Géothermie verticale : définition, avantages et inconvénients

La géothermie verticale s’appuie sur la chaleur du sous-sol pour alimenter les bâtiments en chauffage, en eau chaude, et parfois en refroidissement. Elle s’inscrit pleinement dans les stratégies de décarbonation des activités des entreprises et collectivités.

Performante et durable, la géothermie verticale séduit de plus en plus d’acteurs grâce à des aides ciblées qui en facilitent l’installation.

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Qu’est-ce que la géothermie verticale ?

La géothermie verticale appartient à la catégorie des systèmes de géothermie de surface, par opposition à la géothermie profonde. Elle repose sur l’exploitation de la chaleur stockée dans les couches superficielles du sous-sol, où la température reste stable toute l’année, entre 10 et 20 °C.

La grande majorité des projets de géothermie de surface est qualifiée de GMI (Géothermie de minime importance).

Définition de la géothermie verticale

Techniquement, la géothermie verticale consiste à installer des capteurs de chaleur à la verticale dans le sous-sol. On parle généralement de sondes géothermiques verticales : ce sont des tubes en U insérés dans des forages profonds pouvant atteindre 100 à 200 m de profondeur. Ces forages sont ensuite scellés à l’aide d’un matériau cimentaire.

Un fluide caloporteur circule en boucle fermée à l’intérieur des sondes, et récupère les calories présentes dans le sol pour les transmettre à une pompe à chaleur. La géothermie verticale peut également fonctionner en boucle ouverte, en s’appuyant sur une nappe phréatique : l’eau souterraine est alors pompée via un forage, traverse un échangeur thermique, puis est réinjectée dans le sol par un second forage.

Dans tous les cas, la géothermie verticale utilise une énergie naturellement présente sous nos pieds, disponible 24h/24, quelle que soit la météo, et exploitable directement sur site.

Applications de la géothermie verticale

Comme on peut le voir sur la carte du site geothermies.fr, 85% à 90% du territoire est propice à la géothermie de minime importance (GMI) dont font partie les projets de géothermie verticale. Les applications sont très variées et très bien adaptées aux espaces restreints : 

• bâtiments tertiaires (bureaux, écoles, hôpitaux) ;
• industrie ;
• logements collectifs.

Quels sont les avantages et les inconvénients de la géothermie verticale ?

La géothermie verticale présente plusieurs avantages et inconvénients qu’il convient de considérer avant de lancer un projet.

Les points forts de la géothermie verticale

Il s’agit d’une énergie renouvelable et décarbonée

La chaleur du sous-sol est une ressource locale, gratuite et inépuisable. Exploitée par une pompe à chaleur (PAC), elle permet de produire une énergie très faiblement carbonée, avec moins de 45 g de CO₂ par kWh thermique, uniquement liés à l’électricité consommée. Contrairement aux énergies fossiles, elle ne nécessite ni transport, ni stockage, ce qui la rend à la fois plus propre et plus résiliente.

Elle implique une haute performance énergétique

La température stable du sol, entre 10 et 20 °C, assure un rendement optimal des PAC tout au long de l’année. Le coefficient de performance (COP) dépasse souvent 4 : pour 1 kWh d’électricité consommée, environ 4 kWh de chaleur sont produits. Ce niveau de performance garantit un fonctionnement fiable, quelles que soient les conditions extérieures.

Elle assure polyvalence et confort

Une installation géothermique peut assurer le chauffage, l’eau chaude sanitaire et même la climatisation via un système réversible. Elle s’adapte à tous types de bâtiments : bureaux, logements collectifs ou sites industriels. Discrète, silencieuse et invisible en surface, elle permet de préserver l’esthétique des lieux.

Son emprise au sol est faible

Contrairement aux capteurs utilisés en géothermie horizontale ou à certaines autres énergies renouvelables, la géothermie verticale n’exige que quelques mètres carrés pour l’installation des sondes. Cela permet de l’intégrer facilement sur des parcelles réduites ou en milieu urbain dense, y compris sous les bâtiments existants.

La géothermie verticale valorise le patrimoine

Une PAC géothermique bien entretenue a une durée de vie moyenne de 20 ans, tandis que les sondes enterrées peuvent fonctionner au-delà de 50 ans sans dégradation notable. Avec des coûts d’exploitation limités et peu de maintenance, l’investissement est rentable sur le long terme. En outre, la géothermie verticale améliore la valeur d’un bien immobilier et prépare le bâtiment aux enjeux énergétiques futurs (hausse du prix de l’énergie, RE2020, DPE renforcé, etc.).

