La géothermie, source de chaleur inépuisable

(1)

La géothermie, source de chaleur inépuisable

Dans la recherche d’alternatives énergétiques aux combustibles fossiles, la géothermie s’avère être une solution intéressante à plus d’un titre. Il faut néanmoins réunir plusieurs conditions – nature du sol ou espace disponible, par exemple – pour un usage domestique optimal destiné au chauffage ou à la production d’eau chaude sanitaire.

(2)

L

a géothermie se base sur un principe très simple puisqu’elle consiste à utiliser les calories contenues dans le sol comme source de chaleur. Le soleil dispense gracieusement des calories qui sont notamment absorbées par le sol et peuvent ensuite être récupérées par une pompe à chaleur via plusieurs systèmes de captage disposés à faible profondeur.

Il existe par ailleurs un autre type d’éner- gie géothermique, plus profonde. En effet, le centre de la Terre – pour le dire en bref – est constitué d’un magma en fu- sion à très haute température. Les vol- cans, les geysers ou encore les sources d’eau chaude naturelle témoignent de cette chaleur. Il faut aussi savoir que la température augmente graduellement avec la profondeur.

Pour un usage domestique, c’est essen- tiellement l’énergie stockée à faible profondeur qui est utilisée. Pour une utilisation à grande échelle ou industrielle (cen- trales électriques, chauffage urbain ou pour de grands ensembles), c’est l’énergie géothermique profonde qui est privilé- giée. Nous détaillons ici les différents sys- tèmes et les applications à usage domes-

tique de la géothermie. Il s’agit de ce que l’on appelle la géothermie très basse énergie.

Le captage horizontal

Il s’agit de la solution qui demande le moins de démarches administratives car les nappes phréatiques qui pourraient être présentes dans le sous-sol ne sont pas atteintes. Il n’est donc pas nécessaire d’obtenir une autorisation comme c’est le cas pour le captage vertical. Le captage horizontal se heurte néanmoins à diver- ses contraintes :

➜Pour un rendement suffisant, la superficie du terrain doit être au minimum une fois et demi supérieure à la surface de plancher à chauffer. Il est à noter qu’une surface deux fois à deux fois et demi su- périeure offrira un meilleur rendement.

À titre d’exemple, si votre maison est de 150 m², il vous faudra un terrain de minimum 225 m² pour enterrer les tuyaux de captage (300 m² pour un rendement su- périeur).

➜Il faut veiller à ce que la surface du sol où est enterré le réseau de captage soit perméable et libre de toute construction

ou plantation : pas question de construire, de bétonner, d’installer une terrasse ou encore une piscine, ni de planter des ar - bres ou arbustes dont les racines pourraient à terme endommager les tuyaux.

➜Le sol doit être capable d’absorber à la fois les eaux de ruissellement (qui contiennent aussi des calories) et la chaleur du soleil. Ainsi, on évitera par exemple d’implanter le réseau de captage à l’ombre d’un bois ou d’un immeuble haut.

➜La nature du sol influence aussi le captage. Ce dernier sera plus efficient dans un sol argileux (qui stocke plus long- temps les calories) que dans un sol sablonneux qui a tendance à laisser s’échapper plus facilement les calories. La géothermie de surface est donc plus adaptée à la Hesbaye, riche en sols argileux, qu’à la Campine dont les sols sont sablonneux. Un sol schisteux n’est pas non plus optimal pour un captage horizontal, même s’il existe des études contra- dictoires à ce sujet.

➜On notera enfin que pour réaliser un captage horizontal, le terrain doit être ac- cessible aux engins lourds (pelleteuse, ca- mions...).

ÉNERGIE

➤

(3)

Comment fonctionne le captage horizontal ?

Le réseau de captage, d’une longueur de quelque 200 mètres par are, est enterré à une profondeur de 60 à 100 cm. Les tuyaux en polyéthylène ou en cuivre re- cuit contiennent de l’eau glycolée ou un fluide frigorigène et sont reliés à une pompe à chaleur installée dans la maison.

À la sortie de la pompe à chaleur, le liquide est froid ; il parcourt le réseau de tuyaux et capte au passage les calories contenues dans le sol. Au retour, la pompe à chaleur récupère les calories présentes dans le liquide avant de les utiliser pour le chauffage et/ou la production d’eau chaude sanitaire. Le liquide re- froidi est réexpédié dans le réseau de captage.

Le captage vertical

Le principe de récupération des calories contenues dans le sol à grande profondeur est exactement le même que celui du captage horizontal. Partant du principe qu’il est possible de récupérer 50 watts par mètre de forage, la profondeur du forage est déterminée par la puissance re- quise pour le chauffage des locaux et/ou de l’eau sanitaire. Pour une habitation moyenne, il faut compter deux forages à environ 80 mètres de profondeur. Une étude de sol préalable est toutefois conseillée pour estimer le potentiel éner- gétique du sous-sol, car tous les sols n’ont pas le même pouvoir de régénération de leur chaleur latente. Les sols schisteux, par exemple, ont un potentiel nettement moins bon que les sols argileux. En tout cas, les forages ne dépassent jamais une profondeur de 300 mètres.

