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Parlons énergie : la géothermie

La géothermie, une énergie renouvelable à creuser

Alice
Et si je vous disais qu’en pleine crise énergétique, une commune a trouvé le moyen de chauffer une partie de ses habitations à l’eau thermale ! Je vous entends déjà me dire, OK, mais comment, où ça ? Et ça tombe bien parce que le sujet a aussi éveillé ma curiosité. C’est la commune de Jonzac, en Charente-Maritime, qui a réussi à mettre à l’abri de la flambée des prix de l’énergie ses habitants puisqu’ils parviennent aujourd’hui à chauffer leurs habitations avec l’eau chaude de leur sous-sol, ce que l’on appelle la géothermie. Sont-ils les seuls ?

Pour le savoir je suis donc allée à la rencontre de 2 experts pour m’éclairer plus largement sur le sujet de la géothermie, et notamment un hydrogéologue – donc un expert des nappes phréatiques et des poches d’eau souterraine – qui est aussi directeur général de la compagnie française de géothermie. C’est Eric Lasne.

Et pour aller plus loin, je me suis aussi entretenue avec Michèle Rousseau, qui a notamment été présidente du bureau des recherches géologiques et minières, le BRGM, et dont le métier était justement de favoriser le recours à la géothermie en France. Allez, partons explorer le sujet.

Eric Lasne
Hydrogéologue et directeur général de la Compagnie française de Géothermie

Michèle Rousseau
Au titre de ses fonctions de présidente du Service géologique national (bureau de recherches géologiques et minières – BRGM)

Concrètement, qu’est-ce que la géothermie ?

EL – Alors, il faudrait déjà parler des géothermies puisqu’il y a plusieurs types de géothermie et, pour être un peu synthétique, les géothermies sont l’ensemble des technologies qui permettent de récupérer l’énergie du sol et du sous-sol.

AV – Donc il n’y a pas uniquement l’eau dans la géothermie ?

EL – Pas du tout. On peut aussi récupérer les calories, voire les frigories qui sont contenues dans le sol alors que ce sol, en l’occurrence, ne contient pas d’eau. Donc effectivement il n’y a pas que l’eau.

AV – Et tous les types de géothermie sont décarbonés ?

EL – Effectivement, c’est une énergie décarbonée. C’est à dire qu’il y a un petit peu de consommation ou d’émission de carbone au moment où on fait les travaux pour réaliser des ouvrages qui sont nécessaires à l’exploitation de la ressource. Mais une fois en exploitation, c’est une énergie qui est totalement décarbonée puisqu’elle fonctionne beaucoup en service fermé.

Quels sont les usages de cette géothermie en France ?

MR – Comme vient de le dire Éric Lasne, il faut parler des géothermies et non pas de la géothermie au singulier. On distingue 3 types de géothermie.
Il y a une géothermie très profonde, aux alentours de 5 km de profondeur, là on obtient une chaleur qui est quand même assez de température élevée et on va pouvoir également produire de l’électricité avec.
Ensuite, quand on remonte vers la surface, aux alentours de 1 km 5, on trouve une géothermie qui est adaptée au réseau de chaleur, on a à ce moment-là un doublé, c’est à dire qu’on prend de l’eau –  cette fois-ci on a besoin d’eau ; on va extraire des calories de cette eau et on rejette l’eau froide environ 1 km plus loin.

AV – On récupère de l’eau où ?

MR – Dans une nappe, à 1 km 5 à peu près de profondeur, on l’amène à la surface, on extrait les calories de cette eau et on rejette l’eau dans -souvent dans la même nappe, mais pas forcément- environ 1 km plus loin. Pour pas créer ce qu’on appelle une bulle froide.

MR – La 3e catégorie, ce sont des pompes à chaleur géothermique, on n’a pas besoin d’eau, on est à une profondeur de l’ordre de 200 m, et c’est simplement : on se sert des calories du sol et on a besoin ensuite d’une pompe à chaleur qui fonctionne à l’électricité pour pouvoir chauffer la maison. Quelles sont les utilisations possibles ? Si on est en réseau de chaleur, on va pouvoir chauffer un quartier. Tout un quartier peut être chauffé avec, ou alors c’est un industriel qui pourra trouver là une ressource utile pour ses usines. Si on est sur une pompe à chaleur, on peut arriver à chauffer une seule maison.

