La géothermie très basse énergie en

géothermie
La
très basse énergie
en Champagne-Ardenne
Synthèse de l’étude menée en 2011
CHAMPAGNE-ARDENNE
Sommaire
P.03
P.05
P.06
Introduction
Chiffres clés
État des lieux
1 // Approche quantitative
➙ Répartition géographique
➙ Répartition par type d’installations
➙ Répartition par type de maîtres d’ouvrage
➙ Répartition par type d’usage du bâtiment
➙ Divers
➙ Évolution du nombre d’installations
2 // Approche qualitative
➙ Motivations
➙ Freins
3 // Zoom sur les installations domestiques
P.15
P.16
2
Lexique
Pour aller plus loin
Introduction
Ce document est une synthèse de l’étude menée en 2011 par l’Agence de l’Environnement et de
la Maîtrise de l’Energie (ADEME) sur la géothermie très basse énergie en Champagne-Ardenne.
Cette étude a permis de livrer un état des lieux quantitatif (nombre d’installations, types…) et
qualitatif (motivations, freins) de cette énergie en région.
DÉFINITION DE LA GÉOTHERMIE TRÈS BASSE ÉNERGIE
La géothermie très basse énergie exploite une ressource (l’eau ou l’air du sol)
ayant une température inférieure à 30°C. La chaleur est récupérée par une pompe
à chaleur pour du chauffage, du rafraîchissement de locaux ou de la production
d’eau chaude.
CONTEXTE
L’ADEME a réalisé cette étude sur les installations champardennaises en géothermie très basse
énergie car connaître l’état de la filière est indispensable pour la promouvoir.
En effet l’ADEME et la Région Champagne-Ardenne favorisent le développement de cette
énergie renouvelable car :
➙ la géothermie possède l’un des plus grands potentiels de la région par la présence de
nombreux aquifères superficiels et profonds accessibles (cf. lexique),
➙ les techniques de production de chaleur géothermale sont éprouvées,
➙ la rentabilité économique de la géothermie est vérifiée.
3
MÉTHODE D’ÉTUDE
L’ADEME a mené cette étude en partenariat avec le BRGM, la Direction régionale
de l'environnement, de l'aménagement et du logement (DREAL) , les professionnels
de la filière et les maîtres d’ouvrage.
L’objectif de l’étude était de dresser un inventaire le plus exhaustif possible des
installations de géothermie très basse énergie en Champagne-Ardenne :
➙ sur aquifères superficiels ou sur sondes géothermiques verticales
(cf. lexique p.15),
➙ en fonctionnement fin 2010,
➙ mises en œuvre par une collectivité, une entreprise, une association
ou une structure résidentielle collective.
Une méthode et des outils de travail adaptés au contexte régional ont été développés :
➙ recherche d’informations dans les bases de données régionales
(ADEME, DREAL, BRGM, Directions départementales techniques Service de
l'eau, déclarations de forage, fichiers Certificats d'économies d'énergie...),
➙ enquête
> Prise de contact avec les acteurs de la filière,
> Envoi de questionnaires à des maîtres d’ouvrage (*).
➙ traitement des données,
➙ restitution et présentation des résultats.
L’étude a également fourni un zoom sur les installations des particuliers pour
évaluer la tendance. En effet ces données sont difficiles à obtenir car bon
nombre de forages ne sont déclarés qu’à la mairie et non auprès des organismes
régionaux comme la DREAL ou le BRGM.
(*) Les installations sont portées par les entreprises, collectivités, associations ou structures résidentielles
collectives
4
Chiffres clés
La géothermie très basse énergie en Champagne-Ardenne :
➙ 144 installations collectives (*)
en fonctionnement au 31 décembre 2010
➙ 13,6 MW de puissance installée
CHAMPAGNE-ARDENNE
➙ 23 517 MWh produits par an
➙ 15 900 MWh soit 1 394 Tep en production EnR (**) par an
➙ 2 862 tonnes de CO2 d’émissions évitées par an
(*) Les installations collectives sont portées par les entreprises, collectivités, associations ou structures résidentielles collectives
(**) La production EnR (énergie renouvelable) correspond à l’énergie extraite de l’aquifère (nappe) ou du sol.
