{"id":594,"date":"2023-08-12T14:56:56","date_gmt":"2023-08-12T13:56:56","guid":{"rendered":"http:\/\/hebergement.universite-paris-saclay.fr\/upgeo\/?p=594"},"modified":"2023-08-12T15:35:02","modified_gmt":"2023-08-12T14:35:02","slug":"retrouvez-larticle-la-geothermie-enjeu-majeur-pour-la-neutralite-carbone-des-zones-urbaines-publie-par-the-conversation","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hebergement.universite-paris-saclay.fr\/upgeo\/?p=594","title":{"rendered":"Retrouvez l’article \u00ab\u00a0La g\u00e9othermie, enjeu majeur pour la neutralit\u00e9 carbone des zones\u00a0urbaines\u00a0\u00bb publi\u00e9 par The Conversation"},"content":{"rendered":"\n
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Depuis d\u00e9but 2023, les villes de Grigny et Viry-Ch\u00e2tillon mettent en place un r\u00e9seau de chaleur par g\u00e9othermie profonde. Thibaut Faussabry<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Benjamin Brigaud<\/a>, Universit\u00e9 Paris-Saclay<\/a><\/em><\/p>\n\n\n\n

Afin de limiter le r\u00e9chauffement climatique \u00e0 +1,5 \u00b0C depuis l\u2019\u00e8re pr\u00e9industrielle, il est indispensable d\u2019atteindre la neutralit\u00e9 carbone en 2050<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

En France, un objectif de r\u00e9duction d\u2019\u00e9mission de gaz \u00e0 effet de serre de 55 % entre 1990 et 2030 est actuellement discut\u00e9, et implique de tripler le rythme de nos efforts de baisse des \u00e9missions annuelles<\/a>. Pour cela, il convient de r\u00e9duire fortement toutes d\u00e9pendances aux \u00e9nergies fossiles : charbon, p\u00e9trole et gaz.<\/p>\n\n\n\n

En France, le secteur des b\u00e2timents (r\u00e9sidentiel et tertiaire) reste tr\u00e8s d\u00e9pendant du gaz (30 %)<\/a>. Ainsi, plus des deux tiers de la population fran\u00e7aise vit dans des territoires urbains de plus de 5 000 habitants<\/a>, qui sont chauff\u00e9s \u00e0 51 % par le gaz du r\u00e9seau public<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Travailler sur l\u2019empreinte \u00e9nerg\u00e9tique de ces territoires est donc un enjeu de taille, et il devient urgent de s\u2019orienter vers des sources d\u2019\u00e9nergie moins carbon\u00e9es. Pour cela, le d\u00e9ploiement de la g\u00e9othermie (tant profonde que de surface) pour chauffer ou refroidir les b\u00e2tis semble indispensable.<\/p>\n\n\n\n

Qu\u2019est-ce que la g\u00e9othermie ?<\/h2>\n\n\n\n

La g\u00e9othermie<\/a>, c\u2019est-\u00e0-dire la mobilisation de la chaleur contenue dans le sous-sol, est l\u2019une des m\u00e9thodes permettant de r\u00e9aliser la transition \u00e9nerg\u00e9tique.<\/p>\n\n\n\n

Cette \u00e9nergie est pr\u00e9sente partout \u00e0 la surface de la Terre, avec en moyenne, une augmentation de la temp\u00e9rature en fonction de la profondeur d\u2019environ 3,5 \u00b0C tous les 100 m. En plus d\u2019\u00eatre abondante, elle est bas carbone, renouvelable, non intermittente et elle peut \u00eatre produite localement !<\/p>\n\n\n\n

En France, deux types de g\u00e9othermie<\/a> sont utilis\u00e9s : la g\u00e9othermie de surface et la g\u00e9othermie profonde.<\/p>\n\n\n\n

La g\u00e9othermie de surface (ou de faible profondeur, ou de minime importance selon la loi fran\u00e7aise) exploite la chaleur \u00e0 une profondeur superficielle du sous-sol, inf\u00e9rieure a\u0300 200 m, et avec une temp\u00e9rature d\u2019environ 15 \u00b0C.<\/p>\n\n\n\n

Elle permet de chauffer, alimenter en eau chaude sanitaire, ou fournir de la fra\u00eecheur, et est particuli\u00e8rement adapt\u00e9e pour des besoins individuels, ou pour les besoins collectifs et tertiaires de petite taille, comme les \u00e9coles ou les h\u00f4pitaux.<\/p>\n\n\n\n

Pour cela, elle utilise deux syst\u00e8mes diff\u00e9rents<\/a>. Le premier (appel\u00e9 pompe \u00e0 chaleur g\u00e9othermique sur nappe) est un syst\u00e8me en boucle ouverte r\u00e9alis\u00e9 par deux forages (on parle de doublet g\u00e9othermique). L\u2019eau chaude est pomp\u00e9e par le premier forage, amen\u00e9e en surface o\u00f9 une pompe \u00e0 chaleur permet l\u2019\u00e9change calorifique, puis r\u00e9inject\u00e9e, avec quelques degr\u00e9s de moins, \u00e0 la m\u00eame profondeur par le second forage.<\/p>\n\n\n\n

