Géothermie de surface - Présentation et pompes à chaleur

Les pompes à chaleur permettent de valoriser des sources de chaleur à « basse température », comme l'air ambiant, l'eau des nappes souterraines, le sol... pour couvrir des besoins de chauffage et/ou de climatisation.

Ces systèmes de chauffage ont connu un développement important au début des années 1980, après le second choc pétrolier, en raison du coût élevé des énergies fossiles. Pendant quelques années, le nombre de pompes à chaleur vendues fut très important. Utilisant principalement l'air ambiant comme source de chaleur à valoriser, elles étaient généralement installées pour chauffer des maisons d'habitation en complément de chaudières au fioul existantes.

L'intérêt de cette technique énergétique originale, comme d'autres développées à la même époque (solaire thermique, géothermie, méthanisation...), s'est ensuite estompé avec l'effondrement du coût de l'énergie au milieu des années 1980. De plus, l'engouement suscité par les pompes à chaleur avait rapidement conduit aussi, à cette époque, à des effets pervers avec la mise sur le marché de certains produits mal installés, peu fiables et aux performances médiocres qui ont fini par porter atteinte à l'image de l'ensemble de la filière.

Il faudra attendre le début des années 1990 pour voir renaître le marché des pompes à chaleur dans le secteur de l'habitat dans des pays comme la Suisse ou la Suède où sont mises en place des politiques publiques volontaristes avec la promotion de démarches de qualité sur les produits et leurs installations portées par les professionnels. C'est ainsi que, grâce aux efforts techniques déployés, de nouveaux produits mieux conçus, plus fiables, plus performants prennent progressivement place. Mieux dimensionnés par rapport aux besoins, mieux installés, ils permettront au marché de se pérenniser. Dans le secteur des bâtiments tertiaires, l'essor de la climatisation au début des années 1990 favorise également le développement des pompes à chaleur réversibles.

Le marché se développant, de nouveaux concepts se dessinent à cette époque comme la valorisation des ressources énergétiques du sous-sol situé à faible profondeur par le biais de pompes à chaleur sur capteurs enterrés horizontaux ou verticaux. Ces nouveaux concepts donnent naissance à une nouvelle filière énergétique à part entière intéressant les usages thermiques des bâtiments : la géothermie de surface.

Plus généralisable du point de vue des ressources exploitables que la géothermie traditionnelle – limitée à la valorisation de ressources aquifères profondes par une utilisation directe de la chaleur prélevée – et nécessitant des investissements sous-sol moins lourds, la géothermie de surface offre des perspectives de développement prometteuses. Elle fait appel à des solutions techniques très variées :

• puits canadiens et provençaux, pompes à chaleur sur capteurs enterrés – horizontaux, verticaux – champs de sondes géothermiques, qui font l'objet du dossier [BE 8 592] ;

• géostructures et fondations thermoactives, pompes à chaleur sur nappes aquifères peu profondes, techniques de stockage thermique souterrain, qui font l'objet du dossier [BE 8 593].

Elle peut associer l'usage d'autres énergies renouvelables comme l'énergie solaire et intéresse pratiquement tous les types et tailles de bâtiments (de la maison individuelle aux grands bâtiments du tertiaire de plusieurs dizaines de milliers de mètres carrés). Enfin, grâce à la sobriété énergétique des solutions qu'elle met en œuvre, elle peut contribuer pleinement à la réduction des émissions de gaz à effet de serre dans le secteur du bâtiment – gros consommateur d'énergie et fort contributeur d'émissions de CO₂  .