La Champagne-Ardenne est une région dynamique en terme d’installations de géothermie très
basse énergie avec 2 périodes phares : fin des années 80 puis début des années 2000.
Le potentiel de développement de cette énergie est fort : l'atlas du potentiel géothermique
Champagne-Ardenne (cf. p.12) l'a confirmé. L'objectif de la Région Champagne-Ardenne, de
l'ADEME et de l'Etat est de multiplier par 5 le nombre d'installations de géothermie d’ici 2020
dans le cadre du Plan Climat Air Energie Régional.
5
État des lieux
L’étude porte sur les installations en fonctionnement fin 2010 portées par des entreprises,
collectivités, associations ou structures résidentielles collectives.
Elle a permis d’identifier 144 installations de géothermie très basse énergie fonctionnant avec
une pompe à chaleur. L’enquête et les recherches n’ont cependant pas permis d’obtenir
l’ensemble des informations pour ces 144 installations.
1 // Approche quantitative
Voici la répartition de ces installations par différentes clés d’entrée.
➙ RÉPARTITION PAR DÉPARTEMENT
NOMBRE D’INSTALLATIONS
100
80
83
60
40
58 %
20
0
MARNE
25
21
17 %
15 %
15
10 %
AUBE HAUTEMARNE ARDENNES
Plus de la moitié des équipements se situent dans la Marne.
Cette donnée s’explique par 2 éléments concordants :
➙ la répartition démographique en région
la Marne est le département le plus peuplé de la région (42% de la population régionale),
➙ le potentiel hydrogéologique
la Marne possède le plus d'aquifères en région.
L'Aube se positionne en deuxième pour les mêmes raisons : répartition de la population régionale
(23%) et ressources en eau souterraine importantes.
Ayant moins d'aquifères, le département de la Haute-Marne a plus developpé les solutions sur
champ de sondes.
6
GÉOTHERMIE ET INTERMITTENCE
La géothermie est une solution énergétique qui a besoin de continuité dans son
fonctionnement car :
➙ le compresseur doit fonctionner sans à coup,
➙ la chaleur produite a de l'inertie
(le déclenchement de la pompe à chaleur ne signifie pas qu'instantanément
il fera chaud dans les locaux chauffés).
L'usage du bâtiment conditionne donc le recours à la géothermie.
Un bâtiment avec une faible intermittence fera fonctionner quasiment en continu
son chauffage. A contrario un bâtiment avec une forte intermittence aura des
plages de fonctionnement de son chauffage plus irrégulières.
Pour un chauffage ou un rafraîchissement assurés efficacement, la géothermie
est adaptée :
➙ dans des bâtiments avec une faible intermittence comme les hôpitaux,
les maisons de retraite, les serres...
➙ dans des réseaux de chaleur où les besoins de plusieurs bâtiments
sont mutualisés.
NOMBRE D’INSTALLATIONS
➙ RÉPARTITION PAR TYPE D’INSTALLATIONS
80
103 questionnaires sur les 144
retournés lors de l’étude ont
fourni l’information sur le type
d’installations (cf. lexique p.15).
68
60
40
66 %
20
35
34 %
0
SUR EAU DE NAPPE
2/3 des installations sont sur
eau de nappe car la ChampagneArdenne dispose de nombreuses
aquifères superficiels, accessibles,
avec une ressource importante,
notamment dans la Marne et
l'Aube (soit 65% de la population
régionale).
SUR SONDES
Les solutions sur champ de
sondes sont privilégiées lors de
faible présence d'eau.
(exemple : la Haute-Marne).
7
➙ RÉPARTITION PAR TYPE DE MAÎTRE D’OUVRAGE
132 questionnaires sur les 144 retournés lors de l’étude ont fourni l’information sur le type de
maître d’ouvrage.
68
60
54
40
5
4%
5
4%
ORGANISMES
LOGEURS
0
41 %
ASSOCIATIONS
20
ENTREPRISES
51 %
COLLECTIVITÉS
NOMBRE D’INSTALLATIONS
80
L'étude a révélé que la géothermie est une solution énergétique utilisée par différents types
de maîtres d'ouvrage autant publics que privés.
