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Mots clés : atlas, géothermie, pompe à chaleur, géothermie très basse énergie, géothermie basse énergie, géothermie profonde, piézométrie, température, débit, géologie régionale, aquifère, Picardie. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : D. Maton, M. Analy, P. Durst, O. Goyénèche, Ph. Herniot, C. Zammit avec la collaboration de R. Pissy (2012) – Atlas du potentiel géothermique des aquifères de la région Picardie. Tome 1 : Méthodologie et conception de l’Atlas. Rapport final. BRGM/RP-61365-FR, 210 p., 96 fig., 16 tabl., 7 annexes, 1 Dvd. © BRGM, 2012, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

Atlas du potentiel géothermique de la région Picardie. Tome 1 : Méthodologie et conception de l’Atlas

BRGM/RP-61365-FR, Tome 1 – Rapport final 3

Synthèse

La DREAL Picardie, l’ADEME et le BRGM ont établi une convention visant à la création d’un outil prospectif innovant d’aide à la décision en matière de développement de la géothermie et d’une étude sur les perspectives de développement de la géothermie en Picardie. Cet outil, mis en place sous la forme d’un site internet, désigné « Atlas géothermique », concerne la géothermie très basse énergie (TBE) et basse énergie (BE) sur aquifère. Il est destiné au grand public, aux maîtres d’œuvres (bureaux d’études, architectes) et aux maîtres d’ouvrages, en région Picardie, qui envisagent l’installation d’une pompe à chaleur sur aquifère lors du choix d’approvisionnement énergétique d’une construction, ou la réalisation d'une opération de géothermie à usage direct destinée à alimenter un réseau de chaleur.

Le tome 1 de cette étude présente la méthodologie du projet, et les résultats de l’analyse multicritères sur les aquifères superficiels, mis sous forme d’un atlas géothermique numérisé, disponible sur internet et une évaluation du potentiel géothermique des aquifères profonds.

Les principes généraux de la géothermie, les conditions de montage d’une opération géothermique en incluant les principaux mécanismes d’aides et procédures incitatives, le contexte réglementaire de la géothermie sont traités dans le tome 2. Dans ce dernier document, un état des lieux et les perspectives de développement de la filière géothermie en Picardie sont également esquissés.

Les paramètres pris en compte pour l’analyse multicritères sur les aquifères superficiels concernent la profondeur d’accès à la ressource, la productivité (ou débit exploitable) et la température de l’aquifère. En raison du nombre restreint de données de base et de leur forte variabilité, l’approche statistique a quasi-systématiquement été privilégiée.

Les résultats obtenus pour le potentiel géothermique du meilleur aquifère superficiel, exprimés en pourcentage de couverture de la région Picardie, sont les suivants :

- Fort potentiel : 85,7 % du territoire

- Potentiel moyen : 11,8 % du territoire

- Faible potentiel : 0,2 % du territoire

- Potentiel non connu précisément : 2,3 % du territoire

L’atlas des aquifères superficiels étant constitué de cartes, une attention particulière a été apportée lors de la réalisation de la cartographie des paramètres considérés, en veillant à suivre une démarche cohérente, adaptée à la disponibilité et la distribution des données. Toutefois, les résultats obtenus restent indicatifs, en raison de la faible


4 BRGM/RP-61365-FR, Tome 1 – Rapport final

densité des données de base et de la perte de précision liée à la spatialisation et aux traitements de ces données.

Les résultats de cette étude sont mis à disposition du public sur l’ « espace régional – Picardie » du site internet ADEME-BRGM dédié à la géothermie : www.geothermieperspectives.fr. Il permet de renseigner, à une échelle de mailles de 500 mètres de côté, la ou les entités hydrogéologiques exploitables au plan géothermique très basse énergie. Dès lors que plusieurs aquifères superficiels superposés existent, l’outil permet de préciser la ressource en eau souterraine a priori la plus intéressante. Cet outil cartographique en ligne permet ainsi d’apprécier en première approche l’intérêt de la mise en place un projet de géothermie très basse énergie sur nappe, sans pour autant avoir vocation à se substituer aux études de faisabilité à réaliser à la parcelle, préalablement requises pour tout projet.

L’Atlas mis en ligne, outre le potentiel géothermique sur aquifère, fournit d’autres informations, dont en particulier :

- les cartographies des zones comportant des contraintes géologiques ou hydrogéologiques à prendre en compte pour des projets géothermiques sur aquifère avec PAC. Ces informations peuvent également être utilisées pour l’implantation de sondes géothermiques verticales qui est un sujet différent de celui traité dans cette étude ;

- des cartographies uni-critères concernant les aquifères profonds pouvant présenter un potentiel géothermique exploitable.

Concernant l’analyse réalisée pour évaluer le potentiel géothermique des aquifères profonds du Jurassique (Lusitanien, Dogger), du Lias inférieur, du Rhétien et du Trias, les paramètres pris en compte sont la température, la transmissivité (qui permettra in fine de déterminer un débit de production) et la profondeur d’accès à la ressource. Les données ponctuelles issues de 62 rapports de fin de sondages (RFS) ont fait l’objet d’interpolation en complétant des synthèses existantes pour produire des cartes à l’échelle de la région Picardie. Les cartographies correspondent tout d’abord à des cartes uni-critères (profondeur, épaisseur totale et utile, salinité, température perméabilité). Ces aquifères ont peu été reconnus et exploités en région Picardie. L’absence de forages instrumentés en quantité suffisante n’a pas permis de déterminer de façon satisfaisante un potentiel géothermique de ces aquifères profonds, principalement du Lusitanien et Dogger, reconnus comme potentiellement les plus intéressants pour la production d‘énergie géothermique associée à des réseaux de chaleur urbains. En conséquence, l’échelle de restitution des aquifères profonds n’est en aucun cas comparable à celle de l’atlas des aquifères superficiels.



Sommaire

1. Introduction ............................................................................................................. 13

2. Contexte géologique et hydrogéologique régional de la Picardie ..................... 15

2.1. LA POPULATION PICARDE ............................................................................. 15

2.2. LA GEOLOGIE DE LA REGION PICARDE ....................................................... 16

2.3. L’HYDROGEOLOGIQUE DE LA REGION PICARDE ....................................... 19 2.3.1. Description des « principales » entités hydrogéologiques superficielles et

intermédiaires ........................................................................................... 19 2.3.2. Description des « principales » entités hydrogéologiques profondes ....... 29 2.3.3. Entités hydrogéologiques BDLISA ........................................................... 33

3. Cartographie du potentiel géothermique très basse énergie ............................. 37

3.1. PRINCIPE DE L’ELABORATION DES CARTES DU POTENTIEL ................... 37

3.2. CRITERES DE POTENTIALITE GEOTHERMIQUE .......................................... 37

3.3. TRAITEMENT DES DONNEES ......................................................................... 39 3.3.1. Etape 1 : Recueil de données relatives à chaque critère ......................... 39 3.3.2. Etape 2 : Cartographie par critère – classification, spatialisation et

indexation des critères .............................................................................. 40 3.3.3. Etape 3 : Analyse multicritère : calcul du potentiel géothermique de

chaque aquifère ........................................................................................ 42 3.3.4. Etape 4 : Elaboration de la carte du potentiel géothermique régional

présentant les secteurs favorables à l’implantation de pompes à chaleur sur nappe. ................................................................................................. 43

3.4. CARTOGRAPHIE DES DIFFERENTS CRITERES DE POTENTIALITE GEOTHERMIQUE ............................................................................................. 44 3.4.1. Profondeur d’accès à la ressource ........................................................... 44 3.4.2. Productivité ou débit exploitable des aquifères ........................................ 50 3.4.3. Température de la ressource ................................................................... 56 3.4.4. Qualité de la ressource ............................................................................. 62 3.4.5. Indexation des critères ............................................................................. 66 3.4.6. Evaluation du potentiel géothermique : pondération des différents critères66 3.4.7. Représentation : Echelle de restitution des cartes ................................... 67 3.4.8. Cartes du potentiel géothermique des aquifères superficiels ................... 67


4. Cartographies du potentiel géothermique basse énergie .................................. 71

4.1. METHODOLOGIE ............................................................................................. 71 4.1.1. Analyse des Rapports de Fin de Sondage (RFS) .................................... 71 4.1.2. Forages étudiés ....................................................................................... 73 4.1.3. Données complémentaires ...................................................................... 76 4.1.4. Réalisation de cartes uni-critère ............................................................... 76 4.1.5. Premiers résultats et conclusions sur le potentiel des aquifères profonds

en région Picardie .................................................................................... 80

4.2. APPROCHE DU POTENTIEL GEOTHERMIQUE DES AQUIFERES PROFONDS ...................................................................................................... 81 4.2.1. Aquifère des calcaires du Lusitanien ....................................................... 81 4.2.2. Aquifère des calcaires du Dogger ............................................................ 93 4.2.3. Aquifère du Lias inférieur ....................................................................... 109 4.2.4. Aquifère du Rhétien ............................................................................... 120 4.2.5. Aquifère du Trias .................................................................................... 125

5. Zones de contraintes ........................................................................................... 135

5.1. LA REGLEMENTATION NATIONALE ............................................................ 135

5.2. LES REGLEMENTATIONS TERRITORIALISEES ......................................... 135 5.2.1. Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE) . 136 5.2.2. Schéma d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE) ................... 136 5.2.3. Zone de répartition (ZRE). ..................................................................... 138 5.2.4. Périmètres de protection des captages d’Alimentation en Eau Potable

(AEP) ...................................................................................................... 139 5.2.5. Périmètres de protection des stockages souterrains de gaz ................. 140

5.3. CONTRAINTES GEOLOGIQUES POUR LE DEVELOPPEMENT DE LA GEOTHERMIE SUR SONDES GEOTHERMIQUES VERTICALES (SGV) .... 140 5.3.1. Cavités anthropiques ............................................................................. 141 5.3.2. Zones karstiques .................................................................................... 141 5.3.3. Zones avec présence de gypse ............................................................. 141

6. Diffusion de la cartographie sur internet ........................................................... 143

6.1. MISE A DISPOSITION DE LA CARTOGRAPHIE REGIONALE DES AQUIFERES SUPERFICIELS SOUS FORME D’UNE GRILLE ...................... 143

6.2. MISE EN LIGNE DE L’ATLAS SUR LE SITE « GEOTHERMIE PERSPECTIVES » .......................................................................................... 147 6.2.1. Rubriques générales sur l’espace régional de Picardie ......................... 148



6.2.2. Outil de consultation de l’Atlas régional .................................................. 151

6.3. AVERTISSEMENT .......................................................................................... 155

7. Conclusions .......................................................................................................... 157

8. Glossaire ............................................................................................................... 159

9. Bibliographie ......................................................................................................... 161

Liste des figures Figure 1 - Carte des communes de Picardie de plus 5 000 habitants (© Conseil régional de Picardie) .................................................................................................................................. 15

Figure 2 - Carte régionale harmonisée de la région Picardie (©BRGM) ..................................... 16

Figure 3 - Coupe géologique sud-ouest – nord-est (Pays de Thelles – Thiérache) (©BRGM) ..................................................................................................................................... 17

Figure 4 - Coupe stratigraphique du bassin de Paris .................................................................. 18

Figure 5 - Coupe des aquifères superficiels en Picardie ............................................................. 20

Figure 6 - Coupe géologique transversale du Bassin Parisien et les grands aquifères profonds (©BRGM) ...................................................................................................................... 30

Figure 7 - Principe de l’élaboration des cartes du potentiel géothermique régional .................... 38

Figure 8 - Principe de la spatialisation des données (source ArcGis Desktop) ........................... 40

Figure 9 - Démarche de cartographie unicritère (classification et indexation) ............................. 42

Figure 10 - Principe de l’analyse multicritères ............................................................................. 43

Figure 11 - Schéma explicitant les différents régimes de nappe (source BRGM) ....................... 44

Figure 12 - Représentation en boîte à moustaches des profondeurs d’accès par aquifère ........................................................................................................................................ 47

Figure 13 - Distribution du nombre de données "profondeur d'accès à la ressource" ................ 49

Figure 14 - Carte des données ponctuelles des profondeurs d'accès à la ressource ................. 49

Figure 15 - Représentation en boîte à moustaches des débits spécifiques par aquifère ............ 53

Figure 16 - Distribution des données de débit exploitable collectées au sein des classes de productivité .............................................................................................................................. 54

Figure 17 - Carte des données ponctuelles des débits spécifiques ............................................ 55

Figure 18 - Corrélation entre les températures des eaux souterraines et les profondeurs des ouvrages ................................................................................................................................ 57

Figure 19 - Corrélation entre les températures des eaux souterraines et les profondeurs des niveaux piézométriques (ou niveau d’eau dans les ouvrages) ............................................. 58


Figure 20 - Représentation en boîte à moustaches des températures par aquifère ................... 60

Figure 21 - Nombre de données par classes de température ..................................................... 61

Figure 22 - Carte des données ponctuelles de température ....................................................... 61

Figure 23 - Carte de répartition du meilleur aquifère superficiel ................................................. 68

Figure 24 - Méthodologie employée par GeoGreen pour l’analyse des RFS ............................. 72

Figure 25 - Structure type de la feuille Excel synthétisant les données disponibles. .................. 73

Figure 26 - Répartition des puits par niveau géologique final ..................................................... 74

Figure 27 - Extension des réservoirs du Lusitanien .................................................................... 82

Figure 28 - Lithologie simplifiée des puits de l’étude (Lusitanien) : Comparaison avec la carte d’extension des faciès réservoirs du Lusitanien (carte BRGM, 1976) ............................... 83

Figure 29 - Porosité du Lusitanien ............................................................................................... 85

Figure 30 - Répartition géographique de la porosité moyenne du Lusitanien. Comparaison avec l’extension des réservoirs du Lusitanien (carte BRGM, ELF Aquitaine, 1976) ........................................................................................................................... 85

Figure 31 - Perméabilité du Lusitanien ........................................................................................ 86

Figure 32 - Répartition géographique de la perméabilité du Lusitanien. Comparaison avec l’extension des réservoirs du Lusitanien (carte BRGM, ELF Aquitaine, 1976) ................... 87

Figure 33 - Salinité du Lusitanien ................................................................................................ 88

Figure 34 - Salinité du Lusitanien en fonction de la profondeur absolue .................................... 88

Figure 35 - Répartition géographique de la salinité du Lusitanien. Comparaison avec la carte hydrochimie du Lusitanien (carte BRGM, ELF Aquitaine, 1976) ........................................ 89

Figure 36 - Pression absolue du Lusitanien en fonction de la profondeur absolue .................... 90

Figure 37 - Température du Lusitanien en fonction de la profondeur absolue ........................... 91

Figure 38 - Répartition géographique de la température du Lusitanien. Comparaison avec la carte température du Lusitanien (carte BRGM, ELF Aquitaine, 1976) ........................... 91

Figure 39 - Débit du Lusitanien ................................................................................................... 92

Figure 40 - Lithologie simplifiée des puits de l’étude (Bathonien). Comparaison avec les faciès du Bathonien (à partir de la carte IFPEN, 2002) ............................................................... 95

Figure 41 - Porosité du Dogger calcaire ...................................................................................... 97

Figure 42 - Répartition géographique des porosités moyennes du Bathonien ........................... 98

Figure 43 - Répartition géographique porosités moyennes du Bajocien .................................... 98

Figure 44 - Perméabilité du Dogger calcaire ............................................................................... 99

Figure 45 - Répartition géographique des perméabilités moyennes Bathonien ....................... 100

Figure 46 - Répartition géographique des perméabilités moyennes du Bajocien ..................... 100

Figure 47 - Salinité du Dogger calcaire ..................................................................................... 101

Figure 48 - Salinité du Bathonien en fonction de la profondeur absolue .................................. 102

Figure 49 - Salinité du Bajocien en fonction de la profondeur absolue ..................................... 102



Figure 50 - Répartition géographique des salinités moyennes du Bathonien. Comparaison avec la carte hydrochimie du Dogger (carte BRGM, ELF Aquitaine, 1976) ........ 103

Figure 51 - Répartition géographique des salinités moyennes du Bajocien .............................. 103

Figure 52 - Pression du Bathonien en fonction de la profondeur absolue ................................. 104

Figure 53 - Pression du Bajocien en fonction de la profondeur absolue ................................... 105

Figure 54 - Température du Bathonien en fonction de la profondeur absolue .......................... 106

Figure 55 - Température du Bajocien en fonction de la profondeur absolue ............................ 106

Figure 56 - Répartition géographique de la température du Bathonien. Comparaison avec la carte température du Dogger (carte BRGM, ELF Aquitaine, 1976) ............................. 107

Figure 57 - Débit du Bathonien .................................................................................................. 108

Figure 58 - Zone d’extension des réservoirs du Sinémurien-Hettangien et du Rhétien (carte BRGM, ELF Aquitaine, 1976) .......................................................................................... 110

Figure 59 - Lithologie simplifiée des puits de l’étude (Sinémurien). Comparaison avec les faciès du Sinémurien-Hettangien (à partir de la carte IFPEN 2002) .................................... 111

Figure 60 - Lithologie simplifiée des puits de l’étude (Hettangien). Comparaison avec les faciès du Sinémurien-Hettangien (à partir de la carte IFPEN 2002) .................................... 112

Figure 61 - Porosité du Lias inférieur calcaire ........................................................................... 113

Figure 62 - Répartition géographique des porosités moyennes du Sinémurien calcaire .......... 114

Figure 63 - Répartition géographique des porosités moyennes de l'Hettangien calcaire ......... 114

Figure 64 - Perméabilité du Lias inférieur calcaire .................................................................... 115

Figure 65 - Répartition géographique des perméabilités moyennes du Sinémurien calcaire ....................................................................................................................................... 116

Figure 66 - Répartition géographique des perméabilités moyennes de l'Hettangien calcaire ....................................................................................................................................... 116

Figure 67 - Salinité de Lias inférieur calcaire ............................................................................. 117

Figure 68 - Salinité du Lias inférieur calcaire en fonction de la profondeur absolue ................. 118

Figure 69 - Répartition géographique de la salinité moyenne de l'Hettangien . Comparaison avec la carte hydrochimie du Sinémurien-Hettangien (carte BRGM, ELF Aquitaine, 1976) ......................................................................................................................... 118

Figure 70 - Pression du Lias inférieur calcaire en fonction de la profondeur absolue ............... 119

Figure 71 - Lithologie simplifiée des puits de l’étude (Rhétien). Comparaison avec les faciès du Rhétien marin (à partir de la carte IFPEN 2002) ........................................................ 121

Figure 72 - Lithologie simplifiée des puits de l’étude (Rhétien). Comparaison les avec faciès du Rhétien continental (à partir de la carte IFPEN 2002) ................................................ 121

Figure 73 - Porosité du Rhétien ................................................................................................. 122

Figure 74 - Répartition géographique des porosités moyennes du Rhétien ............................. 123

Figure 75 - Perméabilité du Rhétien .......................................................................................... 124

Figure 76 - Répartition géographique des perméabilités moyennes du Rhétien ....................... 124


Figure 77 - Lithologie simplifiée des puits de l’étude (Trias). Comparaison avec les faciès de la formation de Chaunoy (à partir de la carte IFPEN 2002) ....................................... 127

Figure 78 - Lithologie simplifiée des puits de l’étude (Trias). Comparaison avec faciès des grès de Donnemarie (carte IFPEN 2002) ........................................................................... 127

Figure 79 : Porosité du Trias gréseux ....................................................................................... 129

Figure 80 - Répartition géographique des porosités moyennes du Trias ................................. 129

Figure 81 - Perméabilité du Trias gréseux ................................................................................ 130

Figure 82 - Répartition géographique des perméabilités moyennes du Trias ........................... 131

Figure 83 - Loi k/phi dans le Trias ............................................................................................. 131

Figure 84 - Salinité du Trias gréseux ......................................................................................... 132

Figure 85 - Salinité du Trias en fonction de la profondeur absolue ........................................... 133

Figure 86 - Répartition géographique de la salinité du Trias. Comparaison avec la carte hydrochimie du Trias (carte BRGM, ELF Aquitaine, 1976) ....................................................... 133

Figure 87 - Transcription maillée des entités aquifères spatialisées et de leurs attributs associés sur le critère de surface .............................................................................................. 144

Figure 88 - Maillage de l'information – cas de deux aquifères superposés .............................. 145

Figure 89 - Carte de superposition des aquifères à l’échelle du territoire picard ...................... 146

Figure 90 - Page d’accueil du site geothermie-perspectives ..................................................... 147

Figure 91 - Page d’accueil de l’espace régional sur le site geothermie-perspectives .............. 148

Figure 92 – Présentation de la page d’acceuil et la page 1 « Le développement de la géothermie en région » .............................................................................................................. 150

Figure 93 - Fenêtre d’interrogation de l’outil via la carte régionale ........................................... 152

Figure 94 - Fenêtre de recherche par commune ....................................................................... 152

Figure 95 - Fenêtre cartographique à l’échelle communale ...................................................... 153

Figure 96 - Fiche de renseignements fournie pour une maille .................................................. 154



Liste des tableaux Tableau 1 – Surface totale et affleurante des aquifères superficiels en région Picardie ............. 21

Tableau 2 - Types d'entités hydrogéologiques ............................................................................ 33

Tableau 3 - Tableau multi-échelle des entités hydrogéologiques du Bassin parisien en Picardie (en bleu les systèmes aquifères et en vert les domaines hydrogéologiques) ............... 35

Tableau 4 - Vue synthétique de l’organisation spatiale des entités sédimentaires de niveau 2 en Picardie ..................................................................................................................... 36

Tableau 5 - Nombre de données des profondeurs d’accès par aquifère .................................... 45

Tableau 6 - Classes de profondeur d’accès à la ressource prises en compte ............................ 48

Tableau 7 - Nombre de données de débit exploitable par aquifère ............................................. 52

Tableau 8 - Classes de productivité prises en compte ................................................................ 54

Tableau 9 - Nombre de données de température par aquifère ................................................... 59

Tableau 10 - Classes de température d’aquifère prises en compte ............................................ 60

Tableau 11 - Classification et indexation des critères de potentialité géothermique des aquifères très basse énergie ........................................................................................................ 66

Tableau 12 - Pourcentage du territoire concerné, en fonction du potentiel géothermique attribué ......................................................................................................................................... 68

Tableau 13 - Répartition du potentiel par aquifère ...................................................................... 69

Tableau 14 - Répartition des meilleurs aquifères en fonction de la proportion du territoire concerné ........................................................................................................................ 69

Tableau 15 - Proportions du territoire concerné par une superposition des entités aquifères définies dans cette étude ............................................................................................. 70

Tableau 16 - Description lithostratigraphique du Dogger ............................................................ 94

Liste des annexes Annexe 1 Echelle stratigraphique du bassin de Paris .............................................................. 163

Annexe 2 Carte des profondeurs d’accès et des débits exploitables de l’aquifère de la craie ............................................................................................................................................ 167

Annexe 3 Carte régionale du potentiel géothermique régional des principaux aquifères superficiels ................................................................................................................................. 171

Annexe 4 Carte du potentiel géothermique régional du meilleur aquifère superficiel .............. 179

Annexe 5 Liste et carte de répartition des forages utilisés pour l’étude sur les aquifères profonds (Etude Geogreen, 2012) ............................................................................................. 183

Annexe 6 Cartographies des potentiels géothermiques des aquifères profonds ..................... 189

Annexe 7 Cartographies des zones de contraintes hydrogéologiques et géologiques ............ 207



1. Introduction

La production de chaleur d’origine géothermique peut provenir de différents types de ressources en fonction de la profondeur et de la température exploitée.

L’énergie contenue dans les couches superficielles et profondes du sous-sol, que ce soit dans les terrains eux-mêmes, les nappes alluviales ou les aquifères à différentes profondeurs, peut ainsi être exploitée dans des conditions très intéressantes grâce à la mise en œuvre des pompes à chaleur (PAC), systèmes thermodynamiques qui permettent de remonter la température naturelle à une température compatible avec les besoins de locaux à chauffer.

L’objet du présent projet est d’évaluer les potentialités que représentent les ressources géothermiques superficielles, situées à une profondeur inférieure à 100 m, ce qui correspond à la géothermie très basse énergie (température de l’aquifère inférieure 30°C), ainsi que des aquifères profonds permettant une géothermie basse énergie (température de l’aquifère entre 30 et 90°C).

Le rapport présenté est le résultat d’une convention entre la DREAL Picardie, l’ADEME et le BRGM pour l’étude du potentiel géothermique de la région Picardie.

Il s’agit dans cette étude de caractériser les possibilités en géothermie sur le territoire de la Picardie. Cette caractérisation porte sur l’énergie contenue dans les aquifères, en d’autres termes le « potentiel géothermique des aquifères ».

L’atlas comprend un système d’information géographique (SIG) mis en ligne via le site Internet de l’ADEME et du BRGM spécifique à la géothermie : www.geothermie-perspectives.fr.

Cet atlas s’inscrit comme un outil d’aide à la décision, en première approche, destiné au grand public, maîtres d’œuvres (bureaux d’études, architectes) et maîtres d’ouvrages afin qu’ils puissent étudier une solution géothermique lors d’un choix énergétique. Les informations présentées revêtent un caractère indicatif, la détermination exacte des caractéristiques locales de la ressource nécessite une étude de faisabilité qui sera confiée par le maître d’ouvrage à un bureau d’études spécialisé.

La présente étude est scindée en deux documents (deux tomes). Ce premier tome est consacré à la méthodologie employée pour créer cet atlas, aux résultats obtenus par aquifères et enfin aux modalités de la diffusion des résultats sur le site géothermie-perspectives.

Le second tome traite, quant à lui, des principes généraux de la géothermie, des conditions de montage d’une opération géothermique en incluant les principaux mécanismes d’aides et procédures incitatives, de la législation en vigueur en matière de géothermie. Dans ce dernier document, un état des lieux de la filière géothermie et les perspectives de développement de la filière géothermie en Picardie sont également


esquissés. L’accent a été mis sur les conditions nécessaires pour favoriser l’emploi en région Picardie dans ce secteur qui devrait bénéficier des orientations inscrites dans le SCRAE de la région.

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2.3. L’HYDROGEOLOGIQUE DE LA REGION PICARDE

Les principaux aquifères de la région Picardie (du plus récent au plus ancien) pris en compte dans l’atlas du potentiel géothermique, sont :

• les sables et grès de Fontainebleau,

• les calcaires de Brie,

• les calcaires de Champigny et faciès gypseux associés,

• les sables et grès de Beauchamp et les sables d'Auvers,

• les calcaires du Lutétien,

• les sables de Cuise de l'Yprésien supérieur,

• les sables du Thanétien (Paléocène),

• la craie blanche du Turonien supérieur au Campanien (Séno-Turonien),

• les sables verts de l'Albien,

• les sables et grès du Néocomien,

• les calcaires du Tithonien (Lusitanien),

• les calcaires du Bathonien et Callovien inférieur (Dogger),

• les calcaires et les grés du Jurassique inférieur (Lias),

• les grés du Rhétien,

• et les grés du Trias.

Ils sont décrits dans les paragraphes suivants.

2.3.1. Description des « principales » entités hydrogéologiques superficielles et intermédiaires

Les terrains affleurants en Picardie sont pour l’essentiel des couches datées du Crétacé et du Tertiaire. Quinze systèmes aquifères superficiels et intermédiaires distincts y sont recensés dans les différentes couches sédimentaires à des profondeurs inférieures à 100 m de la surface du sol (Figure 4,

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121A Craie blanche du Turonien sup. au Campanien (Sénonien) 17 613 10 866 90,79%

121E Craie marneuse du Turonien 18 814 1 200 96,98%122E Craie marneuse et glauconieuse du Cénomanien 19 067 158 98,29%128A Sables verts de l'Albien 19 011 91 98,00%128E Sables et Grès du Néocomien 8 400 79 43,30%131A Calcaires du Tithonien 14 409 77 74,28%143 A Calcaires du Bathonien 18 841 28 97,12%

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Tableau 1 – Surface totale et affleurante des aquifères superficiels en région Picardie

a) Systèmes alluviales

Il s'agit des formations alluviales anciennes et récentes.

Les nappes alluviales individualisées en tant que telles n’existent que dans les grandes vallées telles que l’Oise, l’Aisne, la Somme et leurs principaux affluents au fond desquelles existent des dépôts alluvionnaires grossiers épais. Les alluvions sont constituées principalement de sable et de graviers non consolidés sur une épaisseur souvent inférieure à 10 m et en régime libre ou parfois captif sous des formations tourbeuses.

Les alluvions reposant sur de la craie ou les formations de l’Eocène sont en continuité hydraulique et forment un seul et même aquifère dont le comportement hydrodynamique est indissociable. Les nappes alluviales sont ainsi rarement exploitées directement mais sont par contre fréquemment exploitées indirectement chaque fois qu’elles sont en relation avec les nappes sous-jacentes qui, elles, sont sollicitées par de nombreux captages. Les perméabilités sont très élevées et les ressources très importantes. Les ouvrages de captage peuvent fournir de forts débits.

Lorsque le substratum est formé de couches imperméables, la nappe des alluvions est alors indépendante et forme une unité hydrogéologique à part entière mais souvent de faible épaisseur. La productivité des installations dépend de l’épaisseur et de la granulométrie de la zone saturée. Du fait de l’hétérogénéité des dépôts alluvionnaires, il est généralement difficile de prévoir avec certitude les possibilités d’une nappe alluviale.

Elle est toutefois localement exploitée seule dans la vallée de la Marne et de l’Aisne où elle repose sur une formation imperméable, les argiles du Sparnacien et son épaisseur est importante. A Château Thierry, les débits potentiels exploitables atteignent


fréquemment 100 m3/h. La transmissivité moyenne de l’aquifère tourne autour de 10-2 m²/s.

Reliée hydrauliquement aux rivières et aux réservoirs sous-jacents (craie, sables) ou latéraux, l'eau de la nappe alluviale est soumise à des variations chimiques saisonnières et locales. De ce fait, elle reflète plus la qualité des nappes contigües qui l'alimentent qu'une qualité intrinsèque. Proche du sol, elle subit une aération génératrice d'oxydes ferriques et des apports superficiels tributaires des activités humaines (vallées de l'Aisne, de l'Oise et de la Marne).

Les alluvions peuvent être localement intéressantes pour alimenter des pompes à chaleur (vallée de la Marne et de l’Aisne). Le captage de la nappe de la craie sous-jacente dans les vallées de la Somme et de l’Oise est préférable.

b) Grand Système Multicouche Oligo-Miocène du Bassin de Paris Cet ensemble comprend les systèmes aquifères suivants :

• Sables et Grès de Fontainebleau Il s'agit d'une assise de sables blancs qui n’occupe qu’une très petite surface au sud-est de la région. Ces sables se sont déposés en milieu marin et auraient été ensuite repris dans une phase éolienne à la fin du cycle Stampien qui aurait ainsi donné cette alternance observée de cordons dunaires à grésification et de chenaux dunaires.

Malgré leur caractère aquifère, les Sables et Grès de Fontainebleau (aquifère des sables du Stampien) ne constituent pas une ressource en eau souterraine en Picardie du fait de leur faible extension. Dans l’Aisne, ils sont associés aux Calcaires et Meulières de Brie sous-jacents (cf. ci-après) pour constituer un aquifère bicouche à nappe libre.

La nappe du Stampien ne fournit que de faibles débits par des sources ponctuelles. A l’exception de rares cas locaux, cette nappe ne peut donc alimenter en eau que des forages destinés aux pompes à chaleur.

Elle est peu minéralisée avec un pH acide (pH entre 5 et 6) caractéristique d'eaux de terrains siliceux.

• Calcaires de Brie Ces calcaires de Brie (Sannoisien) ne sont présents en Picardie qu’au sud du département de l’Aisne. Cette assise est composée de marnes calcareuses tendres et de calcaires plus ou moins durs. L’épaisseur des calcaires de Brie (Argiles à meulières non comprises) n’excède pas la dizaine de mètres. Les facies latéraux sont représentés par les Caillasses d’Ogremont, les Calcaire de Sannois et les Marnes à huîtres.

Bien qu’étant aquifères, les Calcaires de Brie ne sont pas exploités en Picardie. La petite nappe perchée qu’ils renferment donne naissance, au contact des marnes supra-gypseuses, à des sources de déversement.



c) Grand Système Multicouche de l’Eocène du Bassin de Paris

Les Calcaires de Champigny, les Marno-calcaires de Saint-Ouen, les Sables de Beauchamps et d’Auvers constituent l’aquifère multicouche du Bartonien.

• Calcaires de Champigny et faciès gypseux associés Présents uniquement dans l’extrême sud du département de l’Aisne, en rive gauche de la Marne, les Calcaires de Champigny présentent des variations latérales de faciès, décrites dans la synthèse géologique du Bassin de Paris. Cette formation peut atteindre une épaisseur de 40 m.

A leur base, plus siliceux, ils constituent un réservoir aquifère conséquent à perméabilité de fissures élevées (karsts) qui est à l’origine des sources de la Dhuys (230 l/s) qui, après avoir fourni de l'eau potable à Paris pendant de longues années, alimentent désormais la ville de Marne-la-Vallée.

La nappe est moyennement minéralisée mais présente quelquefois des troubles aux émergences naturelles avec des fluctuations en pH, résistivité, chlorures, sulfates et nitrates.

• Marnes et Calcaires de l’Eocène supérieur Présente essentiellement dans le Tardenois et le Valois, cette formation, épaisse d’une vingtaine de mètres, regroupe les Calcaires de Saint-Ouen, les Sables et Grès de Beauchamp ainsi que les Sables d’Auvers.

