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7. Géothermie (La chaleur de la Terre)

Est-ce que les pompes à chaleur peuvent être mauvaises pour le climat ?
Cela dépend. En effet, une pompe à chaleur a besoin, en elle-même, de beaucoup d'énergie.
Une pompe à chaleur (PAC) se compose de deux échangeurs de chaleur. Le premier, un évaporateur, utilise les calories de l'environnement extérieur – fournies par la sonde géothermique s'il s'agit du sous-sol – pour faire passer un fluide frigorigène de l'état liquide à l'état gazeux. La vapeur ainsi créée est ensuite comprimée dans un compresseur, ce qui fait augmenter sa pression et sa température. Cette étape demande un apport d'énergie. Dans le deuxième échangeur de chaleur, un condenseur, la vapeur haute pression cède ses calories qui sont transférées au système de chauffage et éventuellement d'eau chaude sanitaire.

L'impact d'une pompe à chaleur sur le climat dépend alors de plusieurs facteurs :

Le coefficient de performance (COP) annuel : rapport entre la quantité d'énergie thermique restituée et la quantité d'énergie électrique consommée par la PAC.

Une pompe à chaleur présentant un COP annuel de 4, par exemple, produit 4 kWh de chaleur pour 1 kWh d'électricité consommé. Pour beaucoup de pompes à chaleur, le COP annuel est cependant bien inférieur à 4 lorsque les conditions ne sont pas optimales.
Plus la différence de température entre la chaleur fournie d'un côté et la chaleur demandée de l'autre côté pour le chauffage est grande, plus le compresseur consomme d'énergie électrique.

  • Un chauffage à radiateurs traditionnels demande une température de l'eau beaucoup plus élevée qu'un plancher chauffant : 50 à 70 °C pour l'un contre 35 °C pour l'autre.
  • Plus l'isolation du bâtiment est mauvaise, plus il perd de chaleur et plus le compresseur doit travailler.
  • Plus la source de chaleur est chaude, plus la différence de température avec le système de chauffage est faible. Une sonde géothermique verticale fournit une eau à 10 à 15 °C (selon sa profondeur) ; une sonde géothermique horizontale (près de la surface du sol) fournit beaucoup moins de chaleur lorsque le sol s'est refroidi en hiver. Si les calories sont tirées de l'air ambiant, la différence de température à surmonter est particulièrement forte en hiver, lorsque les besoins de chauffage sont les plus importantes. Les pompes à chaleur air-air n'atteignent généralement pas des COP annuels de plus de 3.

En combinant solaire thermique et géothermie, un COP annuel de 5 peut être atteint pour un bâtiment bien isolé à plancher chauffant.


Actionnement de la pompe à chaleur : quel est le bilan carbone de l'électricité servant à alimenter la pompe à chaleur ?

  • Dans le meilleur des cas, la pompe à chaleur est alimentée par du courant vert neutre en carbone (photovoltaïque, hydraulique, éolien). Le chauffage avec la pompe à chaleur est alors quasiment neutre en carbone.
  • La plupart du temps, les pompes à chaleur sont cependant alimentées par du courant à bas prix qui ne vient pas d'énergies renouvelables mais des résidus de la production des centrales, généralement à charbon. Leur bilan carbone est alors alourdi par les émissions de CO<sub>2</sub> et le mauvais rendement de la production d'électricité à partir du charbon et par les pertes lors du transport du courant. Lorsque le COP annuel de la pompe à chaleur est nettement inférieur à 3, le système émet plus de CO<sub>2</sub> qu'un chauffage avec une chaudière gaz à condensation moderne.
  • Mais il existe également des pompes à chaleur à moteur à gaz. Même si le moteur à gaz émet aussi du CO<sub>2</sub>, il est beaucoup plus performant qu'une alimentation électrique basée sur le charbon. Selon le COP annuel, l'écart par rapport à un système à chaudière gaz à condensation peut être fortement réduit.

Les pompes à chaleur peuvent être très intéressantes lorsque le système est bien étudié dans sa globalité, c'est-à-dire si l'isolation, le système de chauffage et l'alimentation en électricité sont optimisés. Le plus simple est de tout prévoir dès la conception du bâtiment. Dans le cas de rénovations, il est indispensable de consulter un expert en énergie. Il se peut en effet que l'investissement ne soit pas rentable en regard des autres possibilités d'économie d'énergie.

Pour en savoir plus:


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