Les pompes à chaleur géothermique, comment ça marche ? Les pompes à chaleur géothermique, comment ça marche ?

Les pompes à chaleur géothermique, comment ça marche ?

pompe a chaleur

Source d’énergie renouvelable prometteuse pour la production d’électricité ou de chaleur, la géothermie offre aujourd’hui aux particuliers une nouvelle alternative énergétique. Les pompes à chaleur (PAC) géothermiques proposent par exemple de collecter les calories naturellement contenues dans les profondeurs du sol afin d’alimenter à moindre coût les systèmes de chauffage intérieur. Un dispositif durable qui bénéficie du crédit d’impôt pour la transition énergétique et se démocratise progressivement. Explications.

Exploiter la chaleur naturelle du sol

La température du sol étant relativement stable, les installations de pompe à chaleur géothermique offrent généralement une chaleur constante (peu sujette aux variations de la température extérieure), et sont connues pour cette raison comme les PAC les plus performantes actuellement (en comparaison aux pompes à chaleur aérothermique ou solaire par exemple). Tous les particuliers disposant d’un terrain exploitable en maison individuelle peuvent envisager d’alimenter des émetteurs de chaleur (plancher chauffant, chauffe-eau ou radiateurs) via ce dispositif.

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La PAC géothermique garantit en effet un grand confort thermique et permet de faire des économies d’énergie importantes. Elle ne nécessite généralement pas de système d’appoint en chauffage (sauf en cas de grand froid), et est compatible avec les anciens radiateurs, tout cela à un prix très concurrentiel.

Principe de fonctionnement d’une PAC géothermique

D’un point de vue technique, le principe de ce dispositif consiste à prélever les calories du sol et à les transférer jusqu’à la PAC sous la forme d’un fluide caloporteur composé généralement d’eau glycolée (résistant au gel). Une fois transmises à la pompe, cette dernière utilise un fluide frigorigène pour transmettre les calories récupérées dans le sol à l’eau du système de chauffage.

Ce fluide se vaporise et s’évapore à mesure que la température augmente sous l’effet du compresseur, restituant ainsi la chaleur qui alimentera les unités de chauffage à l’intérieur du logement. La pression du fluide diminue par la suite grâce au détendeur jusqu’au niveau nécessaire à l’évaporation, et la vapeur obtenue au contact du milieu extérieur permet la reprise d’un nouveau cycle.

Le coût élevé du captage énergétique

Si ce système procure une énergie à la fois stable, durable et neutre en carbone, il nécessite en revanche un investissement de base relativement conséquent pour la pose des capteurs énergétiques. La pompe à chaleur géothermique récupère en effet les calories présentes dans le sol par l’intermédiaire de capteurs souterrains qui nécessitent la réalisation de travaux de forage ou de terrassement.

Il existe à ce jour trois systèmes de captage énergétique différents : le captage horizontal qui implique l’installation de capteurs à une faible profondeur (un mètre en moyenne sur une surface de terrain de 1,5 à 3 fois égale à la surface d’habitation à chauffer) ; le captage vertical dans lequel les capteurs sont installés dans un ou plusieurs forages, à une profondeur comprise entre 80m et 120m ; et le captage sur eau de nappe, qui consiste à placer les capteurs dans un ou plusieurs puits forés à moins de 100m de profondeur afin d’utiliser la chaleur contenue dans l’eau des nappes. Ce dernier système implique bien entendu la présence d’une source d’eau en sous-sol (cours d’eau, nappe phréatique, etc.).

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En fin de compte, le coût d’investissement d’un dispositif, comprenant un système de captage adapté au terrain d’exploitation et la pompe à chaleur, est estimé aujourd’hui entre 70 et 100 € TTC par m² chauffé pour les PAC sol/sol ou sol/eau, et entre 80 et 185 € TTC par m² chauffé pour les PAC eau glycolée/eau et eau/eau. Dans tous les cas, les coûts de fonctionnement sont évalués quant à eux entre 2, 3 et 3,7 € TTC par m² et par an.