Les Calcaires de Saint-Ouen sont marneux, ce qui leur confère une faible perméabilité. Ils contiennent de nombreuses intercalations gypseuses et les eaux sont assez minéralisées en bicarbonates de calcium avec des teneurs élevées en sulfates, chlorures et magnésium.

Les Sables de Beauchamp et d’Auvers sont des sables fins, d’assez faible perméabilité d’interstices. Gisant dans des terrains siliceux, les eaux sont moins minéralisées lorsque la nappe est superficielle. Par contre, sous les terrains marneux supérieurs, elles se chargent en éléments sulfatés, bicarbonatés calciques et magnésiens.

Ces deux formations sont localement aquifères et contiennent des nappes de faible extension qui sont peu exploitées.

En raison des faibles débits fournis et de la discontinuité de ces aquifères, ils ne constituent pas un objectif intéressant pour alimenter des pompes à chaleur ayant des puissances significatives pour chauffer des bâtiments tertiaires ou des petits collectifs d’habitation.

• Calcaires du Lutétien Présent dans la partie sud de l’Aisne et de l’Oise, le réservoir du Lutétien, à prédominance calcaire sur une trentaine de mètres, présente des faciès plus sableux à la base (en continuité avec les Sables de l’Yprésien supérieur là où les Argiles de Laon n’existent pas ou ont disparu par érosion) et plus marneux dans la partie sommitale sur une épaisseur de 10 à 15 m.

Les transitions lithologiques ne sont pas progressives, et cette hétérogénéité structurelle se répercute dans la transmissivité de l’aquifère, qui peut atteindre des


valeurs élevées supérieures à 10-2 m2/s dans les calcaires diaclasés, et baisser à 10-4 m2/s dans les bancs marneux.

C’est un aquifère épais de 30 à 40 m, à perméabilité d’interstices et de fissures et généralement libre, il donne naissance à de nombreuses sources exploitées.

Les débits potentiels peuvent atteindre plusieurs dizaines de mètres cubes. En raison de la forte hétérogénéité de la perméabilité de fissures du réservoir, les transmissivités sont très variables d'un point à un autre. C'est ainsi que si l'on recoupe, dans un ouvrage de captage, une ou plusieurs grosses fissures, on obtiendra des débits de pompage souvent supérieurs à 100 m3/h, alors que si l'on reste dans la roche compacte on n'obtiendra guère que des débits inférieurs à 10 m3/h.

Les argiles de Laon peuvent constituer une séparation entre les sables de Cuise et les calcaires du Lutétien. Dans ce cas, l’exploitation de ces deux aquifères nécessite l’utilisation de deux puits distincts. Dans le cas contraire, une utilisation simultanée est envisageable, permettant une production énergétique plus importante.

Les eaux de cette nappe sont assez minéralisées naturellement par le cortège en sulfates, sodium, potassium et magnésium. Le fer est souvent présent ainsi que le fluor mais à des teneurs moyennes. La composition minérale des eaux de cette nappe comporte des variations saisonnières et locales. La protection aléatoire du réservoir et sa perméabilité de fissures permettent des infiltrations superficielles et des circulations accélérées qui contribuent à augmenter épisodiquement la charge minérale en sulfates, nitrates, fer. Au sud du département de l’Aisne, les eaux des calcaires marneux lutétiens, sous recouvrement des marnes bartoniennes, peuvent se charger en sulfates d'origine gypseuse.

Globalement, l’aquifère du Lutétien présente un bon potentiel pour alimenter des pompes à chaleur dans le sud de l’Oise et de l’Aisne sous une ligne Creil-Reims.

• Sables de Cuise (Yprésien supérieur) Ce réservoir est présent dans toute la région et au sud d’une ligne reliant Clermont à Ham.

Constitué de sables fins gris à stratification entrecroisée avec des lits de mollusques marins, saumâtres et continentaux. Ce faciès passe latéralement aux Sables de Pierrefonds.

L’épaisseur de cette formation (20 à 70 m) lui assure une réserve en eau importante, bien alimentée au niveau des affleurements du Sud de l’Oise et de l’Aisne, et à l’aplomb des réservoirs calcaires sus-jacents en l’absence des Argiles de Laon. L’épaisseur de cette formation décroit vers le sud. Reposant sur les Argiles du Sparnacien qui en constituent le mur, la nappe est drainée par les vallées qui la recoupent. De nombreuses sources émergent des sables au contact des argiles sparnaciennes. Au sud du département de l'Aisne, l'aquifère des Sables de Cuise est en communication hydraulique avec l'aquifère des Calcaires du Lutétien, ce qui accroit sa productivité ; mais plus au nord les Argiles de Laon s'intercalent entre ces deux aquifères et la productivité des sables diminue.



La roche réservoir hormis quelques exceptions est saturée. La perméabilité d’interstice du réservoir est constante mais peu élevée. Les transmissivités y demeurent faibles (< 5.10-3 m²/s). Les débits peuvent être importants mais dépendent directement de la puissance du réservoir. On peut, si l’on capte la nappe sur toute sa hauteur, obtenir des débits compris entre 25 et 100 m3/h. Cette variabilité nécessite la réalisation d’une étude hydrogéologique en préalable à chaque projet. Les eaux de cette nappe sont assez minéralisées naturellement par le cortège en sulfates, sodium, potassium et magnésium. Le fer est souvent présent ainsi que le fluor mais à des teneurs moyennes. En-dehors des secteurs affleurants de bordure de vallées, où des apports superficiels peuvent perturber l'équilibre chimique, la nappe ne reçoit pas une alimentation directe. Le niveau de l'Argile de Laon limite les migrations d'éléments azotés et métalliques. Cet aquifère est très intéressant pour d’alimentation de pompes à chaleur dans le sud de l’Aisne et de l’Oise sous une ligne Creil-Compiègne-Laon.

d) Grand Système Multicouche du Paléocène et Grand système Multicouche du Crétacé supérieur (Séno-Turonien)

• Sables du Thanétien (Paléocène) Les Sables du Thanétien (ex-Landénien ou de Bracheux) s’étendent sur pratiquement 7000 km² dans le quart sud-est de la région.

Plus au nord, cette formation ne subsiste que par lambeaux sous forme de placages peu épais et absente au sud d’une ligne reliant Senlis à Château-Thierry.

Grâce à sa perméabilité homogène d’interstices, le réservoir thanétien contient une nappe continue, libre à la périphérie des dépôts tertiaires, mais le plus souvent captive sous les argiles du Sparnacien. Même en présence d’un mur très argileux comme dans le nord de l’Aisne, il est en communication avec celui de la craie et constitue alors une roche magasin drainée par la nappe sous-jacente, naturellement ou par les pompages.

La nappe est continue, libre à la périphérie des dépôts tertiaires puis captive sous les argiles du Sparnacien. La présence d’argile dans la matrice sableuse lui donne une transmissivité assez faible (en moyenne 3,8 10-3 m2/s-1 selon les données de 15 dossiers BSS). Les eaux de cette nappe sont assez minéralisées. Elles contiennent des teneurs en sulfates, sodium, potassium assez fortes.

Cet aquifère est individualisé lorsqu’il est sur une couche argileuse. C’est le cas dans le Soissonnais, dans la vallée de l’Oise entre Compiègne et Noyon. Sinon la nappe est confondue avec celle de la craie sous-jacente avec qui elle constitue un aquifère bi-couche.

Dans ce cas pour définir le potentiel géothermique, nous l’avons associée au niveau de la craie et le toit de l’aquifère est celui du Thanétien.


• Craie blanche du Turonien Supérieur-Campanien (Turonien – Sénonien) La Craie blanche est pratiquement présente partout dans le nord de la France et son épaisseur est de plusieurs dizaines de mètres allant de 100 m à 600 m du nord vers le sud du Bassin Parisien. Les terrains crayeux affleurent sur la moitié du territoire picard au nord d’une ligne Gisors-Beauvais-Noyon-Laon-Reims. De par sa structure poreuse et son réseau de fissures secondaire, la craie constitue un réservoir aquifère continu, étendu et épais. La nappe qu’elle contient est libre puis devient captive sous les couvertures argilo-sableuses et les alluvions tourbeuses de certaines vallées (Somme, Oise,…) et sous des formations récentes du Quaternaire en bordure du littoral (Marquenterre, Bas-champs).

La nappe de la craie constitue la ressource en eau la plus importante du département, en superficie puisqu’elle couvre presque tout le territoire, et en production puisqu’elle satisfait les trois quarts des besoins en eau du département.

On distingue deux types de porosité dans la craie : la porosité d’interstice (ou primaire, ou matricielle) et la porosité de fissures (ou secondaire, ou macroporosité), liée au degré de fissuration de la roche. La première contribue à la perméabilité matricielle, de l’ordre de 10-5 m.s-1, et la deuxième à la perméabilité de fractures, de l’ordre de 10-3 à 10-2 m.s-1. C’est elle qui conditionne l’écoulement de la nappe.

La fissuration de la craie est d’origine tectonique et climatique (« weathering1 »). Seuls les trente à cinquante premiers mètres sous le niveau de la nappe sont concernés par ce phénomène. Au-delà, ces fissures disparaissent et la craie devient trop compacte pour être suffisamment perméable. Cette craie peu perméable devient le mur de la nappe, à l’exception de certaines zones où l’on rencontre des lits de silex qui permettent à l’eau de circuler. Seule la partie superficielle (< 50 m) de l’aquifère de la craie peut donc être considérée comme une ressource pour la géothermie basse énergie en Picardie

Dans la Somme et le nord de l’Aisne, un faciès particulier constitué de marnes turoniennes ou appelés « Dièves » en forme le substratum (voir Figure 3).

La nappe de la craie est libre dans la partie nord et centrale de la région picarde (hormis sous les alluvions tourbeuses des cours d’eau où elle peut être localement captive). Son alimentation dépend des précipitations efficaces qui s’infiltrent via la zone non saturée, qui peut atteindre plusieurs dizaines de mètres d’épaisseur sous les plateaux. Elle devient captive dans la moitié sud du département, sous recouvrement des terrains tertiaires. Cette craie sous recouvrement tertiaire a moins subi le « weathering » qui confère au réservoir sa porosité de fissures et de ce fait, elle y est moins productive.

La profondeur du toit de la nappe va de plus de 60 m sous les plateaux à moins de 1 m en vallée humides.

Pour définir le potentiel géothermique de la nappe de la craie, nous avons regroupé les aquifères du Sénonien, du Turonien et des sables du Thanétien. En effet la craie du

1 Altération sous l’effet des conditions météorologiques



Sénonien est généralement en continuité hydraulique avec les sables du Thanétien sus-jacents.

Le niveau de la craie du Cénomanien est différencié du niveau Turonien Sup-Campanien dans la cartographie BD Lisa parce qu’il est parfois séparé de la craie du Sénonien par les « Dièves » du Turonien. Il est donc individuellement exploitable dans le nord-est de l’Aisne (Thiérache) où les « Dièves » sont présentes et là où la craie du Cénomanien affleure.

L’épaisseur de l’aquifère de la craie est donc très variable et les transmissivités en sont affectées : entre 10-1 et 10-4 m2/s-1. Les débits fournis par la nappe de la craie sont souvent supérieurs à 100 m3.h-1. Cependant, les débits exploitables varient considérablement selon la localisation du forage : les zones de plateaux sont défavorisées tandis que, à l’inverse, dans les vallées, topographiquement plus basses et dont le sous-sol crayeux est plus fissuré, la productivité est meilleure mais surtout plus constante. Au sud-est, la craie est recouverte par les terrains tertiaires et devient captive. Sa productivité baisse alors fortement et devient quasi-nulle.

En régime libre, les eaux de la craie ont un faciès bicarbonaté calcique qui contribue à leur donner une dureté assez forte (>30°) et un pH légèrement basique (7 à 8). Parmi les éléments majeurs les plus fréquemment rencontrés, les sulfates (10 mg/l) associés au magnésium (5 mg/l) et les chlorures (15 mg/l) associés au sodium (7 mg/l) participent à la minéralisation naturelle qui reste en général assez moyenne. A l'approche des recouvrements tertiaires, leurs teneurs augmentent sous l'effet d'apports d'eau ayant transité dans les terrains argilo-sableux supérieurs.

Cet aquifère est très intéressant pour d’alimentation de pompes à chaleur pour les trois départements picards au nord d’une ligne allant de Senlis à Villers-Cotterêts. Pour une grande partie de la région, cette nappe représente le seul niveau aquifère superficiel exploitable hormis les nappes localement contenues dans les alluvions

e) Grand Système Multicouche du Crétacé inférieur (Albien à Néocomien) du Bassin de Paris

• Sables verts de l’Albien inférieur Ce réservoir s’étend sur toute la région Picardie au sud d’une ligne reliant Berck à Hirson. L’Albien est représenté par des « sables verts » : ce sont des sables quartzeux, glauconieux et parfois argileux. Dans le Pays de Bray, les sables verts affleurent à la périphérie de la boutonnière d’une façon pratiquement continue sauf dans la partie septentrionale où, au nord d’une ligne Sainte-Geneviève – Grumesnil, ils disparaissent et semblent passer latéralement au faciès du Gault. Ils affleurent également en Thiérache dans l’Aisne, sur les contreforts des Ardennes. Ces sables sont reconnus dans toute la région et contiennent une nappe captive sous les Argiles du Gault.

L’aquifère est peu épais et peu profond au nord de l’Aisne mais sa puissance augmente vers le sud pour atteindre une profondeur de 700 m NGF et une épaisseur de 50 m à Château-Thierry.

Cette nappe est très peu exploitée du fait de l’ensablement rapide des ouvrages. En outre dans le sud du département, l’aquifère des Sables verts de l’Albien est classé en ZRE (Zone de Répartition des Eaux), ce qui lui confère un statut particulier assorti


d'une réglementation stricte qui interdit tout nouveau forage captant la nappe. Une grande partie de l’aquifère des Sables verts de l’Albien est en effet considérée comme une ressource stratégique à préserver quantitativement et qualitativement pour l’alimentation en eau potable de la ville de Paris.

A ce stade de l’étude très peu de données sur l’exploitation de cet aquifère en Picardie ont été collectées. Là où il affleure il donne de faibles débits (< 10 m3/h). Les sables verts de l’Albien constitueraient une ressource plus intéressante dans le cas de forages profonds (> 100 m) lorsqu’ils sont captifs. L’épaisseur utile du réservoir ne dépasse jamais 30 m.

Dans le sud de l’Aisne, les eaux géothermales offrent des températures comprises entre 15 et 35°C. Il est à signaler que les eaux sont ferrugineuses dans la nappe captive. Dans le nord de l’Aisne, ces eaux sont fortement minéralisées (équivalent NaCl de 3 à 8,5 g/l) et présentent un faciès géochimique chloruré-sodique. Plus au sud, la minéralisation diminue, les eaux deviennent bicarbonaté-sodiques.

Dans certaines zones, la perméabilité intrinsèque de la nappe peut atteindre 10-3 m/s. La nappe est fréquemment artésienne.

• Sables et grés du Néocomien (et Calcaires du Tithonien) Cette formation ("Faciès Wealdien"), de nature argilo-sableuse à faciès deltaïque continental, est comprise entre les argiles du Kimméridgien à la base et les argiles panachées du Barrémien au sommet. Les formations sablo-calcaires du Néocomien, et notamment des étages du Valanginien et Hauterivien, ainsi que du Tithonien supérieur (ou Portlandien supérieur) constituent un aquifère multicouche mal connu, les informations relatives à son sujet étant peu nombreuses.

Elle affleure suivant une auréole continue autour du "noyau Jurassique" de l’anticlinal du Pays de Bray. La nature du milieu de sédimentation de ce faciès ne permet d’y faire de subdivisions lithostratigraphiques fines. Cependant d’après certaines coupes il est possible de distinguer deux ensembles séparés par ravinement : un ensemble inférieur constitué de sables fins à moyens à lits humifères ou ligniteux et un ensemble supérieur constitué de sables grossiers avec lentilles d’argiles.

Le réservoir captif du Néocomien s’étend sur la région Picardie au sud d’une ligne reliant Amiens à Reims. Son toit est atteint à - 800 m NGF dans le sud de l’Aisne. L’épaisseur utile de ce réservoir ne dépasse pas 15 m de puissance. Les températures attendues sont supérieures de 2 à 4°C par rapport à celles de l’Albien. Ces eaux sont peu minéralisées : de l’ordre de 0,5 à 2,5 g/l équivalent NaCl. Le Néocomien semble fournir les débits les plus intéressants par rapport à l’Albien, supérieurs à 100 m3/h.



f) Synthèse En conclusion, plusieurs nappes « superficielles » sont susceptibles d’alimenter des systèmes de pompes à chaleur. Il s’agit des aquifères de la craie, des sables de Cuise (Yprésien) et des calcaires du Lutétien, dont les eaux sont essentiellement de très basse température : de l’ordre de 11°C. L’aquifère de la craie représente la principale ressource exploitable dans le département de la Somme, le nord et l’ouest de l’Oise et la partie septentrionale de l’Aisne. Le sud de l’Oise et de l’Aisne peut être alimenté par les nappes du Tertiaire. En effet, même si la craie peut localement y être très productive, les nappes du Cuisien et du Lutétien, plus proches de la surface et donc plus accessibles sont plus intéressantes sur le plan économique. Les aquifères du Crétacé inférieur sont peu profonds et constituent des réservoirs médiocres sous le département de la Somme mais s’épaississent et s’enfoncent vers le sud, sous les départements de l’Oise et de l’Aisne. Ils deviennent ainsi des réservoirs "tièdes" intéressants pour un captage géothermal. Cependant les données peu nombreuses sur ces aquifères font qu’une étude hydrogéologique en préalable à chaque projet est nécessaire.

2.3.2. Description des « principales » entités hydrogéologiques profondes

Les caractéristiques des aquifères dits « profonds » permettent généralement un échange direct de la chaleur sans utiliser de pompes à chaleur.

La géologie profonde du Bassin Parisien ne peut être approchée que par l’étude de nombreux sondages pétroliers réalisés dans cette zone géographiques qui doivent, dans tous les cas, être réinterprétés. Les coupes géologiques montrent le pendage des couches vers le centre du bassin ainsi que l’augmentation de l’épaisseur des niveaux du nord et de l’est vers le sud. Cet aspect est ainsi bien souligné par la terminaison de ces couches en biseau vers la périphérie du bassin et, particulièrement au droit de la région Picardie.

30

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Au droit du Bassin Parisien, le Lusitanien est constitué des trois réservoirs superposés :

- Le Séquanien : le réservoir supérieur est développé au sud du Bassin de Paris mais on le rencontre localement au centre et au nord-ouest. Il est formé d’un banc peu épais de calcaires oolithiques et de calcaires récifaux. Il s’épaissit au sud en prenant un aspect crayeux. Ce réservoir n’est cependant pas présent en Picardie ;

- Le Rauracien : le réservoir principal, qui constitue l’unité aquifère la plus importante du Lusitanien, est formé par des calcaires oolithiques et graveleux au centre du Bassin Parisien. Au nord-ouest vers le Pays de Bray, on observe principalement des niveaux détritiques grossiers (sables, grès) ;

- L’Argovien : le réservoir inférieur se rencontre uniquement au nord du Bassin de Paris. Il est composé au nord-ouest par des calcaires oolithiques avec des passages récifaux. Entre les rivières de l’Oise et de la Marne, le réservoir est formé d’une épaisse série crayeuse qui passe, au sud de l’Oise, à des calcaires oolithiques. La formation est alors en continuité avec le réservoir principal. Cet horizon devient marneux au sud de la Marne.

b) Grand Système Multicouche du Jurassique moyen du Callovien à l'Aalénien (Dogger) du Bassin de Paris

• Calcaires du Bathonien - Callovien inférieur et Calcaires du Bajocien ou Jurassique moyen (Dogger) – Bathonien et Bajocien : calcaires du Dogger

Les calcaires du Dogger (calcaire du Bathonien) sont présents sur toute la Picardie et affleurent dans la partie nord de l’Aisne. Dans la région d’Hirson, le Dogger contient une nappe libre dont le mur imperméable est constitué par les faciès marneux du Lias. Ce réservoir est très fracturé, parfois karstique localement (secteur de la Vallée du Thon), permettant d’assurer des débits intéressants.

Le Dogger se rencontre à l’affleurement à plus de 100 m NGF d’altitude à Hirson et s’enfonce progressivement sous les couches pour atteindre la cote - 1 750 m NGF dans le sud de l’Aisne. Plusieurs forages pétroliers ou à des fins géothermiques ont permis de localiser ce réservoir à 1 060 m de profondeur pour une épaisseur de 185 m à Saint-Just-en-Chaussée et à 1 700 m de profondeur dans la région de Creil.

La faille du Pays de Bray s’accentue en profondeur et le rejet peut atteindre 300 m.

Le mur de cet aquifère est constitué des argiles et marnes du Toarcien (Lias), tandis que le toit est formé par les marnes callovo-oxfordiennes.

Il est formé de trois réservoirs :


- Le Callovien (bioclastres et oolithes ferrugineuses) peu puissant,

- le Bathonien (calcaires oolithiques et graveleux), avec des épaisseurs allant de 50 à 200 m du nord au sud, est le réservoir principal,

- la base du Bajocien (calcaires cristallins) avec des épaisseurs allant de 100 à 150 m du nord au sud qui peut exceptionnellement constituer un réservoir annexe.

Il s’agit d’un aquifère multicouche calcaire dont la perméabilité est assurée par les nombreuses diaclases qui le fissurent. Les forages géothermiques réalisés dans le Bassin Parisien montrent que le réservoir susceptible de fournir la meilleure productivité est celui du Bathonien et en particulier son sommet, non loin de son contact avec le Callovien.

De nombreux forages géothermiques exploitent l’aquifère du Dogger en région parisienne.

c) Grand Domaine du Jurassique inf. (Lias) du Bassin de Paris • Jurassique inférieur (Lias)

Le Jurassique inférieur affleurant qu’au Nord-Est du département de l’Aisne, est représenté par des bancs de calcaires souvent disposés au sein des argiles. On y distingue ainsi des niveaux gréseux et carbonatés à la base (Hettangien-Sinémurien), cédant la place à des niveaux argileux du Lias supérieur (Pliensbachien-Domérien-Toarcien). Ces formations s’arrêtent au sud d’une ligne Le Tréport-Amiens-Saint Quentin. La puissance du Lias va de moins de 100 m au nord de l’Aisne à plus de 600 m près de Château-Thierry

Limité au toit par le Dogger (Jurassique moyen) et au mur par le Rhétien (Trias), le Lias ne s’étend en zone profonde que sur deux domaines restreints dans le Bassin Parisien : un ensemble au nord-ouest et un ensemble au sud. En comparaison des aquifères sus-jacents, les épaisseurs des réservoirs essentiellement calcaires du Lias sont réduites. Seule la zone nord-ouest de la Picardie présente des épaisseurs supérieures à 30 m.

d) Grand Système Multicouche du Trias • Sables et Grès du Trias moyen à supérieur

Il n’y a pas d’affleurement du Trias en Picardie. Toutefois il est présent au sud de la région. Il n'existe plus au nord d'une ligne reliant Amiens à Vervins.

Les formations détritiques du Trias constituent des aquifères argilo-sableux. Dans le Bassin Parisien, ces formations sont réparties en trois niveaux aquifères d’épaisseur et d’extensions inégales et séparés par des niveaux argileux : le corps fluviatile du Keuper supérieur (Trias supérieur), le prisme détritique du Trias moyen et le réservoir du Trias inférieur.



L'épaisseur de ces niveaux supérieure à 300 mètres au sud diminue progressivement vers le nord. Ce sont les termes de base (Trias moyen et inférieur) qui disparaissent peu à peu. Les niveaux triasiques se biseautant rapidement vers le nord, le toit des argiles est à la cote - 500 m NGF dans la région de Vervins. Vers le sud, les niveaux s'enfoncent graduellement pour atteindre la cote - 2 700m NGF au sud de Château Thierry

Les formations détritiques (sables, grès, conglomérats) du Keuper supérieur présentent à leur sommet un caractère lagunaire qui a pu entraîner une cimentation des faciès réservoirs dans les zones les plus externes. Cependant, on observe, sur les deux-tiers de leur puissance, des grès moyens à grossiers (Grès du Chaunoy) qui forment généralement un excellent réservoir.

2.3.3. Entités hydrogéologiques BDLISA

Les données cartographiques de base utilisées dans l’atlas correspondent aux contours des aquifères de la Base de Données des LImites des Systèmes Aquifères dite « BDLISA ». La délimitation des entités hydrogéologiques est réalisée au niveau régional (NV2) et national (NV1).

Une entité hydrogéologique est une partie de l’espace géologique délimitée en fonction de ses potentialités aquifères. Suivant l'échelle d'identification de l'entité (niveau national, régional ou local) et selon que l'entité est aquifère ou peu aquifère, l’approche méthodologique mise en œuvre établit la classification suivante :

Aquifère Peu ou pas aquifère Niveau National (NV1)

Grand Système Aquifère (GSA) Grand Domaine Hydrogéologique (GDH)

Niveau Régional (NV2)

Système Aquifère (SA) Domaine Hydrogéologique (DH)

Niveau Local (NV3)

Unité aquifère (UA)

Unité semi-perméable (USP)

Unité imperméable (UI)

Tableau 2 - Types d'entités hydrogéologiques • Le grand système aquifère (NV1) Le grand système aquifère est un système physique composé d’un ou plusieurs systèmes aquifères et circonscrit par des limites litho-stratigraphiques et/ou structurales.

• Le grand domaine hydrogéologique (NV1)

Le grand domaine hydrogéologique est un système physique peu ou pas aquifère. Il peut contenir des formations aquifères mais sans grande extension latérale et isolées dans la formation peu perméable.


• Le système aquifère (NV2) Un système aquifère est une entité hydrogéologique aquifère issue d’une subdivision verticale ou horizontale d’un grand système aquifère ou d’un grand domaine hydrogéologique. La subdivision s’effectue sur l’un au moins des critères suivants : lithologique, structural, stratigraphique, piézométrique, géochimique, hydraulique.

• Le domaine hydrogéologique (NV2) Un domaine hydrogéologique est une entité hydrogéologique peu aquifère issue d’une subdivision verticale ou horizontale d’un grand domaine hydrogéologique ou d’un grand système. La subdivision s’effectue sur l’un au moins des critères suivants : lithologique, structural, stratigraphique, piézométrique, géochimique, hydraulique.

Un pseudo-log stratigraphique valable pour l’ensemble du secteur étudié a été élaboré. Ce document permet de réfléchir à l’ordonnancement vertical et à l’équivalence latérale des formations les unes par rapport aux autres. Toutes ces formations, issues de la carte géologique harmonisée au 1/50 000, sont listées et classées dans le tableau multi-échelles où les regroupements se font selon les deux niveaux d’identification (NV1 et NV2). Ce dernier comprend l’ensemble des formations depuis les alluvions récentes (Quaternaire) jusqu’au socle.

Le tableau multi-échelles établit des correspondances entre les formations géologiques et des entités hydrogéologiques d’après leur âge, leur lithologie et leur perméabilité (aquifère/semi-perméable/imperméable).

Le tableau multi-échelles complet de la région Picardie est présenté dans le Tableau 3..

Un tableau de synthèse (Tableau 4) complémentaire permet de voir de façon plus visuelle l’organisation des entités de niveau 2 les unes par rapport aux autres suivant un découpage géographique extrêmement schématique (est et ouest du sud du Bassin et est et ouest du nord du Bassin Parisien en Picardie). La codification et la cartographie BDLISA des entités hydrogéologiques ont été principalement utilisées pour la délimitation des aquifères superficiels et intermédiaires



Tableau 3 - Tableau multi-échelles des entités hydrogéologiques du Bassin parisien en Picardie (en bleu les systèmes aquifères et en vert les domaines hydrogéologiques)

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113A Calcaires de Champigny

113E Masses et Marnes du Gypse

113K Sables et Grès de Beauchamp, Sables d'Auvers du Bartonien

113P Marnes et Caillasses du Lutétien supérieur

113R Calcaires du Lutétien

113T Argiles de Laon de l'Yprésien sup.

113V Sables de Cuise de l'Yprésien sup.

116 GDH des Argiles de l'Yprésien inf. (Sparnacien) du BP 116B Argiles de l'Yprésien inf. (Sparnacien)

119 GSM du Paléocène du BP 119B Sables du Thanétien (Paléocène)

121 GSM du Campanien au Turonien du BP

121A Craie blanche du Turonien sup. au Campanien (Séno-Turonien)

121E Craie marneuse du Turonien

121G Dièves du Turonien (Thierache-Vermandois-Noyonnais)

122 GSM du Cénomanien à l'Albien sup. du BP 122E Craie marneuse et glauconieuse du Cénomanien

125 GDH des Argiles, Marnes et Gaizes du Cénomanien inf. et de l'Albien sup. 125A Argiles du Gault, Marnes et Gaizes de l'Albien sup.

128 GSM du Crétacé inf. du BP

128A Sables verts de l'Albien

128C Argiles de l'Aptien-Barrémien

128E Sables et Grès du Néocomien

131 GSA du Tithonien du BP 131A Calcaires du Tithonien

134 GDH des Marnes du Kimmeridgien du BP 134A Marnes du Kimméridgien

137 GSA du Kimmeridgien à l'Oxfordien sup. du BP 137A Calcaires du Kimméridgien

140 GDH des Marnes du Kimmeridgien du BP 140A Marnes du Callovo-Oxfordien

143 GSM du Jurassique moyen (Dogger)

143A Calcaires du Bathonien et Callovien inférieur (Dogger)

143B Marnes du Bajocien 143C Calcaires du Bajocien

146 GDH du Jurassique inf. (Lias) 146A Marnes et Argiles du Toarcien (Lias sup.)

146G Argiles du Sinémurien-Hettangien (Lias inf.)

149 GSM du Trias 149A Sables et Grès du Trias moyen à supérieur

151 Sédimentaire ancien du bassin de Paris 151I Socle des Ardennes (Schistes, Schistes et quartzites, Grès d'Anor)


Nord Sud

Ouest Est Ouest Est Surcouche: Placages

Surcouche: Buttes Témoins

Surcouche : Formations superficielles

Surcouche : Formations superficielles alluviales

Système alluvial

Sables et grès de Fontainebleau

Calcaires de Brie

Marnes vertes et supra-gypseuses

Calcaires de Champigny et faciès gypseux associés

Marnes et Calcaires de l'Eocène inférieur

Marnes et caillasses du Lutétien supérieur

Calcaires du Lutétien

Argiles de Laon - Yprésien supérieur

Sables de Cuise la Motte - Yprésien supérieur

Argiles du Sparnacien - Yprésien inférieur

Sables du Thanétien - Paléocène

Craie blanche Turonien Sup-Campanien

Craie marneuse du Turonien

Dièves du Turonien

Craie marneuse et glauconieuse du Cénomanien

Argiles du Gault, marnes et gaizes de l'Albien supérieur

Sables verts de l'Albien inférieur

Argiles sableuses de l'Aptien-Barrémien

Sables, grès et argiles du Néocomien-Barrémien

Calcaires et marnes du Tithonien

Marnes du Kimméridgien

Calcaire et sables du Rauracien - Séquanien

Marnes callovo-oxfordiennes

Calcaires du Bathonien et Callovien inférieur

Marnes du Bajocien Marnes du Bajocien

Calcaires du Bajocien

Marnes et argiles du Toarcien

Argiles du Lias

Tableau 4 - Vue synthétique de l’organisation spatiale des entités sédimentaires de niveau 2 en Picardie



3. Cartographie du potentiel géothermique très basse énergie

3.1. PRINCIPE DE L’ELABORATION DES CARTES DU POTENTIEL

Le principe général de conception de l’atlas repose sur une méthode basée sur la combinaison pondérée de cartes de paramètres (dites cartes unicritères) intervenant dans l’évaluation d’une propriété régionale (ici, le potentiel géothermique des aquifères).

Cette méthode permet la prise en compte relative de chaque critère influençant le potentiel géothermique d’un aquifère. La difficulté lors de sa mise en œuvre réside essentiellement dans le choix des critères, leur notation et le poids qu’on leur attribue.

La cartographie et la combinaison des cartes se font au moyen de logiciels de traitement cartographique (SIG) ; les données sont traitées sous forme de polygones correspondant au contour des aquifères BD Lisa, puis intégrées dans une grille avec des mailles de 500 m de côté. Toutes les cartes produites sont géo-référencées.

La Figure 7 synthétise la méthodologie de cartographie du potentiel géothermique régional proposée.

3.2. CRITERES DE POTENTIALITE GEOTHERMIQUE

Pour rendre compte du potentiel géothermique très basse énergie des aquifères superficiels de la Picardie sur la tranche 0-100 mètres, trois critères sont pris en compte :

- Productivité de l’aquifère ou débit exploitable ;

- Température de la ressource ;

- Profondeur d’accès à la ressource.

Les deux premiers sont représentatifs du potentiel énergétique de l’aquifère pour un usage géothermique ; le troisième est dit « économique » car il impacte directement le coût d’investissement et le coût d’exploitation d’un projet.

Leur analyse simultanée permet de rendre compte de l’intérêt d’une opération de géothermie.

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3.3. TRAITEMENT DES DONNEES

L’atlas du potentiel géothermique est constitué de l’ensemble des cartes unicritères de chaque aquifère, d’une carte multicritères ou carte du potentiel géothermique par aquifère superficiel d’intérêt régional et une carte de synthèse générale, dite carte du potentiel géothermique régional, qui correspond à la compilation des meilleures potentialités par aquifère.

