Trouver une énergie bas-carbone compétitive dans le temps est un défi majeur, en particulier pour le chauffage ou le refroidissement des infrastructures, bâtiments et habitations. 

La géothermie semble en mesure de pouvoir répondre à ces attentes. Elle est quasiment disponible partout, avec des variations liées au contexte géologique dans les situations de grande profondeur. 

Si l’on considère que “le chauffage et la climatisation des bâtiments représentent 25% des émissions de CO2 dans le monde et que 70% de l’énergie qui leur est nécessaire se trouve sous nos pieds”, les enjeux de son déploiement sont considérables.

La géothermie ? Des géothermies en réalité

Lorsque l’on parle de géothermie, on désigne en fait différents types de géothermies : 

• la géothermie profonde (réseaux de chaleur, réservoirs fracturés ou encore zone volcanique) ; 
• la géothermie de grande profondeur ; 
• la géothermie de surface, qui exploite l’énergie jusqu’à 200 mètres de profondeur. Cette dernière capte l’énergie du sous-sol et la restitue au niveau de température désiré via une pompe à chaleur géothermique. 

Quelle que soit sa profondeur, la géo énergie cumule plusieurs avantages : elle ne dépend pas des conditions météorologiques tels que l’ensoleillement ou le vent et est donc capable de fournir une production en permanence, tout en prenant moins d’espace que d’autres installations renouvelables (ce qui en fait une bonne alternative pour les solutions d’approvisionnement en énergie des milieux urbains denses).  

Enfin, et c’est un point important : les coûts d’exploitation de la géothermie de surface en font une énergie très compétitive dans le temps. On estime qu’en moyenne, l’investissement est amorti en 10 ans, avec par la suite des coûts d’exploitation réduits. 

Des applications déjà très concrètes : l’exemple de Schlumberger Clamart

La société Celsius Energy, start-up du groupe parapétrolier Schlumberger, a développé un procédé moins invasif que les approches précédentes pour récupérer la chaleur du sous-sol. 

Un premier démonstrateur a été installé il y a 2 ans à Clamart, sur le site européen de R&D du groupe : il permet alternativement de chauffer ou de climatiser un bâtiment de 3000 m² sur la base d’une surface au sol particulièrement réduite si on la compare aux procédés de géothermie classiques. 

Comment s’y prend Celsius Energy ? En s’inspirant de son expertise dans le forage pétrolier : sur le site de Schlumberger, les forages sont réalisés en biais, avec un échangeur thermique fermé en forme d’étoile équipé de sondes en double U. Ce choix de structure réduit l’empreinte au sol et exploite l’énergie disponible à -170 mètres sous le sol. 

Dans cet article de La Croix, l’une des fondatrices de Celsius Energy précise : « Pour un coût de 100 € par m², nous pouvons diviser par dix les émissions de CO2 d’un bâtiment alimenté par le gaz alors qu’une rénovation globale, en isolant les murs et en changeant les fenêtres revient à 400 € par m² pour une réduction des émissions de seulement 40 %”.

Et de préciser : “chaque bâtiment est construit sur une batterie de calories qui permettent d’effectuer une charge et une décharge pour chauffer bas carbone en hiver et rafraîchir durablement en été sans externalité négative”

Quid de la géothermie à plus grande profondeur ? 

Plus on gagne en profondeur, plus la température augmente (en moyenne de 30°C tous les kilomètres, même si ce gradient géothermique varie selon les emplacements sur la Terre).

De 4 à 6 kilomètres sous le niveau du sol, la température de la roche atteint les 200°C. On passe alors à ce que l’on appelle de la géothermie de grande profondeur, avec des forages très profonds. Une fracturation à base d’eau sous haute pression est alors effectuée. 

A l’heure actuelle, les fracturations en grande profondeur restent prometteuses mais susceptibles de provoquer des séismes : plusieurs projets ont ainsi été abandonnés en France ou encore en Suisse. 

Au final donc, la géothermie est sans conteste une énergie verte d’avenir dont les premières applications sont déjà prometteuses aujourd’hui – et ce malgré les défis que représentent les forages très profonds. 

La multiplication des projets de ce type, qu’il s’agisse du site de Schlumberger à Clamart ou des nouveaux développements en région (comme l’Ile-de-France), montre à quel point ces techniques représentent un enjeu majeur pour atteindre un mix énergétique plus propre et moins dépendant des énergies fossiles.

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image principale © Damien Do Couto, d’après un schéma du BRGM