evaluation du potentiel geothermique du canton de

Service cantonal de l’énergie (SCANE)
Services industriels de Genève (SIG)
EVALUATION DU POTENTIEL
GEOTHERMIQUE
DU CANTON DE GENEVE - PGG
Volume 1 - Rapport final
Elaboré par le GROUPE DE TRAVAIL PGG :
GEOTECHNIQUE APPLIQUEE DERIAZ S.A.(GADZ), pilote
Centre d’hydrogéologie et de géothermie (CHYN)
Jules Wilhelm, Ingénieur conseil
Octobre 2011

Evaluation du potentiel géothermique du canton de Genève
Rapport final PGG 2 Octobre 2011
Historique
version 1 14.1.2011 Version provisoire de relecture générale
version 2 12.8.2011 Version pré-finale pour dernier contrôle
Version 3 31.10.2011 Version finale
Impressum
Date : octobre 2011
Dossier GADZ : Evaluation du potentiel géothermique du canton de Genève - PGG
N° dossier GADZ : 5357.3
N° rapport GADZ : 5357/1
Réalisation : groupe de travail PGG
Financement : Etat de Genève - Service cantonal de l’énergie - ScanE
SIG - Services industriels de Genève
Adresses et coordonnées :
Géotechnique appliquée Dériaz SA (GADZ)
Bureau et laboratoire : 9, chemin des Vignes, 1213 Petit-Lancy / Genève
Agence Le Mont : 22, route du Grand-Mont, 1052 Le Mont/Lausanne
Centre d’hydrogéologie et de géothermie (CHYN)
Univ. de Neuchâtel
Rue Emile-Argand 11
CH - 2000 Neuchâtel
Jules Wilhelm, Ingénieur conseil
26, ch. du Fau-Blanc
CH – 1009 Pully
Citation :
Groupe de travail PGG, 2011. Evaluation du potentiel géothermique du canton de Genève
(PGG). Vol.1 : Rapport final, Vol.2 : Annexes, GADZ 5753/1, Genève.

Evaluation du potentiel géothermique du canton de Genève
Rapport final PGG 3 Octobre 2011
Résumé
L’étude du potentiel géothermique du canton de Genève, menée entre 2009 et 2011, a permis de conclure
que le Bassin genevois présente des conditions globalement favorables à l’utilisation de cette ressource
tant pour les techniques de faible profondeur que de grande profondeur.
Géothermie de faible profondeur (<400 m)
La géologie du Bassin genevois est dominée à faible profondeur (quelques centaines de mètres) par des
dépôts quaternaires et la Molasse tertiaire. Ce sont ces terrains qui pourront être exploités par des
installations géothermiques de faible profondeur (sondes verticales, géostructures énergétiques, pompage
dans les nappes peu profondes).
A ce jour, de très nombreux forages (plus de 15'000) ont été relevés et synthétisés, ce qui permet une
bonne connaissance des formations du Quaternaire ainsi que de la Molasse du Bassin genevois. Par
ailleurs, il existe à Genève une classification systématique de ces terrains depuis une quarantaine d’années,
ce qui permet d’homogénéiser l’information géologique. Enfin, des modèles numériques ont été élaborés
par le Service de géologie, sols et déchets (GESDEC) pour cartographier les principales limites de
couches. Il en résulte que l’état de connaissance du sous-sol quaternaire et molassique peut être considéré
comme remarquable à Genève. Grâce à cette information et aux nombreuses données géotechniques
existantes, une étude détaillée a pu être réalisée afin de caractériser les paramètres géothermiques des
différents terrains quaternaires et de la Molasse du canton de Genève.
Les sondes géothermiques représentent de loin la méthode la plus appliquée aujourd’hui. Déjà
largement utilisée en Suisse et à Genève, cette technologie est bien maîtrisée et ne se heurte qu’à peu de
contraintes dans notre canton hormis la protection de la nappe souterraine du Genevois et celle de
l’Allondon. Elles peuvent être réalisées sur au moins 80% du territoire du canton. Les simulations
effectuées montrent qu’une proportion importante de la demande actuelle en énergie de chauffage du
canton (6'000 GWh/an) pourrait être couverte par des sondes ou des champs de sondes, soit au moins
20% avec des scénarios conservatifs. Cette production pourrait être augmentée puisque dans le cas de
champs de sondes importants, les performances peuvent être jusqu’à 10 fois supérieures à celles
considérées dans la présente recherche. L’étude détaillée du sous-sol à faible profondeur a permis d’établir
des cartes donnant les conditions cadre pour le développement et le dimensionnement des sondes.
Les géostructures énergétiques (pieux, radiers, parois moulées, etc.), sur les mêmes principes de
fonctionnement que les sondes, représentent des solutions éprouvées à l’étranger et en Suisse mais sont
encore peu utilisées à Genève. Sur le canton, le potentiel global représenté par cette technique est
relativement peu élevé car elle est essentiellement limitée aux constructions nécessitant des ouvrages de
fondation ou de soutènement pour les utiliser comme échangeur de chaleur. Or, ces ouvrages ne sont
réalisés que dans des conditions particulières (faible capacité portante des terrains de fondations et/ou
projets particuliers). Il s’agit donc plutôt d’une technique opportuniste, relativement peu coûteuse, puisque
les ouvrages utilisés sont réalisés dans le cadre du projet de génie-civil. Elle peut couvrir en moyenne 30%
des besoins en chaleur d’un bâtiment car la dimension des capteurs dépend de considérations de génie-
civil et non des besoins thermiques. Une carte des secteurs potentiels de développement de cette
technique a été établie. L’importante zone de développement Praille - Acacias - Vernets (PAV) est un
secteur particulièrement intéressant à cet égard.
L’exploitation des nappes phréatiques peu profondes (nappes principales et superficielles) offre
également des perspectives d’avenir, même si elle implique des contraintes hydrogéologiques et juridiques
plus importantes que pour les deux techniques précédentes. Les nappes principales de Montfleury et du
Rhône présentent un potentiel élevé pour des projets de grande taille. Les nappes superficielles ont quant
à elles des potentiels faibles à moyens pour des projets de taille réduite, avec en plus des caractéristiques
hydrogéologiques hétérogènes. La production potentielle totale de chaleur, toutes nappes confondues, a
été estimée entre 40 et 110 GWh/an, soit entre 1 et 2 % des besoins de chaleur du canton. Cette