Sa réalisation repose sur quatre étapes :

3.3.1. Etape 1 : Recueil de données relatives à chaque critère

Cette étape comprend le recueil de données disponibles au format numérique dans différentes bases de données et le recueil, la numérisation et la bancarisation (mise en base de données) de données bibliographiques non numériques.

Il est important de noter que la réalisation de l’atlas repose avant tout sur le recueil de données et que la qualité des cartes produite est directement liée à la qualité et à la densité des données disponibles. La première étape de recueil des données est donc très importante ; elle permet de décider des options de cartographie à mettre en œuvre lors des étapes suivantes.

Les sources de données utilisées pour l’atlas de Picardie sont :

- BSS : la Banque de données du Sous-Sol apporte des données sur la géométrie et la nature des formations géologiques, sur la piézométrie et la productivité des aquifères et sur la physico-chimie des eaux souterraines ;

- ADES : la banque nationale d’Accès aux Données sur les Eaux Souterraines qui apporte des données physico-chimiques et piézométriques complémentaires ;

- BD-LISA : Base de données des LImites des Systèmes Aquifères fournissant les contours des entités hydrogéologiques françaises à 3 échelles de précision (N1 : nationale, N2 : régionale et N3 : locale) ;

- Cartes géologiques au 1/50 000 ;

- Atlas hydrogéologiques départementaux ;

- Base bibliographique du BRGM et données complémentaires fournies par les bureaux d’études.

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• Approche statistique

Dans les cas où une interpolation mathématique n’était pas envisageable par manque de données, une analyse statistique a été réalisée. Lorsque les données disponibles ne présentaient pas une variabilité trop grande, la valeur moyenne a été attribuée au critère, pour l’ensemble de l’aquifère considéré.

• Sectorisation du critère au sein d’un même aquifère Lorsque les données ponctuelles pour un critère et un aquifère donné présentaient une forte variabilité selon la position géographique, une sectorisation de l’aquifère a été réalisée, à l’aide des contours (hydro)géologiques, des isopièzes existantes, etc... L’interpolation mathématique ou l’approche statistique a ensuite été réalisée pour chacun des secteurs définis au sein de l’aquifère.

• Autre cas : Trop peu de données disponibles

A l’échelle d’un aquifère (ou d’un secteur d’aquifère) et d’un critère considéré, lorsque trop peu de données ponctuelles étaient disponibles pour réaliser une spatialisation satisfaisante, il a été affecté à ce critère la valeur « non connu précisément », sur tout ou partie de la surface de l’aquifère.

c) Indexation des classes :

On affecte à chaque classe un index (ou note) représentatif du potentiel géothermique associé (note faible pour le potentiel le moins bon, note élevée pour le meilleur potentiel). Les index varient de 1 à 4, de la situation la moins favorable à la géothermie, à la situation la plus favorable ; ils sont présentés en Figure 9.

d) Cartographie de chaque critère : Des cartes sont réalisées par critère, afin de rendre compte du potentiel de l’aquifère vis-à-vis de chaque critère ; la classification et l’indexation des critères y est représentée.

• Carte de profondeur d’accès à la ressource en eau souterraine ;

• Carte de productivité de l’aquifère (carte des débits exploitables) ;

• Carte de température des eaux souterraines.

42

F

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BRGM/RP-6

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b) Sources de données

Les données prises en compte pour la cartographie de ce critère sont les suivantes :

- Les valeurs ponctuelles de piézométrie et d’altitude du toit des aquifères disponibles en BSS, dans ADES, et dans divers rapports ;

- Les cartes piézométriques existantes ;

- Les cartes d’altitude du toit des aquifères disponibles sous forme numérique provenant :

o des altas géologiques de l’Aisne et de l’Oise ;

o du modèle hydrogéologique Marthe des hautes eaux de la Somme pour l’aquifère de la Craie dans la partie non couverte par les atlas sus-cités.

c) Données disponibles

Au total, 3 135 valeurs de profondeur d'accès à la ressource ont été utilisées. Le nombre de données disponibles par aquifère est variable. Pour mener une analyse comparative de cette information, il faut examiner la densité de points utilisés pour chaque entité BD-LISA aquifère (Tableau 5).

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Tableau 5 - Nombre de données des profondeurs d’accès par aquifère

Cette densité est calculée en ramenant le nombre de points utilisés pour 100 km² d'entité aquifère traité. D'une manière générale, les aquifères les plus étendus à


l'affleurement et les plus sollicités sont les mieux renseignés pour ce critère. Les nappes alluviales, les aquifères de la craie, des sables de Cuise et du Lutétien présentent des densités de points élevées. A l'inverse, les aquifères qui possèdent un intérêt hydrogéologique plus limité (contrainte d'exploitation, ressource limitée…) constituent les aquifères les moins renseignés pour ce critère « profondeur d'accès à la ressource ».

d) Résultats statistiques

Les données des profondeurs d'accès à la ressource ont été traitées par la méthode statistique des « boîtes à moustaches » de Tukey permettant de représenter schématiquement une distribution. Cette représentation est très intéressante pour visualiser rapidement les points aberrants qui doivent faire l’objet d’une attention particulière. Plusieurs paramètres sont indiqués sur une boîte à moustaches :

- le premier quartile Q1 (25 % des effectifs) correspondant au trait inférieur de la boîte ;

- la valeur du deuxième quartile Q2 (50 % des effectifs) ou médiane, représentée par un trait vertical à l’intérieur de la boîte ;

- le troisième quartile Q3 (75 % des effectifs) correspondant au trait supérieur de la boîte ;

- les deux « moustaches » inférieure et supérieure représentées par les segments horizontaux de part et d’autre de la boîte. Ces deux moustaches délimitent les valeurs dites adjacentes qui sont déterminées à partir de l’écart interquartile (Q3 - Q1) où la limite inférieure = Q1 - 1,5 (Q3 - Q1) et la limite supérieur = Q1 + 1,5 (Q3 - Q1). Au-delà de ces limites, on peut considérer que les valeurs sont anormales;

- la valeur de la moyenne, représentée par une croix rouge.

La répartition des débits spécifiques de chaque aquifère par les boîtes à moustaches est présentée en Figure 12.

Atlas du pot

BRGM/RP-6

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61365-FR, Tom

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7


e) Classification

En fonction des données disponibles à l’échelle de la région Picardie, la classification retenue pour le critère d’accès à la ressource est la suivante (Tableau 6) :

Classe de la profondeur d’accès à la ressource Commentaire

Profondeur < 5 m Forage de moindre coût mais le risque de surcote piézométrique provoquée par l'injection dans le même aquifère de l'eau prélevée, est défavorable au projet.

5 m ≤ Profondeur < 15 m Forage de moindre coût permettant la réalisation économique d’un projet de PAC sur nappe pour un pavillon.

15 m ≤ Profondeur < 30 m Le coût du forage pèse fortement sur l’économie d’un projet de PAC sur nappe pour un pavillon

30 m ≤ Profondeur < 100 m Le coût du forage ne peut être amorti que par une forte consommation en surface (petit collectif ou ensemble de plusieurs pavillons sur micro réseau)

Tableau 6 - Classes de profondeur d’accès à la ressource prises en compte

f) Méthode de spatialisation des données

Les données disponibles de profondeur d’accès à la ressource par aquifère présentent une faible variabilité en regard des classes définies pour ce critère (Figure 13).

60 % des données se répartissent au sein des deux premières classes, soit une profondeur d'accès à la ressource inférieure à 15 mètres. Il faut noter que 25 % de ces valeurs sont inférieures à 5 mètres, renvoyant à une classe défavorable pour l'installation d'une PAC pour ce critère. Les autres données se situent dans les classes « 15 à 30 m » et « 30 à 100 m », respectivement à hauteur de 22 % et 18 %.

Atlas du pot

BRGM/RP-6

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g) Carte des profondeurs d’accès à la ressource du meilleur aquifère

La carte régionale des profondeurs d’accès de l’aquifère de la craie figure en annexe (Annexe 2).

Cette carte a été établie, dans la limite des données disponibles, en tenant compte :

• dans le cas de la présence d'un seul aquifère : de la profondeur d'accès à la ressource pour cet aquifère ;

• dans le cas de la présence de plusieurs aquifères superposés :

o de la profondeur d'accès à la ressource associée à l'aquifère pour lequel le potentiel géothermique est le plus favorable ;

o de la profondeur d'accès à la ressource la plus favorable lorsqu'aucun potentiel géothermique n'a pu être déterminé.

3.4.2. Productivité ou débit exploitable des aquifères

a) Définition

La productivité d’un aquifère correspond à l’évaluation de la ressource en eau extractible du réservoir aquifère. La puissance thermique et donc la rentabilité géothermique sont directement déduites du débit d’exploitation par forage. Ce débit d’exploitation par forage permet de définir la superficie qui va être chauffée ou climatisée grâce à la PAC. En effet, le volume d’eau qui transit dans la PAC est proportionnelle à la quantité de chaleur ou de froid produit par cette même PAC.

Plus le débit de production du forage est élevé, plus la zone est favorable à la géothermie sur nappe.

Les données de base utilisées pour l’évaluer sont :

- Transmissivité (notée T) et Perméabilité (notée k) : paramètres intrinsèques à l’aquifère (représentant sa capacité de production), très représentatifs de la ressource.

Les données de perméabilité doivent être couplées aux données d’épaisseur mouillée d’aquifère (notée e) pour reconstituer les données de transmissivité (T = k x e).

- L’épaisseur mouillée de l’aquifère (e), correspond à la différence entre la profondeur de la base de l’aquifère et la profondeur du niveau piézométrique observé au droit de l’ouvrage.

Les données de base pour T et k sont issues des rapports de pompages d’essai (souvent archivés en BSS). La densité de ces données intrinsèques est



faible, ce qui rend difficile leur exploitation pour une cartographie régionale. Pour l’épaisseur mouillée, les données proviennent des coupes lithologiques des ouvrages, archivées en BSS.

- Débit spécifique (noté Qs) : correspond au rapport du débit pompé dans un ouvrage rapporté à la hauteur de rabattement dans l'ouvrage (S).

Ce paramètre est représentatif des propriétés de l’aquifère, mais également des propriétés techniques des ouvrages de captage. Il est donc moins représentatif de la ressource que la transmissivité, mais les données qui permettent de le cartographier sont plus nombreuses. Les données de base sont l’ensemble des mesures ponctuelles de débits/rabattement disponibles en BSS et pas forcément associées à des pompages d’essais complets.

- Débits de production de forage : ce paramètre correspond à des débits exploitables, mais est surtout représentatif des propriétés techniques des ouvrages de captage et des besoins associés aux usages de la ressource. Il est peu représentatif de la capacité de production de la ressource proprement dite.


Les données prises en compte pour la cartographie de ce critère sont issus de la BSS et des différents rapports archivés au BRGM. Il a été choisi de ne retenir que les valeurs de débits spécifiques. En effet la relation liant le débit spécifique à la transmissivité a montré une trop grande dispersion et est difficilement applicable. Les débits de production sont quant à eux trop tributaires des caractéristiques du forage pour décrire convenablement l’aquifère capté.

La définition du débit exploitable à partir du débit spécifique nécessite de déterminer le rabattement acceptable tel que

Qexploitable= Qspécifique x sacceptable.

Avec sacceptable. = (1/3) x e mouillée avec un maximum de 5 m

La valeur d’un rabattement de 5 m a été retenue comme hypothèse de travail pour avoir un traitement homogène sur l’ensemble de la zone étudiée. Il peut être possible de créer un rabattement supérieur à 5 m dans l’ouvrage de production, le débit exploitable correspondant s’en déduisant par simple multiplication.

c) Estimation des débits exploitables

La productivité de l’aquifère est exprimée à l’aide du débit exploitable. L’obtention de ce paramètre nécessite le traitement des données de productivité (débit spécifique et épaisseur mouillé d’aquifère) et leur interprétation. L’approche prise en compte est la suivante, à partir des données de débit spécifique (Qs) et selon le rabattement (s) :


Q exploitable = Qs x s acceptable pour l’aquifère Afin d’éviter les disparités entre les différents atlas régionaux et afin de standardiser la méthode, l’expression du rabattement acceptable est définie nationalement.

Le rabattement acceptable est limité à un tiers de l’épaisseur mouillée de l’aquifère (noté e), avec un maximum de 5 m.

Ainsi, la relation permettant d’exprimer le débit exploitable est la suivante :

Q exploitable = Qs ×31 × e où

31 × e ≤ 5 m

Cette méthode se base sur des données qui ne sont pas toujours très représentatives des caractéristiques de l’aquifère, mais où les approximations introduites pour l’évaluation des débits exploitables sont limitées.

Pour les nappes captives avec un rabattement maximum fixé à 10m.

d) Données disponibles

Le Tableau 7 présente les données ponctuelles de débit spécifique disponibles pour chaque aquifère. Un total de 2 105 données ponctuelles a été recueilli.

Au regard des variations de la densité de données disponibles pour chaque aquifère concernant ce critère, le constat est semblable à celui du critère profondeur. Ainsi, les aquifères les plus sollicités sont les mieux caractérisés (nappe de la craie, des sable de Cuise et des calcaires du Lutétien, certaines entités alluviales) par rapport à ceux présentant un intérêt hydrogéologique plus restreint.

Code

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Libellé de l'entité BD_LISA de l'aquifère Surface de

l'entité aquifère (km2)

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100 km² 107C Sables et Grès de Fontainebleau 41 0 0,00 107G Calcaires de Brie 289 0 0,00 113A Calcaires de Champigny et faciès gypseux associés 407 1 0,25 113K Sables et Grès de Beauchamp, sables d'Auvers 2 014 13 0,65 113R Calcaires du Lutétien 3 666 110 3,00 113V Sables de Cuise de l'Yprésien sup. 4 611 178 3,86 119B Sables du Thanétien (Paléocène) 6 743 60 0,89 121A Craie blanche du Turonien sup. au Campanien (Sénonien) 17 613 1 570 8,91 121E Craie marneuse du Turonien 18 814 69 0,37 122E Craie marneuse et glauconieuse du Cénomanien 19 067 10 0,05 128A Sables verts de l'Albien 19 011 12 0,06 128E Sables et Grès du Néocomien 8 400 2 0,02 131 A Calcaires Tithonien 14 409 2 0,01 143 A Calcaires du Bathonien 18 841 9 0,05

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Tableau 7 - Nombre de données de débit exploitable par aquifère

Atlas du pot

BRGM/RP-6

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h) Carte de productivité de la ressource du meilleur aquifère

La carte régionale de productivité de l’aquifère de la craie figure en annexe (Annexe 2).

Cette carte a été établie, dans la limite des données disponibles, en tenant compte :

• dans le cas de la présence d'un seul aquifère : de la productivité de la ressource pour cet aquifère ;

• dans le cas de la présence de plusieurs aquifères superposés :

o de la productivité de la ressource associée à l'aquifère pour lequel le potentiel géothermique est le plus favorable ;

o de la productivité de la ressource la plus favorable lorsqu'aucun potentiel géothermique n'a pu être déterminé.

3.4.3. Température de la ressource

a) Définition

Le critère « température de la ressource » est comme le critère « productivité de la ressource » représentatif du rendement de l’exploitation de l’aquifère pour un usage géothermique. En effet l’eau de la nappe est utilisée comme fluide caloporteur. L’énergie qu’elle contient sous forme de « chaleur sensible » (c’est-à-dire sans changement de phase, l’eau restant à l’état liquide) est exploitée pour un usage géothermique notamment pour les propriétés suivantes : forte capacité calorifique de l’eau (transfert rapide de la chaleur entre le réservoir et la surface) et température quasi constante au cours de l’année. Compte-tenu des basses températures des nappes superficielles (10 à 13°C), les calories destinées au chauffage sont extraites par pompe à chaleur (PAC) qui prélève l’énergie de la nappe aquifère pour augmenter la température d’un fluide secondaire jusqu’à une température compatible avec l’usage. Ce delta de température est directement proportionnel au rendement de l’installation.


Les données prises en compte pour la cartographie de ce critère sont les mesures ponctuelles en forage issues de la Banque de données ADES. Lors du dépouillement des données BSS, les valeurs de températures présentes ont également été recensées, et ont permis de compléter par la suite la banque de données existante. Pour l’essentiel, il s’agit de captages AEP ou de qualitomètres de suivi des Installations Classées dont la qualité de l’eau (notamment le paramètre température) est surveillée très régulièrement. Les données de températures ne sont exploitables que si elles sont rattachées à une entité hydrogéologique.

En région Picardie, la température de l'eau contenue dans les nappes superficielles ne varie que de quelques degrés au cours d'une année autour d'une valeur moyenne qui

Atlas du pot

BRGM/RP-6

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Les valeumesures.

Figure 18

entiel géother

61365-FR, Tom

0 à 13°C, srégions les pbaines.

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er égalemeeptible d'êtnt ainsi une

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urs extrêmeIl s’agit de t

8 - Corrélatio

rmique de la ré

me 1 – Rappo

suivant les plus élevée

nappe capun accroiss

ent que la pre sollicité baisse loca

mpérature corrélation

age d’une pe la trop faib

mpérature (+n’est qu’au

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es devront température

on entre les t

égion Picardie

ort final

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ptée intervisement de 1

proximité deen cas de ale de la tem

représenténs perceptipart (Figureble profond+/- 1°C). Leu-delà de 10ur.

être écartées inférieure

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e. Tome 1 : Mé

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ient aussi s1°C tous les

e gravièrespompages mpérature d

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ées en raises à 8 °C o

s des eaux srages

éthodologie et

es. Les faibs valeurs se

sur la temps 30 mètres

s et de rivièintensifs dade l'eau.

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t conception d

bles valeurse rencontre

pérature des.

ères constitans la napp

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ptés et de l’rises entre ure semble

tes sur la res à 15 °C

et les profon

de l’Atlas

57

s se situentent dans les

e l'eau ; on

ue un frontpe alluviale,

s suivantsl’eau et lad’autre partimprécision10 et 13°Caugmenter

qualité des.

ndeurs des

7

t s

n

t ,

s a t

n C r

s

58

Figure 19

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1 435 valepour ce cri

Les densitmajorité de(121A et 1valeurs refaible dispe

9 - Corrélationiveau

onnées dis

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sponibles

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nt permis la

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BRGM

s des eaux soveau d’eau d

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M/RP-61365-F

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ensité de poforte contranne.

FR, Tome 1 –

et les profondrages)

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aquifère à les entités

oints et le nainte au reg

Rapport final

deurs des

en Picardie

l'autre. La crayeuses

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Atlas du pot

BRGM/RP-6

Code BD_LISA de

l'aquifère

107C 107G 113A 113K 113R 113V 119B 121A 121E 122E 128A 128E 131 A 143 A

F Total général

d) Ré

La répartitest présen

entiel géother

61365-FR, Tom

Lib

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Table

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rmique de la ré

me 1 – Rappo

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nétien (Paléocènedu Turonien sup.e du Turonien e et glauconieusee l'Albien du Néocomien nien athonien

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tatistiques

ébits spécifiure 21.

égion Picardie

ort final

BD_LISA de l'aqu

au

ès gypseux assosables d'Auvers

sup. e) . au Campanien (

e du Cénomanie

bre de donné

s

ques de ch

e. Tome 1 : Mé

uifère

ociés

(Sénonien)

n

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éthodologie et

Surface del'entité aquif

(km2)

2 3 4 6

17 18 19 19 8

14 18 1

135

érature par a

fère par les

t conception d

e fère

Nb. devaleurs

profonded'accès àressourc

41 289 407 014

3 666 4 611 6 743 7 613 8 814 9 067 9 011 8 400 4 409 8 841 257

5 183 1

aquifère

s boîtes à m

de l’Atlas

59

e s eur à la ce

Densité depoint pour

100 km²

2 4,880 0,00

17 4,185 0,25

99 2,7095 2,0652 0,77

978 5,5556 0,307 0,045 0,031 0,012 0,01

16 0,08100 7,96435

moustaches

9

e r

808506750431186

s

60

Figu

e) Cla

La classificl’évolution températur

Class

Tem

10°C ≤ T

Sur les 1 presque la

3 % des d15°C (Figu

ure 20 - Repr

assificatio

cation retendu degré dre de la res

se de tempé

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Températur

T ≥ 15°C

Tableau

435 valeua totalité de

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résentation e

on

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érature

< 10°C

re < 15°C

10 - Classes

urs disponibes températu

e l'échantillo

en boîte à mo

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Peu favd’une P

Favorabchauffag

Très favd’une P

s de tempéra

bles, la clasures sont co

on sont infé

BRGM

oustaches de

empérature utilisée en m

vorable car dPAC en mod

ble au fonctge et climat

vorable maiPAC en mod

ature d’aquifè

sse moyennomprises en

érieures à

M/RP-61365-F

es températu

de la ressomode chauf

Commen

difficultés pde chauffag

tionnement tisation et a

is difficulté pde climatisa

fère prises en

ne regroupentre 10°C e

10°C et 7 %

FR, Tome 1 –

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d’une PAC au free-cool

pour le fonction.

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e 91 % deset 15°C.

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Rapport final

uifère

basée sur nction de la

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C en mode ing.

ctionnemen

s valeurs :

périeures à

t

Atlas du pot

BRGM/RP-6

La Figure ressource

entiel géother

61365-FR, Tom

Figur

22 illustre e » utilisées

Figu

rmique de la ré

me 1 – Rappo

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la distributien Picardie

ure 22 - Carte

égion Picardie

ort final

bre de donné

ion géogrape.

e des donnée

e. Tome 1 : Mé

ées par class

phique des

es ponctuelle

éthodologie et

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données d

es de tempér

t conception d

érature

de « tempér

rature

de l’Atlas

61

rature de la

a


f) Méthode de spatialisation des données

Les valeurs de températures disponibles par aquifère présentent une faible variabilité en regard des classes définies pour ce critère (Figure 21). L’approche statistique a été privilégiée, avec attribution d’une classe de température unique (15 – 20°C) à l’ensemble des aquifères.

3.4.4. Qualité de la ressource Dans le cadre de l’évaluation du potentiel géothermique, le critère qualité de la ressource rend compte du caractère corrosif, encroûtant ou colmatant d’une eau souterraine. Il joue un rôle sur l’évaluation économique d’un projet car la typologie des matériels utilisés doit être adaptée à la chimie des eaux.

Les phénomènes mis en jeu sont complexes (réactions chimiques de précipitation, dissolution) et font intervenir une gamme importante de paramètres du milieu qui ne sont pas toujours disponibles pour tous les aquifères (une forte hétérogénéité existe d’un aquifère à l’autre). Le nombre de données qualitatives de la ressource étant insuffisant, ce paramètre n’a pas été pris en compte dans le calcul du potentiel géothermique des aquifères.

A titre informatif, une gamme de paramètres d’évaluation des contraintes d’exploitation liées à la qualité des eaux ainsi que leur classification est définie dans le SEQ Eaux souterraines2 (les seuils proposés proviennent d’avis d’experts basés sur la thermodynamique des équilibres électrochimiques et/ou la bibliographie jugée comme faisant référence en ce domaine).

Les paramètres retenus pour évaluer la qualité des eaux souterraines dans le cadre de la géothermie sur nappe très basse énergie sont présentés ci-après. Les valeurs présentées dans ce chapitre restent indicatives, seule une analyse complète et locale permettra de caractériser avec précision l’impact de la nappe sur les installations de forage et de pompage.

a) Paramètres de caractérisation du pouvoir corrosif des eaux souterraines

CO2 dissous • [CO2 dissous] < 50 mg/l : aptitude à satisfaire l’usage bonne ;

• 50 mg/l < [CO2 dissous] < 120 mg/l : aptitude à satisfaire l’usage passable ;

• 120 mg/l < [CO2 dissous] < 200 mg/l : aptitude à satisfaire l’usage mauvaise ;

2 SEQ-Eaux souterraines : grille d’évaluation de l’aptitude des eaux souterraines à différents usages et fonctions établie dans le cadre d’une étude inter-agences de l’eau et en collaboration entre Agences de l’Eau, MATE et BRGM en 2001.



• [CO2 dissous] > 200 mg/l : eau brute inapte à satisfaire l’usage traitement ou équipement adapté nécessaire.

Conductivité • C < 1300 µS/cm : aptitude à satisfaire l’usage bonne ;

• 1300 µS/cm < C ≤ 3000 µS/cm : aptitude à satisfaire l’usage passable ;

• 3000 µS/cm < C ≤ 6000 µS/cm : aptitude à satisfaire l’usage mauvaise ;

• C > 6000 µS/cm : eau brute inapte à satisfaire l’usage traitement ou équipement adapté nécessaire.

pH

Le potentiel en hydrogène mesure l’activité de protons en solution. On en déduit le caractère acide ou basique d’une solution. Le pH des eaux a une influence sur :

• les phénomènes de corrosion (corrosion plus raide à pH < 6,5)

• les phénomènes d’entartrage (carbonate de calcium moins solubles à pH élevé)

Chlorures

Les ions chlorures sont susceptibles de réagir avec l’eau en produisant de l’acide chlorhydrique. Il s’ensuit localement des zones à pH très faibles qui accélèrent la corrosion du métal. Ainsi, par exemple, l’eau en contact avec du cuivre dans un circuit de pompe à chaleur risque de provoquer des corrosions dès l’instant où la teneur en chlorures est supérieure à 150 mg/l (valeur guide à ne pas dépasser).

• [Cl-] < 150 mg/l : aptitude à satisfaire l’usage bonne ;

• 150 mg/l < [Cl-] < 400 mg/l : aptitude à satisfaire l’usage passable ;

• 400 mg/l < [Cl-] < 1000 mg/l : aptitude à satisfaire l’usage mauvaise ;

• [Cl-] > 1000 mg/l : eau brute inapte à satisfaire l’usage traitement ou équipement adapté nécessaire.

Sulfates • [SO4-] < 250 mg/l : aptitude à satisfaire l’usage bonne ;

• 250 mg/l < [SO4-] < 500 mg/l : aptitude à satisfaire l’usage passable ;

• 500 mg/l < [SO4-] ≤ 1500 mg/l : aptitude à satisfaire l’usage mauvaise ;

• [SO4-] > 1500 mg/l : eau brute inapte à satisfaire l’usage traitement ou équipement adapté nécessaire.

Sulfures • [HS-] < 0,1 mg/l : aptitude à satisfaire l’usage bonne ;


• 0,1 mg/l < [HS-] < 8 mg/l : aptitude à satisfaire l’usage passable ;

• 8 mg/l < [HS-] < 50 mg/l : aptitude à satisfaire l’usage mauvaise ;

• [HS-] > 50 mg/l : eau brute inapte à satisfaire l’usage traitement ou équipement adapté nécessaire.

b) Paramètre de caractérisation du pouvoir encroûtant ou colmatant des eaux souterraines : le titre hydrométrique (TH)

Le titre hydrométrique est le seul paramètre de caractérisation du pouvoir encroutant ou colmatant des eaux souterraines disponible dans les bases de données ADES et BSS en quantité suffisante pour réaliser une analyse de la distribution des valeurs. Le titre hydrométrique (TH), ou dureté de l’eau, est une mesure de la concentration en ions alcalins terreux, calcium et magnésium essentiellement. Il traduit le pouvoir entartrant de l’eau. Ainsi 1°f (degré français) de TH correspond à une concentration de 10 mg/l de carbonate de calcium.

• TH < 10°f : eau douce

• 10 < TH < 20°f : eau moyennement dure

• 20 < TH < 30°f : eau dure

• TH > 30°f : eau très dure

c) Qualité naturelle des nappes superficielles en Picardie D’après les atlas hydrogéologiques départementaux en Picardie, en régime libre comme en régime captif, les eaux de la nappe de la craie ont un faciès nettement bicarbonaté-calcique. Leur dureté (TH) est forte (> 30°) pour un pH légèrement basique (6,9 à 7,8). Leur minéralisation est moyenne (Résidu sec compris entre 300 et 600 mg/I ; résistivité de l'ordre de 400 à 500 µS/cm à 20° C) mais celle-ci augmente généralement à l'approche du recouvrement tertiaire. Hormis le calcium et les bicarbonates, les ions majeurs rencontrés sont les chlorures (15 mg/I), les sulfates (10 mg/I), les nitrates (25 mg/I), le magnésium (5 mg/I), le sodium (7 mg/I) et le potassium (3 mg/I). En zone captive les teneurs en sulfates, magnésium et potassium ont tendance à augmenter, tandis que celles des nitrates diminuent. Par contre, d'autres éléments comme le fer, le fluor, le manganèse apparaissent en liaison avec la nature lithologique des terrains sus-jacents (argiles notamment). En zone de recouvrement alluvial (tourbe, argiles organiques), le milieu aquifère devenant réducteur, outre le fer et le manganèse, apparaît également l'ammoniaque dont une part provient de la réduction des nitrates. Hormis la nappe des Sables de Fontainebleau (Stampien) dont le faciès est plutôt chloruré sodique ou sulfaté-calcique et magnésien, avec une faible minéralisation (résistivité de l'ordre de 100 µS/cm) et un pH acide (entre 5 et 6), les autres nappes



décrites dans le chapitre précédent présentent toutes des caractéristiques physico-chimiques assez voisines de celle· de la craie. Celles-ci montrent des évolutions semblables dans l'espace et dans le temps. Ainsi observe-t-on une augmentation progressive de leur minéralisation dès qu'elles passent d'un régime libre à un régime captif et l'apparition de certains éléments comme le fluor, le magnésium, le potassium, le fer, le manganèse et les sulfates, en proportions variables selon la nature des terrains encaissants. Dans les secteurs à milieu fortement réducteur (zones sous-alluviales par exemple), on dénote également presque toujours des teneurs élevées en fer ferreux. Globalement, les caractéristiques chimiques des eaux des nappes superficielles en Picardie ne sont pas rédhibitoires à la mise en œuvre d’un dispositif géothermique sur nappe, néanmoins une attention particulière devra être apportée sur le risque de dépôt de tartre dans les tuyaux et la pompe en particulier lors de captage des eaux de la nappe de la craie présentant des valeurs relativement élevées de TH, d’où la nécessité de prévoir des traitements pour lutter contre l’entartrage afin de préserver la pérennité des installations géothermiques.


3.4.5. Indexation des critères

Les classifications retenues pour les différents critères de potentialité géothermique très basse énergie et basse énergie ainsi que leurs indexations sont respectivement présentées en Tableau 11 ci-après.

Critère de potentialité géothermique Classification de critères Indexation des

classes Potentialité très basse énergie

Profondeur d'accès à la ressource

Prof < 5m 1 Défavorable

5 m ≤ Prof < 15 m 4 Très favorable

15 m ≤ Prof < 30 m 3 Favorable

30 m ≤ Prof < 100 m 2 Peu favorable

Prof ≥ 100 m 1 Défavorable

Non connue précisément - 9999

Productivité de l'aquifère

Q < 5 m3/h 1 Défavorable

5 m3/h ≤ Q < 10 m3/h 2 Peu favorable

10 m3/h ≤ Q < 50 m3/h 3 Favorable

Q ≥ 50 m3/h 4 Très favorable

Non connu précisément - 9999

Température de la ressource

T < 10°C 2 Peu favorable

10°C ≤ T < 15°C 3 Favorable

T ≥ 15°C 4 Très favorable

Non connu précisément - 9999

Tableau 11 - Classification et indexation des critères de potentialité géothermique des aquifères très basse énergie

3.4.6. Evaluation du potentiel géothermique : pondération des différents critères

Après avoir procédé au recueil des données de base, réalisé des cartes spatialisées par critère et par aquifère (à partir des données de base ponctuelles), il a été procédé à une analyse simultanée de ces cartes par le biais d’un calcul automatisé multicritère,



mené sous SIG. Ce calcul aboutit à une carte du potentiel géothermique pour chaque aquifère.

La méthode de calcul employée a été fixée nationalement, afin d’homogénéiser les rendus des atlas des différentes régions.

Cette méthode revient à évaluer la potentialité géothermique uniquement sur la base des critères productivité, température et profondeur d’accès.

Le code de calcul multicritères pris en compte est le suivant :

Potentiel géothermique =

2x (Productivité de l’aquifère) + 1 x (Température) +1x (Profondeur d’accès)

4 classes de potentiel ressortent de ce calcul :

Potentiel Fort 10 < note finale ≤ 16

Potentiel Moyen 6 < note finale ≤ 10

Potentiel Faible 4 < note finale ≤ 6

Potentiel non connu précisément Au moins un des 3 critères est manquant

3.4.7. Représentation : Echelle de restitution des cartes

L’échelle de cartographie du potentiel géothermique est de 500 m (ce qui correspond à une précision au 1/50 000).

Malgré cela et du fait des différentes approximations réalisées (approximations liées au zonage des critères et aux calculs de productivité), l’échelle de restitution des informations aux utilisateurs ne doit pas excéder le 1/100 000 et doit éventuellement se limiter à l’échelle de la commune.

3.4.8. Cartes du potentiel géothermique des aquifères superficiels

Les cartes du potentiel géothermique pour chaque aquifère figurent en Annexe 3.

La proportion de territoire concerné par un potentiel géothermique fort, moyen ou faible est donnée dans le Tableau 12. Dans le cas d’une superposition d’aquifères, c’est le meilleur potentiel qui a été retenu. La surface de territoire où le potentiel géothermique n’a pas pu être estimé (potentiel non connu précisément) est évaluée à 2,3 %.

68

Tableau 12

La carte réqu’environ calcul du pl'installatioressourcesaquifères Champs,…inexistantesondes sèc

Pote

Non

2 - Pourcenta

égionale du 97,7 % de

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…). Dans ces le maîtreche.