AV – D’accord, donc chacun pourrait avoir sa pompe à chaleur.

MR – On peut chauffer des immeubles d’habitation, on peut chauffer également des immeubles tertiaires, on peut chauffer des piscines pour pouvoir ne pas être gêné si les coûts de l’énergie augmentent considérablement. On chauffe tout ce qui a besoin d’être chauffé en fait !

Quel potentiel en France pour la géothermie ? Est-ce que c’est exploité à son maximum ou pas encore ?

EL – Alors… Pas du tout. Il y a encore beaucoup, et c’est une bonne nouvelle ! On est très très loin du maximum de ce que l’on pourrait tirer de notre sous-sol au sens large.

Le potentiel en France est important, et on a la chance d’avoir une géologie et des sous-sols très très riches en France. On a surtout des grands bassins sédimentaires, c’est à dire que le bassin parisien, le bassin aquitain, mais aussi la région Alsace qui n’est pas un bassin mais ce qu’on appelle le fossé rhénan, et dans ces régions là, on a justement des nappes d’eau qui sont portées à des profondeurs relativement importantes comme vient de le préciser Madame Rousseau. Et donc le fait de porter ces masses d’eau à des profondeurs importantes fait que sous l’effet de ce qu’on appelle le gradient géothermique, c’est à dire l’élévation de la température en fonction de la profondeur, on va pouvoir pomper des eaux à des températures relativement élevées et on a, par exemple dans le bassin parisien, des ressources en eau entre 15 et 80°. Il y a cette partie des grands bassins, mais il n’y a pas que là qu’on peut faire de la géothermie, on peut faire de la géothermie pratiquement partout en France, mais ce ne sera pas forcément la même géothermie, c’est à dire que là où il y a des nappes d’eau, on va plutôt aller chercher les calories, voire les frigories dans des nappes d’eau, mais on peut aussi se servir du sol et du sous-sol au travers de technologies qui reposent non pas sur l’eau mais sur ce qu’on appelle des sondes géothermiques qui permettent de récupérer uniquement les calories ou les frigories.

Que représente la géothermie dans le pourcentage du mix énergétique en France, et son potentiel de développement ?

MR – Oh, dans la production de chaleur, peut-être 1 ou 2 %.
Par exemple, si je prends les réseaux de chaleur, il y a en France 850 réseaux de chaleur en 2023, seuls 50 sont des réseaux de chaleur qui utilisent la géothermie. Et puis la chaleur et les réseaux de chaleur, ça doit représenter à peu près 5% de la chaleur.

AV – Et c’est quoi le potentiel de développement ?

MR – Le potentiel il est très certainement important. Sur les réseaux de chaleur, on pense qu’on pourrait multiplier par 2,5 à 3 facilement. Et si on est sur les sondes – ce qu’on appelait des pompes à chaleur – donc si on est dans des profondeurs d’environ 200 m, on peut dire qu’on peut en mettre partout sur à peu près 90% du territoire.

Quels sont les avantages liés à la géothermie ?

EL – Les avantages sont nombreux. Je ne vais pas vous étonner en disant ça. Donc déjà, en exploitation, une installation de géothermie, c’est une installation qui produit très peu de nuisances. Je pense que vous passez régulièrement devant des installations de géothermie en île de France, vous ne vous en doutez même pas !

AV – Ah, parce qu’on peut voir à la surface ?

EL – On peut voir, souvent on ne voit pas grand-chose, mais on peut voir les têtes de puits par exemple. Mais dans ce cas-là, il faut savoir qu’elles sont là, parce que la plupart du temps elles sont vraiment cachées. Il y en a par exemple à Orly le Nouvelé, et les têtes de puits sont sur le parking d’un supermarché. Donc des gens se garent devant les têtes de puits très régulièrement, sans savoir qu’il y a effectivement une production d’énergie de taille industrielle sur ce parking. Pour ceux qui connaissent le château de Sucy en Brie, les puits sont dans le parc du Château de Sucy-En-Brie, donc les gens font leur marché très régulièrement en marchant sur les têtes de puits de la géothermie de Sucy en Brie. Donc au niveau de nuisance visuelle, c’est zéro, et bien sûr, il y a d’autres avantages : c’est une énergie qui n’utilise pas de combustible, donc pas d’émission de CO₂. On fonctionne en circuit pratiquement fermé, enfin en tout cas semi-ouvert sur le sol donc pas d’émission de CO₂ bien sûr. Élément très important, c’est une énergie qui est ancrée dans le territoire, c’est à dire qu’on l’a sous nos pieds, à l’endroit où on l’exploite et elle n’est pas délocalisable cette énergie, donc c’est important que le territoire soit quelque part propriétaire, entre guillemets, de sa ressource.

