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Climat Air Énergie

Les types de géothermies en Auvergne - Rhône-Alpes

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publié le 11 août 2017 (modifié le 19 octobre 2017)

La géothermie est une énergie renouvelable utilisant la chaleur contenue dans le sous-sol. Ses valorisations sont multiples, selon la température, les usages énergétiques et les contextes géologiques. Durant l’Antiquité, les romains ont été les premiers à tirer profit de cette ressource naturelle, puis les gallo-romains après eux en initiant la pratique du géo-thermalisme dans différentes stations thermales par des réseaux de chaleur antiques qui ont pu être retrouvés. Le potentiel géothermique est incommensurable et les innovations technologiques permettent à cette énergie d’être encore aujourd’hui une solution d’avenir.

La filière géothermie se segmente selon la technologie utilisée (principalement liée à la profondeur et donc à la température de la ressource) ou selon l’usage (production de chaleur et / ou d’électricité).

Les types de géothermies
TypeProfondeur des foragesTempératuresUtilisations
Géothermie très basse énergie < 200 m  7 – 25 °C Chauffage et / ou climatisation de bâtiments
Géothermie basse température  1 000 – 3 000 m  30 – 90 °C
< 150 °C
Chauffage et / ou climatisation de bâtiments
Alimentation d’un réseau de chaleur (chauffage urbain) ou d’un process industriel
Géothermie haute température  3 000 – 7 000 m > 150 °C Production d’électricité
Alimentation d’un réseau de chaleur (chauffage urbain) ou d’un process industriel

La notion de "gradient géothermique" est essentielle au regard des deux paramètres du couple profondeur / température : il s’agit de l’augmentation de la température avec la profondeur, quantifiable par tranche de terrain. Dans le Massif Central ou en Limagne, ce gradient peut atteindre 5°C par tranche de 100 m de terrain. Ainsi, à 1000 m de profondeur la température des horizons sera d’environ 60°C, à 3000 m elle sera de l’ordre de 150°C (seuil de la haute température).

Les différents contextes géologiques de la région Auvergne – Rhône-Alpes présentent des potentiels à valoriser en fonction des besoins correspondants en surface, notamment en zone urbaine. Les types suivants sont concernés :

  • la géothermie très basse énergie (en surface dans les zones alluviales par exemple) qui continue de se développer,
  • la géothermie haute température (en fond de bassin d’effondrement et dans les terrains fracturés) qui présente un potentiel prometteur.

1. La géothermie très basse énergie

La géothermie très basse énergie, aussi parfois appelée géothermie superficielle, se distingue en deux sous-catégories : la géothermie sur nappe et celle sur sonde fermée (échangeur de température). La géothermie sur nappe fait appel aux calories présente dans les eaux des nappes superficielles (souvent des nappes alluvionnaires). La géothermie sur sonde est un circuit fermé qui permet un échange de calories avec le sol et un fluide dans des sondes verticales ou horizontales. La fourchette de température exploitée est de l’ordre de 7 à 25°C.

La géothermie très basse énergie en circuit ouvert (prélèvement sur nappe - gauche) et en circuit fermé (sondes verticales - droite). Source : ADEME

Que ce soit pour le chauffage d’une maison individuelle, ou pour les opérations dans le résidentiel collectif et le tertiaire, la géothermie superficielle fait appel à des pompes à chaleur (PAC) ou thermofrigopompes capables de valoriser les calories contenues dans l’eau puisée en nappe ou celle d’un horizon superficiel par un échangeur thermique en circuit fermé. Ces dispositifs permettent de fournir de la chaleur (pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire), de la climatisation ou les deux alternativement ou simultanément, et ce avec le même système de captage / rejet.

Les grandes installations valorisant les nappes superficielles se concentrent dans les agglomérations de la région Auvergne – Rhône-Alpes et notamment dans la région Lyonnaise et Grenobloise disposant de nombreux bâtiments tertiaires nécessitant des capacités de climatisation.

2. La géothermie haute température (> 150 °C)

La géothermie haute température vise à exploiter les horizons profonds du socle, principalement les secteurs les plus fracturés ayant une plus grande perméabilité comme ceux des grands bassins d’effondrement (bassin de Limagne, bassin Rhodanien…).

L’énergie valorisée, d’une température supérieure à 150°C, peut permettre la production simultanée d’électricité et de chaleur par un réseau (principe de cogénération). Le fluide porteur des calories puisés dans le sous-sol (soit directement, soit par échangeur de chaleur) alimente une turbine à vapeur qui produit de l’électricité. Ensuite, le fluide avec ses calories résiduelles alimente, par l’intermédiaire d’un échangeur, un réseau de chaleur urbain ou industriel.

Principe de fonctionnement de la géothermie haute température © geothermie-perspectives.fr, ADEME-BRGM

Il n’existe à ce jour pas encore d’installation de géothermie haute température en fonctionnement en Auvergne – Rhône-Alpes. Des travaux de recherches par forages dans des horizons situés entre 3500 m et 5000 m de profondeur à des températures de l’ordre de 150 à 250°C seront prochainement engagés. Ils pourraient aboutir à des travaux d’exploitation en cas de succès. La Guadeloupe et l’Alsace sont deux régions françaises disposant d’installations de production d’électricité à partir de l’énergie du sous-sol (usine de Bouillante, site expérimental de Soultz-sous-Forêts, installation industrielle de Rittershoffen).