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ntiel géothemeilleur aq

Fort

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n connu pré

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23 - Carte d

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n

e

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e pourra e

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oire inexistions argilessources eenvisager u

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M/RP-61365-F

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leur aquifèrie disposenrégion ne s

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FR, Tome 1 –

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Rapport final

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5) montre ées pour le avorables à nes où les eu ou pas Bray, Bas-itées voire rmique sur



Le détail pour les principaux aquifères superficiels exploitables est donné dans le Tableau 13.

Potentiel

géothermique de l’aquifère

Sables de Beauchamp et grès d’Auvers

Calcaires du Lutécien

Sables de Cuise

Craie + sables du Thanétien

Albien

(présent sur 9,4 % du territoire

régional)


régional)


régional)


régional)


régional)

Fort 43,5 78,7 74,7 68,0 3,8

Moyen 51,3 21,2 24,9 15,3 94,6

Faible 5,2 0,1 0,4 15,5 1,6

Non connu précisément 0 0 0 1,2 0

Tableau 13 - Répartition du potentiel par aquifère

La répartition du meilleur aquifère en fonction du pourcentage de territoire concerné est présentée dans le Tableau 14. L’aquifère de la craie est le meilleur aquifère sur 70 % du territoire, principalement sur la majeure partie du département de la Somme, la partie septentrionale de l’Aisne, le sud et l’ouest de l’Oise. Les nappes de l’Éocène sont les plus intéressantes dans le sud des départements de l’Oise et de l’Aisne. La nappe de l’Albien présente un intérêt local là où elle est affleurante ou sub-affleurante en pourtour de l’anticlinal du Pays de Bray, et dans le nord-est du département de l’Aisne

Meilleur aquifère % du territoire concerné

Sables de Beauchamp et grès d’Auvers 3,3 % Calcaires du Lutécien 9,2 %

Sables de Cuise 11,9 % Craie + sables du Thanétien 70,3 %

Albien 3,1 %

Tableau 14 - Répartition des meilleurs aquifères en fonction de la proportion du territoire concerné

Par ailleurs, la répartition du nombre d’aquifères en fonction du pourcentage de territoire concerné est présentée dans le Tableau 15. A l’échelle de la région Picardie, 98,3 % du territoire possèdent dans son proche sous-sol des ressources en eau susceptibles d’être exploitées. 24,2 % de la superficie régionale sont concernés par une superposition de 2 à 4 aquifères, qui se situe principalement dans la partie sud-est


de la région avec la stratification des nappes de l’Eocène au-dessus de la celle de la craie. Pour près des ¾ de la région, un seul aquifère situé à une profondeur inférieure de 100 m est présent.

Nombre d'aquifère(s) % du territoire concerné

1 aquifère 74,1 % 2 aquifères 10,0 % 3 aquifères 7,6 % 3 aquifères 6,6 %

Pas d'aquifère 1,7 %

Tableau 15 - Proportions du territoire concerné par une superposition des entités aquifères définies dans cette étude



4. Cartographies du potentiel géothermique basse énergie

4.1. METHODOLOGIE Les aquifères profonds de la région Picardie permettent d’envisager le développement d’opérations de géothermie « Basse Energie ». Ces aquifères sont représentés principalement par deux niveaux perméables du Jurassique (Aquifères du Lusitanien d’âge Oxfordien Supérieur et du Dogger) et par l’aquifère du Trias. A ces deux aquifères principaux ont été ajouté les aquifères du Lias inférieur (le Sinémurien et l’Hettangien) et du Rhétien. Pour ce faire, une caractérisation de ces aquifères a été menée. Le potentiel géothermique basse énergie des aquifères profonds se définit principalement à partir des paramètres que sont la température, la transmissivité (qui permettra in fine de déterminer un débit de production) et la profondeur d’accès à la ressource. Dans un premier temps, des valeurs ponctuelles et mesurées des paramètres pouvant être utiles à la détermination du potentiel ont été récupérées. Pour cela, il a été nécessaire d’analyser les données issues d’anciens forages (pétroliers ou géothermiques) qui ont atteint les aquifères ciblés. Dans un second temps, les données ponctuelles ont fait l’objet d’interpolation en complétant des synthèses existantes pour produire des cartes à l’échelle de la région Picardie. Les cartographies correspondent tout d’abord à des cartes uni-critère (principalement, profondeur, température, épaisseur, perméabilité) dont les données ont été ensuite croisées pour déterminer le potentiel géothermique (épaisseur utile, c’est à dire productrice, et perméabilité permettant de déterminer la transmissivité).

4.1.1. Analyse des Rapports de Fin de Sondage (RFS) La région Picardie a fait l’objet de nombreuses campagnes de prospections pétrolières et de très peu de prospections géothermiques. Les données de ces forages sont à la base de la connaissance de la ressource en eau des aquifères profonds. L’analyse des rapports de fin de sondage réalisés dans le cadre de la recherche pétrolière, du stockage souterrain de gaz, et de la géothermie avait pour but la récupération d’un certain nombre de paramètres descriptifs des forages sélectionnés. Ce travail a permis de recenser et de situer les données pertinentes géographiquement dans un Système d’Information Géologique (SIG). L’analyse des rapports de fin de sondage a été sous-traitée à la société GeoGreen qui est un bureau d’études spécialisé dans l’interprétation des données géologiques profondes. Les données sur les aquifères ont été collectées en cohérence avec le cadre hydrogéologique existant (référentiel BD LISA du BRGM), afin de conserver la

72

nomenclatPicardie. données (des réservutiles) de fcorrespond La FigureGeoGreenavec la BD Les donné

- coo

- cod

- cot

- valetran

L’ensemblemettre le tr

F

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D Lisa.

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e de ces doraitement S

Figure 24 - M

base de dones rapports, débit, temité, perméaur l’acquisit

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es ont été re

XY en Lamb

m forage, c

et toit/mur n

rosité (issu), salinité, d

onnées a éSIG.

Méthodologie

nnées existas de fin dempérature pabilité (horiztion des élé

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es de carotébits tempé

été rassemb

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par GeoGree

M/RP-61365-F

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stinés à la r

de travail es et la mis

ue puits :

ologie simpl

rs totales et

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en pour l’anal

FR, Tome 1 –

terraines dextrait et coochimiquesépaisseurs

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du bureause en corres

ifiée ;

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Rapport final

e la région ollecter les s des eaux s totales et des cartes

u d’études spondance

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re 25) pour

S

Atlas du pot

BRGM/RP-6

Figu

4.1.2. F L’étude po

• Pu• Pu

Ces puits

• Ois• Ais• So

Trois puits

• No• No

Les 62 pu26 et Anne

32 1 q 2 q 8 q 19

entiel géother

61365-FR, Tom

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valeurs de perméabilité obtenues fournissent in fine des données trop variables et sans doute pessimistes qui ne peuvent être exploitées pour estimer le potentiel aquifère. Pour compléter ce commentaire, il importe de considérer que nous avons pris la décision, sinon de rejeter les perméabilités mesurées sur carottes, de les ajuster sur des zonages de proximité avec un coefficient de sécurité optimisé pour ne pas risquer de fournir des informations par trop erronées.

4.1.3. Données complémentaires Pour pallier ce manque de données exploitables, nous avons décidé de compiler d’autres sources d’information afin d’améliorer la compréhension de ces réservoirs. Deux rapports de la fin des années 1970 ont principalement été consultés (Housse, B., Maget, Ph., Potentiel Géothermique du bassin de Paris, BRGM, ELF Aquitaine, BRGM/RR-29146-FR, Mai 1976 et le rapport Géotherma, Inventaire géothermique de la région Picardie, 1981). Ces rapports synthétisent plusieurs années d’études sur différents aquifères profonds.

4.1.4. Réalisation de cartes uni-critère La plupart des données de porosité ayant été mesurées sur carottes (valeurs obtenues sur des échantillons restreints de roches prélevés au moyen d’outils spécialisés à l’intérieur du forage, qui sont généralement considérées comme peu fiables du fait de la forte variabilité des mesures et de la non prise en compte du paramètre de viscosité). Les grilles de transmissivité ne peuvent être réalisées étant donné la variété et les incohérences des données ponctuelles. En effet, les seules données de transmissivité interprétées obtenues à partir des Rapports de Fin de Sondage (RFS) sont insuffisantes pour compléter les travaux réalisés en fin des années 70. Les cartes de transmissivité réalisées au cours de cette étude sont donc une synthèse des valeurs ponctuellement relevées (RFS des forages géothermiques) et des courbes d’isotransmissivités déduites des travaux des années 1970 (rapport sur le Potentiel Géothermique du bassin de Paris, 1976). Au final, seules les grilles d’épaisseur totale, d’épaisseur utile, de profondeur au toit des formations, de salinité et de températures des réservoirs ont été générées et ont permis la réalisation de cartes.



Ainsi, les cartes concernant les critères suivants, et pour les deux aquifères retenus sont présentées en annexe 8 :

- les profondeurs (toits des aquifères) ; o La grille du toit du Dogger provient de la synthèse de plusieurs études

menées par le BRGM : des données numériques d'altitude de plusieurs surfaces géologiques (toit du repère K, toit du Dogger calcaire et toit du Trias), élaborées au cours de travaux antérieurs. Des données mises à jour dans le cadre d’une étude plus récente grâce à l'intégration d'un plus grand nombre de forages profonds, et de données structurales de synthèse, dont : des données de forages provenant de la base des logs validés du BRGM, des données structurales de synthèse, issues de la réinterprétation de profils sismiques, le long de transects dans le bassin de Paris, les données issues des cartes géologiques à 1/50 000 vectorisées qui matérialisent les lieux où la surface vient recouper la topographie actuelle.

o La grille du toit du Lusitanien a fait l’objet d’un travail spécifique car cet aquifère est encore peu étudié. Elle a été générée par interpolation à partir des forages analysés au cours de cette étude, des données structurales affectant cet aquifère et des isobathes du rapport Géotherma (Inventaire géothermique de la région Picardie, 1981). Cette interpolation a été effectuée avec le logiciel GDM, par krigeage avec un variogramme composé de deux modèles combinés (linéaire et gaussien) sans dérive.

- les températures :

o Les données brutes de température sont limitées et souvent de nature très diverse (profondeur de mesure, prise en compte d’une correction en fonction de l’état du forage lors de la mesure, tel que présence de boues de forage, mesure avant ou après développement du puits, etc.).

o de ce fait, la cartographie des températures a été réalisée en prenant en compte les courbes isothermes du rapport sur le Potentiel Géothermique du bassin parisien de 1976 et le quelques valeurs retenues des RFS analysés (puits géothermiques). Seules des grilles de tendance ont pu être générées afin de mettre en évidence des zones où les températures sont potentiellement plus élevées dans la région.

- les épaisseurs totales : o Pour évaluer les épaisseurs totales des aquifères (Dogger et

Lusitanien), il était nécessaire de connaitre les murs de chaque réservoir. La grille du mur du Dogger provient de la même étude que celle du toit du Dogger. Elle est très bien contrainte par de nombreux paramètres, cet aquifère ayant fait l’objet de nombreux travaux. Par contre, la grille du mur du Lusitanien a été, à l’instar de la grille du toit de cet aquifère, générée au cours de cette étude à partir des forages


analysés. Cette interpolation a été effectuée avec le logiciel GDM, par krigeage avec un variogramme composé de deux modèles combinés (linéaire et gaussien) sans dérive. Cette grille est moins contrainte mais permet d’avoir un premier aperçu global tenant compte des valeurs issues des RFS analysés et des données structurales. Les grilles d’épaisseurs totales ont été obtenues par soustraction des grilles de toit et de mur de chaque réservoir.

- les épaisseurs utiles :

o Pour l’aquifère du Dogger, à dire d’expert à partir de l’expérience accumulée sur cet aquifère en Ile-de-France, nous avons considéré que l’épaisseur utile de ce réservoir était de l’ordre de 20 % de l’épaisseur totale du réservoir. Pour valider cette démarche, nous avons donc calculé les valeurs d’épaisseur utile avec des pourcentages. Puis nous avons confronté ces valeurs avec celles des forages géothermiques saisies dans le fichier Excel issu du dépouillement des RFS. Nous nous sommes rendu compte de l’inadéquation des valeurs déduites de notre premier calcul par rapport aux données issues des RFS. Cette inadéquation est due à la forte variabilité des valeurs de hauteurs utiles indiquées par les foreurs (Exemple pour le forage géothermique de Creil : Indice 01274X0387 : HT = 178, HU = 79 soit 44 % (Bathonien). Exemple pour le forage géothermique de Beauvais : Indice 01024X0108 : HT = 207, HU = 25 soit 12 %).

Au vu de ces résultats, nous avons donc décidé de nuancer notre approche et nous avons défini un zonage de la région selon lequel les hauteurs utiles seraient plus ou moins importantes (en fonction de la connaissance géologique du réservoir et des contraintes structurales).

o Le Lusitanien étant encore peu étudié, nous n’avions pas ou peu d’informations sur son potentiel aquifère et aucune indication sur la valeur de pourcentage à retenir pour le calcul de l’épaisseur utile. De plus, après consultation du fichier contenant les données recueillies à partir des RFS, nous nous sommes rendu compte que celui-ci ne serait d’aucun secours (aucune valeur de hauteur utile avait été relevée sur cet aquifère lors des forages le traversant). Le zonage permettant d’évaluer ces hauteurs utiles se base donc essentiellement sur la nature géologique et l’épaisseur du réservoir (avec une épaisseur totale assez faible au nord de la ligne Beauvais-Laon).

Les grilles d’épaisseur utile ont été générées à partir des grilles d’épaisseur totale, sous ArcGis, via la calculatrice raster de Spatial Analyst.



- la salinité o La salinité est un paramètre régissant les conditions d’exploitation de

l'opération géothermique et tout particulièrement les risques de corrosion et de dépôts des équipements d’exploitation de la boucle géothermale.

o La cartographie de la salinité des deux aquifères étudiés a été réalisée en prenant en compte les courbes d’iso salinité du rapport sur le Potentiel Géothermique du bassin parisien de 1976 et des quelques valeurs issues des RFS analysés. Seules des grilles de tendance ont pu être générées afin de mettre en évidence des zones où la salinité est potentiellement plus élevée dans la région.

- les transmissivités (produit de la perméabilité par l’épaisseur utile de l’aquifère) :

o la transmissivité est un paramètre régissant le débit d’eau qui s’écoule par unité de largeur de la zone saturée d’un aquifère continu, et par unité de gradient hydraulique. Ce paramètre représente le potentiel productif pouvant être attendu :

o d’un forage exploitant une formation aquifère ;

o comme indiqué précédemment, seules quelques valeurs ponctuelles

de transmissivité à l’échelle de la région Picardie ont été mesurées lors de la réalisation des forages (essentiellement sur les forages géothermiques);

o à défaut de pouvoir générer une grille avec des valeurs de

transmissivité pour la région Picardie, faute de données suffisantes et pertinentes en entrée, nous avons généré des cartes, pour chacun des deux aquifères, permettant de représenter les valeurs brutes de transmissivité (courbes d’iso-transmissivité) issues des rapports de la fin des années 1970. Sur ces cartes, nous avons également reporté les valeurs mesurées sur les forages géothermiques de Beauvais et de Creil.

o Les courbes d’isotransmissivité et les valeurs ponctuelles issues des

deux forages géothermiques ne concernant que le sud de la région Picardie, il n’était pas envisageable d’extrapoler une grille sur l’ensemble de la région, en l’absence de paramètres contraignants.

L’absence de connaissance régionale du paramètre « transmissivité », qui constitue avec la température du fluide exploitable dans l’aquifère, les deux critères fondamentaux d’estimation de sa productivité, ne permet donc pas une interpolation cartographique du potentiel géothermique.


4.1.5. Premiers résultats et conclusions sur le potentiel des aquifères profonds en région Picardie

Compte-tenu de ce qui a été mentionné ci-avant, on comprendra qu’il reste délicat, du fait de l’absence de forages instrumentés en quantité suffisante, de déterminer un potentiel géothermique des aquifères profonds. L’échelle de restitution n’est en aucun cas comparable avec l’échelle des travaux réalisés sur l’atlas des aquifères superficiels. En première analyse, les données recueillies dans le cadre de la présente étude montrent que le réservoir du Dogger est a priori le plus intéressant avec localement de fortes perméabilités. Cette situation tient à l’absence de travaux de développement de la géothermie basse énergie en région Picardie depuis 30 ans, du fait sans doute de l’impact de l’abandon des opérations de Creil et Beauvais et des effets négatifs du contre-choc pétrolier des années 90 sur le recours aux énergies renouvelables dont la géothermie. Il apparaît évident que la relance de la géothermie profonde en région Picardie pourrait être initiée par :

- d’une part, une meilleure connaissance du potentiel des deux aquifères les plus intéressants, le Lusitanien et le Dogger. A cette fin, des contacts avec des sociétés pétrolières et gazières qui opèrent sur le territoire régional seraient utiles afin de parvenir à terme à affiner les connaissances sur les aquifères profonds en région Picardie. Cette approche réciproque de connaissances doit être consolidée et amplifiée afin de disposer, notamment, d’informations supplémentaires susceptibles de permettre une interpolation régionale de la productivité de ces aquifères ;

- d’autre part, la mise en œuvre d’opérations industrielles, couplées à des programmes de recherche et développement soutenus par des fonds publics.

A ce titre, il apparait que les travaux géologiques et hydrogéologiques menés dans le cadre de la présente étude, ainsi que dans d’autres études réalisées par le BRGM incitent à considérer que l’aquifère du Permien, situé à la limite entre les formations sédimentaires et le socle, pourrait être un aquifère prometteur, a contrario avec le Trias qui ne semble pas de bonne qualité en Picardie.



4.2. APPROCHE DU POTENTIEL GEOTHERMIQUE DES AQUIFERES PROFONDS

4.2.1. Aquifère des calcaires du Lusitanien

Dans l’étude de dépouillement des RFS, 19 puits ont présenté des données dans le niveau Lusitanien. Cet aquifère n’est que peu exploité en région Picardie.

a) Réservoirs et extension géographique

Le Lusitanien est séparé en trois réservoirs (cf chapitre 2.3.3) :

• le Séquanien : le réservoir supérieur. Il est composé de calcaire oolithique et récifal,

• le Rauracien : le réservoir principal. Il est composé de calcaire oolithique et graveleux. Le nord-ouest du bassin Parisien de ce réservoir est dominé par des niveaux détritiques grossiers formés de sable et de grès,

• l’Argovien : le réservoir inférieur. Au nord-ouest du bassin Parisien, il est composé de calcaire oolitique avec des passées récifales. Entre l’Oise et la Marne on rencontre un calcaire plus crayeux.

Dans la zone d’étude, la région Picardie, les réservoirs « principal » et « inférieur » dominent (Figure 27). Le réservoir « supérieur » peut être présent localement.

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d) Épaisseur des réservoirs

Les planches 3 et 4 dans l’annexe 6 présentent une carte des épaisseurs totales et une carte des épaisseurs « utiles » des réservoirs du Lusitanien en Picardie.

Nous n’avons retenu que les formations poreuses et perméables. Les zones compactes sont donc exclues, mais également celles où le réservoir est entièrement crayeux peu perméable.

Pour une puissance approximative du Lusitanien de 280 m (thèse de Bougnol, 1985) on distingue trois niveaux producteurs avec des perméabilités correctes et des épaisseurs de haut en bas d’environ 25 m, 5 m, 23 m. Ce qui fait un total de 53 m environ d’épaisseur utile. Pour la région picarde, une valeur de 20 % pour toute la zone située au-dessous de la ligne Beauvais-Laon a donc été utilisé, puis ce pourcentage a été amorti en partie nord de cette ligne, qui se situe en limite nord du bassin parisien avec une remontée des formations vers l’affleurement.

Compte tenu de la connaissance partielle de la porosité des réservoirs, la carte d’interpolation des épaisseurs « utiles » est à utiliser avec précaution.

e) Porosité

Dans cette étude 15 puits ont présenté des valeurs de porosité dans le Lusitanien (Figure 29). Les valeurs moyennes sont comprises entre 5 % et 24,8 %. Les valeurs extrêmes sont comprises entre 1,2 % et 35 %.

La superposition entre les porosités moyennes et les extensions des réservoirs du Lusitanien montre que majoritairement les valeurs de porosité les plus élevées sont associées au calcaire oolithique/graveleux ou au calcaire crayeux du réservoir « inférieur » (Figure 30). Ce résultat de porosités plus élevées est cohérent sachant que les calcaires oolithiques ont une porosité matricielle. Hormis à l’extrême est de la Picardie, les niveaux sablo-gréseux du réservoir « inférieur » semblent présenter des porosités plus faibles.

Aucun point ne tombe dans le réservoir « principal » donc celui-ci n’a pas pu être caractérisé en termes de porosité.

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f) Perméabilités et transmissivités

Les valeurs de perméabilité du Lusitanien ont été calculées sur 10 puits (Figure 31).

Les valeurs moyennes sont comprises entre 0,5 mD et 65 mD.

Les valeurs extrêmes sont comprises entre 0,01 mD et 1010 mD.

Le Lusitanien étant composé de faciès calcaires, les fortes valeurs de perméabilité correspondent principalement à de la perméabilité de fracture.

A l’exception d’une valeur dans les sables/grès, les valeurs de perméabilité comprises entre 1 mD et 10 mD se répartissent au niveau du faciès calcaire oolithique/graveleux du réservoir « inférieur » du Lusitanien (Figure 32).

Figure 31 - Perméabilité du Lusitanien

La planche 5 dans l’annexe 6 présente une carte des transmissivités du Lusitanien. Les courbes d’isotransmissivité sont issues du rapport sur le Potentiel Géothermique du Bassin Parisien de 1976.

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u

u


Figure 36 - Pression absolue du Lusitanien en fonction de la profondeur absolue

La nappe est artésienne ou en limite de l’artésianisme en Picardie. Les niveaux piézométriques calculés à partir des mesures de pression dans des études antérieures indiquent un écoulement de la nappe s’effectuant vers la Manche

i) Température

Seulement 3 puits mentionnent des températures pour le niveau Lusitanien (Figure 37). Les valeurs sont comprises entre 20°C et 26 °C.

Aucun gradient de température en fonction de la profondeur n’a pu être déterminé dans le Lusitanien avec les données de l’étude Geogreen. Sur la Figure 38, les valeurs de 23°C et 26 °C sont inférieures à la carte d’Housse et Maget.

Lusitanien (Pression/profondeur)

R2 = 0.9737

-1400

-1200

-1000

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61365-FR, Tom

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e. Tome 1 : Mé

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25

de l’Atlas

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s e


la cartographie du rapport de Geotherma, calées avec les quelques valeurs disponibles. Les quelques valeurs de températures issues des RFS ont également été reportées sur la carte pour mettre en évidence les zones sur lesquelles nous avions une information ponctuelle. En fonction du gradient et de la profondeur du toit des formations, les températures prévisionnelles s’étalent de 20 °C dans la région de Beauvais à plus de 60°C dans le sud de l’Aisne.

j) Débit

Seulement 4 puits mentionnent des valeurs de débit pour le Lusitanien (Figure 39).

Les valeurs moyennes sont comprises entre 2,2 m3/h et 8 m3/h.

Les valeurs extrêmes sont comprises entre 0,8 m3/h et 8 m3/h.

Figure 39 - Débit du Lusitanien

k) Conclusions : propriétés du Lusitanien

Les principaux résultats pour cet aquifère sont les suivants :

• Les porosités s’étendent de 1,2 % à 35 % avec une majorité de points ayant une valeur proche de la moyenne, soit 15%. Aucune tendance d’organisation géographique n’apparaît.

Lusitanien (Débit)

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

Saint-Maur 101 Belleuse 101 Longpont 101 Etrepilly 101

Q (m

3/h)



• Les perméabilités sont comprises entre 0,01 mD et 1010 mD avec une concentration des valeurs comprises entre 1 mD et 100 mD. Aucune tendance d’organisation géographique n’apparaît.

• Les salinités se situent entre 0,2 g/l et 11 g/l. Ni organisation géographique ni gradient n’ont pu être déterminés dans le cadre de l’étude Géogreen.

• Les valeurs de température issues de l’analyse des RFS dans l’étude Géogreen sont comprises entre 20°C et 26 °C, ce qui est inférieur aux travaux de Housse et Maget.

• Un gradient de pression de 8,8 bars/100m a pu être calculé. Dans la plupart des cas, lorsque la cote altimétrique du sol n’est pas trop élevée, les eaux géothermales seront artésiennes ou subartésiennes.

• Les débits sont compris entre 0,8 m3/h et 8 m3/h

• Les valeurs de porosité et de perméabilité du Lusitanien sont caractéristiques d’un environnement calcaire, à savoir une bonne porosité moyenne, ici 15% et des perméabilités faibles à moyennes.

La zone la plus favorable du point de vue de la géothermie semblerait être celle du sud de l’Aisne en termes de température et d’épaisseurs utiles.

4.2.2. Aquifère des calcaires du Dogger

Dans l’étude de dépouillement des RFS, tous les puits de l’étude (62) atteignent ou traversent le Dogger. Cet aquifère a été exploité pour la géothermie dans l’Oise (Creil, Beauvais). Il est connu par de nombreux forages pétroliers réalisés dans le sud de la région.


Le Dogger s’étend du toit du Callovien calcaire au mur du Bajocien, et lorsque le Callovien calcaire est absent, du toit du Bathonien au mur du Bajocien (cf. chapitre 2.3.3).

Trois réservoirs principaux ont à ce jour été reconnus (de haut en bas) :

• Les calcaires oolithiques du Callovien Inférieur, aussi connus sous le nom de “Dalle Nacrée”.

• Les calcaires du Comblanchien, compacts, montrent néanmoins quelques intervalles poreux (possibilité de porosité de fracture).


• L'Oolithe et les calcaires bioclastiques d'Oolithe Blanche font un excellent réservoir. Il est généralement aquifère et est considéré comme un réservoir géothermique important.

Unités Formations

Systèmes Epoques Etages Sous-étages

Jura

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Dogger

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Oolithe blanche

Bajocien

Calcaire oolithique ("Grande Oolithe")

Marnes à Ostrea Acuminata

Calcaire

Tableau 16 - Description lithostratigraphique du Dogger

Le Dogger est présent sous toute la Picardie. Il affleure dans la région d’Hirson (02). La planche 8 dans l’annexe 6 présente la localisation du Dogger en Picardie.

b) Lithologie des réservoirs

Comme décrit plus haut, le Dogger est constitué de faciès calcaire.

Atlas du pot

BRGM/RP-6

Figure 40

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61365-FR, Tom

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Les planches 10 et 11 dans l’annexe 6 présentent une carte des épaisseurs totales et une carte des épaisseurs « utiles » des réservoirs du Dogger en Picardie. Les valeurs d’épaisseur de l’ensemble des forages ont été reportées sur la carte pour faciliter la lecture de la grille.

Les nombreux forages géothermiques réalisés dans le Bassin Parisien montrent que le réservoir susceptible de fournir la meilleure productivité est celui du Bathonien et en particulier le sommet du Bathonien, non loin de son contact avec le Callovien. Les niveaux compatibles sont constitués soient :

• de calcaires graveleux bioclastiques,

• des calcaires oolithiques,

• des calcarénites bioclastiques ou oolithiques.

Mais, compte tenu du développement éventuel d’une fracturation dans les calcaires du Bathonien et de la connaissance insuffisante des effets de diagenèse qui ont pu affecter postérieurement au dépôt le réseau poreux (cimentation ou dissolution), la carte d’interpolation des épaisseurs « utiles » est à utiliser avec précaution. Il est admis que ces épaisseurs « utiles » dépassent rarement 20 à 25 mètres.

e) Porosité

Les données de porosité dans le Dogger calcaire sont réparties de la façon suivante (Figure 41) :

Bathonien : o Données carottes : 45 o Données diagraphiques : 14

Bajocien : o Données carottes : 6 o Données diagraphiques : 2

Les valeurs moyennes sont comprises entre 3,7% et 20.2 %.

Les valeurs extrêmes sont comprises entre 0% et 30,8 %.



Figure 41 - Porosité du Dogger calcaire

En superposant les valeurs de porosité issues des puits de l’étude et la carte de l’écorché au toit du Bathonien issue des travaux de Rojas et al, on peut voir un lien entre la répartition des porosités et les différents faciès calcaire du Bathonien. En effet les valeurs plus fortes se répartissent au niveau des calcarénites oolithiques qui possèdent une porosité matricielle (Figure 42).

Sur la Figure 43, un possible gradient de porosité orienté nord-est - sud-ouest peut être mis en évidence, avec cependant quelques points anomaliques.

Dogger calcaire (porosité)

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

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M/RP-61365-F

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FR, Tome 1 –

du Bathonie

du Bajocien

Rapport final

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f) Perméabilités et transmissivités

Les données de perméabilité dans le Dogger calcaire sont réparties de la façon suivante (Figure 44) :

Bathonien : 46 Bajocien : 6

Les valeurs moyennes sont comprises entre 0,1 mD et 1617,5 mD.


Le Dogger calcaire étant composé de faciès calcaires, les fortes valeurs de perméabilité correspondent principalement à de la perméabilité de fracture.

Les valeurs des puits Beauvais 1 et 2 et de Creil 1 à 6, comprises entre 310 mD et 1780 mD, sont des valeurs ponctuelles de transmissivité converties en perméabilité. Elles ne représentent pas la tendance générale de la perméabilité du Dogger calcaire.

Figure 44 - Perméabilité du Dogger calcaire

De même qu’il n’existe généralement pas de relation directe entre la porosité et la perméabilité dans les milieux calcaires, le parallèle porosité/faciès déterminé ci-dessus, dans le Bathonien, ne se retrouve pas avec les perméabilités (Figure 45).

La faible quantité de valeurs dans le Bajocien ne permet pas de conclure sur une tendance géographique relative à ce niveau (Figure 46).

Dogger Calcaire (perméabilité)

0.0

0.1

1.0

10.0

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FR, Tome 1 –

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Rapport final

en

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La planche 12 dans l’annexe 6 présente une carte des transmissivités du Dogger constatées au droit des forages géothermiques de Creil et Beauvais Celles-ci varient entre 15,9 à 45,8 D.m dans le secteur de Creil et entre 25,8 et 31,4 D.m dans celui de Beauvais. Les courbes d’isotransmissivité sont issues du rapport sur le Potentiel Géothermique du Bassin Parisien de 1976. Les valeurs de transmissivité issues ponctuellement des rapports RFS ont également été reportées sur la carte.

g) Salinité

Les données de salinité dans le Dogger calcaire sont réparties de la façon suivante : Bathonien : 41 Bajocien : 6

Les valeurs moyennes sont comprises entre 0,5 g/l et 31 g/l.

Les valeurs extrêmes sont comprises entre 0,3 g/l et 35 g/l.

Aucun gradient de salinité en fonction de la profondeur ne peut être mis en évidence dans le Bathonien ou dans le Bajocien (Figure 48 et Figure 49).

Figure 47 - Salinité du Dogger calcaire

Dogger Calcaire (salinité)

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103

Betz 10

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Montm

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BathonienBajocien


Figure 48 - Salinité du Bathonien en fonction de la profondeur absolue

Figure 49 - Salinité du Bajocien en fonction de la profondeur absolue

Sur la Figure 50, un possible gradient de salinité orienté nord-est – sud-ouest peut être interprété dans le Bathonien. Les valeurs relevées dans les puits de l’étude s’accordent avec la carte de 1976 réalisée par Housse et Maget.

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Figure 53 - Pression du Bajocien en fonction de la profondeur absolue

Des forages témoignent que la nappe est artésienne dans les vallées de l’Oise et dans la région de Beauvais.

Les niveaux piézométriques calculés à partir des mesures de pression dans des études antérieures indiquent un écoulement de la nappe s’effectuant vers le nord-ouest.

i) Température

Les données de température dans le Dogger calcaire sont réparties de la façon suivante :

Bathonien : 14 Bajocien : 2

Les valeurs moyennes sont comprises entre 20°C et 70 °C dans le Bathonien. 19,5°C et 26 °C dans le Bajocien.

Aucun gradient de température n’a pu être déterminé dans le Dogger à partir des données de l’étude (Figure 54 et Figure 55).

Les valeurs collectées dans les rapports de fin de sondage sont en accord avec les travaux d’Housse et Maget (Figure 56) hormis deux points au Sud-Ouest.

Bajocien (Pression/profondeur)

-1400

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

00 20 40 60 80 100 120 140

Pression (bara)

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)


Figure 54 - Température du Bathonien en fonction de la profondeur absolue

Figure 55 - Température du Bajocien en fonction de la profondeur absolue

Bathonien (Température/profondeur)

-1800

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-1200

-1000

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Atlas du pot

BRGM/RP-6

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Figure 57 - Débit du Bathonien

Dans le Bajocien seul le puits Belleuse 101 a permis de collecter des valeurs de débit. Le débit est compris entre 0,42 m3/h et 2,1 m3/h pour une moyenne de 1,3 m3/h.

La planche 15 dans l’annexe 6 présente une carte de la productivité du Dogger en Picardie. Les forages ayant testé cet aquifère permettent de définir les zones où la transmissivité des réservoirs semble être suffisante pour permettre une bonne circulation du fluide géothermal. La cartographie établie dans le cadre d’études antérieures fait apparaitre une productivité favorable dans le sud de la région malgré que les valeurs mesurées puissent être relativement inégales pour un niveau homogène.

k) Conclusions : propriétés des niveaux Dogger calcaire Les principaux résultats pour ce niveau sont les suivants :

• Les porosités sont comprises entre 0% et 30 %. Dans le Bathonien et le Bajocien calcaire un gradient orienté nord-est - sud-ouest a pu être déterminé.

