtiments, les pistes d’aéroports ou les aiguillages de
voies ferroviaires.
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Depuis un an, l’Aéroport de Binghamton, dans l’Etat de NewYork, utilise la technique du snow melting pour chauffer les
pistes de ses avions. Cette opération, qui dégrade moins le
matériel – notamment les roues des avions lors de
l’atterrissage – que la pose de sable, est la première de son
type dans tout l’Etat.
Le projet à 1,25 million de dollar, en partie financé par
l’Autorité de recherche et développement énergétiques de
l’Etat de New York (NYSERDA), prévoit une réduction
annuelle de 103 tonnes des émissions de gaz à effet de serre.
Pour en savoir plus : Communiqué de presse “Greater Binghamton
Airport, NYSERDA Announce Geothermal Project to Reduce GHG
Emissions”
Dessalement
L’une des solutions au problème du manque d’eau généré par les changements
climatiques est le dessalement d’eau de mer par distillation à l’aide de la
géothermie basse énergie, permettant ainsi de préserver le niveau des réserves
d’eau douce.
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Dans les années 90, une installation-pilote sur l’île de
Kimolos, en Grèce a prouvé la faisabilité technique de
l’exploitation de la géothermie basse énergie à partir d’un
forage profond de 188 mètres, atteignant une température de
61-62 °C.
Produisant environ 80 m3 d’eau potable chaque jour pour un
coût de 1,6 € pour 1 000 litres d’eau, les coûts de
désalinisation sont considérablement plus faibles pour des
infrastructures plus conséquentes.
Pour en savoir plus : Brochure de l’EGEC sur la désalinisation
Agriculture et sécurité alimentaire
L’énergie géothermique peut aussi être exploitée comme source principale de chauffage
pour l’aquaculture, les serres agricoles et les sols, en réduisant les infections fongiques et
les coûts de combustible jusqu’à 80 %.
En France, à Parentis en Born (Landes), les tomates issues d’une serre de 10 hectares sont
chauffées par transfert de la chaleur des eaux salées que la société pétrolière voisines
extrait avec le pétrole. Ce système, qui se subtistue au chauffage à gaz classique, permet de
réduire la facture énergétique de l’ordre de 70 à 80 % et a déjà permis la création de
150 emplois sur place (lire l’article du Figaro).
Chauffée grâce aux calories d’une eau puisée à 2000 mètres de profondeur, une pisciculture
de Mios-Le-teich, en Gironde, maintient la température de l’eau de ses bassins entre 12 et
14°C, permettant de raccourcir la croissance de ses esturgeons de deux ans (lire l’article
dans notre bulletin n° 8 de la géothermie et l’article du Figaro).
En outre, la géothermie se présente comme une solution rentable et durable pour résoudre
les problèmes de traitement de la production alimentaire post-récolte notamment dans les
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pays en développement, à travers le séchage, la pasteurisation et la stérilisation des
aliments.
En République du Salvador, les femmes de 15 communautés
rurales augmentent leurs revenus et luttent contre le
changement climatique dans le cadre d’une initiative peu
commune. En utilisant la chaleur et la condensation produites
par les centrales géothermiques des environs, elles
déshydratent les fruits des récoltes, afin de les revendre sur le
marché, ou plus simplement pour leur consommation
personnelle.
En privilégiant l’utilisation de rejets géothermiques plutôt que
des énergies fossiles traditionnelles, 1,8 tonnes de CO2 sont
évitées chaque année.
Pour en savoir plus : Harvesting geothermal energy in El Salvador
En savoir plus sur :

Les usages de la géothermie
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