AV – On peut la stocker ?

EL – La géothermie, c’est déjà une énergie de stock, c’est à dire que on a déjà un stock considérable d’énergie dans les aquifères et dans le sol, dont on a parlé depuis le début de notre intervention. Donc, on a déjà un stock énorme d’énergie. Ceci dit, il y a effectivement des projets qui existent, pour stocker encore plus d’énergie dans le sous-sol.
Donc l’énergie des territoires, et surtout, et ça je pense que ça parle à tout le monde aussi – on a parlé de l’aspect environnemental, on a parlé de l’ancrage dans les territoires et il y a le prix. Et le prix de l’énergie géothermique, ça et dans toutes les études qui sont faites et quand on regarde le prix de la géothermie par rapport aux autres énergies, on s’aperçoit que c’est très compétitif. Mais surtout, c’est une énergie sur laquelle on a une visibilité à long terme sur le prix, c’est à dire que le prix de l’eau qu’on pompe, en fait, c’est le prix de l’électricité de pompage. Ça, ça peut varier effectivement. Et finalement il n’y a pas d’autres paramètres qui varient ou très très peu. Donc on a une très bonne stabilité du prix de la géothermie, donc ça c’est quand même important, notamment pour les industriels qui ont besoin de se projeter mais pas que, les collectivités aussi bien sûr.

Quels sont les freins au développement de la géothermie ?

MR – Il faut pour les pompes à chaleur géothermiques, avoir la place d’amener la foreuse. Donc, à la campagne, il n’y a aucune difficulté. En pleine ville, c’est plus compliqué évidemment de forer sur la voie publique ou dans un jardin qu’on a à l’arrière de la maison parce qu’il faut faire rentrer la machine de forage.

AV – Et ça prend combien de temps à mettre en place ?

MR – Pour une maison, le forage, ça va prendre une journée, ce n’est pas plus long que ça… si on a la place pour amener la foreuse ! Et ça laisse en surface, un trou, qu’on bouche bien entendu, qui est de la taille d’une soucoupe d’une tasse de thé par exemple.

EL – Pour faire des forages, pour alimenter un réseau de chaleur, c’est un peu plus long puisque là on va à des profondeurs plus importantes. On parlait tout à l’heure de profondeur de 1500 à 2000 m de profondeur. C’est pas les mêmes moyens non plus. Là aussi, il y a un sujet d’installation d’un chantier de forage dans un milieu relativement urbain en général. Parce que s’il y a des logements à chauffer en quantité, c’est qu’on est dans un milieu relativement urbanisé. Donc là, le chantier peut durer plusieurs semaines, ce sont des chantiers qui peuvent durer 3 mois, qui fonctionnent 7 jours sur 7, 24 h sur 24. D’ailleurs il y a au moins 2 chantiers en cours en région parisienne de ce type-là, qui illustrent d’ailleurs le propos précédent sur le fait qu’il y avait un engouement effectivement pour la géothermie en ce moment. Alors si on revient un petit peu sur les, je dirais les points faibles de la géothermie, puisqu’il y en a, c’est quand même, c’est quand même il faut-il faut le dire.
Le dernier frein, c’est celui que le BRGM essaye de lever dans la plupart des cas, c’est le risque géologique, c’est-à-dire où faut-il aller faire de la géothermie en minimisant les risques ?

AV – Est-ce qu’il y a des risques pour la biodiversité ?

EL – Très très peu. Alors soyons très clairs, la géothermie c’est une énergie qui est un régulateur donc ça se fait dans le cadre d’un code du code minier pour les géothermies profondes et ça se fait sur un mode d’autorisation, enfin de déclaration, pardon pour les géothermie plus superficielle, mais tout ça est très réglementé et il y a systématiquement des études d’impact environnemental qui sont faites, donc on ne peut pas se permettre de faire bien sûr des choses qui seraient à l’encontre de la biodiversité notamment, mais je pense pas qu’il y ait d’impact.