• Les perméabilités sont comprises entre 0,01 mD et 5000 mD. Dans le Bathonien un gradient orienté nord-est - sud-ouest a pu être déterminé.

• Les salinités se situent entre 0,3 g/l et 35 g/l. Aucun gradient géographique ou en profondeur n’a pu être déterminé.

• Un gradient de pression de 10 bars/100m a pu être calculé dans le Bathonien.

Bathonien (Débit)

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40

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AuxMarais

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3/h)



• Pour la température les valeurs sont comprises entre :

o 20°C et 70 °C dans le Bathonien. o 19,5°C et 26 °C dans le Bajocien.

• Les débits sont compris entre 0,03 m3/h et 150 m3/h

Les différentes propriétés analysées dans le Dogger calcaire sont en cohérence avec les résultats du Dogger calcaire du bassin de Paris en région Centre. Les ordres de grandeurs sont les mêmes.

Les calcaires oolithiques et graveleux du réservoir du Dogger, présent au sommet du Bathonien, constituent un objectif important en géothermie. Le domaine couvert par les eaux à plus de 50°C est étendu au sud de la Picardie et coïncide à peu près avec les zones de plus forte transmissivité.

L’eau du Dogger est cependant très salée ; c’est une eau corrosive d’une part parce qu’elle est essentiellement chlorurée, d’autre part, et surtout, à cause de la présence d’hydrogène sulfuré.

4.2.3. Aquifère du Lias inférieur

Dans l’étude de dépouillement des RFS, 16 puits ont présenté des données dans le niveau Lias inférieur.


Le Lias correspond à un cycle sédimentaire amorcé à la fin du Trias. On y distingue des niveaux gréseux et carbonatés à la base (Rhétien-Hettangien-Sinémurien), cédant la place à des niveaux argileux au Lias Supérieur (Pliensbachien-Domérien-Toarcien) (cf chapitre 2.3.3).

• Le Sinémurien-Lotharingien

Ce faciès correspond à une alternance de boues argilo-carbonatées et de sables carbonatés dont l'épaisseur est pluridécimétrique.

• L’Hettangien

Ce faciès correspond à des formations marno-argileuses témoins d'une histoire marine. Viennent ensuite les calcaires d’Hugleville faisant partie des réservoirs liasiques.

Ces formations s’arrêtent au sud d’une ligne Le Tréport-Amiens-Saint Quentin. Un réservoir au nord- est du Bassin Parisien s’étend entre le cours aval de la Seine et l’Oise. Dans la région de Beauvais, il est essentiellement formé par des calcaires oolithiques (Figure 58).

110

Figure 58

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Hettangien : o Données carottes : 6 o Données diagraphiques : 1

Les valeurs moyennes sont comprises entre 3,3% et 15,9 %.

Les valeurs extrêmes sont comprises entre 1,2% et 35,2 %.

Figure 61 - Porosité du Lias inférieur calcaire

Il n’est pas possible de déterminer une tendance géographique dans les porosités du Lias inférieur calcaire (Figure 62 et Figure 63).

Lias inférieur calcaire (porosité)

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f) Perméabilité

Les données de perméabilité dans le Lias inférieur calcaire sont réparties de la façon suivante (Figure 64) :

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Les valeurs extrêmes sont comprises entre 0,01 mD et 55,8 mD.

Il n’est pas possible de déterminer une tendance géographique pour les perméabilités du Lias inférieur calcaire (Figure 65 et Figure 66).

Figure 64 - Perméabilité du Lias inférieur calcaire

Lias inférieur Calcaire (perméabilité)

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FR, Tome 1 –

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g) Salinité

La salinité du Lias inférieur calcaire est représentée par les valeurs de l’Hettangien. En effet seulement 3 valeurs ont pu être collectées dans l’Hettangien et aucune n’était présente dans les puits de l’étude au niveau du Sinémurien (Figure 67).

Les valeurs sont comprises entre 39 g/l et 56 g/l.

Figure 67 - Salinité de Lias inférieur calcaire

Avec seulement trois points, aucun gradient de salinité n’a pu être déterminé dans le Lias inférieur calcaire, que ça soit en fonction de la profondeur (Figure 68) ou géographique (Figure 69). Ces trois points sont parfaitement en accord avec la carte de 1976 réalisée par Housse et Maget.

Hettangien (salinité)

0.0

10.0

20.0

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FR, Tome 1 –

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h) Pression

La pression du Lias inférieur calcaire est représentée par les valeurs de l’Hettangien, aucune donnée de pression n’était présente dans les puits de l’étude au niveau du Sinémurien (Figure 70).

Un gradient de pression de 18 bar/100m a pu être déterminé dans l’Hettangien.

Figure 70 - Pression du Lias inférieur calcaire en fonction de la profondeur absolue

i) Température

Seule une température de 57,5 °C a pu être collectée pour le niveau Hettangien dans le puits Thieux 101.

j) Débits

Il n’y a pas de valeur de débit présente dans le Lias inférieur calcaire.

k) Conclusions : propriétés du Lias inférieur calcaire

Les principaux résultats pour ce niveau sont les suivants :

• Les porosités sont comprises entre 12% et 35,2 %.

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• Les perméabilités sont comprises entre 0,01 mD et 55,8 mD.

• La salinité a été mesurée en 3 points seulement, exclusivement dans l’Hettangien. Celle-ci est comprise entre 39 g/l et 56 g/l.

• Un gradient de pression de 18 bars/100m a pu être calculé dans l’Hettangien.

• Une seule valeur représente la température du Lias inférieur calcaire. Celle-ci est de 57,5 °C.

Comme vu sur les figures Figure 59 et Figure 60, une grande partie du Lias inférieur est composée d’argile ou de marne. Néanmoins les zones calcaires et gréseuses présentent de bonnes caractéristiques.

4.2.4. Aquifère du Rhétien

Le Rhétien a été séparé du Trias afin de garder une cohérence avec la philosophie BDLISA dans l’éventualité d’une mise en correspondance future.

Au total, 16 puits ont rencontré les faciès du Rhétien.


Au nord de Verdun, la formation est constituée essentiellement des grés, mais dès que l’on s’éloigne vers le sud ou l’ouest, les niveaux gréseux s’amincissent et il s’y intercale des bancs argileux de plus en plus épais. Cet étage est principalement constitué de niveaux argileux en région Picardie (Figure 58).


D’après la répartition des faciès définis au niveau des puits de l’étude et de l’étude IFPEN de 2002, il semblerait qu’il y ait une meilleure cohérence entre les données des puits et le Rhétien continental. Les faciès gréseux correspondraient aux grès de Boissy et les faciès argileux aux argiles de Chalain.

Les différences peuvent être dues au fait que l’étude IFPEN dont sont extraites les cartes ci-dessous sépare le Rhétien marin et le Rhétien continental ce qui n’est pas le cas dans la présente étude.

Atlas du pot

BRGM/RP-6

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61365-FR, Tom

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c) Profondeur des réservoirs

Comme dans le cas du Lias inférieur, il n’a pas été établi de carte isobathe du toit du Rhétien en Picardie

Le Rhétien plonge plongent vers le centre du Bassin Parisien en s’enfonce à – 2500 m et plus dans le sud de l’Aisne.


L’épaisseur des roches calcaires susceptibles de constituer un réservoir est extrêmement faible en Picardie.

e) Porosité

3 données de porosité ont pu être collectées dans le Rhétien (Figure 73) :

Les valeurs moyennes sont comprises entre 2,88% et 6,10 %.

Les valeurs extrêmes sont comprises entre 0,8% et 10 %.

Figure 73 - Porosité du Rhétien

Il n’y a pas assez de points de porosité pour définir une organisation géographique dans la zone d’étude (Figure 74).

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g) Salinité

Pas de valeur de salinité dans le Rhétien. Une analyse connue (Mailly-le-Camp) indique une eau très fortement minéralisée, essentiellement chlorurée sodique.

h) Pression

Pas de valeur de pression dans le Rhétien.

i) Température

Pas de valeur de température dans le Rhétien.

j) Débit

Pas de valeur de débit dans le Rhétien

k) Conclusions propriétés du Rhétien

Le Rhétien étant très argileux dans la région d’étude très peu de valeurs ont pu être collectées dans ce niveau.


• Les porosités, représentées par 3 points, sont comprises entre 0,8% et 10 %.

• Les perméabilités, représentées par 3 points, sont comprises entre 0,1 mD et 11 mD.

• Aucune donnée de salinité, pression, température ou débit n’a été collectée dans le Rhétien.

Le Rhétien n’a pu être caractérisé qu’en termes de porosité et perméabilité. De plus, la très faible quantité de données ne permet pas de caractériser ce niveau avec fiabilité.

En revanche, sa nature très argileuse permet de dire que le Rhétien n’est pas pertinent pour une exploitation géothermale dans la région Picardie.

4.2.5. Aquifère du Trias

L’aquifère du Trias, le plus profond en Picardie, y est très mal connu. Dans l’étude de dépouillement des RFS, 25 puits atteignent ou traversent le niveau Trias.



Le Trias est absent au nord d’une ligne reliant Amiens à Vervins. Dans le sud de l’Aisne, il est constitué de la base vers le sommet par des grès moyens (50-80 m), des formations argilo-anhydritiques (10-20 m), des grès supérieurs (90 m) et est couronné par des argiles sombres (40-50 m). L’épaisseur de ces niveaux diminue progressivement du sud vers le nord jusqu’à ne plus former qu’une mince semelle détritique (cf chapitre 2.3.3).


Au vu des extensions des faciès du Chaunoy (Figure 77) et du Donnemarie (Figure 78), ainsi que de la précision apportée dans les rapports de fin de sondage des puits Bourneville 1D, Montreuil-aux-Lions 1 et Saint-Jean 1 (entourés en bleu turquoise sur la Figure 77) , nous pouvons considérer que le Trias gréseux traversé dans cette étude correspond aux formations de Chaunoy.

Les huit points superposés au grès de Chaunoy et dont le faciès au puits a été déterminé comme argileux correspondent à des puits n’ayant pas atteint les grès de Chaunoy. Ces puits se sont arrêtés dans des couches d’argiles rouges sus-jacentes.

Le puits entouré en noir sur la Figure 77 correspond au puits Feigneux 1. Celui-ci a rencontré une formation gréseuse dite des « grès de Feigneux ». Celle-ci étant sous-jacente à une couche d’argile, et la couche triasique représentée sur la carte étant la couche supérieure ce puits apparaît comme argileux.

Atlas du pot

BRGM/RP-6

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61365-FR, Tom

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de l’Atlas

127

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avec faciès

7


c) Profondeur des réservoirs

Compte-tenu du trop faible nombre de données disponibles, il n’a pas été établi de carte isobathe du toit du Trias.

Le toit des argiles se trouve à la cote -800 m NGF au niveau de Vervins et s’enfonce jusqu’à -2 700 m au sud de Château Thierry.


Les niveaux exploitables sont essentiellement contenus dans les formations détritiques (sables, grés, conglomérats).La puissance cumulée des niveaux détritique sont de plus d’une centaine de mètres dans la partie sud-est de la région.

Le trop faible nombre de données n’a pas été jugé suffisant pour établir une carte d’épaisseurs totales et surtout « utiles » représentatives des réservoirs détritiques du Trias.

e) Porosité

Les données de porosité dans le Trias sont réparties de la façon suivante (Figure 79) : Données carottes : 10 Données diagraphiques : 4

Les valeurs moyennes sont comprises entre 2,4% et 22 %.

Les valeurs extrêmes sont comprises entre 0,4% et 28,9 %.

D’après les travaux de synthèse d’Etienne Brosse réalisé en 2007, la porosité moyenne des grès de la formation de Chaunoy est de 14,7 %. Les valeurs déterminées dans les puits de l’étude sont en accord avec cette moyenne.

Atlas du pot

BRGM/RP-6

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f) Perméabilité

Les données de perméabilité dans le Trias sont réparties de la façon suivante (Figure 81) :

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Figure 81 - Perméabilité du Trias gréseux

Aucune organisation géographique de perméabilité au Trias ne peut être mise en évidence (Figure 82).

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g) Salinité

Au total, 5 données de salinité ont été collectées dans le Trias (Figure 84) :

Les valeurs extrêmes sont comprises entre 35 g/l et 100 g/l.

Aucun gradient n’a pu être déterminé dans le Trias (Figure 85 et Figure 86). Sur la carte de 1976 issue des travaux d’Housse et Maget les courbes de salinité n’ont pas été déterminées dans la zone d’étude. Les valeurs collectées dans les puits sont relativement en concordance, hormis les points au sud-est, dans les intervalles 50-80 g/l et 80-100 g/l qui se trouvent au-delà de la courbe de 150 g/l. Même si les valeurs présentées sont les valeurs moyennes au puits la valeur maximale trouvée dans les puits de l’étude ne dépasse pas 100 g/l au Trias.

Les eaux du Trias montrent les salinités les plus élevées avec faciès géochimique chloruré-sodique. La salinité augmente avec la profondeur.

La présence de gaz combustible a été signalée dans de nombreux forages.

Figure 84 - Salinité du Trias gréseux

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h) Pression

Seule une valeur de pression a pu être collectée dans le Trias. Cette valeur est de 97,47 bars, sur une épaisseur de 34,5 m, dans le puits Belleuse 101.

i) Température

Seule une valeur de température a pu être collectée dans le Trias. Cette valeur est de 30 °C, sur une épaisseur de 34,5 m, dans le puits Belleuse 101. L’aquifère du Trias est le réservoir le plus profond. Des températures de l’ordre de 90°C devraient être atteintes dans le sud de l’Aisne compte tenu du gradient géothermiques mais l’imprécision est importante par manque de mesures directes sur ce réservoir.

j) Débit

Le débit dans le Trias n’a pu être déterminé qu’à partir du puits Belleuse 101. Il est compris entre 0,3 m3/h et 4,68 m3/h pour une moyenne de 1,71 m3/h, sur une épaisseur de 34,5 m.

k) Conclusions : propriétés des niveaux Trias gréseux


• Les porosités sont comprises entre 0,4% et 28,9 %.

• Les perméabilités sont comprises entre 0,1 mD et 1314 mD (seulement 6 points).

• La salinité a été mesurée en 5 points seulement. Elle y est comprise entre 35 g/l et 100 g/l.

• Une seule valeur de pression au Trias (puits Belleuse 101) a été mesurée : 97,47 bars.

• Les débits mesurés dans le Trias (puits Belleuse 101) sont compris entre 0,3 m3/h et 4,68 m3/h pour une moyenne de 1,71 m3/h.

Les propriétés extraites pour le Trias montrent un aquifère de bonne qualité dans ses niveaux gréseux.

D’un point de vue général, les données du Trias de la région Picardie, bien que moins nombreuses, sont dans les mêmes ordres de grandeur que celles analysées pour la région Centre. Dans cette dernière le Trias avait été considéré comme un bon candidat à l’exploitation géothermique. En revanche, il est à noter, qu’une grande partie des puits de l’étude actuelle se sont arrêtés dans les niveaux argileux sus-jacents aux niveaux gréseux triasiques. Il est donc difficile dans cette étude de conclure sur les capacités réservoir du Trias gréseux.



5. Zones de contraintes

Tous projets géothermiques sur nappe ou par sondes géothermiques verticales doivent prendre en compte l’existence de certaines contraintes réglementaires ou naturelles. Les forages envisagés dans le cadre de la géothermie puis l’exploitation de l’ouvrage induisent la prise en compte de certaines précautions.

5.1. LA REGLEMENTATION NATIONALE La géothermie est régie par le Code minier en vertu de son article L.112-2 (ancien article 3) qui donne une définition de la géothermie et du régime juridique qui lui est applicable. Ainsi, « les gîtes renfermés dans le sein de la terre dont on peut extraire de l’énergie sous forme thermique, notamment par l’intermédiaire des eaux chaudes et des vapeurs souterraines qu’ils contiennent », sont considérés comme des mines. Une substance minière appartient à l’État et non au propriétaire du sol. L’exploitation d’une ressource minière nécessite donc des autorisations accordées par l’État. Outre le Code minier, les opérations de géothermie entrent dans le champ d’application du code de l’environnement pour les prélèvements et les réinjections en nappe, le code de la santé publique et le code général des collectivités territoriales qui peuvent s’appliquer dans certains cas particuliers. Les opérations géothermiques peuvent être soumises à différents régimes d’autorisation ou de déclaration qui supposent le montage de dossiers administratifs plus ou moins approfondis selon les cas et des circuits d’approbation administrative plus ou moins long. Les opérations de moins de 100 m de profondeur et de moins de 232 KW de puissance thermique sont considérées comme des opérations de minime importance et ne sont soumises qu’à déclaration au titre du code minier. Dans les autres cas, elles sont soumises à autorisation. Il est à noter que le ministère de l'Ecologie, du Développement Durable et de l'Energie mène actuellement une réflexion visant à simplifier la réglementation en vigueur, par exemple en élargissant à 200 m de profondeur les opérations de minime importance, de façon et à l’adapter aux types d’opérations géothermiques qui se développent actuellement (très basse énergie, souvent faible profondeur et faible puissance).

5.2. LES REGLEMENTATIONS TERRITORIALISEES Certaines portions du territoire, du fait de particularités naturelles, font l’objet de mesures de protection susceptibles d’impacter le dimensionnement d’un projet de géothermie, voire de l’interdire. Les dispositifs de protection les plus courants sont présentés ci-après.


5.2.1. Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE)

Le SDAGE est un document de planification décentralisé définissant pour une période de six ans (de 2010 à 2015) les grandes orientations pour une gestion équilibrée de la ressource en eau ainsi que les objectifs de qualité et quantité des eaux à atteindre à l’échelle des grands bassins hydrographiques. Il doit répondre à l’objectif de bon état des masses d’eau fixé par la Directive Cadre européenne sur l’Eau (DCE) du 23/10/2000. La région Picardie est concernée par les bassins Artois-Picardie et Seine-Normandie. Les SDAGE Artois-Picardie et Seine-Normandie 2010-2015 ont respectivement été approuvés le 20 novembre 2009. Concernant le domaine de la géothermie, le SDAGE Seine-Normandie comporte spécifiquement une disposition : « Disposition 130 : Maîtriser les impacts des sondages, des forages et des ouvrages géothermiques sur les milieux. Tout ouvrage dans le sous-sol, y compris les ouvrages de géothermie, quels que soient sa profondeur et son usage, doit être réalisé, exploité et abandonné dans les règles de l’art et répondre aux contraintes réglementaires existantes, afin de préserver la ressource en eau. L’objectif est de garantir l’absence d’introduction de polluants et de préserver l’isolation des nappes traversées entre elles et vis à- vis des inondations et des ruissellements de surface. Pour respecter ces objectifs, en particulier pour la géothermie, il est fortement recommandé : • que le maître d’ouvrage évalue les impacts du ou des forages d’ordre physique, thermique, qualitatif ou quantitatif sur le sous-sol et les milieux aquatiques et terrestres concernés ; • que l’autorité administrative recense les ouvrages et tienne compte de leurs impacts, notamment cumulés, dans le cadre de l’instruction administrative des dossiers ; • que les eaux soient restituées à leur réservoir d’origine ou valorisées par un autre usage, pour les projets d’ouvrages à prélèvement en nappe. »

5.2.2. Schéma d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE) Le SAGE est un document de planification qui fixe les objectifs généraux d’utilisation, de mise en valeur, de protection quantitative et qualitative de la ressource en eau. Dans le prolongement du Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux



(SDAGE), il décline au niveau d’un bassin versant (eaux superficielles) ou d’une nappe d’eau souterraine, les actions et moyens à mettre en œuvre pour gérer et garantir au mieux les usages de l’eau. Du point de vue de sa nature juridique, le SAGE, tout comme le SDAGE, est un acte réglementaire qui présente quatre caractéristiques : - il est opposable à l’administration (État, collectivités locales, établissements publics…) ;

- depuis la nouvelle Loi sur l'eau adoptée le 30 décembre 2006, il est également opposable aux tiers. Cela signifie que les modes de gestion, les projets ou les installations d'un tiers doivent être conformes au règlement du SAGE. En cas de non-respect, les contrevenants pourront être verbalisés ;

- il ne crée pas de droit, mais fixe des objectifs généraux en terme de qualité des eaux, de gestion de la ressource (aspect quantitatifs), de préservation des milieux naturels et de gestion du risque d’inondation, ainsi que des priorités pour les atteindre ;

- ses objectifs généraux s’imposent à l’administration de manière plus ou moins forte selon que celle-ci intervient dans le domaine de l’eau et de l’aménagement du territoire ou non.

Lorsqu’il est situé à l’intérieur du périmètre d’un SAGE, un prélèvement d’eau à usage géothermique (qu’il soit par ailleurs soumis à déclaration ou à autorisation) doit être compatible avec les objectifs généraux et le règlement de celui-ci (art. L212-5-2 du Code de l’Environnement). Le règlement d’un SAGE peut limiter localement (voire interdire) l’usage géothermique des eaux souterraines.

On compte 8 SAGE en région Picardie en cours d’élaboration ou mise en œuvre :

- Authie

- Haute-Somme

- Somme-aval et fleuves côtiers

- Aisne-Vesle-Suippe

- Automne

- Bresle

- Nonette

- Oise-Aronde

Les documents en lien avec ces SAGE sont consultables sur le site internet http://gesteau.eaufrance.fr


5.2.3. Zone de répartition (ZRE).

On distingue les prélèvements en nappe selon que l’on se trouve ou non dans une zone de répartition (ZRE).

Les Zones de Répartition des Eaux, comprenant les bassins, sous-bassins, fractions de sous-bassins hydrographiques et systèmes aquifères, ont été instituées au niveau national par les décrets n° 94-354 du 29 avril 1994 et n° 2003-869 du 11 septembre 2003, pris en application des articles L.211-2 et L.211-3 du Code de l’Environnement.

Ce sont des zones où sont constatées une insuffisance, autre qu'exceptionnelle, des ressources par rapport aux besoins. Dans chaque département concerné, la liste des communes incluses dans une zone de répartition des eaux est constatée par arrêté préfectoral.

Dans les communes classées en ZRE, les seuils d’autorisation et de déclaration pour les prélèvements sont abaissés par le biais de l’application de la rubrique 1.3.1.0. de la nomenclature Eau (article R214-1 du Code de l’environnement). Tous les prélèvements d’eau superficielle ou souterraine, à l’exception de ceux inférieurs à 1 000 m3/an réputés domestiques, sont soumis à autorisation ou déclaration dans les conditions suivantes :

pour les prélèvements :

- hors zone de répartition :

• entre 10 000 et 200 000 m3/an : déclaration,

• plus de 200 000 m3/an : autorisation ;

- en zone de répartition : au-delà de 8 m3/h, on passe en régime d’autorisation ;

pour les réinjections (en ZRE ou non) :

• entre 8 et 80 m3/h : déclaration ;

• supérieure ou égale à 80 m3/h : autorisation.

Les prélèvements en eau réalisés à des fins géothermiques dans une Zone de Répartition des Eaux sont contraints par l’abaissement des seuils. Cette restriction ne s’applique pas aux installations fonctionnant en doublet, avec réinjection dans l’aquifère après prélèvement. Dans ce cas, on considère que les prélèvements sont nuls et par conséquent non concernés par les restrictions réglementaires.

En région Picardie, deux ZRE ont été identifiées :

- la ZRE de l’Aronde dans le département de l’Oise. La zone de répartition des eaux de l’Aronde correspond au bassin versant du même nom. Elle se caractérise par 41 communes définies par l’arrêté préfectoral du 4 novembre 2009. Il est stipulé que tout



prélèvement supérieur à 8 m3/h fera l’objet d’une procédure d‘autorisation. En deçà et pour une capacité maximum de 1000 m3/an, les prélèvements seront soumis à déclaration. Les dispositions relatives à la répartition des eaux s’appliquent à la nappe de la craie dans le bassin de l’Aronde, de la surface du sol à toute l’épaisseur mouillée de la nappe de la craie et sa couverture tertiaire ;

- et ZRE de l’Albien-Néocomien captif. Cette zone de répartition des eaux traverse la région d’ouest en est en passant au sud de la ville d’Amiens et au nord de la ville de Laon. Elle s’étend ensuite sur l’ensemble de la partie sud de la région, excepté le Pays de Bray (Arrêté préfectoral du 30 janvier 2004).

5.2.4. Périmètres de protection des captages d’Alimentation en Eau Potable (AEP)

Les périmètres de protection des captages d’alimentation en eau potable, dans lesquels les activités sont susceptibles de polluer la ressource en eau souterraine (construction, mise en place d’une opération de géothermie…), sont soumis à prescription particulière. Leur objectif est de réduire les risques de pollutions ponctuelles et accidentelles de la ressource. Les périmètres de protection de captage sont définis par l’article L-1321-2 du Code de la Santé Publique et ont été rendus obligatoires pour tous les ouvrages de prélèvement d’eau d’alimentation depuis la loi sur l’eau du 3 janvier 1992.

Ils sont définis à trois échelles correspondant à trois niveaux de protection :

- le périmètre de protection immédiate : site de captage clôturé (sauf dérogation)= appartenant à une collectivité publique, dans la majorité des cas. Toutes les activités y sont interdites hormis celles relatives à l’exploitation et à l’entretien de l’ouvrage de prélèvement de l’eau et au périmètre lui-même. Son objectif est d’empêcher la détérioration des ouvrages et d’éviter le déversement de substances polluantes à proximité immédiate du captage ;

- le périmètre de protection rapprochée : secteur plus vaste (en général quelques hectares) pour lequel toute activité susceptible de provoquer une pollution y est interdite ou est soumise à prescription particulière (construction, dépôts, rejets…). Son objectif est de prévenir la migration des polluants vers l’ouvrage de captage ;

- le périmètre de protection éloignée : facultatif, ce périmètre est créé si certaines activités sont susceptibles d’être à l’origine de pollutions importantes. Ce secteur correspond généralement à la zone d’alimentation du point de captage, voire à l’ensemble du bassin versant.

L’arrêté préfectoral d’autorisation de prélèvement et d’institution des périmètres de protection fixe les servitudes de protection opposables au tiers par déclaration d’utilité publique (DUP). Il conviendra donc de se reporter aux arrêtés de mise en place des périmètres de protection de captage pour identifier d’éventuelles contraintes à la réalisation de dispositifs géothermiques.


La réalisation de forages est toujours interdite dans le périmètre de protection immédiat. Il est fréquent que les forages géothermiques soient interdits dans le périmètre de protection rapprochée.

Les localisations de ces contraintes en lien avec l’hydrogéologie ont été reportées sur une cartographie présentée en annexe 7.

5.2.5. Périmètres de protection des stockages souterrains de gaz

Selon le décret ministériel du 16 Septembre 1982, publié au Journal Officiel le 21 septembre 1982 modifié par le décret ministériel du 7 octobre 1987, publié au Journal Officiel du 10 octobre 1987, il a été défini les limites des périmètres de protection des stockages de Gournay-sur-Aronde (60), Saint-Clair-sur-Epte (95) et Germiny-sous-Coulombs (77). Celui-ci a été complété avec des fichiers SIG fournis par la DREAL Ile-de-France. Le périmètre de protection permet de délimiter une zone dans laquelle les travaux de forage ou de captage d’eau pourraient avoir une influence sur l’exploitation du stockage et vice versa. Il englobe le périmètre de stockage et une zone tampon.

Une autorisation du préfet est nécessaire pour tous travaux excédant 330 m de profondeur au niveau de Gournay-sur-Aronde, 300 m pour Saint-Clair-sur-Epte et 350 m pour Germiny-sous-Coulombs.

5.3. CONTRAINTES GEOLOGIQUES POUR LE DEVELOPPEMENT DE LA GEOTHERMIE SUR SONDES GEOTHERMIQUES VERTICALES (SGV)

Certains contextes géologiques sont peu favorables3

au développement de SGV, comme les terrains présentant une forte hétérogénéité, les zones structurales intensément fissurées, faillées ou bréchifiées, ou encore les zones présentant des cavités naturelles comme les karsts ou des cavités anthropiques. En effet, dans ces types de terrains la mise en œuvre de la cimentation du forage présentera d’importantes difficultés et il sera difficile d’obtenir un scellement des sondes efficaces et conforme à la norme. De plus, des précautions particulières et le recours à l’avis d’un expert du sous-sol (géologue, hydrogéologue) sont vivement recommandés dans les zones où l’on rencontre des roches meubles instables ainsi que des roches présentant des risques de dissolution (évaporites) ou de retrait-gonflement (argiles). Les zones de contraintes géologiques pour l’implantation de sondes géothermiques ont été identifiées en première approche sur la région Picardie en annexe 7.

3 Cf. Norme NF X 10-970 « Forage d'eau et de géothermie, Sonde géothermique verticale (échangeur géothermique vertical en U avec liquide caloporteur en circuit fermé), Réalisation, mise en œuvre, entretien, abandon. »



A noter qu’une vigilance particulière devra être portée au moment de la réalisation du forage pour éviter de mettre en connexion des aquifères superposés ainsi que de drainer de la pollution de la surface vers les aquifère.

5.3.1. Cavités anthropiques

La Picardie possède une importante quantité de cavités et de carrières sur l’ensemble de son territoire. A ce jour, 1 153 communes des 2 293 communes picardes ont recensé la présence d’au moins une cavité/une carrière sur leur territoire. Surtout d’origine anthropique (marnières, souterrains refuges, carrières, habitations troglodytiques, sapes de guerres,…), on peut les trouver majoritairement dans les zones densément peuplées, comme Amiens, Beauvais ou encore Laon. Les données des recensements réalisés sont disponibles sur le site internet www.bdcavite.net.

Les communes avec une forte densité de cavités mériteront une attention particulière.

5.3.2. Zones karstiques La formation des Calcaires de Champigny (Bartonien supérieur) présente une certaine karstification. Elle se rencontre en rive gauche de la rivière Marne dans le département de l’Aisne. Des études complémentaires apparaissent nécessaires pour étudier le degré de karstification de cette formation et donc de l’impact que cela peut avoir pour le développement de sondes.

5.3.3. Zones avec présence de gypse Les formations marno-gypseuse du Ludien (Bartonien supérieur) se situent principalement au sud de l’Aisne en rive droite de la rivière Marne et dans de plus faible proportion au sud-est du département de l’Oise. L’eau circulant dans le sous-sol peut créer des vides karstiques dans les couches de gypse, aux vues de sa solubilité dans l’eau. Des études complémentaires apparaissent également nécessaires pour établir une cartographie spécifique afin d’identifier la présence de gypse localement et quantifier les impacts potentiels.



6. Diffusion de la cartographie sur internet

6.1. MISE A DISPOSITION DE LA CARTOGRAPHIE REGIONALE DES AQUIFERES SUPERFICIELS SOUS FORME D’UNE GRILLE

La cartographie des critères de potentialité géothermique s’est faite dans un premier temps par aquifère ou entité hydrogéologique. Ce sont les unités d’observation dont on connaît les propriétés.

Ensuite, pour intégrer la superposition des aquifères et faciliter la diffusion des données via le site http://www.geothermie-perspectives.fr/, les résultats ont été attribués à des portions de territoire correspondant à des mailles carrées de 500 m de côté. Un maillage régulier couvrant l’ensemble de la région Picardie a été créé afin d’attribuer à chacune des mailles les données utiles (débits exploitables, profondeur d’accès à la nappe, température, potentiel géothermique…).

Ainsi l’échelle des cartes du potentiel géothermique correspond à une précision au 1/50 000. Malgré cela et du fait des différentes approximations réalisées (approximations liées au zonage des critères et aux calculs de productivité), l’échelle de restitution des informations aux utilisateurs ne doit pas excéder le 1/100 000 et doit éventuellement se limiter à l’échelle de la commune.

La taille de la maille permet de refléter l’échelle d’information. Le passage d’une donnée par secteur à une donnée par maille permet aussi de gommer les contours, les lignes frontières, qui ne sont pas des représentations tout à fait conformes à la réalité.

Pour passer de l’information vectorisée (entité hydrogéologique) à une information rastérisée (maillage régulier), les règles suivantes ont été définies :

1. L'attribut de la maille correspond à celui du polygone dont la surface est majoritaire (Figure 87) ;

2. Si au droit d'une maille sont superposés deux aquifères (occupant la même superficie), la maille regroupera les informations des deux aquifères. On déterminera ensuite le potentiel du meilleur aquifère (Figure 88).

Les exemples décrits ci-après permettent de montrer comment ont été appliquées ces règles.

144

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Page 1 : Le développement de la géothermie en région

Présentation du contexte local, des partenaires mobilisés en Picardie et de l’outil développé par le BRGM - ses objectifs et ses limites.

Page 2 : Les acteurs locaux

Liste et coordonnées des principaux acteurs locaux susceptibles d’être contactés pour des informations techniques ou des informations sur la réglementation et les démarches administratives. Cette liste pourra être mise à jour régulièrement.

Page 3 : La réglementation

Présentation des principaux textes réglementaires qui s'appliquent à l'exploitation des eaux souterraines par forage et à l'exploitation des calories souterraines, donc aux opérations de géothermie.

Page 3 : Les caractéristiques des aquifères

Description simplifiée des principaux aquifères de la région Picardie, pris en compte dans l’atlas du potentiel géothermique.