La moitié des équipements sont portés par des collectivités.
En effet ces maîtres d'ouvrage, de par leurs missions, construisent ou rénovent plus de bâtiments,
notamment des bâtiments avec des besoins en chaleur moins importants qu'en entreprise
(chauffage, process industriel...).
Les collectivités acceptent également des temps de retour sur investissement plus longs car elles
sont moins soumises aux notions de compétitivité que les entreprises.
8
➙ RÉPARTITION PAR TYPE D’USAGE DU BÂTIMENT
23
20
8%
5
6%
3
3%
LOISIRS
TOURISME
10 %
7
AUTRES
12 %
TERTIAIRE
PRIVÉ
9
AGRICULTURE
16 %
LOGEMENTS
COLLECTIFS
17 %
5
0
10
28 %
TERTIAIRE
PUBLIC
10
14
SANTÉ
15
15
ENSEIGNEMENT
PETITE ENFANCE
NOMBRE D’INSTALLATIONS
25
La géothermie est une solution énergétique utilisée dans des secteurs d’activités variés :
tourisme, enseignement, santé, logements locatifs, agriculture…
En région le secteur de l'enseignement et de la petite enfance possède le plus d'équipements
en géothermie (28%).
Cette donnée peut s'expliquer par 2 facteurs :
➙ la géothermie est une solution adaptée dans les équipements de loisirs, de services
et les logements qui ont des besoins en chaleur stables et qui sont renouvelés régulièrement
(la géothermie s'intègre au départ du projet de bâtiment)
➙ les collectivités portent 50% de projets de géothermie en Champagne-Ardenne
(ils sont maîtres d'ouvrage pour les écoles, les crèches...)
9
➙ DIVERS
➙ 70% des systèmes de géothermie sont réalisés sur du bâti neuf et 30% en rénovation.
La géothermie est principalement installée dans du neuf. En effet, elle s'utilise avec des chauffages
basse température (ex. des planchers chauffants) qui sont plus simples à mettre en oeuvre dans de la
construction plutôt qu'en rénovation.
La géothermie très basse énergie s'adapte toutefois à la rénovation (cf. p.16).
➙ 50% des bâtiments qui utilisent la géothermie fonctionnent aussi bien en chauffage qu’en
rafraîchissement.
La polyvalence chaud / froid est l’atout majeur de la géothermie d'autant plus avec la hausse avérée
des températures estivales et l'obligation pour certains établissements d'avoir une salle climatisée
(depuis la canicule de 2003). La réglementation thermique 2012 impose également de réfléchir à la
solution de rafraîchissment du bâtiment.
➙ 67% des installations disposent d’un appoint énergétique (cf. lexique p.15).
Cet appoint permet d’assurer un chauffage confortable aux périodes les plus froides de l’année sans
surdimensionner la pompe à chaleur et permet ainsi diminuer les coûts d’installations.
➙ 50% des installations de géothermie disposent d’un système de comptage.
Le système de comptage permet un suivi des consommations et un contrôle de l'état de la ressource
(niveau de la nappe et température du sol). Suivre ses consommations permet d'ajuster ses consommations
dans le temps donc maîtriser les coûts de fonctionnement.
10
➙ ÉVOLUTION DU NOMBRE D’INSTALLATIONS
33
30
25
20
15
10
10
7
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
1995
1993
1992
1991
1987
1984
1983
0
1982
5
1980
NOMBRE D’INSTALLATIONS
35
ANNÉES
Évolution de la géothermie en Champagne-Ardenne entre 1980 et 2010
En Champagne-Ardenne la géothermie a connu une première période de développement à
la fin des années 80 début 90.
Cela s’explique par :
➙ l’augmentation du prix des énergies fossiles provoquée par les chocs pétroliers
➙ la politique nationale volontariste de développement du « tout électrique »
(la géothermie, c'est en moyenne 70% d'énergie gratuite et 30% d'électricité consommée).