MR – C’est intéressant et on a ne l’a pas signalé mais c’est entièrement modulable. C’est à dire que la géothermie ça fonctionne tout le temps.

EL – Ce qui est ce qui est aussi très intéressant en France, c’est le dispositif de couverture du risque géologique. Alors ça s’applique essentiellement pour les géothermies profondes, donc notamment pour les réseaux de chaleur ou les industriels : si le maître d’ouvrage se lance dans une opération de géothermie et que finalement, soit la température qui était prévue n’est pas au rendez-vous, soit le débit d’eau qui était prévu n’est pas au rendez-vous, il y a un dispositif qui permet au maître d’ouvrage de se faire rembourser une grosse partie de ses installations, enfin les travaux qu’il a menés. Donc ça c’est un dispositif de garantie qui s’appelle la SAF et qui est une garantie qui effectivement est une protection pour le maître d’ouvrage en termes et qui protège ses investissements.

AV – Et quels risques par exemple ?

EL – Il y a maintenant de nombreuses années, une opération et je crois que c’est pratiquement la seule qui a été indemnisée par le fonds de couverture SAF. C’est une opération qui avait été faite dans les Hauts de France, à Condé sur Escaut et donc effectivement, on a trouvé de l’eau mais pas la température. La température n’était pas du tout celle qui était annoncée pour des raisons géologiques, hydrogéologiques, etc. Et donc cette installation avait été indemnisée, mais les échecs sont très rares parce qu’il y a beaucoup d’études qui sont faites auparavant par des bureaux d’études compétents en France qui travaillent sur ces sujets et qui permettent de bien orienter les maîtres ouvrages. Donc finalement, il y a peu d’échecs. Mais c’est quand même un garde-fou supplémentaire pour le maître d’ouvrage de savoir que si vraiment il y avait un problème d’alimentation sur l’installation, il pouvait avoir ce type d’assurance disponible.

MR – Autre frein : le forage a quand même un coût qui n’est pas négligeable.

AV – Et une empreinte carbone j’imagine aussi.

MR – Il a un coût en carbone, mais il a aussi un coût en euros, c’est cher de forer. Si on est sur des pompes à chaleur, j’allais dire, nous avons en France très peu de foreurs…  Si on voulait arriver à développer vraiment massivement les pompes à chaleur, il faudrait multiplier le nombre de foreurs par environ 10, pour arriver à répondre au marché. Et quand on est sur des réseaux de chaleur, là on a quand même des foreurs, la filière industrielle existe. Mais il faudrait pouvoir connaître mieux les aquifères et les nappes qu’on peut exploiter pour des réseaux de chaleur, et actuellement des réseaux de chaleur se sont surtout développés en région parisienne, en exploitant une nappe qu’on appelle la nappe du Dogger. La région parisienne, c’est la première région, je pense, peut-être en Europe certainement, et peut-être au monde pour la géothermie sur nappe, mais on pourrait dans les autres bassins sédimentaires, reconnaître aussi des aquifères, et le BRGM va essayer de faire ça dans les 5 prochaines années.

Où est-ce qu’on se situe en France par rapport aux autres pays, en termes de ressources ? Est-ce qu’il y a des pays leaders sur le marché de la géothermie ?

EL – Il y a une géothermie dont on n’a pas encore beaucoup parlé, mais peut-être que je vais commencer par celle-ci. C’est la géothermie pour la production d’électricité, MR en a parlé tout à l’heure, donc on va trouver ce mode de production d’énergie électrique à partir de la géothermie, plutôt dans les zones volcaniques. Le territoire français n’est pas très riche en territoire volcanique, sauf dans ses territoires d’outre-mer et donc, il y a une centrale de géothermie qui fonctionne en Guadeloupe, qui produit l’électricité sur le réseau de l’île. Sur cette énergie haute énergie, la France est un petit pays de production d’électricité, les grands pays qui produisent l’électricité à partir de la géothermie sont les États-Unis, l’Indonésie, les Philippines, donc les pays qui sont plus grands, mais surtout ils ont beaucoup beaucoup de ressources et donc ils sont leaders. Voilà. Alors pour en revenir peut-être aux géothermies que l’on connaît sur notre territoire français, MR l’a dit tout à l’heure, la France est un grand pays de géothermie pour la production de chaleur, notamment sur les réseaux. Et il y a d’autres pays comme ça en Europe, il y en a quelques-uns, l’Allemagne se développe beaucoup à l’heure actuelle, l’Italie produit beaucoup de chaleur.