Economies d’énergie et crédit d’impôt

Cela étant, si l’investissement dans une PAC géothermique est conséquent, il est aussi très rentable. En utilisant l’énergie gratuite contenue dans le sol, il devient en effet possible de réaliser d’importantes économies et d’espérer diviser par trois ou quatre sa facture de chauffage. Ces économies permettent en moyenne d’amortir en seulement quelques années le prix de la pompe à chaleur estimé entre 15.000 euros et 25.000 euros. A noter qu’il est également possible d’obtenir un crédit d’impôt pour la transition énergétique (CITE) afin de financer ce type investissement. La loi de transition énergétique a consacré ce dispositif d’incitation à l’achat et offre une réduction fiscale de 30 % des dépenses éligibles pour l’installation d’une pompe à chaleur par un particulier.

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Rappelons pour finir que les particuliers qui souhaitent bénéficier du CITE doivent bien sûr résider et être imposés en France mais également effectuer les travaux de rénovation dans leur résidence principale. Le logement doit être construit depuis au moins deux ans, et les travaux, l’achat ou la pose des équipements doivent être réalisés obligatoirement par une entreprise RGE (Reconnu Garant de l’Environnement).

Crédits photo : Engie

Rédigé par : La Rédaction

La Rédaction
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COMMENTAIRES

  • Dans des régions de grand froid, des pompes à chaleur aérothermiques à double compresseur (et 2 gaz différents) type Daikin Altherma ont d’excellents résultats, sans aucun appoint nécessaire du fait qu’elle peuvent monter la température de l’eau à plus de 80°C très rapidement avec un COP supérieur à ceux de la géothermie mais sans les coûts des forages ni les inconvénients lorsqu’il s’agit de capteurs horizontaux où les sols finissent parfois par geler en hiver et gênent les plantations. La géothermie est aussi beaucoup plus compliquée en cas de problèmes techniques (accès pour forage, type de sol, fuite à détecter sur un réseau etc). Installé les PAC aérothermiques coûtent moins de 10.000 euros et si l’on met du solaire hybride on a l’électricité en plus et çà évite de faire tourner la pompe à chaleur plus de 6 mois par an pour juste chauffer l’eau chaude sanitaire donc elle dure plus longtemps et nécessite très peu et encore moins d’entretien.

    Le couplage pompe à chaleur aérothermique (à double compresseur si le climat ou le type de réseau de radiateurs l’exigent ce qui est rare) + éventuellement le solaire hybride, ont un bien meilleur bilan énergétique global pour un coût total équivalent ou moindre à la géothermie, qui nécessite des conditions de sols ou de sous sols particulières.

    En géothermie on a en plus l’inconvénient de la consommation des pompes qui sont significatives dès lors que les forages font au moins 50 m ce qui est tout le temps le cas. Donc mieux vaut la plupart du temps se tourner vers les pompes à chaleur aérothermiques en choisissant bien les modèles les mieux adaptés, mais ils sont souvent bien connus à présent.

    Mieux encore sont les systèmes de pompes à chaleur aérothermiques couplés à des capteurs solaires aérovoltaïques (type Systovi) ou la chaleur récupérée sous les capteurs PV sert à la ventilation, au stockage dans des matériaux à changement de phase (Stock-R), à l’apport vers la pompe à chaleur ce qui augmente alors nettement le COP.

    Cà peut aussi être des capteurs en façade et pas seulement en toiture (Sud)

    Le bilan du couplage pompe à chaleur (simple ou double compresseur selon la situation) + le solaire donne des COP qui seront toujours bien plus élevés (pas loin du double) que la géothermie, avec un coût équivalent ou moindre et une durée de vie normalement nettement supérieure dans le cas du couplage où le (ou les) compresseur(s) est alors nettement mois sollicité.

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