Chauffer avec la géothermie : une alternative judicieuse ?

Le thème de la géothermie est abordé par de nombreux propriétaires de maison qui sont à la recherche d’une alternative écologique aux méthodes de chauffage traditionnelles comme le chauffage à gaz à condensation ou le chauffage à mazout à condensation : Alors que les pompes à chaleur air-eau puisent l’énergie dans l’air et doivent être chauffées par un thermoplongeur les jours de grand froid, la géothermie est une source d’énergie qui sommeille dans les roches profondes et offre un approvisionnement constant en chaleur. Avec une pompe à chaleur géothermique, l’utilisation de la géothermie pour le chauffage du bâtiment et la production d’eau chaude est prioritaire.

La base du système géothermique est toujours une pompe à chaleur eau glycolée/eau ou une pompe à chaleur géothermique. En bref, le circuit de saumure de la pompe à chaleur absorbe l’énergie du sol et la transmet au circuit d’eau du chauffage par rayonnement dans le système de chauffage. Pour transporter l’énergie thermique dans la pompe à chaleur, on utilise ce que l’on appelle un circuit de saumure. Lors de son passage dans les conduites enterrées, la saumure absorbe de l’énergie thermique et se réchauffe ainsi. Une fois dans la pompe à chaleur, la saumure libère l’énergie, se refroidit et peut à nouveau absorber de la chaleur dans le sol. Dans la pompe à chaleur elle-même, un fluide frigorigène absorbe la chaleur de la saumure transportée et l’évapore. Une pompe placée en aval augmente la pression comme un compresseur et comprime la vapeur du fluide frigorigène. Comme les gaz s’échauffent sous la pression, leur température augmente et réchauffe l’eau du circuit d’eau de la pompe à chaleur. La chaleur géothermique convertie est collectée dans un réservoir tampon et transmise au chauffage de surface ou à l’eau chaude selon les besoins.

Il existe différentes méthodes d’extraction de l’énergie géothermique, en fonction du site, de la surface disponible et des caractéristiques locales du sol, telles que les couches rocheuses ou les nappes phréatiques.

Avec les capteurs plans, vous utilisez la chaleur de la surface du sol – les experts parlent ici de géothermie proche de la surface – ou la chaleur du soleil qui est stockée dans le sol. Les capteurs géothermiques horizontaux sont posés en boucle dans le sol à une profondeur de 1,20 à 1,50 mètre. Sous l’effet du rayonnement solaire, la surface du sol se réchauffe et les capteurs absorbent l’énergie. Il s’agit d’une alternative intéressante, en particulier pour les nouvelles constructions, car l’installation peut déjà être effectuée pendant la phase de construction et aucun jardin n’a encore été aménagé. La surface nécessaire à la pose des capteurs géothermiques doit être environ le double de la surface du bâtiment à chauffer. Cela comporte toutefois un inconvénient : sur les petits terrains, il n’y a souvent tout simplement pas de place pour les capteurs de surface. De plus, les capteurs peuvent certes être recouverts d’un jardin, mais pas d’un garage ou d’un autre bâtiment.

Les paniers de terre sont enfouis dans le sol à la même profondeur que les collecteurs de surface et tirent leur énergie de la surface du sol sous forme de géothermie proche de la surface. Contrairement aux collecteurs de surface, ils sont toutefois plus compacts et réunissent plus de longueur de conduite par mètre carré. De ce fait, l’espace requis pour les corbeilles est moins important que pour les capteurs. Même si les corbeilles sont utilisées, elles ne doivent pas être construites et ne peuvent donc être utilisées que comme surface de jardin.

Lors de la production de chaleur avec des sondes géothermiques, une sonde géothermique est placée à l’aide d’un forage profond jusqu’à 100 mètres à l’intérieur de la terre. Selon le site et les couches rocheuses présentes ainsi que le niveau de température disponible dans les couches terrestres, deux forages et deux sondes peuvent être nécessaires, mais tous deux à une profondeur de forage moindre. La sonde – tout comme les capteurs ou les corbeilles – transmet l’énergie géothermique au circuit de saumure de la pompe à chaleur géothermique. Toutefois, le forage a également ses inconvénients : Le forage n’est pas autorisé dans toutes les régions, par exemple dans les régions minières, et n’est pas non plus possible partout, par exemple en présence de couches rocheuses particulières dans la croûte terrestre. Il est également plus cher que les capteurs ou les paniers. En règle générale, il faut compter environ 100 euros par mètre de profondeur de forage. En revanche, le forage ne prend presque pas de place et il est extrêmement compact par rapport aux autres formes de géothermie.

Le chauffage urbain ou les centrales géothermiques représentent une forme un peu plus exotique de chauffage géothermique. Alors que dans les variantes précédentes, la production d’énergie est centralisée au niveau de la maison, dans le cas du chauffage urbain, une centrale géothermique avec géothermie profonde est placée en amont. Ce n’est donc pas un seul bâtiment qui est alimenté en chaleur géothermique, mais un réseau de chauffage urbain dans toute la région. C’est pourquoi il y a toujours l’obligation, surtout dans les nouveaux quartiers, d’utiliser le réseau de chauffage local ou urbain existant. D’autres modes de chauffage, comme par exemple une pompe à chaleur air-eau, ne sont alors pas autorisés. Selon la température et le type de géothermie profonde mis à disposition, soit une pompe à chaleur eau glycolée/eau est raccordée dans la maison concernée (qui utilise alors la conduite de chauffage urbain comme source d’énergie), soit seule une station de transfert est installée, avec laquelle le chauffage urbain est directement acheminé dans la maison.