Les tuyaux de captage se présentent sous la forme d’une boucle fermée par puits de forage. Ils doivent être résistants à l’usure

et parfaitement étanches pour ne pas laisser fuir le liquide caloporteur et risquer de polluer les nappes phréatiques présentes dans le sous-sol. Un forage né- cessite des autorisations administratives spécifiques. Il est à noter que, outre l’obli- gation de ne pas polluer les nappes phréatiques, il y a d’autres contraintes à respecter (distance par rapport à la voirie,

distance par rapport aux parcelles adja- centes, distance entre les puits de forage...), variables selon les Régions. Le plus simple est de faire appel au service de l’urbanisme de votre commune qui sera en mesure de vous donner toutes les in- formations nécessaires. Il en va de même pour les primes éventuelles, qui varient également en fonction des Régions et

➤

(4)

sont sujettes à des législations suscepti- bles d’évoluer dans le temps en fonction des majorités politiques en place. Les so- ciétés spécialisées vous guideront effica- cement dans les démarches à suivre ; cer- taines s’occupent même des demandes d’autorisation.

Si le coût d’un forage est plus élevé (environ 50 euros par mètre de forage) que des travaux de terrassement pour un captage horizontal, il présente néanmoins toute une série d’avantages. Un captage vertical est moins sensible aux variations sai- sonnières et assure une plus grande stabi- lité de la température. Un autre avantage est que la superficie nécessaire est très ré- duite, l’emprise au sol étant à peine de 1 à 2 m². Cette solution est donc particulière- ment intéressante pour les maisons qui ne disposent pas d’un grand terrain, sous réserve toutefois que ce dernier soit ac- cessible à l’engin de forage.

Application pratique de l’énergie géothermique

Pour utiliser l’énergie géothermique, on doit relier les capteurs de sol à une pompe à chaleur sol-eau. De l’autre côté, la pompe à chaleur sera idéalement couplée à un système de chauffage par le sol, mais elle peut également servir à la production d’eau chaude sanitaire. Dans ce cas, on la connectera tout simplement à un boiler ou à un ballon tampon (si l’eau chaude stockée est aussi destinée au chauffage des locaux). Dans le cadre d’une rénova- tion, où la demande de chaleur est plus importante, la pompe à chaleur peut aussi être couplée à un système de chauffage traditionnel, telle une chaudière au gaz ou au mazout, pour pallier les besoins lors de grands froids, lorsque le coefficient de performance (COP) de la pompe chute au point de ne plus être rentable. Enfin, la

pompe à chaleur peut aussi être utilisée pour réchauffer l’eau d’une piscine. Lisez à ce sujet l’article « Peut-on chauffer sa piscine gratuitement ? » dans ce même ma- gazine. Les possibilités sont multiples et peuvent le plus souvent être combinées.

Tout est donc une question de choix de la part des maîtres d’ouvrage.

Avantages et inconvénients de la géothermie

La géothermie permet de lutter efficace- ment contre le réchauffement climatique puisqu’elle ne dégage pas de gaz à effet de serre. Elle nécessite cependant de l’énergie électrique pour le fonctionne- ment de la pompe à chaleur. La géother- ÉNERGIE

(5)

l’isolation de la maison dans une construction basse énergie ou passive.

L’inconvénient, ce sont les lourds et coûteux travaux à effectuer – terrassement pour le captage horizontal et forage pour le captage vertical –, auxquels s’ajoute le coût d’acquisition du matériel.

L’utilisation de l’énergie géothermique convient d’ailleurs mieux en nouvelle construction, car les travaux de terrassement et/ou de forage peuvent être réali- sés lors des terrassements du bâtiment, ce qui évite de faire revenir de lourds engins dans un jardin déjà aménagé.

forage) et les boucles de captage ; – le coût de la pompe à chaleur ;

– le système de chauffage par le sol, avec ou sans production d’eau chaude sanitaire.

Le coût total peut être estimé entre 20 000 et 25 000 euros HTVA pour un sys- tème complet (hors primes éventuelles).

L’investissement peut paraître lourd au départ, mais il sera assez vite récupéré. De nombreux ménages qui ont choisi de se chauffer avec l’énergie géothermique ont vu leur facture diminuer de manière dras- tique, jusqu’à 2 000 ou 3 000 euros par an.

des solutions énergétiques les plus inté- ressantes pour le futur puisqu’elle est presque inépuisable et beaucoup moins dépendante des variations de températu- re extérieure qu’une pompe à chaleur air- eau. De plus, lorsque la pompe à chaleur présente un bon COP, le système ne dé- pend que faiblement des fluctuations de prix de l’énergie. Enfin, une telle installation couplée à des panneaux photovol- taïques permet une quasi autonomie pour le chauffage de la maison et la production d’eau chaude sanitaire. ■

Il existe une variante aux sondes géothermiques verticales et horizon- tales. Il s’agit d’un système basé sur des boucles de tuyaux de forme spi- roïdale que l’on peut enterrer hori- zontalement ou verticalement. Ce système cumule les avantages du captage horizontal et vertical : il ne nécessite pas un forage profond – les nappes phréatiques ne sont donc pas inquiétées – et son emprise au sol est limitée. Il faut toutefois noter que ces boucles captent la chaleur dans un volume de terre restreint et que le rendement de la nature du sol doit donc être maximal.

Découvrez une vidéo d’installation de ce système sur www.jevaisconstruire.be

Le meilleur des deux mondes

Pour connaître les adresses utiles, reportez-vous en page 114.