Ce syst\u00e8me pr\u00e9sente de tr\u00e8s bonnes performances tout au long de l\u2019ann\u00e9e, et est le plus avantageux d\u2019un point de vue \u00e9conomique<\/a>. Cependant, son installation d\u00e9pend beaucoup de la pr\u00e9sence d\u2019une nappe exploitable et n\u00e9cessite un terrain suffisamment grand pour installer les deux forages, qui doivent \u00eatre s\u00e9par\u00e9s de plusieurs dizaines de m\u00e8tres<\/a> au moins.<\/p>\n\n\n\n

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Le deuxi\u00e8me syst\u00e8me utilis\u00e9 en g\u00e9othermie de surface est un syst\u00e8me en boucle ferm\u00e9e, principalement constitu\u00e9 de sondes g\u00e9othermiques verticales en U dans lequel circule un fluide conducteur de chaleur. Ce syst\u00e8me peut \u00eatre dimensionn\u00e9 selon la taille du b\u00e2timent, en allant de la maison individuelle (sonde unique) aux b\u00e2timents plus grands comme des bureaux, r\u00e9sidences, h\u00f4tels, h\u00f4pitaux (champs de sonde).<\/p>\n\n\n\n

Il est particuli\u00e8rement efficace en cas d\u2019utilisation altern\u00e9e refroidissement\/chauffage : la chaleur rejet\u00e9e dans le sol en \u00e9t\u00e9 (lors du fonctionnement de la pompe \u00e0 chaleur en mode climatisation) peut \u00eatre utilis\u00e9e l\u2019hiver pour le chauffage.<\/p>\n\n\n\n

\"Puit
Forage de g\u00e9othermie profonde sur le site d\u2019\u00c9vry. CGF\/BRGM<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

La g\u00e9othermie profonde, quant \u00e0 elle, peut exploiter la chaleur de l\u2019eau ge\u0301othermale pr\u00e9sente entre 500 m et 2 500 m de profondeur, avec des temp\u00e9ratures comprises entre 30 \u00b0C et 90 \u00b0C, pour alimenter des r\u00e9seaux de chaleur urbains.<\/p>\n\n\n\n

Elle est adapt\u00e9e \u00e0 de gros r\u00e9seaux de distribution, par exemple pour des habitats collectifs de quartiers entiers, pouvant typiquement alimenter 5 000 \u00e0 6 000 logements.<\/p>\n\n\n\n

Son fonctionnement est assez similaire \u00e0 celui de la g\u00e9othermie de surface sur nappe : il utilise un doublet g\u00e9othermique qui pompe le fluide chaud par un forage et le renvoie par un autre. En revanche, au vu des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es, la pompe \u00e0 chaleur est remplac\u00e9e par une centrale g\u00e9othermique qui assure l\u2019\u00e9change de chaleur.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019exemple de la r\u00e9gion \u00cele-de-France<\/h2>\n\n\n\n

L\u2019\u00cele-de-France regroupe environ 20 % de la population fran\u00e7aise. En cons\u00e9quence, ses besoins en \u00e9nergie thermique (chaleur, eau chaude sanitaire et climatisation) sont \u00e9normes : environ 90 TWh par an<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Les r\u00e9seaux de chaleur du territoire francilien fournissent 14,5 TWh d\u2019\u00e9nergie, dont 51 % (7,4 TWh) proviennent d\u2019\u00e9nergies renouvelables<\/a>. Plus sp\u00e9cifiquement, 27 % de l\u2019\u00e9nergie totale est produite par les r\u00e9seaux de chaleur fatale (c\u2019est-\u00e0-dire la chaleur produite comme effet secondaire d\u2019une autre production ; par exemple, celle provenant des incin\u00e9rateurs de d\u00e9ch\u00e8teries), 11 % par la g\u00e9othermie et 10 % par la biomasse.<\/p>\n\n\n\n

En 2020, l\u2019\u00cele-de-France comptait ainsi 50 installations de g\u00e9othermie en exploitation, pla\u00e7ant l\u2019\u00cele-de-France comme l\u2019une des r\u00e9gions du monde concentrant le plus d\u2019unit\u00e9s de production g\u00e9othermique<\/a> alimentant des r\u00e9seaux de chaleur.<\/p>\n\n\n\n

La majeure partie de ces installations sont des installations de g\u00e9othermie profonde, qui produisent environ 1,7 TWh, soit 11 % des 14,5 TWh d\u00e9livr\u00e9s par la totalit\u00e9 des r\u00e9seaux de chaleur de la r\u00e9gion.<\/p>\n\n\n\n