Les points faibles de la géothermie verticale

Si, malgré tous ces points forts, le nombre de pompes à chaleur géothermiques en France est bien moindre que celui des PAC air-eau ou air-air, c’est bien que certains inconvénients pèsent lourd dans la balance.

Son coût initial reste élevé

Le principal frein reste l’investissement à engager pour une installation complète. Les forages, les sondes et la pompe à chaleur représentent un coût supérieur à celui d’une solution classique (chaudière gaz ou PAC aérothermique). Ce surcoût peut être en partie compensé par des aides financières (voir section suivante) et par les économies d’énergie à long terme, mais le retour sur investissement doit être évalué au cas par cas.

La géothermie verticale implique une certaine complexité technique

La géothermie verticale exige une expertise pointue et une coordination entre plusieurs corps de métier (bureau d’études, foreurs, chauffagistes). Le dimensionnement du système (nombre et profondeur des sondes, puissance de la PAC) doit être précis et conforme à la réglementation.

Des démarches administratives peuvent s’ajouter (déclaration de forage, étude d’impact), ce qui expose parfois à des refus administratifs et allonge la durée de mise en œuvre.

En outre, la faisabilité d’un projet dépend fortement de la nature du sous-sol. Une roche dure, un terrain instable ou l’absence de nappe phréatique exploitable peuvent complexifier le chantier et nuire aux performances.

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Quels sont les dispositifs de soutien disponibles pour un projet de géothermie verticale ?

L’installation d’un système de géothermie verticale peut bénéficier de plusieurs aides financières, que ce soit pour des projets professionnels (entreprises, collectivités) ou résidentiels.

Le Fonds Chaleur pour les professionnels

Piloté par l’ADEME, le Fonds Chaleur est le principal levier public pour soutenir les projets de production de chaleur renouvelable dans les secteurs non résidentiels. Il vise à financer tout ou partie des installations fonctionnant avec des énergies comme la biomasse, le solaire thermique ou la géothermie.

Pour être éligible, un projet géothermique vertical (sondes ou forage sur nappe) doit produire au minimum 25 MWh de chaleur renouvelable par an. Le Fonds Chaleur peut prendre en charge une partie des coûts liés aux études, aux forages, à l’installation de la pompe à chaleur et au raccordement éventuel à un réseau de chaleur.

MaPrimeRénov’ pour les particuliers (habitat)

Pour les particuliers, l’État propose MaPrimeRénov’, gérée par l’ANAH, qui soutient la rénovation énergétique des logements. L’installation d’une pompe à chaleur géothermique verticale y est éligible, à condition que le logement soit une résidence principale construite depuis plus de 15 ans, habitée au minimum 8 mois par an, et que les travaux soient réalisés par un professionnel RGE.

Deux formats sont possibles :

• Rénovation d'ampleur : un ensemble de travaux permettant un gain de deux classes énergétiques. Dans ce cadre, l’aide peut atteindre jusqu’à 63 000 €, selon les performances visées (avec bonus pour la sortie de passoires thermiques).
• Rénovation par geste : pour le remplacement d’une chaudière par une PAC (Pompe à chaleur) géothermique. L’aide peut aller jusqu’à 11 000 € pour les ménages très modestes, 9 000 € pour les ménages modestes, et 6 000 € pour les profils intermédiaires. Les ménages aux revenus les plus élevés ne sont pas éligibles à ce dispositif pour ce type d’équipement.

MaPrimeRénov’ est versée après validation du dossier et réalisation des travaux, sur présentation des justificatifs.

Le Coup de pouce Chauffage (certificats d’économies d’énergie)

Issu du dispositif des certificats d’économies d’énergie (CEE), le Coup de pouce Chauffage est une prime destinée à encourager le remplacement d’anciens systèmes fossiles par des solutions plus vertueuses, comme la PAC (Pompe à chaleur) géothermique.

Il s’adresse principalement aux propriétaires ou locataires de maisons individuelles construites depuis plus de 2 ans, et est cumulable avec MaPrimeRénov’. Le remplacement d’une chaudière au fioul, charbon ou gaz (même à condensation) peut donner droit à une prime minimale allant jusqu’à 5 000 €.

Le versement s’effectue via un acteur agréé (fournisseur d’énergie ou délégataire) une fois les travaux réalisés et validés.

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