L’essentiel à savoir sur le forage géothermique

publié le 23/09/2021 | mis à jour le 03/01/2023 | par Lucas Marc-Martin

Qu’est-ce que la géothermie ?

La géothermie, aussi appelée « chaleur de la terre », est une source d’énergie contenue dans le sol. Par quel moyen ? Grâce aux éléments radioactifs contenus dans les roches et dans le noyau terrestre qui se désintègrent. Ce phénomène a pour effet de générer de la chaleur qui remonte vers la surface et chauffe non seulement le sol mais aussi les ruissellements d’eau qui s’y trouvent.

À l’échelle domestique, l’exploitation de la géothermie a plusieurs avantages :

• c’est une source d’énergie inépuisable et naturelle ;
• vous pouvez chauffer votre logement grâce à une énergie gratuite si vous êtes équipé d’un appareil adéquat ;
• vous n’aurez aucune mauvaise surprise sur une potentielle fluctuation du prix de l’énergie ;
• aucun combustible n’est stocké ;
• avoir un système de chaleur extérieur discret (invisible et silencieux).

Les systèmes fonctionnant par géothermie consistent à récupérer la chaleur contenue dans les différentes couches du sol pour la faire remonter, la transformer et la diffuser au sein d’une maison. Ils comprennent deux parties :

• un forage géothermique ;
• une pompe à chaleur géothermique.

En quelques mots, la pompe à chaleur géothermique est un appareil qui tire profit des ressources de la terre pour :

• produire de la chaleur ;
• produire du froid ;
• produire de l’eau chaude sanitaire.

La production de chaleur est le procédé le plus classique. La chaleur issue du sol est transférée jusqu’à l’appareil, qui le convertit en vapeur et compresse cette vapeur qui est par la suite utilisée pour réchauffer l’intérieur d’un logement.

La production de froid n’est possible que sur les pompes à chaleur réversibles. Plus chères, ces machines hybrides offrent l’avantage de produire du chaud l’hiver et du froid (de la climatisation) l’été. Le fonctionnement est simple : le cycle du fluide frigorigène est inversé. Certains appareils, Les thermofrigopompes, peuvent produire les deux en même temps.

Enfin, vous pouvez aussi avoir de l’eau chaude sanitaire via deux pompes à chaleur bien particulières :

Dans cet article, nous allons nous intéresser à l’installation qui permet d’exploiter l’énergie contenue dans le sol : le forage géothermique.

Les grandes étapes d’un forage géothermique

Vous l’aurez deviné, pour réaliser un forage géothermique, il faut commencer par creuser dans le sol. C’est une opération cruciale puisque les forages profonds pourront récupérer plus de chaleur que les forages peu profonds.

Le forage se fait en 3 grandes étapes :

1. le forage ;
2. la mise en place du système de captage ;
3. la cimentation/consolidation.

Le forage et le captage sont en étroite relation car il existe 3 types de captages :

• le captage horizontal ;
• le captage vertical ;
• les corbeilles géothermiques.

Le captage horizontal

Ici, on parle plutôt de captage car il n’y a pas de forage profond à proprement parler dans le sol.

Sachez que ce captage ne fonctionne que sur les terrains vastes. Pour vous donner un ordre d’idée, votre terrain doit être 1,5 voire 2 fois plus grand que la surface à chauffer. En dessous, inutile de réaliser ce type de captage car la longueur du terrain utilisée ne produira pas assez de chaleur pour votre logement.

Exemple : Votre maison fait 100 m². La surface de votre terrain doit être au minimum de 150 m².

Un professionnel peut alors réaliser deux types de forages :

• un forage dirigé ;
• un fonçage.

Le forage dirigé

Vous avez un terrain avec un cours d’eau ou un étang au milieu de votre jardin ? Ce forage est la solution qu’il vous faut !

Pour faire simple, un premier trou conduit est creusé en dessous de l’« obstacle » (en l’occurrence votre cours d’eau), en injectant de la boue à haute pression. Cette technique peut être utilisée dans tous les cas de figure, mais d’autres peuvent être utilisées selon l’état de votre terrain :

• le jet haute pression pour les terrains meubles ;
• le tricône de forage, aussi appelé trépan, pour les terrains rocheux. C’est un outil de forage composé de 3 parties solidaires et doté de dents ou de pastilles abrasives en acier permettant de forer en profondeur.