Page 5 : Les aides financières

Présentation des différents outils d'accompagnement financier selon la cible (« entreprises, les collectivités et les bailleurs sociaux » ou « particuliers »).

Ces dispositifs d'aides évoluant régulièrement, l’internaute est invité à vérifier auprès des professionnels que les informations soient à jour. Dans la mesure du possible, les partenaires veilleront à mettre à jour le plus régulièrement possible le site régional.

Page 6 : Les foreurs engagés dans des démarches qualité

Plusieurs entreprises de forage sont implantées en Picardie et dans les régions limitrophes. Elles sont spécialisées dans la réalisation de sondes géothermiques verticales ou de forage d'eau.

Les partenaires ont choisi de vous présenter dans ces pages les démarches d’engagement qualité qui existe à ce jour. En effet un foreur engagé dans une démarche qualité est la garantie pour le maître d’ouvrage de bénéficier de prestations professionnelles de qualité. On distingue les foreurs adhérant à QualiFORAGE et les foreurs adhérant à la Charte Qualité des Puits et Forage d’Eau créée à l’initiative du Syndicat des Foreurs d’Eau (SFE).

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6.2.2. Outil de consultation de l’Atlas régional

L’outil de consultation en ligne constitué à l’échelle de la Picardie permet d’obtenir des informations utiles à l’analyse de la faisabilité d’un projet de géothermie très basse énergie, notamment :

- Potentiel géothermique du meilleur aquifère (fort, moyen, faible, non connu précisément) ;

- Données d’exploitabilité des aquifères en présence (profondeur d’accès à la ressource en eau souterraine, débit exploitable) et coupes hydrogéologiques types ;

- Données concernant la nature simplifiée des formations géologiques (aquifère),

Des informations supplémentaires ou à prendre en compte lors d'un projet de géothermie sont également indiquées :

- Données relatives aux dispositifs de protection de la ressource hydrogéologique : localisation des périmètres de Zones de Répartition des Eaux (ZRE) et périmètres éloignés des captages d’eau potable ;

- Informations concernant l’existence d’autres secteurs pour lesquels des restrictions existent (périmètre de sécurité de stockages de gaz souterrains notamment) ou une vigilance doit être portée pour l’implantation de forages destinés à la géothermie (présence de cavités souterraines, zones karstiques ou de présence gypse).

Les informations fournies revêtent un caractère indicatif, qui doit permettre d’orienter un projet de pompe à chaleur, mais la détermination exacte des caractéristiques de la ressource nécessite une étude spécifique. En effet, les cartes, fournies à l’échelle du 1/50 000, sont construites à partir de la régionalisation de paramètres caractéristiques et leur degré de précision est acceptable à l’échelle régionale, mais pas à l’échelle d’un projet qui nécessite une analyse fine des potentialités locales des aquifères.

Les informations sont accessibles via une recherche cartographique ou à partir du nom de la commune.

a) Accès aux données par une recherche cartographique La recherche cartographique est accessible depuis la fenêtre d’accueil de l’espace régional Picardie (cf. Figure 92).

La Figure 93 ci-après montre la fenêtre d’interrogation de l’outil via la carte régionale.

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6.3. AVERTISSEMENT

Le travail de synthèse de ce projet a été réalisé à l’échelle régionale. Les cartes réalisées sont issues de moyennes et d’interpolations régionales.

La région a été découpée en maille de 500 m sur 500 m, et chaque maille a été renseignée d’une valeur moyenne ou interpolée. Les cartographies régionales en annexe et sur le site internet www.geothermie-perspectives.fr résultent de l’assemblage de tous ces pixels. C’est pourquoi l’échelle de restitution des informations ne doit pas excéder le 1/100 000 et doit éventuellement se limiter à l’échelle de la commune.

Malgré tous les efforts mis en œuvre pour apporter des résultats les plus proches de la réalité, la présence d’inexactitudes reste inévitable. Elles sont liées d’une part à l’utilisation de données ponctuelles moyennes sur des mailles de 500 m de côté et d’autre part à la méthodologie retenue et au mode d’acquisition des données sur le terrain. Par exemple, les données de terrain (ADES, BSS, etc…) représentent plus ou moins la réalité :

- les forages d’eau sont préférentiellement implantés dans les zones productives, ce qui créé une surreprésentation dans l’échantillon ;

- les forages peu ou pas productifs ne sont pas toujours recensés, impliquant une mauvaise connaissance des zones improductives ;

- certains forages sont acidifiés pour augmenter leur productivité mais cette information n’est pas toujours recensée dans les bases de données. L’échantillon est donc constitué, par défaut, de forages acidifiés et de forages non acidifiés ;

- les conditions expérimentales des mesures de température de la nappe in situ sont mal connues (température de l’air, purge du forage…).

L’atlas constitue donc une première approche à destination des maîtres d'ouvrages potentiels, bureaux d'études, décideurs des collectivités territoriales, afin qu'ils puissent déterminer la possibilité d'utiliser la géothermie lors d'un choix énergétique. Les informations transmises ne peuvent, ni ne doivent, en aucun cas remplacer l'étude de faisabilité réalisée par des bureaux d'études compétents à l’échelle parcellaire.

Par ailleurs, l’existence de zones de restriction d’exploitation ou de travaux (périmètres de protection des captages d’alimentation en eau potable et des stockages souterrains de gaz) devra être prise en compte au stade de l’étude de faisabilité du projet. De même une forte densité communale de cavités, la présence de karsts (localement : calcaires de de Champigny), de nappe artésienne (sable de l’Albien,…), de formation de gypse (sud de l’Aisne),…nécessiteront des précautions pour la réalisation (cf. chapitre 5.)


Le pétitionnaire devra également s’assurer de la compatibilité de son projet avec la réglementation en vigueur (code Minier, code de l’Environnement, SDAGE…).

À l’échelle d’une maille de 500 m de côté, le sens d’écoulement n’est pas définissable à partir de données régionales car il peut exister des changements locaux de direction (fluctuations saisonnières, pompages situés à proximité, etc…). Le sens d’écoulement au niveau de l’installation devra donc être déduit d’une étude plus locale réalisée par un bureau d‘études.



7. Conclusions

L’évaluation du potentiel géothermique très basse énergie en Picardie a été réalisée à partir des données existantes, notamment celles issues de la Banque du Sous-Sol. Un important travail d’identification, de collecte et de traitement des données disponibles a été réalisé. Les données ont été rassemblées dans une base de données unique puis intégrées à un SIG pour permettre leur visualisation et leur traitement.

L’atlas permet d’afficher en tout point du territoire de la région Picardie (lorsque les données disponibles le permettent) le potentiel géothermique des aquifères. Il est accessible sur le site géothermie perspectives http://www.geothermie-perspectives.fr/.

Des informations complémentaires d’ordre hydrogéologique (aquifère concerné, gamme de débit exploitable, profondeur de l’aquifère) sont également fournies pour chaque maille d’interrogation (de taille 500 m x 500 m).

La recherche peut être initiée par département en fonction de la commune désirée, ou via un accès cartographique et la possibilité de zoomer sur un secteur géographique particulier.

L’atlas constitue ainsi une aide à la décision pour déterminer la possibilité d'utiliser la géothermie très basse énergie sur aquifère superficiel lors d'un choix énergétique. Cependant, l’échelle de réalisation étant régionale, il ne peut et ne doit se substituer à une étude de faisabilité réalisée à l’échelle de la parcelle par des bureaux d’études compétents.

A l’échelle de la Picardie, le potentiel géothermique des aquifères est fort pour 85,7 % de la surface, moyen pour 11,8 %, faible pour 0,2 % et non renseigné (faute de données disponibles en nombre suffisant) et a priori inexistant pour 2,3 % du territoire régional. La région Picardie bénéficie ainsi sur quasiment l’ensemble de son territoire de la présence de nappes superficielles productives accessibles à moins de 100 mètres de profondeur. L’aquifère de la craie représente la principale ressource exploitable dans le département de la Somme, le nord et l’ouest de l’Oise et la partie septentrionale de l’Aisne. Dans la partie sud de l’Aisne et de l’Oise, les aquifères de l’Éocène (sables de Cuise, calcaires du Lutétien, et partiellement sables de Beauchamp et d’Auvers) se substituent à la nappe de la craie, leur productivité étant meilleure et leur accessibilité plus proche de la surface.

Malgré l’important travail réalisé sur les données disponibles, une meilleure connaissance des paramètres l’hydrogéologique nécessaire à l’estimation du potentiel sur l’ensemble de la région (profondeur de la nappe, température et débit spécifique) permettrait sans doute à l’avenir d’améliorer les cartographies proposées notamment dans les secteurs « non connu précisément ».

En sus de l’atlas du potentiel géothermique très basse énergie de la région, de la description de la méthodologie mise en œuvre pour l’élaborer et d’informations


concernant le développement de la géothermie en Picardie fournis dans ce rapport, le site internet http://www.geothermie-perspectives.fr/ reprend des éléments concernant la réglementation, les caractéristiques des aquifères, les acteurs locaux, les aides financières, les prestataires engagés dans les démarches qualité et les normes. Ces informations, à l’exception des caractéristiques des aquifères, ne sont pas reprises dans le rapport étant donné la forte probabilité de faire évoluer ces informations dans les années à venir (mise à jour à prévoir en fonction de l’évolution de la réglementation, des mécanismes d’aide ou des exemples d’opération notamment).

L’étude les ressources géothermales « profondes », que sont les aquifères du Lusitanien, du Dogger, du Lias inférieur, du Rhétien et du Trias a été conduite à travers l’analyse de 62 rapports de fin de sondage et de la bibliographie existante. Ces aquifères ont été peu exploités en région Picardie. L’absence de forages instrumentés en quantité suffisante n’a pas permis de déterminer de façon satisfaisante un potentiel géothermique des aquifères profonds du Lusitanien et du Dogger, reconnus comme potentiellement intéressants pour la production d‘énergie géothermique associée à des réseaux de chaleur urbains dans la partie sud de la région. En conséquence, l’échelle de restitution n’est en aucun cas comparable à l’échelle des travaux réalisés sur l’atlas des aquifères superficiels.

En première analyse, les données recueillies dans la cadre de la présente étude montrent que le réservoir du Dogger est a priori le plus intéressant avec, localement, de fortes perméabilités. Les quatre autres aquifères paraissent recéler des ressources plus aléatoires du fait du faible nombre d’ouvrages ayant testé ces niveaux et de leur nature lithologique. Localement, ces aquifères pourraient néanmoins présentés des potentiels favorables, en particulier le Lusitanien, voire l’aquifère du Permien situé à la limite entre les formations sédimentaire et le socle.



8. Glossaire

Débit de production * : est la quantité d'eau produite par un captage (exprimé en m3/h).

Débit spécifique * : débit pompé dans un puits rapporté à la hauteur de rabattement dans le puits, dans des conditions définies (symbole usuel : Qs ; exprimé en m3/h/m).

Isobathe ** : courbe joignant les points d’une surface situés à une même profondeur sous la terre ou sous l’eau.

Isohypse ** : courbe joignant, sur une carte, les points d’une surface situés à une même altitude.

Isopièze ** : courbe joignant, sur une carte, les points d’égale hauteur piézométrique d’une nappe d’eau souterraine donnée.

Perméabilité * : aptitude d’un milieu à se laisser traverser par un fluide sous l’effet d’un gradient de potentiel. Elle s’exprime quantitativement par la perméabilité intrinsèque et, pour l’eau, par le coefficient de perméabilité (de Darcy) ou perméabilité pris en abrégé dans ce sens quantitatif (symbole usuel : k ; exprimé en m/s).

Rabattement * : diminution de charge hydraulique déterminée en un point donné sous l’effet d’un prélèvement d’eau, traduite en pratique par l’abaissement du niveau piézométrique par rapport au niveau naturel. Sa signification est liée au débit prélevé, à la distance du point de prélèvement et en régime transitoire, au temps écoulé depuis le début du prélèvement (exprimé en m).

Réservoir ** (roche) : Roche suffisamment poreuse et perméable pour pouvoir contenir des fluides (eau, pétrole, gaz, etc).

Transmissivité * : paramètre régissant le débit d’eau qui s’écoule par unité de largeur de la zone saturée d’un aquifère continu (mesurée selon une direction orthogonale à celle de l’écoulement), et par unité de gradient hydraulique. Produit du coefficient de perméabilité (de Darcy) K par la puissance aquifère b, en milieu isotrope, ou produit de la composante du tenseur de perméabilité parallèle à la direction d’écoulement par la puissance aquifère (orthogonale à cette direction), en milieu anisotrope. (symbole usuel : T ; exprimé en m²/s).

Sources des définitions :

* G. CASTANY, J. MARGAT, 1987 – Dictionnaire français d’hydrogéologie. Éd. BRGM.

** A. FOUCAULT, J.-F. RAOULT, 1988 – Dictionnaire de géologie. Éd. Masson.



9. Bibliographie

Allier D. et Chrétien P., avec la collaboration de Baraton A., Leveau E., Minard D. et Tourlière B. (2009) – Atlas hydrogéologique numérique de l’Aisne – Notice – Rapport final. BRGM/RP-57439-FR, 158 pages, 65 illustrations, 10 tableaux, 6 annexes.

Bault V., Borde J., Follet R., Laurent A., Tourlière B. avec la collaboration de Leveau E. et Willefert V. (2012) – Atlas hydrogéologique numérique de l’Oise. Phase 3 : Notice. Rapport final. BRGM/RP-61081-FR, 320 p., 81 ill., 55 tab., 2 ann., 1 cd-rom, 1 carte A0.

Brenot A., Gourcy L., Mascre C., Pons A., Blum A., Chery L. (2007) - Identification des zones à risque de fond géochimique élevé en éléments traces dans les cours d'eau et les eaux souterraines. Rapport BRGM/RP-55346-FR, 774 p. 5 vol., 200 ill., 35 ann., 34 pht. A3 coul.

Caous J-Y. et Comon D. (1987) – Notice de l’atlas hydrogéologique de l’Oise, 84 p., 17 fig., 9 tab..

Caous J.Y, Caudron M., Mercier E. (1983) – Notice de l’atlas hydrogéologique de l’Aisne – BRGM.

Chrétien P. avec la collaboration de M.J. Féret, P. Guionie, J.L. Izac, J.P. Jegou, F. Joublin, C. Kiefer, C. Nail et C. Robelin (2006) – Picardie – Nappe libre de la craie – Campagne et carte piézométriques « basses eaux » 2005. Rapport final. BRGM/RP-54285-FR, 63 pages, 7 annexes.

Chrétien P. avec la collaboration de V. Sallier (2007) – Picardie – Nappe de la craie – Cartes piézométriques hautes eaux 2001-2002 et moyennes eaux 1960-2007. Rapport final. BRGM/RP-55971-FR, 72 pages, 6 illustrations, 2 annexes

Delmas, J., Houel, P., Vially, R.. (2002) - Paris Basin, Petroleum Potential. Regional Report. IFPEN, 172p, March 2002.

Dufrénoy R. avec la collaboration de Chrétien P. et Mardhel V. (2009) – Référentiel Hydrogéologique Français – BDLISA Version 2 (découpage des entités de niveaux 1 & 2 en région Picardie) – BRGM/RP-57516-FR. 104 p., 18 ill., 3 tab., 4 ann.

Géotherma (1981) - Inventaire géothermique de la région Picardie

Géogreen (2012) – Caractérisation des ressources géothermiques des aquifères du Jurassique et du Trias de la région Picardie, 112p, juin 2012.

Housse, B., Maget, Ph. (1976) - Potentiel Géothermique du bassin de Paris, BRGM, ELF Aquitaine, BRGM/RR-29146-FR, Mai 1976


Mégnien C. (1980) – Synthèse géologique du Bassin de Paris. Volume I. Stratigraphie et paléogéographie. Mémoire BRGM n°101, 466 p.

Mégnien C. (1980) – Synthèse géologique du Bassin de Paris. Volume II. Atlas. Mémoire BRGM n°102, 50 cartes. 5 annexes

Brosse, E. (2007) - Propriété hydrauliques des formations sédimentaire des formations du bassin de Paris. Projet PICOREF. Synthèse bibliographique, IFPEN.

Rojas, J.,and al., (1989) - Caractérisation et modélisation du réservoir géothermique du Dogger, BRGM, A.F.M.E., 251p, Novembre 1989

Roux J.-C., Comon D. (1978) – Notice de l’atlas hydrogéologique de la Somme – BRGM.

Sites Internet utiles

ADEME : http://www.ademe.fr

Portail national d'Accès aux Données sur les Eaux Souterraines (ADES) : www.ades.eaufrance.fr

Association Française Pour les Pompes à Chaleur (AFPAC) : http://www.afpac.org

BRGM : http://www.brgm.fr

Banques de données du sous-sol (BSS) – Infoterre : http://www.infoterre.brgm.fr

Géothermie Perspectives (site dédié à la géothermie mis en ligne par l’ADEME et le BRGM) : http://www.geothermie-perspectives.fr

Syndicat national des entrepreneurs de puits et forages d’eau (SFE) : http://www.sfe-foragedeau.com



Annexe 1

Echelle stratigraphique du bassin de Paris

(M. Donsimoni – 1999-2001 – BRGM)

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Carte des profondeurs d’accès et des débits exploitables de l’aquifère de la craie

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Annexe 4

Carte du potentiel géothermique régional du meilleur aquifère superficiel

Atlas du p

BRGM/RP


P-61365-FR, Tome


1 – Rapport final


Planche A4 - 1

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Annexe 5

Liste et carte de répartition des forages utilisés pour l’étude sur les aquifères profonds (Etude

Geogreen, 2012)



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00795X0001 Pays-de-Bray 108 PB108 60 HANNACHES PAYS-DE-BRAY-108 BATHONIEN

00816X0001 Saint-Maur 101 SR-101 60 GOURNAY-SUR-ARONDE SAINT-MAUR-101 TRIAS

00618X0002 Belleuse 101 BE101 80 CONTY BELLEUSE 101 TRIAS

01034X0001 Fouilleuse 101 FE101 60 CUIGNIERES FOUILLEUSE SINEMURIEN/HETTANGIEN

01271X0001 Noailles 101 NO-101 60 CAUVIGNY NOAILLES-101 TRIAS

01307X0021 Villemoyenne 1 VIL1 2 FERE-EN-TARDENOIS VILLEMOYENNE TRIAS

01272X0001 Ercuis 101 ER-101 60 ERCUIS ERCUIS-101 - CHAMPARTS-DE-BONQUEVAL--LES-- BATHONIEN

01062X0001 Vregny 1 VG1 2 CROUY VREGNY TRIAS

01564X0001 Villemoyenne 2 VM2 2 FERE-EN-TARDENOIS SONDAGE VILLEMOYENNE N,2 BATHONIEN

01566X0002 Essises 1 EI-1 2 ESSISES ESSISES 1 - EI 1 TRIAS

01081X0024 Guignicourt 1 AGU1 2 GUIGNICOURT GUIGNICOURT-1 TRIAS

01057X0012 Mortefontaine 1 AMO1 2 LIME AMO-1 TRIAS

00846X0003 Orgeval 1 AOR1 2 MONTCHALONS ORGEVAL-1 TRIAS

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01273X0001 Rousseloy 101 RS-101 60 BURY ROUSSELOY 101 BATHONIEN

01277X0002 Gouvieux 101 GV-101 60 GOUVIEUX GOUVIEUX-101- BATHONIEN

00801X0001 Hardivillers 101 HD101 60 MAISONCELLE-TUILERIE H-D-101 TRIAS

01307X0025 Cramaille 101 ACR101 2 CRAMAILLE CRAMAILLE, A, CR, 101-SNPA BATHONIEN

01302X0009 Villeblain 101 AVB101 2 CHACRISE VILLEBLAIN BATHONIEN

00807X0003 Saint-Just-en-Chaussée 101 SJ101 60 SAINT-JUST-EN-CHAUSSEE SAINT JUST EN CHAUSSÉE 101 TRIAS

01563X0007 Trugny 101 ATR101 2 EPIEDS SONDAGE TRUGNY 101 BATHONIEN

00806X0003 Thieux 101 TH101 60 THIEUX THIEUX-101 TRIAS

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01046X0071 Arsy 1 ARSY1 60 ARSY RECHERCHES D'HYDROCARBURES "LES CHAUDS FOURS" TRIAS

00326X0007 Nibas 101 NI 101 80 NIBAS NIBAS SINEMURIEN/HETTANGIEN

01305X4001 Latilly 1 GT 2 LATILLY LATILLY-1-TROU-DU-TONNERRE TRIAS

00804X0001 Mondidier 101 MD 101 60 WELLES-PERENNES MONTDIDIER-101 TRIAS

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00656X0097 Alaincourt 1 ATN 1 2 ALAINCOURT ALAINCOURT HETTANGIEN

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01027X0011 Aux Marais 103 AM 103 60 SAINT-MARTIN-LE-NOEUD AM 103 BATHONIEN

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01534X0007 Fosses 1 FS 1 95 FOSSES FOSSES BAJOCIEN

01868X0005 Montmirail 101 MT 101 51 MECRINGES MONTMIRAIL-101 BATHONIEN

01258X0002 La chapelle-en-Vexin 1 CV 1 95 BUHY LA CHAPELLE-EN-VEXIN 1 HETTANGIEN

01056X0003 Roy Saint-Nicolas 101 bis A RS 101b 2 MORTEFONTAINE ARS 101 BIS BATHONIEN

01047X0137 Longueil 1 bis LG 1 60 LONGUEIL-SAINTE-MARIE LES RUMINEES-LONGUEIL-1BIS TRIAS


01863X0036 Rozoy-Bellevalle 1D RZB 1D 2 ROZOY-BELLEVALLE A PROXIMITE DU GOLF BATHONIEN

01297X0108 Bourneville 1D BNV 1C 2 FERTE-MILON(LA) BOURNEVILLE TRIAS

01863X0057 Mont-A-Peine 1 MAP 1 2 MONTLEVON MONT A PEINE - LIEU-DIT "LE CLOS DES BOEUFS" BATHONIEN

01027X0009 Aux Marais 101 AM101 60 SAINT-MARTIN-LE-NOEUD AUX MARAIS 101 RHETIEN

01028X0003 Troussencourt 101 TR 101 60 SAINT-SULPICE TROUSSENCOURT 101, LA VALLEE BATHONIEN

01282X0007 Roberval 101 RB101 60 RHUIS ROBERVAL BATHONIEN

01028X0004 Troussencourt 102 TR 102 60 AUTEUIL TROUSSENCOURT 102 (TR,102) BATHONIEN

01552X0020 Neufchelles 1 NEL 1 60 NEUFCHELLES LES GRAVETTES NEUFCHELLES 1 TRIAS

01558X1048 Montreuil-aux-Lions 1 MTL 1 2 MONTREUIL-AUX-LIONS LES AULNETTES TRIAS

01056X0160 Sailly 1 SAI 1 60 CUISE-LA-MOTTE SAILLY Trias indifférencié

01276X0053 Saint-Jean 1 STJ01 60 ERCUIS LA CROIX SAINT-JEAN TRIAS

01024X0107 Beauvais 1 GBVS1 60 BEAUVAIS BEAUVAIS-GBVS1 BAJOCIEN

01024X0108 Beauvais 2 GBVS2 60 BEAUVAIS BEAUVAIS-GBVS2 BATHONIEN

01274X0387 Creil 1 CRGTH1 60 CREIL CREIL-CRGTH1 BATHONIEN




01274X0419 Creil 5 GCR5 60 CREIL CREIL-LE-PLATEAU-GCR5 BATHONIEN

01274X0420 Creil 6 GCR6 60 CREIL CREIL-LE-PLATEAU-GCR6 BATHONIEN

Atlas du p

BRGM/RP


P-61365-FR, Tome


1 – Rapport final


Planche A5 - 1

eption de l’Atlas

1887



Annexe 6

Cartographies des potentiels géothermiques des aquifères profonds

Atlas du p

BRGM/RP

A6.1 -


P-61365-FR, Tome

- Aquifère


1 – Rapport final

du Lusitan

cardie. Tome 1 : Mét

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– Rapport final

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Tome 1 : Méthodolo

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Tome 1 : Méthodolo

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– Rapport final



Annexe 7

Cartographies des zones de contraintes hydrogéologiques et géologiques

Atlas du p

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1 – Rapport final


Planche A7 - 1

eption de l’Atlas

20

09


Planche A7 - 2


al

Centre scientifique et technique

3, avenue Claude-Guillemin BP 36009

45060 – Orléans Cedex 2 – France Tél. : 02 38 64 34 34

Direction régionale Picardie Polytech de Rivery 7, rue Anne Frank 80136 RIVERY– France Tél. : 03 22 91 42 47

Ades

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Tome 2déve

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5-FR 2012

Atlas du potentiel géothermique des aquifères de la région Picardie

Tome 2 : Etat des lieux et perspectives de développement de la filière géothermie

Rapport final

BRGM/RP-61365-FR Novembre 2012

Étude réalisée dans le cadre des projets de Service public du BRGM 11GTHB15 / PSP11PIC60

D. Maton, M. Analy, P. Durst, O. Goyeneche, C. Zammit Avec la collaboration de

R. Pissy

Vérificateur : Nom : H. LESUEUR et JL. MARTIN

Date :

Signature :

Approbateur : Nom : D. MIDOT

Date :

Signature :

En l’absence de signature, notamment pour les rapports diffusés en version numérique,l’original signé est disponible aux Archives du BRGM.

Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2008.

I

M 003 - AVRIL 05

Mots clés : géothermie, pompe à chaleur, géothermie très basse énergie, géothermie basse énergie, géothermie profonde, piézométrie, température, débit, géologie régionale, aquifère, Picardie, réglementation, financement, Aquapac, Qualiforage, emploi, formation. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : D. Maton, M. Analy, P. Durst, O. Goyeneche, C. Zammit avec la collaboration de R. Pissy (2012) – Atlas du potentiel géothermique des aquifères de la région Picardie. Tome 2 : État des lieux et perspectives de développement de la filière géothermie. Rapport final. BRGM/RP-61365-FR, 247 p., 54 fig., 19 tabl., 13 annexes, 1 Dvd. © BRGM, 2012, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

Atlas du potentiel géothermique de la région Picardie. Tome 2 : État des lieux et perspectives


Synthèse

La DREAL Picardie, l’ADEME et le BRGM ont établi une convention visant à la création d’un outil prospectif innovant d’aide à la décision en matière de développement de la géothermie et réalisation d’une étude sur les perspectives de développement de la géothermie en Picardie. Cet outil, mis en place sous la forme d’un site internet, désigné « Atlas géothermique », concerne la géothermie très basse énergie (TBE) et basse énergie (BE) sur aquifère. Accessible au grand public, il est surtout destiné aux maîtres d’œuvres (bureaux d’études, architectes) et aux maîtres d’ouvrages qui envisagent l’installation d’une pompe à chaleur sur aquifère lors du choix d’approvisionnement énergétique d’une construction dans la région Picardie ou lors de la réalisation d'une opération de géothermie à usage direct destinée à alimenter un réseau de chaleur.

Cet outil a pour objectif de fournir les paramètres nécessaires pour apprécier, en première approche, l’intérêt de mettre en place un projet de géothermie sur aquifère, mais n’a pas vocation à se substituer aux études de faisabilité à réaliser préalablement à tout projet.

La méthodologie du projet et les résultats de l’atlas, notamment cartographiques, sont présentés dans le tome 1.

Le tome 2, présent document, expose les principes généraux de la géothermie, les conditions de montage d’une opération géothermique en incluant les principaux mécanismes d’aides et procédures incitatives ainsi que le contexte réglementaire de la géothermie. Un état des lieux de la filière géothermie en Picardie et les perspectives de développement de cette filière sont ensuite esquissés.

Le SCRAE de Picardie a fixé des objectifs ambitieux pour la filière géothermie aux horizons 2020 et 2050. Néanmoins, comme l’a mis en évidence le diagnostic de la filière, il existe à l’heure actuelle des freins au développement de la géothermie en Picardie : une structuration de la filière encore insuffisante, un manque de visibilité des actions existantes, et des difficultés d’accès à la connaissance de cette filière.

L’atteinte des objectifs du SCRAE ne se fera pas sans une mobilisation de tous les acteurs pour accompagner un changement de comportement face à la géothermie très basse et basse énergie. L’accent devra probablement être porté plus spécifiquement sur la promotion de la géothermie basse énergie couplée à des réseaux de chaleur, cela dans avec pour finalité d’apaiser les réticences des donneurs d’ordre vis-à-vis de cette technique et de stimuler le développement de la demande. La formation des maîtres d’ouvrage, des acteurs du bâtiment et l’information des particuliers apparait indispensable pour créer de l’intérêt vis à vis de cette énergie renouvelable encore insuffisamment exploitée en Picardie au regard de la disponibilité des ressources.

Parallèlement, pour soutenir et consolider l’offre, il est suggéré aux pouvoirs publics de favoriser l’émergence de projets démonstrateurs permettant de valider les conditions de bon fonctionnement d’installations géothermiques sur des aquifères profonds.



La croissance verte représente un potentiel de création d’emplois au cours de la prochaine décennie, potentiel que la présente études évalue pour la branche géothermique à 140 emplois pour atteindre l’objectif du SCRAE 2020 et à 480 emplois pour atteindre l’objectif 2050.

Une partie de ces emplois, exprimés ci-avant et équivalent temps plein (ETP) en Picardie ne concerne pas exclusivement le marché régional en Picardie. C’est le cas notamment, pour l’activité liée aux forages géothermiques profonds réalisés par des entreprises disposant d’une envergure nationale, voire européenne. Une part majoritaire de l’activité concernera la distribution et l’installation des PAC.

Naturellement, cette activité en Picardie dépendra de la satisfaction de certaines conditions (réalisation des engagements, prix des énergies, stratégie industrielle, évolution de la productivité).