La chaleur est extraite essentiellement depuis l\u2019aquif\u00e8re du Dogger, une couche g\u00e9ologique constitu\u00e9e de calcaires d\u2019\u00e2ge jurassique moyen et pr\u00e9sente \u00e0 environ 1 500 m de profondeur. Ces calcaires ont de bonnes propri\u00e9t\u00e9s r\u00e9servoirs, c\u2019est-\u00e0-dire une bonne porosit\u00e9 et perm\u00e9abilit\u00e9, et contiennent une nappe d\u2019eau chaude, \u00e0 environ 70 \u00b0C.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019aquif\u00e8re du Dogger \u00e9tant exploite\u0301 de mani\u00e8re intensive dans certaines parties de la r\u00e9gion, l\u2019objectif d\u2019augmenter la production passe par une tr\u00e8s bonne connaissance g\u00e9ologique du r\u00e9servoir g\u00e9othermique pour une meilleure gestion. Cela implique \u00e9galement de cibler et prospecter de nouvelles zones ou d\u2019autres aquif\u00e8res.<\/p>\n\n\n\n

Pour un d\u00e9veloppement de la g\u00e9othermie de surface<\/h2>\n\n\n\n

\u00c0 l\u2019inverse de la g\u00e9othermie profonde, la ressource g\u00e9othermique de surface exploit\u00e9e par pompe \u00e0 chaleur est tr\u00e8s largement sous-utilis\u00e9e en \u00cele-de-France, et ne couvre qu\u2019une part n\u00e9gligeable de l\u2019\u00e9nergie n\u00e9cessaire en chaleur ou production de fra\u00eecheur de la r\u00e9gion.<\/p>\n\n\n\n

Or, elle poss\u00e8de un avantage consid\u00e9rable : elle permet \u00e9galement de facilement fournir du froid<\/a> durant l\u2019\u00e9t\u00e9. Ce rafra\u00eechissement peut passer par les pompes \u00e0 chaleur, mais \u00e9galement par le g\u00e9ocooling, qui utilise la temp\u00e9rature faible du sous-sol (12 \u00b0C) pour rafra\u00eechir directement et naturellement des b\u00e2timents.<\/p>\n\n\n\n

\"Sch\u00e9ma<\/a>
Exemple d\u2019utilisation de chaleur ou froid en milieu urbain. En g\u00e9othermie profonde, la chaleur est exploit\u00e9e par un doublet, alimentant un r\u00e9seau de chaleur urbain collectif. En g\u00e9othermie de surface, une pompe \u00e0 chaleur (PAC) exploite l\u2019\u00e9nergie du sous-sol avec des sondes ou des doublets sur nappe pour chauffer les b\u00e2timents en hiver. Cette PAC peut \u00eatre r\u00e9versible, utilis\u00e9e en mode climatisation l\u2019\u00e9t\u00e9, ou encore en pause. En l\u2019absence de PAC, les sondes peuvent rafra\u00eechir les b\u00e2timents par g\u00e9ocooling. Benjamin Brigaud, Fourni par l’auteur<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Or, cette possibilit\u00e9 de refroidissement est d\u2019autant plus cruciale qu\u2019une ou deux canicules par ann\u00e9e sont pr\u00e9dites sur la r\u00e9gion \u00e0 la fin du si\u00e8cle, avec des temp\u00e9ratures maximales qui pourront fr\u00f4ler les 50 \u00b0C<\/a> (p\u00e9riode 2070-2100). \u00c0 titre de comparaison, seulement 9 p\u00e9riodes de canicules ont \u00e9t\u00e9 observ\u00e9es sur la p\u00e9riode 1960-1990, avec une temp\u00e9rature maximum de 38 \u00b0C\u2026<\/p>\n\n\n\n

Le d\u00e9veloppement de la g\u00e9othermie de surface suscite donc un int\u00e9r\u00eat croissant. Il s\u2019agit d\u2019un enjeu crucial, comme l\u2019avait r\u00e9cemment soulign\u00e9 le Haut-Commissaire au Plan<\/a> Fran\u00e7ois Bayrou fin 2022.<\/p>\n\n\n\n

Le d\u00e9veloppement intensif de la g\u00e9othermie de surface et profonde sur l\u2019ensemble de la r\u00e9gion \u00cele-de-France semble donc indispensable pour que les zones urbaines atteignent une neutralit\u00e9 carbone en termes de chauffage et de refroidissement des b\u00e2timents. Am\u00e9liorer nos connaissances g\u00e9ologiques du sous-sol des zones urbaines et former de jeunes g\u00e9ologues, experts des descriptions des roches ou des techniques de forage g\u00e9othermique, sera un enjeu important si nous voulons prendre le virage de la g\u00e9othermie.<\/p>\n\n\n\n

Benjamin Brigaud<\/a>, Professeur en g\u00e9ologie et g\u00e9othermie, Universit\u00e9 Paris-Saclay<\/a><\/em><\/p>\n\n\n\n

Cet article est republi\u00e9 \u00e0 partir de The Conversation<\/a> sous licence Creative Commons. Lire l\u2019article original<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Benjamin Brigaud, Universit\u00e9 Paris-Saclay Afin de limiter le r\u00e9chauffement climatique \u00e0 +1,5 \u00b0C depuis l\u2019\u00e8re pr\u00e9industrielle, il est indispensable d\u2019atteindre la neutralit\u00e9 carbone en 2050. 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