Cette tendance s’inverse au début des années 90 pour 2 raisons :
➙ le manque de maturité de la filière provoquant des contre-références et conduisant
à l’abandon d'installations (manque de compétences des professionnels, de connaissance
des technologies basse température...)
➙ la concurrence de l’aérothermie (cf. lexique p.15) moins coûteuse et plus facile à installer.
Au début des années 2000, la géothermie connaît un nouvel élan poussé par :
➙ la hausse des énergies fossiles
➙ les politiques incitatives européennes, nationales et régionales, sur les économies
d'énergie et notamment sur la géothermie.
Une trentaine de projets supplémentaires sont déjà identifiés pour des mises en service
entre fin 2011 et 2012 confirmant la tendance à la hausse du nombre d'installations.
11
L’ATLAS DU POTENTIEL GÉOTHERMIQUE CHAMPAGNEARDENNE
Début 2012 l’ADEME Champagne-Ardenne a édité, avec la Région Champagne-Ardenne
et le BRGM, l’atlas régional du potentiel géothermique sur nappe.
Cet outil interactif gratuit pour tous est disponible sur le site :
www.geothermie-perspectives.fr
Ce site permet de se familiariser à la géothermie, présente des installations
références et permet avec l’atlas, de visualiser le potentiel des nappes d’un terrain
et par conséquent d’évaluer l’intérêt de se lancer dans un projet de géothermie.
L’atlas oriente le choix. Le particulier, l'entreprise ou la collectivité doivent ensuite
impérativement s’adresser à un professionnel compétent. L’atlas fournit des listes
de professionnels locaux disposant de certifications qualité.
L'atlas a révélé les atouts de la Champagne-Ardenne pour développer la géothermie.
L'objectif de la Région Champagne-Ardenne, l'ADEME et l'Etat est de multiplier par 5
le nombre d'installations en géothermie d’ici à 2020 dans le cadre du Plan Climat Air
Energie Régional.
12
2 // Approche qualitative
En plus de l'inventaire, l'étude a abordé qualitativement le sujet de la géothermie très basse
énergie auprès des maîtres d'ouvrage. Concernant la satisfaction de l'installation de géothermie
très basse énergie, 94% des maîtres d’ouvrage qui ont répondu à cette question se disent
satisfaits. Parmi eux, 35% se disent même très satisfaits.
9
4
CHAUD / FROID
ARCHITECTURAL
12 % 12 %
3
3
9% 9%
1
3%
SÉCURITÉ
4
AUTRE
29 % 26 %
TECHNIQUE
10
POLITIQUE
10
8
6
4
2
0
ÉCONOMIQUE
NOMBRE DE RÉPONSES
➙ MOTIVATIONS
La géothermie est mise en place :
➙ dans 30% des cas dans le but de réaliser
des économies d’énergie
➙ dans 27% des cas dans le cadre d'une
politique en faveur du développement
durable et des énergies renouvelable,
menée par la structure.
La polyvalence chaud/froid que propose la
géothermie n’est finalement pas un argument
retenu, notamment dans le secteur tertiaire
qui a souvent recours à la climatisation.
➙ FREINS
L'analyse des questionnaires a permis d'identifier
les freins actuels au développement de la
géothermie très basse énergie chez les
maîtres d'ouvrage en collectif :
➙ le niveau de connaissance
et de formation des professionnels
(prescripteur, assistant maître d'ouvrage,
installateur…)
Les différents intervenants dans un projet de
bâtiment ne sont pas suffisamment formés
aux spécificités des systèmes géothermiques.
➙ le manque de connaissance
des maîtres d’ouvrage.
Les maîtres d'ouvrage pensent aujourd'hui
encore plus à une solution « traditionnelle » de
chauffage. Pour ceux qui s'intéressent à la
géothermie, ils manquent encore d'informations
sur son utilisation et sur les certifications
existantes pour les professionnels dans le
domaine de la géothermie tel que QualiForage
ou QualiPAC.
➙ l'image
Les contre-références des années 80 dûes au
manque de compétences des professionnels à
l'époque laissent encore des traces dans les
esprits aujourd'hui.