Sommaire

1. Introduction ............................................................................................................. 13

2. Présentation de la géothermie .............................................................................. 15

2.1. PRINCIPES GENERAUX DE LA GEOTHERMIE .............................................. 15

2.2. DIFFERENTES RESSOURCES GEOTHERMALES ......................................... 15

2.3. DIFFERENTS TYPES DE GEOTHERMIE ........................................................ 16 2.3.1. Géothermie moyenne et haute énergie .................................................... 16

2.4. DIFFERENTES TECHNOLOGIES D’EXPLOITATION GEOTHERMIQUE ....... 17 2.4.1. Échange direct de chaleur ........................................................................ 17 2.4.2. Pompe à chaleur (PAC) - Principes de fonctionnement ........................... 21 2.4.3. Pompe à chaleur sur aquifère .................................................................. 25 2.4.4. Pompe à chaleur sur le sous-sol .............................................................. 28 2.4.5. Autres sources thermiques pour des pompes à chaleur .......................... 31 2.4.6. Installations pour le rafraichissement ....................................................... 34 2.4.7. Installations terminales de chauffage et de rafraichissement ................... 37 2.4.8. Géothermie très basse énergie (TBE) - Plusieurs technologies adaptées à

la diversité des besoins ............................................................................ 38 2.4.9. Les techniques géothermiques adaptés aux réseaux .............................. 41 2.4.10. Surveillance et maintenance des installations .................................. 44

3. La production géothermique dans le monde, en Europe et en France ............. 49

3.1. PRODUCTION MONDIALE DE CHALEUR GEOTHERMIQUE ........................ 49

3.2. USAGE DIRECT DE LA CHALEUR GEOTHERMIQUE EN EUROPE .............. 50 3.2.1. Usage direct de la chaleur géothermique en Europe - Chiffres clés ........ 50 3.2.2. Etat des marchés de l’usage direct de la géothermie en Europe ............. 51

3.3. POMPES A CHALEUR GEOTHERMIQUES EN EUROPE ............................... 53 3.3.1. Pompes à chaleur géothermiques en Europe - Chiffres clés ................... 53 3.3.2. Etat des marchés des pompes à chaleur en Europe ................................ 54

3.4. PRODUCTION DE CHALEUR GEOTHERMIQUE FRANÇAISE ...................... 57

3.5. ENJEUX DE LA GEOTHERMIE EN FRANCE, DANS LES DOMAINES DES ECONOMIES D'ENERGIE, DE L'ENVIRONNEMENT ET DU DEVELOPPEMENT DURABLE ......................................................................... 58


3.6. PERSPECTIVES DE DEVELOPPEMENT DE LA GEOTHERMIE EN FRANCE60

3.7. APERÇU DES OBJECTIFS ENERGETIQUES MONDIAUX, EUROPEENS, NATIONAUX ET LOCAUX POUR LIMITER L'EMISSION DE GAZ A EFFET DE SERRE .............................................................................................................. 63 3.7.1. Politique internationale ............................................................................. 63 3.7.2. Politique nationale .................................................................................... 64

4. Principaux mécanismes d’accompagnement et procédures incitatives pour le développement de la géothermie ......................................................................... 67

4.1. MESURES DE GARANTIES CONTRE LE RISQUE GEOLOGIQUE ............... 67 4.1.1. Garantie AQUAPAC®, pour les opérations de Pompes à Chaleur sur

aquifères superficiels (cf. Annexe 1) ........................................................ 67 4.1.2. SAF-environnement, pour les opérations de géothermie sur aquifères

profonds ................................................................................................... 68

4.2. DEMARCHE QUALITE POUR LES SONDES GEOTHERMIQUES VERTICALES : QUALIFORAGE ....................................................................... 69

4.3. LES AIDES FINANCIERES ............................................................................... 71 4.3.1. Pour les particuliers .................................................................................. 71 4.3.2. Pour les opérations collectif et tertiaires (dont réseaux de chaleur, hors

particulier) ................................................................................................ 72 4.3.3. Conclusions .............................................................................................. 78

5. Contexte réglementaire de la géothermie ............................................................ 79

5.1. LE CODE MINIER ............................................................................................. 79 5.1.1. Dispositions spécifiques à chaque type d’exploitation géothermique ...... 80 5.1.2. Dispositions applicables à toutes les opérations de travaux de recherches

et d’exploitation de gîtes géothermiques .................................................. 81

5.2. LE CODE DE L’ENVIRONNEMENT ................................................................. 83 5.2.1. Réglementation relative à l’eau et aux milieux aquatiques ...................... 83 5.2.2. Réglementation des Installations Classées pour la Protection de

l’environnement ........................................................................................ 87 5.2.3. Articulation avec le code de la santé publique ......................................... 89 5.2.4. Bilan sur l’application du code de l’environnement aux opérations de

géothermie ............................................................................................... 89

5.3. LE CODE DE LA SANTE PUBLIQUE ............................................................... 90

5.4. LE CODE GENERAL DES COLLECTIVITES TERRITORIALES...................... 90

5.5. EVOLUTIONS EN COURS ............................................................................... 91



6. Etat des lieux de la filière géothermie en Picardie .............................................. 93

6.1. ETAT D’EXPLOITATION DE LA RESSOURCES .............................................. 93 6.1.1. Installations recensées ............................................................................. 93 6.1.2. Puissance potentiellement installée ......................................................... 96

6.2. ETAT DES LIEUX DES ACTEURS DE LA FILIERES GEOTHERMIQUE ........ 98 6.2.1. Les acteurs d’une opération géothermique .............................................. 98 6.2.2. Schéma du positionnement des acteurs de la géothermie ..................... 101 6.2.3. Méthodologie et sources exploitées pour le recensement des acteurs en

Picardie ................................................................................................... 103 6.2.4. Typologie des acteurs potentiels de la géothermie en Picardie ............. 104

6.3. ETAT DE LIEUX DE L’OFFRE DE FORMATIONS PROFESSIONNELLES INITIALES ET CONTINUES EN GEOTHERMIE EN PICARDIE ..................... 113 6.3.1. Les métiers spécifiques de la filière géothermique ................................. 113 6.3.2. Formations initiales ................................................................................. 114 6.3.3. Formations continues ............................................................................. 117

6.4. ETAT DES OPERATIONS EXISTANTES ....................................................... 118

6.5. EXPLOITATION DES INFORMATIONS ISSUES DU QUESTIONNAIRE ....... 120 6.5.1. La motivation .......................................................................................... 120 6.5.2. Types de bâtiments et/ou d’usage .......................................................... 120 6.5.3. Coût de l’opération ................................................................................. 120 6.5.4. Bilan et principales difficultés rencontrées ............................................. 121 6.5.5. La ressource ........................................................................................... 121

6.6. DIAGNOSTIC DES ACTEURS DE LA GEOTHERMIE EN PICARDIE ........... 121

7. Perspectives de développement de la filière géothermie en Picardie ............ 123

7.1. OBJECTIF GRENELLE ................................................................................... 123

7.2. PERSPECTIVES DE DEVELOPPEMENT DE LA GEOTHERMIE AU NIVEAU NATIONAL PAR TYPE DE BATIMENT ........................................................... 123 7.2.1. Dans le résidentiel individuel .................................................................. 124

7.3. L’ELABORATION DU SCHEMA REGIONAL DE DEVELOPPEMENT DE LA GEOTHERMIE EN PICARDIE ......................................................................... 128 7.3.1. Contexte ................................................................................................. 128 7.3.2. Objectif du SCRAE de la région Picardie ............................................... 128 7.3.3. Enjeux pour le développement de la géothermie en Picardie ................ 129


7.4. PERSPECTIVES DE DEVELOPPEMENT AU NIVEAU DES ENTREPRISES DE LA FILIERE ET DES ACTEURS ECONOMIQUES ................................... 134

7.5. EVALUATION DES PERSPECTIVES DE L’ACTIVITE LIEES A LA FILIERE GEOTHERMIQUE A L’HORIZON 2020 ET 2050 EN PICARDIE ................... 136 7.5.1. Performance énergétique d’un doublet géothermique ........................... 136 7.5.2. Estimations du nombre nécessaire de sondes et de doublets pour

atteindre les objectifs du SRCAE ........................................................... 141

7.6. OBJECTIFS SRCAE ET CREATION D’ACTIVITE DANS LA FILIERE VERTE144 7.6.1. Répartition énergétique entre sondes et doublets géothermiques

(superficiels/ profonds) ........................................................................... 144 7.6.2. Activité liée au pompes à chaleur et leur installation ............................. 145 7.6.3. Activité liée aux ouvrages géothermiques et leurs réalisations .............. 147 7.6.4. Activité lié au développement de l’ensemble la filière ............................ 150

7.7. DÉFINITION D’ÉLÉMENTS D’UN PLAN D’ACTIONS STRATÉGIQUES ....... 151 7.7.1. Géothermie superficielle pour le particulier et le collectif/tertiaire : ........ 152 7.7.2. Géothermie profonde pour l’alimentation des réseaux de chaleur : ....... 154

8. Conclusion ............................................................................................................ 157

9. Bibliographie ........................................................................................................ 159

Liste des illustrations

Figure 1 - Principe de l’échange direct de chaleur (source : BRGM - im@gé) ........................... 18 Figure 2 - Dispositifs de pompage (source : BRGM – im@gé) ................................................... 19 Figure 3 - Doublets géothermiques avec différentes technologies de forage (source : BRGM – im@gé) ......................................................................................................................... 21 Figure 4 - Evolution du COP réel d’une pompe à chaleur eau/eau en fonction de la température d’évaporation (Te) et de la température de condensation à la source chaude (Tc) .................................................................................................................................. 23 Figure 5 - Schéma de principe d'une pompe à chaleur à compression (source : Guide technique sur les pompes à chaleur géothermiques sur aquifère – ADEME, ARENE, BRGM mars 2008). ...................................................................................................................... 24 Figure 6 - Schéma de principe d'une pompe à chaleur à absorption (source : www.geothermie-perspectives.fr) ................................................................................................ 25 Figure 7 - Schémas de principe d’une pompe à chaleur sur eau de nappe ................................ 26



Figure 8 - Schéma d’une coupe et photographie d’un déroulement d’une sonde géothermique ............................................................................................................................... 29 Figure 9 - Schéma de principe général d'une pompe à chaleur sur sonde géothermique .......... 29 Figure 10 - Schéma d’un champ de sondes géothermiques (Source Retscreen) ....................... 30 Figure 11 – Exemple d’implantation de capteurs géothermiques compacts (source plate-forme expérimentale du BRGM à Orléans)......................................................................... 31 Figure 12 – Schéma de fonctionnement d’une PAC sur eaux usées – Cas de la rue de Wattignie et du Palais de l’Elysée (Source Degrés-Bleus et UHRIG) ......................................... 32 Figure 13 - Principe de fonctionnement d’une PAC sur réseaux d’eaux usées : Illustration de canalisation avec capteurs préfabriquées (source Rabtherm) .............................. 32 Figure 14 - Schéma de principe du fonctionnement de la PAC réversible avec un unique puits de production. .......................................................................................................... 35 Figure 15 - Schéma de principe du fonctionnement de la PAC réversible avec deux puits de production. ...................................................................................................................... 36 Figure 16 - Schéma de principe du fonctionnement d'une thermofrigopompe. ........................... 36 Figure 17 - Solution de capteur horizontal et de capteur vertical ................................................ 38 Figure 18 - Représentations de pieux géothermiques ................................................................. 41 Figure 19 - Schéma d’une installation de réseau de chaleur urbain géothermique (tel qu’existant en région parisienne) ................................................................................................. 43 Figure 20 - Opération de stockage souterrain ............................................................................. 44 Figure 21 - Caractéristiques des principaux types d’échangeurs géothermiques très basse énergie ............................................................................................................................... 47 Figure 22 - Les usages de la chaleur géothermique dans le monde (Source : Word Geothermal Congress, 2010) ....................................................................................................... 49 Figure 23 - Utilisation directe de la chaleur géothermique (hors pompes à chaleur) dans les pays de l'Union Européenne) en 2009 et estimé en 2010 (Source : Etat des énergies renouvelables en Europe, édition 2011, 11ème bilan EurObserv’ER) ......................... 50 Figure 24 - Taux d’utilisation moyen des réseaux de chaleur géothermiques exprimé comme le rapport de l’énergie géothermique utilisée à la capacité installée (Source : BRGM d’après 11ème barobilan de l’EurObserv’ER ) ................................................................. 51 Figure 25 - Usage desréseaux de chaleur géothermiques par les habitants des principaux pays européens concernés (Source : BRGM d’après 11ème barobilan de l’EurObserv’ER ) .......................................................................................................................... 52 Figure 26 – Paramètres clé pour les pompes à chaleur géothermiques dans les pays de l'Union Européenne en 2009 et estimé en 2010 (Source : Etat des énergies renouvelables en Europe, édition 2011, 11ème bilan EurObserv’ER) ........................................ 53 Figure 27 - Principaux marchés de pompes à chaleur géothermique dans les pays de l’Union européenne en nombres d’unités installés en 2009 et estimées en 2010 (Source : Etat des énergies renouvelables en Europe, édition 2011, 11ème bilan EurObserv’ER) ............................................................................................................................. 54 Figure 28 - Taux d’utilisation moyen des pompes à chaleur exprimé comme le rapport de l’énergie géothermique utilisée à la capacité installée (Source : BRGM d’après 11ème barobilan de l’EurObserv’ER ) ......................................................................................... 55


Figure 29 – Usage des pompes à chaleur géothermiques par les habitants des principaux pays européens concernés (Source : BRGM d’après 11ème barobilan de l’EurObserv’ER ) .......................................................................................................................... 56 Figure 30 - Marché français des Pompes à Chaleur géothermiques(Données AFPAC, 2011) ............................................................................................................................................ 57 Figure 31 - Evolution de la consommation finale énergétique nationale par secteur. ................ 58 Figure 32 - Consommation en énergie finale par usage des résidences principales en 2011 (d'après "Principaux chiffres ADEME secteur bâtiment"), IC = Immeubles collectifs, MI = Maison Individuelles ............................................................................................ 58 Figure 33 - Répartition de la chaleur renouvelable et supplément à acquérir d’ici 2012 et 2020 ......................................................................................................................................... 61 Figure 34 - Objectifs de production de chaleur renouvelable d’origine géothermique en ktep (Source : COMOP 10) ......................................................................................................... 62 Figure 35 - Evolution du nombre d’ouvrages créés en BSS concernant des projets de géothermie pour la Picardie ......................................................................................................... 94 Figure 36 - Carte de localisation des installations de géothermie recensées en Picardie (données BRGM, DREAL) ........................................................................................................... 95 Figure 37 - Evolution du nombre de projets de géothermie par département picard (données BRGM, DREAL) ........................................................................................................... 96 Figure 38 – Puissance prélevée estimée des installations géothermiques installées par an en Picardie (données BRGM, DREAL) ................................................................................... 97 Figure 39 – Gamme de puissance estimée des installations géothermiques en Picardie (données BRGM, DREAL) ........................................................................................................... 98 Figure 40 - Géothermie de très basse énergie - exemples d’acteurs et schématisation du positionnement (source : rapport « L’industrie des énergies décarbonées en 2010 » de la Direction Générale de l’Energie et du Climat - avec adaptation) ..................................... 102 Figure 41 - Géothermie de basse et moyenne énergie - exemples d’acteurs et schématisation du positionnement (source : rapport « L’industrie des énergies décarbonées en 2010 » de la Direction Générale de l’Energie et du Climat) ........................... 103 Figure 42 - Typologie des acteurs de l’offre potentielle en géothermie en Picardie ................ 105 Figure 43 - Nombre d’élèves par spécialité dans les domaines touchant à la géothermie et type de formation en Picardie ............................................................................. 115 Figure 44 - Solutions de géothermie développées actuellement pour la maison individuelle (source BRGM) ....................................................................................................... 125 Figure 45 - Exemple de courbe monotone (besoins: chauffage et Eau Chaude Sanitaire) ................................................................................................................................... 139 Figure 46 - Nombre d’heures en équivalent pleine puissance .................................................. 140 Figure 47- Répartition de la production énergétique des sondes et doublets géothermiques ........................................................................................................................... 142 Figure 48 - Nombre nécessaire de doublets pour atteindre 90% de l'objectif du SRCAE 2020, 10% restant étant réalisés par des SVG ......................................................................... 143 Figure 49 - Nombre nécessaire de doublets pour atteindre 80% de l'objectif du SRCAE 2050, 20% restant étant réalisés par des SVG ......................................................................... 143



Figure 50 - Contribution énergétique de la géothermie selon les divers types de technologies ............................................................................................................................... 144 Figure 51 - Nombre, puissance installée et énergie renouvelable produite en kTep par les PACg dans les pays de l’Union européenne en 2009 et 2010 (source EUROBSERV’ER 2011) ............................................................................................................. 146 Figure 52 - Répartition de l'activité pour les forages profonds selon la spécialité des intervenants ................................................................................................................................ 148 Figure 53 - Nombre de jours d'activité crées par l'objectif SRCAE 2020 .................................. 149 Figure 54 - Nombre de jours d'activité crées par l'objectif SRCAE 2050 .................................. 150

Liste des tableaux Tableau 1 - Objectifs de développement de la production de chaleur d’origine géothermique en France (Source : PPI chaleur 2009-2020 ........................................................ 62 Tableau 2 - Faits marquants de la politique mondiale et européenne en matière de réduction des gaz à effet de serre ............................................................................................... 63 Tableau 3 - Sinistres garantis par le fonds de garantie Long Terme ........................................... 69 Tableau 4 - Synthèse des installations géothermiques déclarées en Picardie (données BRGM, DREAL) ........................................................................................................................... 95 Tableau 5 - Liste des foreurs implantés en Picardie et dans les régions limitrophes (non exhaustif) .................................................................................................................................... 106 Tableau 6 - Liste des bureaux d’études sous-sol implantés en Picardie et dans les régions limitrophes (non exhaustif) ............................................................................................ 108 Tableau 7 - Liste des bureaux d’études thermiques « surface » implantés en Picardie et dans les régions limitrophes (non exhaustif) .............................................................................. 108 Tableau 8 - Liste des fabricants de PAC implantés en Picardie et en France (non exhaustif) .................................................................................................................................... 109 Tableau 9 - Liste des installateurs de PAC implantés en Picardie et et dans les régions limitrophes (non exhaustif) ......................................................................................................... 111 Tableau 10 - Liste des aménageurs, exploitants de réseaux de chaleur et autres acteurs implantés en Picardie (non exhaustif) ........................................................................... 112 Tableau 11 - Liste des formations de niveaux 5 (CAP) et 4 (Bac pro) en Picardie .................. 116 Tableau 12 - Liste des formations de niveaux 3 (BTS, DUT, licence pro.) et 1 (supérieur à la maitrise) en Picardie .......................................................................................... 117 Tableau 13 - Liste des projets recensés en Picardie ................................................................. 119 Tableau 14 - Exploitation géothermique de l’aquifère du Dogger dans le département de l’Oise. .................................................................................................................................... 132 Tableau 15 - Matrice Forces/Faiblesses, Opportunités/Menaces sur la filière en France (source MEEDDM / CGDD, 2010) ............................................................................................. 134


Tableau 16 - Matrice Forces/Faiblesses, Opportunités/Menaces sur la filière en Picardie ...................................................................................................................................... 135 Tableau 17 - Débit et �T moyens sur les aquifères de la Craie du Sénonien et des Calcaires du Dogger .................................................................................................................. 137 Tableau 18 - Performances énergétique d'un doublet géothermique exploité avec une PAC............................................................................................................................................ 140 Tableau 19 - Les profils de métier intervenants dans la réalisation d'un forage profond .......... 147

Liste des annexes Annexe 1 Procédure AQUAPAC .............................................................................................. 163 Annexe 2 Aides pour les opérations de rénovation .................................................................. 169 Annexe 3 Fiches types d’opération standardisées concernant la géothermie (Annexe 1 de l’arrêté du 28 juin 2010) ........................................................................................................ 175 Annexe 4 Régimes juridiques applicables à la géothermie sur sonde : code minier (nouveau) ................................................................................................................................... 185 Annexe 5 Régimes juridiques applicables à la géothermie sur nappe : code minier (nouveau) et code de l’environnement ...................................................................................... 189 Annexe 6 Nomenclature des opérations soumises à autorisation ou à déclaration en application des articles L. 214-1 à L. 214-3 du code de l'environnement (Titres 1 et 5) ........... 193 Annexe 7 Fiche de déclaration en mairie des prélèvements, puits et forages réalisés à des fins domestiques ................................................................................................................. 199 Annexe 8 Déroulement d’une opération de géothermie pompe à chaleur sur aquifère ........... 203 Annexe 9 Cahier des charges d’études de faisabilité d’une opération de géothermie pompe à chaleur sur aquifère .................................................................................................... 207 Annexe 10 Cahier des charges d’études de faisabilité d’une opération de géothermie pompe à chaleur sur aquifère .................................................................................................... 211 Annexe 11 Enquête auprès des professionnels de la géothermie en Picardie ....................... 217 Annexe 12 Programme PAQ dans les lycées professionnels et centres de formation en Picardie ...................................................................................................................................... 231 Annexe 13 Glossaire hydrogéologique et géothermique ......................................................... 235



1. Introduction

La production de chaleur d’origine géothermique peut provenir de différents types de ressources en fonction de la profondeur et de la température exploitée.

L’énergie thermique contenue dans les couches superficielles et profondes du sous-sol, que ce soit dans les terrains eux-mêmes, les nappes alluviales ou les aquifères à différentes profondeurs, peut ainsi être exploitée dans des conditions très intéressantes, éventuellement grâce à la mise en œuvre de pompes à chaleur (PAC), systèmes thermodynamiques qui permettent d’obtenir une température compatible avec les besoins de locaux à chauffer ou à rafraichir.

Ce document présente une évaluation des potentialités que représentent les ressources géothermiques superficielles, situées à une profondeur inférieure à 300 m, ce qui correspond à la géothermie très basse énergie (TBE : température de l’aquifère inférieure 30°C) ainsi que des aquifères profonds permettant une géothermie basse énergie (BE : température de l’aquifère entre 30 et 90°C). Ce projet fait l’objet d’une convention entre la DREAL Picardie, l’ADEME et le BRGM.

Il s’agit ainsi de caractériser et de cartographier sous la forme d’un atlas les possibilités en géothermie TBE et BE sur le territoire de la Picardie. Cette caractérisation porte sur l’énergie thermique contenue dans les aquifères, en d’autres termes le « potentiel géothermique des aquifères ».

L’atlas comprend également un système d’information géographique (SIG) mis en ligne via le site Internet de l’ADEME et du BRGM spécifique à la géothermie : www.geothermie-perspectives.fr.

Cet atlas s’inscrit comme un outil d’aide à la décision, en première approche, destiné maîtres d’œuvres (bureaux d’études, architectes) et maîtres d’ouvrages afin qu’ils puissent étudier une solution géothermique lors d’un choix énergétique de même qu’au grand public. Les informations présentées revêtent un caractère indicatif, la détermination exacte des caractéristiques locales de la ressource nécessite une étude de faisabilité qui sera confiée par le maître d’ouvrage à un bureau d’études spécialisé.

L’atlas est scindé en deux documents (deux tomes). Le premier tome est consacré à la méthodologie employée, aux résultats obtenus pour chaque aquifère et enfin aux modalités de la diffusion des résultats sur le site www.geothermie-perspectives.fr.

Ce second tome (présent document) traite, quant à lui, des principes généraux de la géothermie, des conditions de montage d’une opération géothermique en incluant les principaux mécanismes d’aides et les procédures incitatives et du contexte réglementaire de la géothermie. Cette étude se concentre toutefois sur la ressource des aquifères qui représente l’essentiel des opérations géothermiques recensées en Picardie. Néanmoins, un état des lieux de toute la filière et ses perspectives de développement en Picardie sont également esquissés. L’accent est particulièrement


mis sur les conditions nécessaires pour favoriser l’activité et l’emploi en région Picardie dans ce secteur qui devrait bénéficier des orientations inscrites dans le SCRAE.



2. Présentation de la géothermie

2.1. PRINCIPES GENERAUX DE LA GEOTHERMIE

Historiquement, la géothermie peut se définir comme l’exploitation de la chaleur stockée dans l’écorce terrestre et ayant pour origine à la fois le refroidissement du noyau terrestre et la désintégration naturelle des éléments radioactifs contenus dans les roches profondes1. L’énergie géothermique est présente partout à la surface du globe ; elle se manifeste par le gradient géothermique (élévation de la température avec la profondeur) qui est en moyenne de 3,3°C par 100 m à l’échelle de la Terre. Ce gradient géothermique provient du flux géothermique égal en moyenne à 60 mW/m². Des variations locales de gradient géothermique sont néanmoins observées ; elles sont reliées à l’âge des formations géologiques et à leur composition.

L’énergie géothermique peut être utilisée pour le chauffage, la climatisation, ou la production d’électricité par le biais de différentes technologies. La possibilité de mettre en œuvre chacune de ces technologies dépend du contexte géologique et hydrogéologique local.

2.2. DIFFERENTES RESSOURCES GEOTHERMALES

Dans le cas de l’utilisation de la géothermie pour la production de chaleur, le système est constitué d’une source de chaleur géothermale, associée à un dispositif de prélèvement de chaleur permettant son transfert pour utilisation, généralement en surface. La source de chaleur est caractérisée, d’une part par son niveau de température (en °C) et par la nature et les caractéristiques du milieu hydrogéologique concerné.

La température initiale dépend de la profondeur et du gradient géothermique local. En ce qui concerne le milieu souterrain où l’on envisage de prélever de la chaleur, il peut être constitué de roches perméables ou imperméables, compactes, poreuses ou fissurées.

Lorsque les formations géologiques sont suffisamment poreuses et/ou fissurées et gorgées d’eau, elles sont dites « aquifères » ou « nappes d’eau souterraine » ou désignées comme « réservoirs ». Les caractéristiques physiques de ces aquifères permettent le prélèvement de l’eau en quantité suffisante par captage.

Les formations aquifères se rencontrent dans des couches géologiques sédimentaires (craie, calcaire, sable, …), cristallines ou volcaniques.

1 Varet J., 1982 – Géothermie basse énergie : usage direct de la chaleur. Masson.


On distinguera les aquifères superficiels des aquifères profonds. Les aquifères profonds se trouvent, dans les bassins sédimentaires, au-delà d’une centaine de mètres et peuvent atteindre pour certains des profondeurs dépassant 2 000 m.

Les principaux bassins sédimentaires français sont le Bassin Parisien et le Bassin Aquitain mais on trouve également d’autres bassins ou fossés d’effondrement de taille plus modeste : Alsace, Couloir rhodanien, Bresse, Limagne, Hainaut, etc. Le sud de la Picardie est situé dans la partie septentrionale du bassin parisien.

2.3. DIFFERENTS TYPES DE GEOTHERMIE

On distingue généralement : la géothermie très basse énergie, la géothermie basse énergie, la géothermie moyenne énergie, et la géothermie haute énergie.

2.3.1. Géothermie moyenne et haute énergie

Ces types d’énergie géothermique correspondent à l’utilisation des ressources thermiques (eau et vapeur) dont la température est comprise entre 90 et 150°C (moyenne énergie) ou supérieure à 150°C (haute énergie). Ces ressources peuvent être utilisées pour la production d’électricité et sont localisées à proximité des grands arcs volcaniques ou des zones à fort gradient thermique.

Du fait de son contexte géologique, la Picardie ne dispose pas de telles ressources, le gradient géothermique y étant sensiblement égal au gradient moyen soit 3,3°C pour 100 m. Pour ce gradient, il faudrait descendre au-delà de 3000 m de profondeur pour espérer atteindre une température de 100°C. Dans les faits, le sous-sol de la Picardie ne présente pas de ressources capables de fournir des eaux à des températures supérieures à 70°C.

2.3.2. Géothermie basse énergie

La géothermie basse énergie correspond à l’utilisation des ressources thermiques dont la température est comprise entre 30 et 90°C. Ces ressources sont exploitables de plusieurs manières, en fonction de la température de la ressource : soit par échange direct de chaleur, soit par l’intermédiaire d’une Pompe à Chaleur (PAC).

Les ressources présentant de telles températures sont localisées dans les formations aquifères profondes, en particuliers entre 1 500 et 2 500 m de profondeur dans la partie sud Picardie. Il peut s’agir des mêmes nappes que celles exploitées en très basse température (aquifères superficiels) mais situées plus en profondeur en raison du contexte géologique.

2.3.3. Géothermie très basse énergie

La géothermie très basse énergie correspond à l’utilisation des ressources thermiques dont la température est inférieure à 30°C. A cette température, la ressource ne peut généralement pas être exploitée pour du chauffage par un simple échangeur de chaleur, et nécessite donc la mise en place d’une pompe à chaleur (PAC) (cf.



paragraphe 2.4.2) qui prélève l’énergie de la source de chaleur à basse température (roche, nappe aquifère) pour augmenter la température d’un fluide secondaire jusqu’à une température compatible avec l’usage.

La ressource géothermique de très basse énergie correspond à l’énergie naturellement présente dans le proche sous-sol, ou dans les aquifères peu profonds.

Ces nappes superficielles "froides" sont généralement situées à une profondeur inférieure à 100 m et leur température est typiquement de 11 à 12°C. Tous les aquifères superficiels exploitables peuvent être sollicités : nappes alluviales, aquifères de la craie et du Tertiaire en Picardie.

Ce sont ces ressources « très basse énergie » et « basse énergie » qui ont été traitées plus particulièrement dans cet atlas (Tome 1)

2.4. DIFFERENTES TECHNOLOGIES D’EXPLOITATION GEOTHERMIQUE

Selon la température de la ressource et l’existence ou pas d’un aquifère au droit du site visé, plusieurs technologies d’exploitation sont envisageables : les technologies par échange de chaleur direct ou assistées par PAC, par prélèvement sur nappes ou par échangeurs enterrés dans le sous-sol.

Pour les dispositifs équipés de PAC, selon les besoins, il est possible de fournir du chaud, du froid ou les deux alternativement ou simultanément.

Enfin, quelle que soit la technologie utilisée pour produire de la chaleur ou du rafraîchissement, les dispositifs terminaux doivent être compatibles avec le niveau de température de la chaleur fournie.

2.4.1. Échange direct de chaleur

Les installations sur aquifères fonctionnant par échange direct de chaleur utilisent les eaux géothermales et s’intéressent donc aux nappes d’eau souterraine dont la température est naturellement élevée pour les usages de chauffage (géothermie basse énergie) ou naturellement basse pour les usages de rafraichissement.

L’eau géothermale est prélevée dans l’aquifère au niveau d’un forage de prélèvement ou puits de production, puis elle circule jusqu’à un échangeur de chaleur qui permet de transférer la chaleur depuis l’eau prélevée vers le « circuit géothermique ». L’eau géothermale refroidie (cas du chauffage) est ensuite renvoyée dans l’aquifère d’origine par le biais d’un second forage dit puits de réinjection (Figure 1).

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La performance d'un échangeur placé dans une installation de géothermie est caractérisée par l'écart entre les températures à l'entrée de la boucle géothermale (Te) et à la sortie du circuit géothermique (Td) (cf. Figure 1). Cet écart appelé « pincement », doit être aussi faible que possible (de l'ordre de 2°C ou moins).

Les échangeurs à plaques sont constitués de plaques de faible épaisseur, assemblées verticalement les unes à la suite des autres. Les espaces entre les plaques sont alternativement traversés par le circuit primaire (eau géothermale) et par le circuit secondaire (circuit géothermique). Ces échangeurs permettent d’avoir une surface d'échange importante pour un espace réduit. Leur puissance thermique est ajustée en agissant sur le nombre de plaques.

c) Réinjection

Pour des raisons de préserver la ressource en eau souterraine, il est recommandé de pratiquer la réinjection de l’eau géothermale refroidie (à la température Ts) dans l’aquifère d’origine. Cette technique permet de maintenir les pressions au sein du réservoir aquifère et, de ce fait, peut limiter la dépense énergétique de pompage. Aussi, les dispositifs de pompage sans réinjection ne seront pas évoqués dans le présent rapport.

Sur le plan thermique, ce dispositif entraîne la création d’une zone froide d’extension progressivement croissante autour du forage d’injection. Le doublet doit donc être dimensionné de façon à ce que le front froid n’atteigne pas le puits de production avant amortissement de celui-ci (20 à 30 ans) et ne perturbe pas les exploitations voisines. Il s’agit de gérer durablement la ressource et son exploitation.

Le dimensionnement de ces dispositifs est basé sur une bonne connaissance du contexte hydrogéologique. La distance à respecter entre les puits (de production, d’injection et d’autres usages) pour maîtriser le temps de percée thermique du doublet (temps nécessaire pour constater l’arrivée d’un front froid au niveau du puits de production) doit être calculée lors de l’étude de dimensionnement des installations.

Ces considérations spatiales, associées à l’obligation de respect des périmètres de protection autour des puits de prélèvement et de réinjection conditionnent l’acceptabilité foncière, notamment en contexte urbain où les opérations géothermiques peuvent être proches les unes des autres. Dans de telles situations, le recours à des technologies de forage particulières, comme les forages inclinés ou déviés, peut pallier au manque d’espace disponible en surface. En effet, ceux-ci permettent un écartement important entre les puits de production et d’injection, tout en mobilisant peu de foncier en surface (Figure 3).

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me 2 – Rappo

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M, EDF, 2008 uvre.

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– Guide tech

e. Tome 2 : Ét

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21

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–


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Une pompe à chaleur est caractérisée par son COefficient de Performance COP qui est le rapport entre la puissance utilisée par le chauffage (PCH) et la puissance dépensée sous forme mécanique. L’énergie mécanique est généralement apportée par un compresseur entraîné par un moteur électrique (PElec). =

Les autres constituants de la PAC sont un échangeur côté source froide dénommé « évaporateur» et un échangeur côté source chaude nommé « condenseur».

La puissance prélevée sur la source froide (capteur géothermique) (PFR) est = −

Où

= × 1 − 1

Dans la pratique, la performance des PAC n’atteint pas celle du cycle théorique de Carnot du fait des rendements des équipements du système (moteurs, échangeurs, nature du fluide frigorigène, pertes de charges des circuits frigorifiques…). De plus, la performance du système est fonction à la fois de la température où l’on prélève les calories (source froide) et du milieu où l’on transfert la chaleur (source chaude).Ainsi, ce qui permet de comparer les machines entre elles, le COP des machines thermodynamiques est déterminé en laboratoire pour des régimes imposés de températures Entrée-PAC/Départ-PAC des sources chaudes et froides, par exemple pour la Norme EN 14511 appliquée à la géothermie sur aquifère, le régime 40°C/45°C pour la source chaude et 10°C/7°C pour la source froide.

Le COP sera d’autant plus élevé que l’écart de température entre la source et le milieu à chauffer sera faible (Figure 4).

Atlas du pot

BRGM/RP-6

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61365-FR, Tom

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me 2 – Rappo

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égion Picardie

ort final

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e. Tome 2 : Ét

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23

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24

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BRGM

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M/RP-61365-F

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FR, Tome 2 –

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Rapport final

Guide NE, BRGM

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Atlas du pot

BRGM/RP-6

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2.4.3. P

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entiel géother

61365-FR, Tom

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rmique de la ré

me 2 – Rappo

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égion Picardie

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e. Tome 2 : Ét

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26

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BRGM

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M/RP-61365-F

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FR, Tome 2 –

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Rapport final

e

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de fournir des puissances de chauffage de plusieurs dizaines ou centaines de kW à plusieurs MW.

Le débit d’eau nécessaire pour couvrir les besoins en énergie thermique peut être calculé ; par exemple selon la formule suivante en période hivernale :

= 1 − 1 ×1,16 × ∆

Avec DFR : Débit d’hiver, en m3/h, PCH : Puissance de chauffage en kW, COP : Coefficient de performance de la machine, ∆T : Différence entre les températures de pompage et de réinjection

Illustration : Pour une puissance de chauffage de 100 kW, une température de pompage de 12°C et une température de réinjection de 6°C, le débit nécessaire serait de 10 m3/h. Il y a un compromis à trouver entre la variation de température et le débit de pompage, en fonction du contexte local.

A titre indicatif, on retiendra ainsi en première approche qu’un débit d’eau de 10 m3/h peut apporter une puissance thermique de l’ordre 100 kW avec un système de pompe à chaleur sur aquifère superficiel.

b) Procédure technique pour la mise en œuvre de pompes à chaleur sur aquifère

La validation d'un projet de pompe à chaleur sur nappe nécessite, en plus des études de conception nécessaires à tout projet, une approche spécifique de la connaissance de la ressource en eau souterraine qui sera sollicitée (cf. Annexe 8, 9 et 10).

Les principales étapes de la mise en œuvre sont les suivantes : - Déterminer les besoins ;

Il s'agit de déterminer les puissances chaud et froid qu'il faudra fournir au bâtiment.

- Convertir ces deux puissances en débit d'eau à prélever sur la nappe ; - Identifier la (les) ressource(s) ;

L'analyse des données de l'atlas et l'estimation du débit nécessaire pour satisfaire tout ou partie des besoins thermiques permettront une première orientation.

Dans l'analyse de l'adéquation besoins/ressources, il n'est pas toujours pertinent de chercher à couvrir la totalité des besoins avec la solution PAC sur nappe. L'analyse du fonctionnement dynamique du bâtiment et des systèmes peut mettre en évidence des fluctuations importantes d'appel de puissance sur de faibles parts du temps de fonctionnement.

