Sous les pavés, des solutions de décarbonation

Géothermie, eaux grises ou encore métro : et si les sous-sols des villes devenaient un levier majeur de décarbonation ? Parfaitement au point ou encore embryonnaires, zoom sur ces solutions souterraines innovantes pour se chauffer et se climatiser en limitant drastiquement l’empreinte carbone.

Les informations clés


• Les initiatives se multiplient pour mieux exploiter le sous-sol des villes, produire de l’énergie et décarboner les milieux urbains.
• La géothermie fait partie des solutions les plus abouties. Elle consiste à exploiter la chaleur naturelle de la Terre pour chauffer ou climatiser des bâtiments en surface.
• À l’échelle d’un grand ensemble résidentiel voire d’un quartier, il est aussi possible de produire de l’énergie grâce aux eaux grises des immeubles, avec une pompe à chaleur installée juste avant le rejet dans les égouts.
• Des expérimentations sont également menées pour exploiter la chaleur des réseaux de métro.

Comment la géothermie réduit de 90 % les émissions de carbone

C’est une solution inépuisable, non soumise aux aléas de l’intermittence comme le vent ou le soleil, et disponible partout, sous nos pieds. La géothermie repose sur un principe simple : exploiter la chaleur du sous-sol, produite naturellement par le noyau terrestre.

Actuellement, il existe 3 méthodes éprouvées :

• la géothermie profonde. Elle consiste à aller capter de l’eau entre 1,5 et 3 km de profondeur. La chaleur récupérée dépasse parfois les 100°C. Elle alimente des réseaux de chaleur urbains qui desservent des quartiers entiers. La méthode nécessite d’importants forages et exige une autorisation administrative au titre des exploitations minières ;
• la géothermie de surface sur nappe (aussi appelée aquifère). Elle exploite la chaleur des eaux souterraines, jusqu’à 200 m de profondeur. La température moyenne entre 15 et 20°C suffit pour produire du chaud en hiver et du froid en été, avant de rejeter l’eau dans la nappe phréatique. Une simple déclaration administrative suffit pour mener les travaux ;
• la géothermie de surface sur sondes. Il s’agit ici d’insérer dans le sol un tube en U, qui descend jusqu’à 200 mètres de profondeur. De l’eau glycolée (qui ne gèle pas) circule dans le tuyau et se réchauffe au contact de la chaleur souterraine. Le chantier ne nécessite qu’une déclaration administrative.

Chacune de ces techniques recourt à l’utilisation de la pompe à chaleur : les calories du sous-sol sont captées pour un usage en surface.

« Comparée aux énergies fossiles, la géothermie réduit de 90 % les émissions de CO₂, souligne Benoît Ricard, fondateur d’Immosteam. C’est donc une méthode majeure pour décarboner les villes, avec des déploiements possibles dans le neuf comme dans l’ancien. Si la géothermie profonde s’applique à l’échelle de quartiers voire de morceaux de villes , la géothermie de surface sera plus adaptée pour des projets de construction ou de réhabilitation, pour des parcs d’actifs en exploitation ou encore à l’échelle de grandes opérations, par exemple menées par des aménageurs et promoteurs. Néanmoins, ces techniques requièrent de lourdes infrastructures (principalement liées aux opérations de forage du sol) et les équipements doivent être adaptés dans les logements pour bénéficier de rafraîchissement en été. Cela génère un surcoût important au départ comparé aux installations thermiques plus classiques, mais cette dépense est largement amortie dans la durée grâce aux économies d’énergie réalisées. C’est donc un investissement sur le long terme, qui passe notamment par des contrats de type concessions. »

Se chauffer avec les eaux usées, c’est possible !

Elles viennent de la douche, de la baignoire ou encore de la cuisine. Pour leur utilisation domestique, ces eaux sont généralement chauffées. Elles s’écoulent ensuite par les évacuations avec un potentiel énergétique qu’il est possible d’exploiter. Avant que les eaux grises ne rejoignent les égouts puis les stations de traitement, l’une des solutions consiste à installer une pompe à chaleur en sous-sol, par laquelle ces eaux vont transiter.

La solution trouve toute sa pertinence à l’échelle d’un grand immeuble ou d’un ensemble immobilier, avec suffisamment de volume d’eau pour justifier l’installation de la pompe à chaleur. Si l’énergie produite reste intermittente et n’assure pas l’autonomie, elle provient néanmoins d’une source déjà chargée en calories et permet donc un second usage de l’eau chaude. De quoi compléter astucieusement d’autres dispositifs, réduire la facture pour les occupants et limiter les émissions de carbone. « Ces solutions ont déjà fait leurs preuves dans des programmes de promoteurs menés dans le pays de Gex et à Issy-les-Moulineaux, illustre Benoît Ricard. Cela reste un investissement pour les copropriétés, avec une rentabilité à évaluer sur le moyen/long terme. »

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Récupérer la chaleur du métro

La chaleur au bout du tunnel ! Les réseaux de métro génèrent d’importantes quantités de calories : lorsqu’ils freinent ou circulent, les trains dégagent une chaleur, maintenue dans les tunnels. Elle s’ajoute à d’autres sources, comme la présence humaine. À Paris, la RATP mène depuis quelques années une expérience originale sur la ligne 11. Installé dans les sous-sols de la capitale, un évaporateur capte les calories. Via une pompe à chaleur, l’air chaud du métro est ensuite injecté dans le réseau collectif d’un bâtiment voisin de 20 logements. De quoi assurer 35 % des besoins en chauffage de l’immeuble. 

« La valorisation de la chaleur du sous-sol embarque des sujets techniques, financiers, environnementaux et implique des montages contractuels, conclut Benoît Ricard. C’est pourquoi la réussite de ces opérations complexes passe par l’appui d’acteurs spécialisés sur ces questions, notamment pour éclairer les débats et les enjeux et ainsi lever les freins induits par ces solutions coûteuses à mettre en place. »

Avec les datacenters, la chaleur, c’est « donnée » !

Ils se multiplient partout dans le monde. Pour répondre aux usages numériques omniprésents, les datacenters font tourner des milliers de serveurs qui dégagent une importante chaleur. Les salles doivent donc être constamment rafraîchies pour éviter le coup de chaud. « Le principe de la climatisation consiste à retirer le chaud d’une pièce, rappelle Benoît Ricard. Souvent, cette masse chaude est rejetée dans la nature. Mais il est possible de la réinjecter dans les réseaux urbains ! Autre option, si le datacenter est isolé à la campagne : installer à proximité un méthaniseur qui produit du biogaz à partir de déchets végétaux. Le processus de méthanisation exige une température élevée (entre 35 et 40°C) et constante, que peut tout à fait fournir un datacenter.»