➙ le coût
(investissement, études, maintenance)
Le maitre d’ouvrage doit raisonner en coût
global. Certes la géothermie engendre des
coûts supplémentaires (forages, rendements
énergétiques moins importants) qui sont
nettement compensés par la faible consommation
d’énergie au quotidien en fonctionnement.
➙ la complexité notamment dûe
à la multiplicité des acteurs
➙ la concurrence de l'aérothermie
(cf. lexique p.15)
13
3 // Zoom sur les installations domestiques
L'étude présente un zoom sur les installations de géothermie très basse énergie des particuliers.
Ces données sont non exhaustives : elles s'appuient sur le nombre de déclarations de forage
déposées à la Direction régionale de l'environnement, de l'aménagement et du logement
(DREAL) Champagne-Ardenne et quelques données d'installateurs.
Le nombre d'installations déclarées est passé de 24 en 2006 à 91 en 2009.
PART DES INSTALLATIONS
100 %
4*
80 %
60 %
13*
3*
30*
29*
258*
10*
SONDES
168*
50*
40 %
NAPPE
11*
20 %
0%
MARNE
HAUTE
MARNE
AUBE
ARDENNES
TOTAL
RÉGION
Part des installations à exploitation sur eau de nappe et sondes géothermiques verticales
* Nombre d’installations
Les installations domestiques de géothermie se concentrent dans la Marne, département le
plus peuplé, le plus favorable à la géothermie (accessibilité, importance et nombre d'aquifères)
et avec le plus de professionnels.
Le potentiel hydrogéologique de la région est favorable à l’exploitation des nappes d’eau
(nombre et accessibilité des aquifères) : les sondes géothermiques verticales restent cependant
une solution adaptée à certaines zones moins riches en aquifères comme la Haute-Marne.
14
Lexique
➙ Aquifère
Formation géologique contenant de façon temporaire ou permanente de l’eau mobilisable.
➙ Installation sur eau de nappe (aquathermie)
La pompe à chaleur installée prélève
les calories nécessaires à son fonctionnement
dans les nappes (en pompant et réinjectant l’eau).
➙ Installation sur sondes verticales
La pompe à chaleur installée prélève les calories
nécessaires à son fonctionnement dans le sol
(en utilisant des sondes géothermiques verticales).
➙ Appoint énergétique
Energie utilisée pour compléter la production d’énergie principale lorsque celle-ci devient insuffisante.
Les énergies d’appoint sont généralement employées pour :
> suppléer aux sources d'énergies renouvelables,
> répondre à des demandes extraordinaires d’énergie (pics de consommation),
> répondre à des besoins spécifiques.
➙ Aérothermie
Installation avec une pompe à chaleur (aérothermique) qui puise l'énergie thermique de l'air
extérieur pour chauffer l'intérieur.
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Pour aller plus loin
RESSOURCES
Le guide pratique grand public ADEME « Installer une pompe à chaleur »
www.ademe.fr
➙ Rubrique « espace eco-citoyens »
Les guides techniques
> La Géothermie
Co-éditeur : ADEME (ref. 6631) / DUNOD - 2009 – 308 p. - 62 €
> La Géothermie et les réseaux de chaleur : guide du maître d'ouvrage
Co-éditeur : ADEME (réf. : 6659) / BRGM - 2010 – 68 p. - 45 €
> Les Pompes à chaleur géothermiques sur champs de sondes
Co-éditeur : ADEME (référence : 6660) - 2012 – 104 p. - 45 €
> Les Pompes à chaleur géothermiques à partir de forage sur aquifère
Co-éditeur : ADEME (réf. nº 7220) - 2012 – 92 p. - 45 €
CONTACT
Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie (ADEME)
Direction régionale Champagne-Ardenne
116 avenue de Paris
51038 CHÂLONS-EN-CHAMPAGNE Cedex
Tél. 03 26 69 20 96
Mail : [email protected]
Site internet : www.champagne-ardenne.ademe.fr
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Le site ressources sur la géothermie
www.geothermie.perspectives.fr
➙ Rubrique « la géothermie en région » puis « Champagne-Ardenne »
> l'atlas du potentiel en Champagne-Ardenne
> les fiches projets « Géothermie Perspectives »