Evaluation du potentiel géothermique du canton de Genève
Rapport final PGG 4 Octobre 2011
production pourrait être nettement augmentée pour les nappes principales (facteur 5 à 10) en optimisant
les techniques (recharge saisonnière).
Le stockage saisonnier se présente principalement comme un moyen d’optimiser les autres méthodes
géothermiques de faible profondeur (champs de sondes, exploitation des nappes) en profitant des cycles
thermiques naturels et de la réversibilité des systèmes (exploitation de chaud ou de froid). Cette technique
offre également la possibilité de valoriser des sources énergétiques disponibles (chaleur récupérée par
refroidissement de bâtiments industriels) pour les utiliser ensuite pour des logements (stockage tampon).
On peut également stocker de la chaleur dans des réservoirs d’eau enterrés avec des sources d’énergie
diverses (solaire notamment). A Genève, le potentiel d’utilisation se présente plutôt sous la forme de
stockage lié à des champs de sondes géothermiques verticales. Il s’agit d’une solution déjà utilisée avec
succès en Suisse, encore sous forme de projet dans notre canton. Le stockage dans les nappes a toutefois
déjà été réalisé avec succès à Genève pour le bâtiment de Jargonnant.
Toutes ces techniques sont actuellement maîtrisées et peuvent donc être mises en œuvre.
L’expérience locale est bonne pour les sondes, plus limitée pour les autres méthodes. Leurs possibilités
d’utilisation sont désormais bien définies à Genève suite à la présente étude. Les actions à engager dès à
présent sont la promotion de la géothermie auprès des différents acteurs concernés et la définition des
cadres réglementaires de son utilisation. Des cahiers des charges type pour les études à réaliser dans le
cadre de projets géothermiques devraient être établis. Par ailleurs, une coordination à l’échelle cantonale
est très importante pour ce type de technique. A cet égard, certains outils existent déjà (planification
énergétique territoriale) mais d’autres restent à développer, notamment en ce qui concerne la gestion
globale du sous-sol, afin d’optimiser leur application.
Géothermie profonde (>400 m)
Les installations de grande profondeur concerneront pour leur part les couches mésozoïques (ère
secondaire) du Trias, du Jurassique et du Crétacé que l’on retrouve dans les reliefs du Jura et du Salève,
ainsi que le socle cristallin (4 à 5 km de profondeur). Elles seront également fortement liées à la tectonique
régionale.
Les études montrent que le potentiel d’exploitation des aquifères profonds est réel dans le Bassin
genevois. Il existe en effet plusieurs couches aquifères potentiellement intéressantes (Crétacé, Malm,
Dogger, Muschelkalk) ainsi que plusieurs zones fracturées importantes les recoupant et permettant de les
exploiter dans des conditions plus favorables (débits plus importants). L’aquifère le plus profond
(Muschelkalk), situé entre 2.5 et 4.3 km de profondeur est toutefois le seul à présenter une température
suffisante pour envisager une coproduction de chaleur et d’électricité (T > 100° C). Entre le Muschelkalk
et le socle cristallin, la formation du Permo-carbonifère, encore très peu connue, pourrait également
représenter un potentiel certain pour la géothermie.
Les techniques d’exploration et d’exploitation des aquifères profonds sont également maîtrisées à l’heure
actuelle. En revanche, la connaissance des structures géologiques profondes est pour l’instant très
lacunaire. Il s’agit donc dans un premier temps d’engager dès que possible des programmes
d’investigations détaillées (campagnes de géophysique et forages d’exploration) pour être prêt, le moment
venu à exploiter ces ressources de grande capacité potentielle. De telles reconnaissances sont en cours
dans d’autres cantons.
Des systèmes géothermiques stimulés (EGS) pourraient également être envisagés à Genève par
l’exploitation de la chaleur du socle cristallin dès 4 à 5 km de profondeur. Un tel projet avait d’ailleurs été
initié en 1998. Les évènements survenus lors du programme Deep Heat Mining à Bâle en 2006 ont
conduit à l’interruption de ces projets, tant à Bâle qu’à Genève. Il n’en reste pas moins que cette ressource
est disponible partout sous nos pieds et qu’elle pourra certainement, à terme, être exploitée chez nous
pour la coproduction de chaleur et d’électricité lorsque la technologie aura atteint une certaine maturité
technologique et économique et que les structures profondes auront été reconnues par forage. Il est donc
recommandé de mettre à profit les reconnaissances ciblées sur les aquifères profonds pour également
recueillir les informations permettant de connaître la structure du socle cristallin.

Evaluation du potentiel géothermique du canton de Genève
Rapport final PGG 5 Octobre 2011
Le développement de l’utilisation des ressources géothermiques à Genève doit désormais faire l’objet de
diverses mesures d’incitation et de coordination à l’échelle cantonale. Une série de recommandations est
présentée dans chacun des chapitres concernés ainsi qu’à la fin du rapport.