1. Nombre d'installations considérées
Les installations considérées comme nouvelles et fonctionnant sur toute l'année 2025 sont celles installées au cours de l'année 2024. La base de données du sous-sol (BSS), alimentée par les déclarations obligatoires de Géothermie de Minime Importance (GMI) avant forage, constitue une source exhaustive des nouvelles installations depuis 2015. Cette base inclut les installations de géothermie sur sonde et sur nappes, mais exclut d'autres types (puits canadiens, géothermie sur eaux usées, de surface, sur échangeurs compacts) qui représentent un volume inférieur. Il est donc important de noter que les calculs présentés ci-dessous représentent une borne basse de l'impact réel.
Selon le retraitement des données par le BRGM, l'AFPG et Observ'ER , 300 nouvelles installations sont prévues en 2024 dans le tertiaire et le résidentiel collectif.
2. Puissance des installations géothermiques
La puissance moyenne des installations du tertiaire et du résidentiel collectif installées en 2024, calculée à partir de la base de données du sous-sol, est de 123 kW.
À titre comparatif, cette puissance correspond pour chaque installation de géothermie à la puissance crête d'un champ de panneaux photovoltaïques de 500 m².
3. Énergie produite par les installations géothermiques
Les installations géothermiques utilisent des pompes à chaleur géothermiques (PAC) pour transférer la chaleur du sous-sol vers le milieu à chauffer, augmentant sa température pour les circuits de chauffage ou de production d'eau chaude sanitaire. Sur une période de chauffe d'environ 3600 heures (ou 8760 heures pour une production annuelle d'eau chaude sanitaire), la PAC ne fonctionne pas à pleine puissance en continu.
Un dimensionnement optimal vise un nombre élevé d'heures de fonctionnement annuel à pleine puissance pour rentabiliser l'investissement, les pics de puissance étant gérés par un appoint. Bien qu'il n'existe pas de base de données publiques sur le nombre d'heures de fonctionnement à pleine puissance pour les bâtiments tertiaires, l'ADEME recommande de viser au moins 1000 heures. Pour cette étude, une hypothèse de 1500 heures de fonctionnement en mode chaud est retenue.
Ainsi, chaque installation délivre en moyenne 1500 heures * 123 kW = 184 500 kWh, soit 184,5 MWh de chaleur. En comparaison, 770 m² de panneaux solaires (à Nantes) seraient nécessaires pour produire la même quantité d'énergie, le chiffre étant plus élevé en raison d'un nombre d'heures équivalent à pleine puissance annuel plus faible pour les panneaux solaires.
Les PAC géothermiques sont souvent réversibles, permettant de refroidir un espace en rejetant la chaleur dans le sous-sol. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse car la chaleur restituée au sol en été peut être réutilisée en hiver pour le chauffage, contrairement aux PAC aérothermiques qui dissipent la chaleur dans l'air.
En l'absence de données spécifiques sur la part des installations réversibles, l'hypothèse est faite que 80% des installations sont réversibles (toutes dans le tertiaire, aucune dans le résidentiel collectif). Les besoins en froid varient selon le type de bâtiment, la région et le niveau de confort. Dans les bâtiments modernes, bien isolés, les besoins en froid peuvent être supérieurs aux besoins en chaud, surtout dans le tertiaire. Une hypothèse conservatrice estime les besoins en froid à 35% des besoins en chaud, soit 51,66 MWh (pour 80% des bâtiments).
4. Énergie consommée par les installations géothermiques
En hiver, les PAC géothermiques transfèrent la chaleur du sous-sol vers le fluide caloporteur, qui la cède ensuite au réseau de chauffage ou d'eau chaude sanitaire. Ce processus consomme de l'électricité. Le Coefficient de Performance Saisonnier (SCOP) de la PAC, qui est le ratio entre l'énergie cédée au bâtiment et l'électricité consommée, se situe autour de 4,5 à 5 pour les PAC géothermiques réelles, selon une étude de l'ADEME . Une hypothèse de SCOP de 4,5 est utilisée ici.
De même, en production de froid, la PAC injecte plus de froid qu'elle ne consomme d'électricité. Un ratio de SEER de 6 est retenu. L'électricité consommée par les installations géothermiques est donc calculée comme suit : 184,5 MWh (chaud) / 4,5 (SCOP) + 51,66 MWh (froid) / 6 (SEER) = 49,61 MWh.
5. Énergie économisée
Pour évaluer les économies d'énergie, des hypothèses sont formulées concernant les énergies alternatives remplacées. Pour le froid, il est supposé que les PAC aérothermiques, avec un SEER réel de 1,9 (selon l'ADEME), sont remplacées. Pour le chaud, les hypothèses de remplacement sont les suivantes :
Un rendement de 100% est supposé pour toutes les installations, à l'exception de la PAC aérothermique pour laquelle un SCOP de 2,9 est utilisé (étude ADEME).
En conséquence :
•Par rapport aux alternatives à énergies fossiles, la géothermie supprime les consommations fossiles et les remplace par une consommation électrique 4,5 fois moindre.
•Par rapport aux alternatives électriques :
•Pour le chaud, la consommation est divisée par près de 2 en passant d'une PAC aérothermique à une installation géothermique, et par 4,5 par rapport à des radiateurs électriques.
•Pour le froid, la consommation est divisée par environ 3 par rapport à une PAC aérothermique.
6. CO2 et euros économisés
Les valeurs d'émissions de CO2 par kWh par type d'énergie sont basées sur le rapport du gouvernement [3] :
Avec les hypothèses de ventilation des alternatives et les SCOP/SEER considérés, les économies moyennes de CO2 sont :
- Économie moyenne chaud : 203,95 gCO2/kWh
- Économie moyenne froid : 52,87 gCO2/kWh
Concernant les économies financières, les prix hors taxes des énergies sont estimés comme suit :
Ces coûts sont calculés sur la durée de vie des installations de surface. Compte tenu d'une inflation énergétique de 3 à 5% sur les 10 dernières années, ces prix sont considérés comme très conservateurs. Les économies moyennes en €/MWh sont :
- Économie moyenne en €/MWh pour le chaud : 78,8 €/MWh
- Économie moyenne en €/MWh pour le froid : 82,7 €/MWh
7. Durée de vie des installations
La durée de vie moyenne d'une pompe à chaleur géothermique est estimée à 26,7 ans selon des études de l'AFPG. Une hypothèse de 25 ans est retenue pour cette analyse. Il est à noter que la durée de vie du sous-sol est d'au moins 50 ans, un facteur non pris en compte ici.
8. Résultats
Les résultats finaux sont obtenus en multipliant les économies sur une période de 25 ans.
Économies de consommation d'énergie
Pour le chaud, les nouvelles installations fonctionnant toute l'année 2025 permettront d'économiser : 184,5 MWh * 78,8 €/MWh * 300 installations * 25 ans = 109 039 500 €.
Pour le froid, l'économie s'élève à : 32 049 592 €.
Économies de CO2
- Chaud : 282 kT
- Froid : 20 kT
Références
[3] Notre-environnement.gouv.fr. Les facteurs d'émission de gaz à effet de serre.