La pompe à chaleur géothermique elle-même fonctionne à l’électricité. Une installation photovoltaïque pour produire sa propre électricité est donc le complément optimal d’une pompe à chaleur. Par rapport à une pompe à chaleur air-eau, la pompe à chaleur géothermique a un coefficient de performance annuel (COP) élevé. Cela indique combien de kilowattheures d’électricité sont utilisés pour fournir de l’énergie thermique au bâtiment. La plupart des pompes à chaleur géothermiques fonctionnent avec un coefficient de performance annuel nettement supérieur à 4,5. En outre, plus la température de la source de la sonde géothermique ou des collecteurs de surface est élevée, plus le chauffage est efficace. Un coefficient de performance annuel de 4,5 signifie donc que la pompe à chaleur produit 4,5 kilowattheures de chaleur pour la maison à partir d’un kilowattheure (kWh) d’électricité. La chaleur de chauffage obtenue est donc composée d’environ trois quarts de chaleur environnementale gratuite et d’un quart d’énergie électrique. L’idéal est de combiner la géothermie avec un chauffage de surface dans la maison, par exemple un chauffage au sol. En particulier dans les nouvelles constructions dont les besoins en énergie finale sont moindres, il ne nécessite en hiver qu’une température de départ de 30 à 35 degrés, ce qui augmente encore l’efficacité du chauffage. Grâce à la température du sol presque constante tout au long de l’année, vous chauffez ainsi votre maison de manière très efficace et couvrez tous vos besoins en eau chaude et en chaleur grâce à l’utilisation de la géothermie.

L’un des grands avantages de ce type de production de chaleur est que, grâce au niveau de température constant de la géothermie, la pompe à chaleur eau glycolée-eau peut également être utilisée pour le refroidissement passif du bâtiment en été. La température au niveau de la sonde est d’environ 0 degré dans le sous-sol – selon l’emplacement et la profondeur de forage. Dans le cas des capteurs de surface ou des corbeilles, le sol se réchauffe certes, mais il est tout de même beaucoup plus frais par rapport à la température ambiante. En été, la pompe à chaleur géothermique a donc recours aux basses températures des couches de terre et démarre le cycle thermique de manière réversible. Au lieu de transporter la chaleur du sol vers la maison, la pompe à chaleur transfère la fraîcheur de l’intérieur de la terre vers le chauffage par le sol et refroidit ainsi la maison. Une différence de température ambiante d’environ 3 degrés par rapport à un bâtiment non refroidi est ainsi obtenue.

Le chauffage par géothermie est de plus en plus intéressant au vu de la hausse actuelle des prix des énergies fossiles. De plus, vous avez la possibilité de recourir à des programmes d’aide intéressants proposés par le BAFA et la KfW. Ainsi, il existe des programmes d’aide au chauffage qui subventionnent le remplacement de l’ancien chauffage par le nouveau jusqu’à 45% des coûts. Il existe également des crédits à faible taux d’intérêt et des subventions (de remboursement) en cas de rénovation vers un standard actuel de maison efficace avec un chauffage correspondant. Renseignez-vous à temps pour savoir quelles subventions sont susceptibles de répondre à vos besoins.

Une fois la source de chaleur exploitée, la pompe à chaleur géothermique utilise la chaleur gratuite du sol. En cours de fonctionnement, seuls les coûts d’exploitation sous forme d’électricité et d’entretien régulier sont donc à prévoir. Comme l’exploitation est plus ou moins coûteuse, une large fourchette de prix est possible ici, en fonction des conditions locales. En outre, le forage profond avec des sondes, par exemple, est nettement plus coûteux que la pose de collecteurs ou de corbeilles enterrés. Pour l’installation d’une pompe à chaleur géothermique avec sondes géothermiques pour une maison individuelle, il faut compter en moyenne entre 17.000 et 19.000 euros. Pour les capteurs géothermiques, le prix total est en moyenne de 15.000 à 18.000 euros. Sur ce montant, environ 10.000 euros sont consacrés à l’installation géothermique et le reste à la viabilisation. Il est bon de savoir : Outre les faibles coûts d’entretien et le courant d’entraînement de l’installation géothermique, vous économisez tous les frais courants et le chauffage par géothermie amortit le coût des combustibles fossiles en huit à douze ans.

Lors d’une rénovation énergétique, l’accent est souvent mis sur les mesures concernant l’enveloppe de la maison, comme par exemple de nouvelles fenêtres ou une (nouvelle) isolation extérieure. Le chauffage est plutôt négligé et n’est remplacé qu’en cas de panne. Pourtant, la rénovation du chauffage offre un potentiel élevé d’économies sur les coûts annuels de chauffage. En combinaison avec un assainissement énergétique de l’enveloppe du bâtiment, les avantages des pompes à chaleur peuvent être encore plus exploités. Il est préférable d’utiliser la chaleur géothermique dans les bâtiments neufs ou rénovés avec un chauffage de surface – elle se contente d’une faible température de départ. Dans les bâtiments anciens, la question se pose de savoir si le chauffage par géothermie n’entraîne pas des coûts énergétiques trop élevés, car la maison a un besoin en énergie finale plus élevé qu’une construction neuve efficace sur le plan énergétique et la pompe à chaleur a donc une durée de fonctionnement plus longue et doit par conséquent acheter plus d’électricité. L’isolation et l’achat d’une pompe à chaleur ne sont généralement pas possibles en une seule étape pour des raisons de coûts. Néanmoins, l’isolation est amortie en 20 ans environ, tandis que la pompe à chaleur est généralement amortie en 10 ans.