L’opération suivante s’appelle l’alésage. Elle consiste à élargir le diamètre du trou pilote (le premier trou) grâce à un aléseur adapté au sol et au type de conduit à installer. L’opération est réitérée jusqu’à obtenir la taille souhaitée (correspondant généralement à 1,5 fois le diamètre de la canalisation).

Enfin, une tête de tirage étanche est tractée d’un bout à l’autre pour insérer la canalisation, la gaine et le fourreau, dans lesquelles seront insérées des sondes et un fluide caloporteur ainsi qu’un liquide antigel.

Ce procédé convient à tous les terrains et particulièrement aux plus difficiles. Il présente l’avantage d’avoir un faible impact sur la faune aquatique et d’être très précis. Toutefois, le problème majeur réside dans les boues de forage, qui peuvent se déverser et provoquer des fuites, des effondrements ou des fractures dans le sol. Même si cette technique est efficace, les aléas de la nature peuvent être à l’origine de quelques contraintes.

Si vous n’avez pas d’obstacle particulier dans votre jardin, considérez plutôt le fonçage.

Le fonçage

Comment fonctionne cette opération au nom si brut ? Des capteurs horizontaux sont placés à une profondeur de 0,6 à 1,2 mètre dans le sol. Pour cela, on réalise un puits d’entrée (et un puits de sortie si besoin) puis on creuse le sol. Ensuite arrive une opération utilisée dans le génie civil pour enfoncer des éléments dans le sol à l’aide d’un vibrateur : le vibrofonçage.

À l’aide de balourds (des outils hydrauliques pouvant aller à une vitesse entre 1 300 et 3 000 tours/minute), on fait pénétrer le tuyau ou la canalisation par le puits d’entrée. Cette technique, très maîtrisée et adaptée à tous types de dimensions, permet de mettre en place un forage géothermique sans creuser de tranchées. Par conséquent, elle n’abîme pas le sol ni ne détériore les nappes phréatiques.

Cette pratique, qui requiert une demande d’autorisation, n’est réalisable que si une étude préalable a été faite en amont. En effet, si le sol est jugé trop pauvre en énergie ou trop instable, il sera inutile de réaliser un captage horizontal.

Dans ce cas de figure, il se peut que l’étude penche plutôt pour un captage vertical.

Le captage vertical

Premier avantage de ce type de forage : il ne requiert que quelques mètres carrés de surface. Le captage vertical peut se faire sur des profondeurs allant de 10 à 200 mètres. Mais, en dessous de 100 mètres, les capteurs seront peu performants car sujets aux variations climatiques.

En fonction de l’analyse de votre terrain et de vos besoins, deux installations pourront être effectuées :

• le forage sur sonde ;
• le forage sur nappe.

Le forage sur sonde

Ce type de forage fonctionne grâce à des capteurs qui se composent :

• d’une sonde en forme de U ;
• de tubes haute résistance sous pression en polyéthylène ou en cuivre gainé de polyéthylène.

De l’eau glycolée (un fluide caloporteur), apporte la chaleur du sol vers un échangeur thermique, lui-même relié à un générateur ou à une pompe à chaleur. Un autre tuyau assure son évacuation vers le sol. Il forme donc, comme tous les autres forages, une boucle fermée.

Dans ce type de forage, le ciment joue un rôle d’isolant afin d’optimiser les performances thermiques de la sonde.

Le forage sur nappe

Le forage sur nappe fonctionne sur le même principe que le forage sur sonde, à une chose près : elle exploite l’eau d’une nappe souterraine.

Là encore, le circuit est fermé. Un échangeur thermique est relié à la nappe via un puits de captage et soutire l’eau qu’elle contient. Elle est ensuite mélangée à de l’eau glycolée qui est envoyée vers la pompe à chaleur afin d’exploiter ses calories. La finalité ? Produire de l’eau chaude sanitaire ou de l’air chaud.

