Interview Expert : le potentiel géothermique du sous-sol

Diplômée de l’Ecole Nationale Supérieure de Géologie (ENSG) à Nancy, spécialisée en eau et environnement à l’école Polytechnique Montréal, Ombline Le Maréchal est Geologist Team Lead chez Celsius Energy. Elle intervient aux opérations pour la partie sous-sol avec une équipe d’ingénieurs géologues et hydrogéologues. Son équipe participe au dimensionnement des installations, au suivi des travaux jusqu’à la mise en service de l’installation.

Pour commencer, la géoénergie, comment ça marche ?

Le principe de la géothermie de surface est d’aller puiser dans le sol jusqu’à 200 mètres des calories et des frigories qui vont être remontées à la surface, amplifiées à l’aide d’une pompe à chaleur et transférées au bâtiment. En fonction des saisons, on va puiser des calories pour les donner au bâtiment en hiver et à l’inverse, en été, nous allons extraire les calories du bâtiment pour les stocker dans le sous-sol en attendant l’hiver prochain. Il y a plusieurs façons de récupérer ces calories dans le sous-sol : en utilisant une nappe ou via des sondes géothermiques fermées. Pour ces dernières, nous insérons des tubes en U dans lesquels va circuler de l’eau qui va venir échanger, au contact de la roche, des calories. Ces sondes en U ne dépendent pas de la présence ou non d’une nappe au droit du site et peuvent donc être installées sans impact sur l’environnement sur plus de 95% du territoire français.

Pourquoi évaluer le potentiel géothermique d’une parcelle ?

Le potentiel géothermique d’une parcelle dépend de 4 paramètres principaux :

• La conductivité thermique des roches qui composent le sous-sol, pour évaluer à quel point elles vont transmettre les calories vers le bâtiment.
• La température initiale du sous-sol, autrement dit, quelle température sera récupérée dans nos sondes.
• La capacité calorifique des roches qui composent le sous-sol, c’est-à-dire à quel point elles vont permettre de stocker la chaleur et la fraîcheur en inter-saison pour qu’on puisse les réutiliser à la saison suivante.
• La profondeur forable au niveau de la parcelle, c’est-à-dire comment sont les roches en sous-sol et à quelle profondeur va-t-on aller puiser ces calories, sachant qu’on est limités par le cadre de la géothermie de minime importance à 200 mètres.

Une fois que nous avons ces quatre paramètres, en fonction de la taille de la parcelle, nous allons pouvoir dimensionner précisément l’installation qui va permette de chauffer et rafraîchir un bâtiment.

Comment réalise-t-on le prédimensionnement d’une installation ?

La caractérisation du sous-sol, étape préalable, est l’une de nos grandes expertises : nous sommes une filiale de SLB (ex-Schlumberger), qui bénéficie d’un savoir-faire centenaire en la matière. C’est indéniablement une force pour réaliser des modélisations poussées et faire des dimensionnements les plus exacts possibles des futures installations.

Nous avons ainsi développé un outil en interne qui puise dans les nombreuses bases de données existantes en France, proposées notamment par le BRGM, l’AFPG et d’autres organismes.

Nous nous appuyons par exemple sur la Banque du sous-sol (BSS), qui recense tous les forages réalisés en France. Pour chacun de ces ouvrages, est présente une coupe géologique, ce qui va nous permettre de caractériser les roches qui forment le sous-sol de la parcelle. En plus de cela, nous disposons de la base de données de géothermie qui recense toutes les opérations de géothermie de surface en France pour lesquelles, pour la grande majorité, il existe les résultats des tests de réponse thermique déjà effectués. Cela nous permet une plus grande finesse dans l’approche des paramètres du sous-sol.

Ce même outil nous permet ensuite de modéliser le sous-sol en France et d’estimer les paramètres géothermiques pour chaque parcelle de France à partir des données publiques.

Que permet le prédimensionnement ?

Dans le prédimensionnement, on va définir une batterie géothermique avec un certain nombre de sondes, leur profondeur et leur implantation, couplées à un système CVC piloté digitalement qui permet de répondre aux besoins du bâtiment. Cette installation est modélisée sur plusieurs décennies. On estime également les performances futures du système ainsi que les économies énergétiques, environnementales et financières.

Comme expliqué plus haut, nous nous appuyons sur un outil puissant 3 en 1 développé en interne. Il permet de compiler les données publiques et privées, de prédire les paramètres du sous-sol et de modéliser l’installation surface et sous-sol. Nous sommes les seuls sur le marché à posséder un tel outil et très fiers de cette innovation portée par notre Pôle Digital.

Une fois ce prédimensionnement réalisé, si le propriétaire souhaite aller plus loin, les travaux pourront commencer. Des analyses in situ permettront si nécessaire d’affiner ce dimensionnement, afin qu’il soit pérenne sur plusieurs décennies.

La géoénergie peut-elle être installée partout ?

Oui, elle peut être installée partout en France, en particulier les sondes géothermiques ! A noter qu’il existe un cadre réglementaire favorable à son déploiement sur 95 % sur l’hexagone. A partir de cartographies réalisées par le BRGM et d’autres organismes, il a été déterminé que ces installations avaient un impact minime sur l’environnement. Ce qui a donné lieu au cadre de la géothermie de minime importance. Pour les 5 % restants, il faut obtenir un permis minier. La géothermie sur boucle ouverte ou sur nappe dépend de la présence d’une nappe productive sous la parcelle, en revanche la géothermie de surface sur sondes s’affranchit complètement des nappes et peut être déployée facilement sur l’ensemble du territoire.