AV – Et les pays très écolo comme le Danemark aussi ?

EL – Oui mais avec de la géothermie plus superficielle, avec des pompes à chaleur, ils sont très en avance sur ce type de géothermie là.

AV – Donc c’est pour ça que c’était hyper intéressant que vous reprécisiez les différentes sortes de géothermie aussi.

MR – Il y a la Suisse aussi, et les pays nordiques parce que c’est une géothermie qui fonctionne très bien par grand froid.

Pour conclure cet épisode, quelles sont vos prévisions pour la géothermie dans les 5 prochaines années ?

MR – En 5 ans, je pense que le BRGM aura reconnu les nappes qui permettent de faire de la géothermie pour réseau de chaleur. Mais ensuite, encore faut-il développer les installations, obtenir les autorisations, forer… Donc ça va prendre quand même un peu plus pour moi, un peu plus de temps. Et quand on est sur les pompes à chaleur, donc sur les 200 m de profondeur, ce qui manque, ce sont des foreurs, il faut multiplier par 10 le nombre de foreurs, donc il va falloir les former avec des écoles qui sont en train de se créer, il faut arriver à créer toute une filière.

AV – Et des financements, il y en a aussi dans le tertiaire, plus que pour les particuliers ?

MR – Il y a des financements dans le tertiaire, il y en a aussi pour les particuliers. Mais ce qui va faire que le tertiaire va se développer davantage, alors d’abord, effectivement, c’est plus concentré. Je veux dire qu’au au lieu de forer qu’à un seul endroit, on va forer un peu plus, parce que le bâtiment est plus gros. Mais également en été, on va avoir de la fraîcheur gratuitement et ça, c’est un avantage décisif pour l’utilisation de la géothermie.

AV – Et ça c’est très intéressant pour parer à la climatisation.

MR – Je complète en disant en plus qu’on peut lutter contre les îlots de chaleur parce qu’avec de la géothermie, supposons qu’on climatise, la chaleur on va la rejeter dans le sous-sol et pas dans la rue. Donc c’est quelque chose qui va être de plus en plus intéressant en période de réchauffement climatique.

EL – Ce qu’il faut savoir c’est que, d’ores et déjà, on sent que les actions qui sont menées par exemple par l’ADEME dans le cadre du Fonds chaleur ou les garanties qui se mettent en place pour couvrir le risque géologique, incitent beaucoup les collectivités et maintenant les industriels à se lancer dans la géothermie. Et on sent bien que l’élan est en cours, c’est à dire que, on sent déjà la montée en puissance de la géothermie. Il ne faut pas relâcher les efforts et il faut surtout mettre en face les moyens. On a parlé des moyens en termes de foreurs par exemple, mais il y a aussi tout l’aspect réglementaire, sur lequel il faudrait qu’on arrive à avoir peut-être des moyens supplémentaires pour que les dossiers, en tout cas les projets, puissent sortir un petit peu plus vite. Parce qu’une biomasse, ça va assez vite et une géothermie, ça reste encore un petit peu long par rapport à ça, donc il faudrait qu’on facilite en fait la sortie des projets de géothermie.

MR – Le BRGM a fait des simulations à 20 ans. Pourquoi 20 ans ? On s’aperçoit que, on peut espérer qu’avec la géothermie, au bout de 20 ans, chaque année, on économise l’équivalent des importations de gaz russe en 2021. Ça, c’est un chiffre important. Ça veut dire que la géothermie peut aussi réduire, notre dépendance énergétique dans des proportions significatives. Donc il y a l’écologie avec le CO₂, mais il y a également notre indépendance énergétique.

AV – Puis aussi donner l’accès à l’information. Et c’est tout l’objectif de cet épisode de podcast. Merci à tous les 2, encore une fois, d’être venus jusqu’ici nous parler de géothermie.