Un deuxième forage est réalisé pour relier la pompe à chaleur à un puits de restitution (ou puits de rejet) afin de collecter l’eau utilisée. Cette eau est gardée à la même température ou légèrement refroidie afin de ne pas dégrader le sol.

Ici, le ciment a des propriétés isolantes, mais aussi écologiques ! Grâce à l’étanchéité qu’il apporte, il limite les risques de pollution des sols en cas de fissure du matériel.

Attention, car le débit est important pour un forage sur nappe ! Pour un débit de 5 à 8 m³/h, une simple déclaration administrative auprès du Bureau de recherche géologique et minière (BRGM) suffit. Si vous visez plus, vous êtes tenus de contacter ce même organisme pour obtenir une autorisation.

Les corbeilles géothermiques

Ici, un échangeur en tube spiralé est installé à une profondeur située entre 1 à 4 mètres dans le sol.

Les corbeilles géothermiques ont de nombreux avantages :

• elles sont plus faciles à installer (une pelleteuse suffit pour creuser) ;
• elles sont moins coûteuses que les installations horizontales et verticales ;
• avec une plus grande profondeur (entre 1 et 4 mètres) que l’installation horizontale (0,6 à 1,2 mètre), les corbeilles offrent un meilleur rendement en toute saison.

Quelques conseils pour l’installation de votre forage géothermique

Un forage géothermique est une opération très technique qui requiert l’intervention de professionnels. L’opération doit faire suite à une analyse poussée et réalisée par des professionnels qualifiés et certifiés.

Faire une analyse poussée

Avant de creuser quoi que ce soit dans votre jardin, un professionnel sérieux réalisera toujours :

• une analyse de votre terrain ou du sol ;
• une estimation de vos besoins énergétiques.

L’analyse du sol a pour but de déterminer la nature de votre sol, notamment :

• sa composition (s’il contient de l’argile, du calcaire, des sédiments) ;
• son taux d’humidité.

À partir de ces informations (et d’éventuels prélèvements supplémentaires), il sera à même de vous dire si :

• votre projet de pompe à chaleur par géothermie est viable ;
• dans le cas échéant, la profondeur nécessaire ainsi que le nombre de forages à effectuer.

À noter que plus vos besoins énergétiques seront élevés, plus le forage devra être profond (en fonction des caractéristiques géologiques de votre terrain).

Vérifier la réglementation en vigueur

En fonction de la profondeur de votre forage, vous devrez respecter une certaine réglementation, notamment en termes de déclaration.

En résumé :

• un forage horizontal ou une corbeille ne requiert pas de déclaration au titre du code minier ;
• même s’ils ont une profondeur supérieure à 10 mètres, les puits canadiens ou les géostructures énergétiques ne sont pas concernés par ces démarches ;
• un forage vertical en boucle fermée nécessitera forcément une déclaration (car réalisé à une profondeur supérieure à 10 mètres).

La profondeur n’est pas le seul facteur à prendre en compte pour respecter la réglementation. Le territoire français est quadrillé en 3 zones qui indiquent les aléas possibles liés au sous-sol.

Pour connaître la couleur de votre zone, consultez l’espace cartographique de l’ADEME et du BRGM.

Faire appel à des professionnels qualifiés et certifiés

Il ne faut pas prendre le forage géothermique à la légère. Pour vous assurer d’avoir un travail de qualité, fiez-vous aux certifications mises en place et plus particulièrement à Qualiforage. C’est LE gage de qualité qui certifie que vous faites appel aux services d’un artisan reconnu garant de l’environnement (RGE).

La certification n’est valable qu’un an, ce qui signifie que tout professionnel certifié :

• déclare tous ces travaux de forage à la DRIRE (Direction régionale de l’industrie, de la recherche et de l’environnement)
• a récemment participé à une formation ;
• a récemment participé à un audit sur un de ses chantiers ;
• dispose d’une assurance décennale ;
• réalise des travaux en accord avec le cahier des charges rédigé par l’association Qualit’EnR ;

Le forage géothermique est un grand pas vers des solutions plus écologiques et plus respectueuses de l’environnement ! Vous voulez continuer dans ce sens ? Comparez les différentes offres vertes sur le marché de l’énergie !

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