- Étude de faisabilité hydrogéologique ;


Cette étape requiert l'intervention d'un bureau d'étude spécialisé, car il s'agit d'affiner la démarche d'identification préalable de la ressource, en intégrant en particulier le nombre et le dimensionnement préalable des ouvrages, leur positionnement prévisionnel en fonction des contraintes du site.

Une première approche réglementaire doit également être réalisée à ce niveau ; ce qui permettra de connaître les documents administratifs à prévoir.

- Conception, suivi, réception des travaux en sous-sol ; Dans cette étape, le bureau d'étude hydrogéologique intervient en tant qu'assistant au maître d'ouvrage (AMO), de la phase de conception jusqu'à la réception des travaux, tant pour les aspects techniques et financiers des ouvrages (forages, équipements, maintenance) que pour la partie administrative et réglementaire.

Enfin, il faut noter qu'il existe une procédure de « garantie sur la ressource en eau souterraine à faible profondeur utilisée à des fins énergétiques ». Il s’agit de la procédure AQUAPAC (cf. Annexe 1), destinée à couvrir le risque d'aléa sur la ressource et sa pérennité.

Ces différentes étapes doivent être menées en concertation avec les autres intervenants du projet, afin d'obtenir le meilleur ajustement besoin/ressource. Une analyse économique devra comprendre une étude comparative afin de justifier la solution pompes à chaleur sur nappe, intégrant les coûts d'investissement et les coûts de fonctionnement (énergie, maintenance), ainsi que l'aspect environnemental.

2.4.4. Pompe à chaleur sur le sous-sol

Dans les endroits où le sous-sol ne révèle pas d’aquifères exploitables, ou si l’exploitation des aquifères superficiels présente des difficultés, il est possible, pour des usages thermiques, d’échanger de la chaleur avec le sous-sol via des échangeurs de chaleurs qui seront enterrés et seront parcourus par un fluide caloporteur. Dans ce cas, l’énergie thermique du sous-sol est directement exploitée sans avoir à pomper l’eau d’un aquifère. Ces dispositifs sont préférentiellement mis en œuvre dans les zones dépourvues de nappe d’eau souterraine exploitable. Il existe deux grands types d’échangeurs, les sondes verticales et les capteurs horizontaux et assimilés.

a) Sondes géothermiques verticales (SGV)

Les sondes géothermiques correspondent à des capteurs géothermiques verticaux qui descendent à une profondeur généralement inférieure à 100 m. Elles sont également appelées « géosondes » ou « sondes sèches » (Figure 8). Elles présentent l’avantage d’avoir une faible emprise foncière. La technique de sonde la plus courante est composée de deux tubes en U en PEHD (polyéthylène haute densité) placés dans un forage. Le contact entre ce capteur et le sous-sol se fait par l’intermédiaire d’un mélange ciment-bentonite. Le fluide caloporteur circule alors en boucle dans la (les) sonde(s) et la PAC située en surface (Figure 9).

Atlas du pot

BRGM/RP-6

Figure 8 -

Figure

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61365-FR, Tom

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me 2 – Rappo

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M/RP-61365-F

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Rapport final

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61365-FR, Tom

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e. Tome 2 : Ét

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M/RP-61365-F

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FR, Tome 2 –

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Rapport final

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Les effluents circulant dans les réseaux d’assainissement ont une température variant entre 13°C et 20°C (selon la région et les saisons). Ces effluents représentent une source d’énergie pouvant être utilisée pour chauffer l’eau ou l’air ambiant des locaux situés à proximité.

La récupération de l’énergie des eaux usées peut être envisagée par un dispositif pouvant être partagé avec celui exploitant une géothermie. L’énergie des eaux usées est transmise à un liquide caloporteur et qui va transporter l’énergie jusqu'à une pompe à chaleur située en pied des bâtiments. Celle-ci va utiliser l’énergie provenant du réseau d’assainissement pour le chauffage, pour l’ECS ou pour le rafraichissement.

Ces techniques sont surtout adaptées aux agglomérations car l’efficacité énergétique du système est conditionnée par l’amont du réseau d’assainissement qui doit être en mesure de satisfaire la demande de chaleur au lieu du prélèvement thermique. Ainsi, pour être rentable, les opérateurs considèrent que la puissance thermique doit être, si possible, supérieure à 100 kW ou 150 kW ce qui, typiquement, correspond à un débit des eaux usées d’au moins 10 à 15 l/s (moyenne quotidienne par temps sec) représentant en amont un bassin versant urbain d’environ 8 000 et 10 000 habitants.

Globalement, pour les gros collecteurs, le prélèvement thermique varie de 2 à 5 kW/m2 d'échangeur installé, ce qui correspond à 1,8 à 6,4 kW par mètre linéaire de canalisation du réseau d’assainissement. Généralement entre 40 et 80 mètres sont nécessaires. Ce procédé reste donc adapté à un habitat urbain dense.

b) Captage de l’énergie thermique de la mer

L’eau de mer est une source de chaleur qui peut être principalement utilisée pour des projets de moyenne à grande importance, tant en chauffage que pour du rafraichissement. A une profondeur de 25 à 50 m, la température de l’eau de mer est constante et proche, en moyenne, de 8°C sur le littoral de la Manche pour la période hivernale. Des projets ont été développés en Europe du Nord où la mer est à des températures moyennes inférieures à celles du littoral picard en hiver.

Plusieurs techniques existent entre les systèmes qui pompent de l’eau pour la transporter à terre avant de la rejeter et les systèmes qui immergent des échangeurs de chaleur parcourus par un fluide caloporteur ; les zones portuaires étant généralement de bons candidats pour implanter un tel système.

Dans tous les cas, il est fondamental d’utiliser des échangeurs de chaleur résistant à la corrosion et de maitriser la prolifération d’organismes marins (algues, moules,…) au niveau des tuyauteries, des échangeurs, voire des évaporateurs.

L’approche réglementaire de ce type d’opération consiste à entreprendre une étude d’impact après avoir appréhendé l’aspect environnemental de ce procédé. Par exemple, la variation de la température d’eau de rejet du système, peut ponctuellement avoir une influence sur le biotope du site.


Cette technologie est encore peu répandue. Elle semble préférée pour des projets de 3 à 5 MW minimum, en raison des coûts d’installation (génie civil, équipements de traitement d’eau) et de maintenance. Pour les techniques sur échangeurs immergés, on constate toutefois des solutions de quelques dizaines ou centaines de kilowatts.

2.4.6. Installations pour le rafraichissement

Lorsque les niveaux des températures de la source géothermique et du système de distribution sont incompatibles avec du rafraichissement direct, il sera possible de recourir à des installations mixtes qui peuvent être des machineries thermodynamique spécifique pour la production de chaud et pour la production de froid, des PAC réversibles ou des assemblages de type thermo-frigo-pompes qui fournissent simultanément tous les services (chauffage, ECS, Froid).

a) Rafraichissement direct (ou freecooling)

Le rafraichissement direct (connu souvent sous le nom de freecooling) fonctionne sur un principe similaire à celui employé en géothermie basse énergie pour le chauffage lorsque la température de la source géothermique est adaptée.

Ce principe peut être mis en œuvre lorsque la température de la source est compatible avec l’usage. Pour du rafraichissement, une température entre 15°C et 20°C reste parfaitement adaptée ; les valeurs inférieures étant évidemment envisageables. Pour une utilisation en climatisation, une température inférieure à 7°C semblerait nécessaire au regard des pratiques actuelles. Sous nos latitudes, ce niveau de température n’est pas disponible dans les conditions naturelles.

Le rafraichissement direct, lorsque qu’il est thermiquement envisageable, doit toujours être préféré à une climatisation. L’intérêt du rafraichissement direct réside dans l’économie réalisée sur la dépense d’énergie (énergie électrique employé pour la circulation des fluides caloporteurs) vis-à-vis de l’énergie thermique utile ; un ratio égal à 20 étant un bon ordre de grandeur.

Aucune machinerie thermodynamique n’est actionnée dans ce mode. Les seuls équipements en service dans un tel système sont :

• les ouvrages géothermiques,

• des échangeurs de chaleur,

• des pompes de circulation,

• des émetteurs dans les locaux (ventilo-convecteurs, planchers ou plafond

rafraichissants, …).

Atlas du pot

BRGM/RP-6

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2.4.7. Installations terminales de chauffage et de rafraichissement

Quelle que soit la technologie utilisée pour émettre de la chaleur ou du froid, un système terminal est nécessaire pour chauffer ou climatiser un bâtiment.

L’efficacité d’un système géothermique est conditionné par les températures aller et retour des émetteurs de chauffage. Le dispositif sera d’autant plus performant que les températures de ces émetteurs seront basses.

On distinguera généralement deux modes d’émission de chaleur ou de froid : le mode hydraulique et le mode aéraulique.

a) Émission en mode hydraulique

Ces technologies se basent sur la circulation d’un fluide (chaud ou froid) pour satisfaire les besoins. On distingue :

• Radiateurs à eau : ils sont généralement caractérisés par leurs températures aller et retour pour la température extérieure la plus basse (exemple : aller 90°C – retour 70°C) Pour être compatible avec une ressource géothermique (limité à 55°C pour les systèmes avec PAC), il est nécessaire de mettre en place des émetteurs de relativement grande surface. D’une manière générale, les radiateurs ne sont pas conçus pour permettent d’envisager la réversibilité ;

• Planchers chauffants : ils sont bien adaptés à un chauffage par PAC du fait de leur grande surface d’émission. Certains planchers peuvent être réversibles si l’on prend les précautions nécessaires notamment en terme de condensation sur le plancher lors du refroidissement l’été ;

• Plafonds rayonnants hydrauliques : du fait de leur grande surface d’émission et de leur localisation dans la pièce, ils sont bien adaptés à un système de rafraichissement, voire de climatisation associée à une PAC.

• Ventilo-convecteurs : lorsqu’ils sont utilisés en lieu et place des radiateurs à eau ils peuvent permettre des températures abaissées de fonctionnement sans pour autant mobiliser des grandes surfaces. Certains équipements peuvent être équipés de deux circuits, un pour délivrer du chaud et un pour délivrer du frais/froid. De tels équipements sont rencontrés surtout dans le tertiaire ou le commercial, là où il faut basculer d’un mode à l’autre dans la journée.

b) Émission en mode aéraulique centralisé

Le mode évoqué ici s’applique aux installations centralisées comprenant généralement une centrale de traitement d’air (CTA). Le mode aéraulique permet la distribution par air de chaleur, de frais ou de froid. Un échangeur de chaleur centralisé est raccordé à un circuit d'eau chauffée ou rafraîchie par PAC, voire parfois lorsque la PAC est accolée à la CTA, d’un système en détente directe.

38

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a) La géothermie pour le particulier

En France, la technique géothermique la plus courante a longtemps été celle du captage enterré horizontal. Cette technique reste majoritairement réservée à la maison individuelle car l'emplacement nécessaire pour implanter les capteurs requiert de 1,5 à 2 fois la surface à chauffer. De plus, les autres usages de cette surface restent contraints par l’obligation de respecter l’intégrité des conduites souterraines.

Les capteurs compacts qui, en France, ont fait leur réapparition au début des années 2000 remédient en partie aux contraintes ci-avant et impactent modérément le foncier. De plus, lorsqu’ils sont correctement dimensionnés et implantés, ils procurent une assez bonne stabilité des conditions de fonctionnement ; ce qui est moins vrai pour les systèmes les plus proches de la surface. On notera que les échangeurs compacts semblent assez bien calibrés pour satisfaire les besoins des habitations individuelles RT-2012 ; en neuf comme en rénovation ; cela en raison d’une puissance des échanges thermiques qui se limite à quelques kW et ne nécessite donc qu’un nombre restreint de capteurs à enterrer.

Dans tous les cas, la clé de la performance thermique et économique réside dans le maintien des conditions de conduction de la chaleur ; lesquelles sont grandement liées au maintien du taux d’humidité dans le sol.

Même si la disponibilité foncière est réduite, le captage enterré vertical (sonde géothermique verticale - SGV) restera toujours possible. Cette technique progresse en France, malgré un investissement encore considéré comme élevé, mais qui est compensé par la grande durée de vie des équipements enterrés (matériaux et ouvrages certifiés 50 ans).

Les puits canadiens, dits également provençaux, restent à la marge des techniques géothermiques. Sauf cas très particulier, leur fonction doit se limiter à du rafraîchissement ou à du préchauffage où ils peuvent contribuer à hauteur de 20% des besoins. Le principe consiste à faire circuler de l’air extérieur via un tuyau, étanche, enterré à 1 ou 2 mètres de profondeur jusqu’à l’intérieur de l’habitat. En hiver, l'air froid prélevé se réchauffe en circulant dans le tuyau, en été, il se rafraîchit. Selon les techniques, l’air sert au renouvellement et/ou est exploité thermiquement via un échangeur, avec ou sans PAC.

b) La géothermie pour le tertiaire et le résidentiel collectif

Ces usages valorisent, la plupart du temps, de la géothermie très basse énergie au travers de pompes à chaleur. Usuellement, selon la taille du bâtiment, il s’agit d’opérations de taille moyenne, typiquement de 50 kW à 500 kW. On distingue :


• Les opérations de " pompes à chaleur sur aquifères superficiels"

Ces opérations permettent de couvrir des besoins de chauffage, d'eau chaude sanitaire (ECS) et/ou de froid/frais. En fonction des caractéristiques de l’aquifère (débit, température), il est possible de fournir des puissances de chauffage de plusieurs centaines de kW à plusieurs MW.

• Les champs de sondes géothermiques

Les opérations avec champs de sondes géothermiques se développent à l'étranger depuis plusieurs années. En France, le développement est plus récent. Typiquement, la puissance thermique installée pour ce type d’opération commence vers 100 kW ; soit à titre indicatif : environ 25 sondes de 100 m de profondeur chacune. Des champs composés de plusieurs centaines de sondes existent à l’étranger. La puissance thermique maximale semble toutefois se situer vers quelques mégawatts tout au plus.

Important : il est recommandé de concevoir un champ de sondes géothermiques de manière à bénéficier des apports estivaux (climatisation, rafraichissement) en accumulant un peu de chaleur dans le volume de sol où sont implanté les sondes. De même, les apports hivernaux (abaissement de la température du sous-sol) permettront l’accumulation d’une énergie propice au rafraichissement estival.

• Les fondations géothermiques ou thermo-actives

Certains bâtiments nécessitent, pour des raisons de portance, d'être construits avec des fondations sur pieux en béton. Le principe des pieux énergétiques consiste à y intégrer lors de leur fabrication ou de leur mise en place sur site un système de captage de l'énergie dans lequel il est possible de faire circuler de l'eau ((tubes en polyéthylènes noyés dans le pieu - Figure 18). Ces tubes sont mis en place avec l’armature en fer. Le système de captage est connecté à une pompe à chaleur pour le mode chauffage et peut être utilisé en rafraichissement direct ou en mode climatisation.

Important : Le respect des règles de portance des pieux dans le sol peut imposer des contraintes fortes sur les plages de température de fonctionnement autorisées. Pour cette raison, il est pratiquement obligatoire de concevoir l’exploitation en alternant des périodes d’utilisation pour le chauffage qui abaissent la température du sol et des périodes d’utilisation pour du rafraichissement ou de la climatisation qui relèvent la température du sol. De plus, cette alternance est bénéfique car elle améliore les COP saisonniers des machines thermodynamiques et limitent donc les dépenses.

Atlas du pot

BRGM/RP-6

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Dans le domaine de la géothermie, les investissements concédés pour accéder à une ressource, par exemple un aquifère profond, donne généralement accès à une ressource relativement importante (typiquement quelques mégawatts) qui sera d’autant mieux valorisée qu’un réseau urbain en permettra la distribution. Historiquement, ce sont les applications de valorisation de l’énergie géothermale par échange direct, associées à un réseau de chaleur, qui ont été les premières mises en place ; le réservoir géothermique du Dogger en Ile-de-France constituant une référence mondiale.

Les réseaux de chaleur urbains, aptes à desservir plusieurs milliers de logements par opération, permettent ainsi de répartir sur un plus grand nombre de postes de consommation la charge des investissements sous-sol pour la production d’énergie géothermique.

Associée à un échangeur thermique, la production peut se faire soit via un puits unique (autorisé uniquement pour certains aquifères bien particuliers), soit par la technique du "doublet géothermique" qui associe un forage de production et un forage de réinjection ; des variantes pouvant comprendre plusieurs puits de production et/ou de réinjection, souvent en résultantes de considérations locales.

La technique de la réinjection a pour objet de préserver durablement les équilibres géochimiques et hydrauliques ; ce dernier point ayant l’intérêt de maintenir la pression du réservoir géothermal exploité et donc de maintenir au plus bas le niveau de la puissance de pompage nécessaire à la production.

Parmi les installations de géothermie existant en France et produisant plus de 100 tep/an (tonne équivalent pétrole), la moitié (soit 80% de la production géothermale) est concentrée dans le Bassin parisien et exploite l’aquifère dit du Dogger (du nom de la période concernée de l'ère Jurassique). Cet aquifère s'étend sur une surface de 15 000 km² et alimente plus de trente réseaux de chaleur géothermique.

A titre indicatif, une opération-type de la région parisienne permet de chauffer environ 4 000 à 5 000 équivalent-logements. L'eau géothermale exploitée est captée entre 1 600 m et 2 000 m de profondeur. Sa température peut localement atteindre 80°C.

En Picardie, deux opérations géothermiques sur l’aquifère du Dogger, à Creil et à Beauvais, ont été réalisées au début des années 1980 (voir paragraphe 7.3.3. c))

Atlas du pot

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• Certaines solutions sur aquifères, selon le contexte local, peuvent justifier des actions continues, par exemple du filtrage ou du conditionnement de la qualité de l’eau géothermale pour écarter l’éventualité d’un colmatage. Selon les matériaux des puits, on peut aussi avoir à vérifier l’efficacité du système anticorrosion.

• Les techniques sur échangeurs enterrés (à fluide caloporteur intermédiaire) requièrent assez peu d’opérations de maintenance. Celles-ci restent très similaires à ce qui est opéré sur le circuit de distribution dans les locaux, par exemple : vérification de la pression ou de la teneur en additifs.

En tout état de cause, il est fortement recommandé au maître d’ouvrage de souscrire à un contrat d’entretien couvrant l’intégralité des installations de forage et de génie climatique.

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En 2010 comme en 2009, on retrouve la France en 3ème position. Les usages directs de la chaleur géothermique restent essentiellement concentrés en Ile de France et, dans une moindre mesure, en Aquitaine.

3.2.2. Etat des marchés de l’usage direct de la géothermie en Europe

A titre indicatif, il est proposé ci-après deux éléments d’appréciation de la physionomie des marchés des principaux états européens concernant les usages directs de la chaleur géothermique ; le classement étant opéré du pays le moins utilisateur (Irlande) au pays le plus utilisateur (Hongrie).

Figure 24 - Taux d’utilisation moyen des réseaux de chaleur géothermiques exprimé comme le rapport de l’énergie géothermique utilisée à la capacité installée (Source : BRGM d’après 11ème barobilan de l’EurObserv’ER )

L’observation du graphique ci-avant semble montrer que les réseaux de chaleur en France restent, en moyenne, sous-exploités au regard des résultats affichés par d’autres pays, mêmes très voisins.

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Figure 25 - Usage des réseaux de chaleur géothermiques par les habitants des principaux pays européens concernés (Source : BRGM d’après 11ème barobilan de l’EurObserv’ER )

Le graphique ci-avant montre que les réseaux de chaleur géothermiques en usage direct sont relativement peu présents en France ; une des raisons revenant à la disponibilité des ressources exploitables au regard des techniques disponibles.

Les évolutions en cours, tendant à abaisser progressivement la température des réseaux de chaleur urbains, est de nature à favoriser une amélioration de la pénétration des solutions géothermiques en usage direct, comme sur pompes à chaleur d’ailleurs.

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Figure 28 - Taux d’utilisation moyen des pompes à chaleur exprimé comme le rapport de l’énergie géothermique utilisée à la capacité installée

(Source : BRGM d’après 11ème barobilan de l’EurObserv’ER )

Sur le graphique ci-avant, on constate que, d’après les estimations prises en considération, la France exploite les pompes à chaleur sensiblement de la même façon que les pays voisins.

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2010


Figure 29 – Usage des pompes à chaleur géothermique par les habitants des principaux pays européens concernés (Source : BRGM d’après 11ème barobilan de l’EurObserv’ER )

Sur le graphique ci-avant, on constate que l’utilisation des pompes à chaleur géothermique en France reste relativement faible ; cette remarque valant également pour l’Allemagne. Cet indicateur peut être assimilé à un taux de pénétration des techniques basées sur les pompes à chaleur géothermique. Il confirme le potentiel de développement en France.

L’observation du cas de la Suède confirme la faisabilité d’un développement.

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PACg : Energie par habitant (2010)

Atlas du pot

BRGM/RP-6

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Actuellement, on considère que l’amélioration de la qualité thermique des bâtiments constitue, probablement, un préalable à la pénétration des énergies renouvelables dans le marché et de l'efficacité énergétique des dispositifs de chauffage et/ou de rafraichissement. La RT-2012 et la prochaine RT-2020 vont dans ce sens.

Dans ce contexte, l’énergie géothermique représente une composante essentielle au développement de solutions durables. C’est une énergie :

• Locale : selon les ressources et en adéquation avec les besoins en surface, aucun transport d’énergie n’est nécessaire.

• Peu génératrice de gaz à effet de serre.

• Disponible et stable : La géothermie reste peu tributaire des conditions climatiques et dépend principalement des caractéristiques intrinsèques du sous-sol ; une technique géothermique étant pratiquement partout disponible.

• Renouvelable : Correctement exploitée, la ressource reste durablement préservée (régénération naturelle au travers des phénomènes souterrains) ; une exploitation pouvant même être envisagée sous la forme d’un stockage périodique.

• Economique et compétitive : Si la géothermie reste une énergie réputée "capitalistique", les investissements sont compensés par des coûts d’exploitation durablement faibles. Certains pays, par exemple la Suède, considèrent que les solutions géothermiques sont sans concurrence.

Rôle des réseaux de chaleur :

En secteur urbanisé, les réseaux de chaleur urbains auront un rôle essentiel pour acheminer la chaleur d’origine renouvelable, tout en affranchissant l’usager final des contraintes éventuelles liées à l’approvisionnement et à la manipulation de la source (bois par exemple).

Parmi l’ensemble des solutions renouvelables disponibles pour alimenter les réseaux de chaleur, la solution géothermie a un rôle central. Historiquement, les ressources géothermiques à relativement haute température étaient recherchées et la puissance thermique raccordée était toujours d’au moins quelques mégawatts.

Les réseaux de chaleur desservent actuellement un peu plus d’un million de logements, c’est-à-dire environ 4% du parc national. Les énergies renouvelables ou de récupération représentent de l’ordre de 20% du bouquet énergétique de ces réseaux. Différents mécanismes, français comme européens, entendent combler ce déficit.

Tous considèrent que l’accroissement de la part d’énergie renouvelable dans le mix des réseaux repose sur une composante géothermique significative. En effet, avec l’amélioration de l’efficacité énergétique du bâti et avec l’émergence de techniques performantes pour assurer les services thermiques du bâtiment, la taille des réseaux de chaleur peut être abaissée (puissance thermique raccordée et extension) de même que le niveau de température de l’énergie transportée. Cela se traduit par un nombre croissant de ressources géothermiques pouvant être exploitées en réseau de chaleur.


Suite à la prise de conscience des risques de pollution et de dégradation de la qualité de notre environnement (émissions de gaz à effet de serre - protocole de Kyoto), il est maintenant admis que les réseaux de chaleur deviennent incontournables.

En effet, les réseaux de chaleur, notamment en s’appuyant sur des installations de production d’énergie de taille significative et bien équipées, permettent également une meilleure maîtrise des émissions polluantes (particules, oxydes d’azote, …), cela d’autant plus que la part d’énergies renouvelables et de récupération (EnR&R) dans le bouquet énergétique sera importante.

Typiquement, un réseau de chaleur urbain raccordé à une géothermie présente un taux d’EnR&R supérieur à 50%, voire supérieur à 60%. Cette performance environnementale se double d’une performance économique, de plus en plus évidente face au renchérissement des prix des énergies fossiles. Aussi, progressivement, on constate la mise en place de nouveaux objectifs énergétiques, tant au niveau européen, que national ou local qui, tous, introduisent une part significative de réseaux de chaleur urbains raccordés à de la géothermie.

Dans le cadre du Grenelle de l'environnement, les objectifs fixés à l'horizon 2020 sont un triplement du nombre d'équivalents-logements raccordés (soit un total de 6 millions au lieu de 2.1 millions) et une part des énergies renouvelables et de récupération de 75% dans les sources d'approvisionnement des réseaux (au lieu de 31%).

3.6. PERSPECTIVES DE DEVELOPPEMENT DE LA GEOTHERMIE EN FRANCE

A la suite du Grenelle, le développement de la géothermie bénéficie de nouveaux dispositifs incitatifs, comme le Fonds Chaleur Renouvelable pour le secteur du logement collectif et du tertiaire ou comme l’aménagement du crédit d’impôt pour les particuliers. L’ambition du Grenelle de l’environnement est de porter à au moins 23% en 2020 la part des énergies renouvelables dans la consommation d'énergie finale (ce qui équivaut à un doublement par rapport à 2005). Atteindre cet objectif suppose d'augmenter de 20 millions de tonnes équivalent pétrole (Mtep) la production annuelle d'énergies renouvelables d'ici 2020, en portant celle-ci à 37 Mtep. Parmi ces 20 Mtep, 10 millions seront valorisées sous forme de chaleur.

Concernant le partage entre les différentes énergies renouvelables, la prospective 2020 dressée par le comité opérationnel énergie renouvelable est la suivante :

• Chaleur : + 10 millions tep • Électricité : + 7 millions de tep • Biocarburants : + 3 millions de tep

Concernant la chaleur renouvelable, les perspectives sont détaillées ci-après.

Atlas du pot

BRGM/RP-6

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3.7. APERÇU DES OBJECTIFS ENERGETIQUES MONDIAUX, EUROPEENS, NATIONAUX ET LOCAUX POUR LIMITER L'EMISSION DE GAZ A EFFET DE SERRE

3.7.1. Politique internationale

Les éléments marquants de la politique internationale sont présentés dans le tableau ci-après :

Échelle Date Évènement ouDocument Clé Point(s) clé

Mondiale

1992 Sommet de la Terre, à Rio de Janeiro

Texte fondateur de 27 principes « Déclaration de Rio sur l’environnement et le développement » et adoption d'un programme d'action pour le 21ème siècle, appelé Agenda 21

1997

3e Conférence des Nations unies sur les changements climatiques à Kyoto

Adoption du protocole de Kyoto

2002 Sommet de Johannesburg

2005 Ratification du protocole de Kyoto

Objectif de - 8% d'émissions de GES en 2008-2012 par rapport à 1990 pour la communauté européenne

2009 Conférence de Copenhague sur le climat

Européenne

2003

Directive 2003/87/CE établissant un système d'échange de quotas d'émission de gaz à effet de serre dans la Communauté

Mise en place du Plan National d'affectation des quotas

2008 Paquet climat-énergie (ou Plan Climat-énergie)

Triple objectif aux pays de l’Union Européenne à l’horizon 2020 : réduire de 20 % leur émissions de gaz à effet de serre par rapport à leur niveau de 1990, porter la part des énergies renouvelables à 20% de leur consommation et réaliser 20 % d’économie d’énergie.

2001

Directive sur la promotion de l'électricité à partir d'énergies renouvelables 2001/77/CE

Mise en place d’un cadre communautaire pour la promotion des sources d’énergie renouvelables dans la production d’électricité. Elle fixe comme objectif une contribution de 21% des sources d’énergie renouvelables et prévoit des mesures spécifiques concernant, entre autres, l’évaluation de l’origine de l’électricité, le raccordement au réseau et les procédures administratives. La directive 2001/77/CE est abrogée par la directive 2009/28/CE, en vigueur à partir du 1er janvier 2012.

2009

Directive relative à la promotion de l’utilisation de l’énergie produite à partir de sources renouvelables 2009/28/CE

La présente directive établit un cadre commun d’utilisation des énergies provenant des sources renouvelables afin de limiter les émissions de gaz à effet de serre et de promouvoir un transport plus propre. À cet effet, des plans d’action nationaux sont définis. Ils prévoient 23% d'énergies renouvelables dans la consommation d'énergie finale française d’ici 2020.

Tableau 2 - Faits marquants de la politique mondiale et européenne en matière de réduction des gaz à effet de serre


3.7.2. Politique nationale

a) Quotas carbone

Dans le cadre du Protocole de Kyoto, les États signataires se voient assigner un objectif de réduction d'émissions de gaz à effet de serre. Différentes mesures en découlent et peuvent concerner le secteur de la géothermie sur aquifères profonds dont le plan national d'affectation de quotas d'émission de CO2 (PNAQ).

La directive européenne sur les quotas d’émissions (2003/87/CE) a mis en place l’établissement d’un marché de quotas d’émission de gaz à effet de serre au sein de l’Union européenne, à partir du 1er janvier 2005.

Le tonnage d'émission national est réparti par l'État, à travers un plan national d’affectation de quotas (PNAQ), entre les différents exploitants d'installations émettrices de gaz à effet de serre (entreprises des secteurs de l’industrie et de la production d’énergie, dont les grands réseaux de chauffage urbain de plus de 20 MW).

b) Plan National de Lutte contre le Changement Climatique 2000 (PNLCC) :

Il définit une stratégie nationale, axée sur des actions domestiques, sans recourir aux mécanismes de flexibilité prévus par le protocole de Kyoto. Ce plan répartit l'engagement national de stabilisation en matière d'émissions de gaz à effet de serre, en attribuant des objectifs différenciés par secteurs : transports, bâtiment, énergie, industrie, agriculture, déchets.

Ce plan devrait permettre à la France de respecter ses engagements internationaux pris dans le cadre du protocole. Mais de nombreuses mesures du PNLCC n'ont pas été mises en œuvre. Des dérives sectorielles ont par ailleurs été constatées dans les secteurs des transports et du bâtiment. C'est pourquoi, pour rendre le PNLCC plus efficace, un Plan Climat a été adopté en juillet 2004.

c) Plan Climat

L'application du PNLCC ayant été insuffisante pour assurer le maintien des émissions françaises de gaz à effet de serre et en particulier pour enrayer l'augmentation des émissions de certains secteurs, le Plan Climat 2004 est un plan d'action qui doit permettre à la France d'atteindre cet objectif. Il reprend certaines mesures du PNLCC et en introduit de nouvelles. Il engage aussi une réflexion sur la mise en œuvre de mesures d'adaptation aux impacts du changement climatique.

Il retient huit orientations fortes (campagne nationale de sensibilisation et adaptation ; transports durables ; bâtiment et écohabitat ; industrie, énergie et déchets ; agriculture



durable et forêts ; climatisation durable ; plans climats territoriaux et État exemplaire ; recherche, international et prospective après 2010).

Le plan a été réactualisé en 2006 puis en 2009. Le plan Climat 2009 fait la synthèse des mesures prises par la France en termes de lutte contre les changements climatiques et permet d'évaluer l'impact des objectifs du Grenelle sur les émissions de GES10.

En effet, la loi POPE (présentée ci-dessous) stipule que "La lutte contre le changement climatique est une priorité de la politique énergétique qui vise à diminuer de 3% par an en moyenne les émissions de gaz à effet de serre de la France. En conséquence, l'État élabore un "plan climat", actualisé tous les deux ans, présentant l'ensemble des actions nationales mises en œuvre pour lutter contre le changement climatique."

d) Loi de programmation fixant les orientations de la politique énergétique Française (Loi 2005-781 du 13 Juillet 2005 dite loi POPE) et décrets du 23 mai 2006

La Loi POPE est l’aboutissement d’un processus engagé en janvier 2003 avec le Débat national sur les Énergies. La loi fixe les quatre grands objectifs de politique énergétique française et les moyens à mettre en œuvre pour y parvenir :

- Contribuer à l'indépendance énergétique ;

- Assurer des prix d’énergies compétitifs ;

- Préserver la santé humaine et l’environnement, en particulier en luttant contre l’aggravation de l’effet de serre ;

- Garantir la cohésion sociale et territoriale en assurant l’accès de tous à l’énergie.

Ces objectifs induisent les axes d'action suivants :

- Maîtriser la demande d'énergie ;

- Diversifier les sources d'approvisionnement ;

- Développer la recherche dans les domaines de l'énergie.

Cette loi fixe des objectifs chiffrés :

- Diminuer les émissions de gaz à effet de serre de 3 % par an ;

- Porter la production intérieure d'électricité d'origine renouvelable de 16% à 21% de la consommation intérieure d'électricité totale à horizon 2010 ;

- Augmentation de 50% de la production de chaleur d'origine renouvelable à l'horizon 2012.

10 Gaz à effet de serre.


e) Le Grenelle de l’environnement

Les autorités françaises ont mis en place en 2007 une démarche originale, le « Grenelle de l’environnement ». Pour la première fois, l’État, les collectivités territoriales et les représentants de la société civile ont été réunis afin de définir une feuille de route en faveur de l’écologie, du développement et de l’aménagement durables, en établissant notamment un plan de mesures concrètes recueillant un accord le plus large possible des participants. 34 « comités opérationnels » (COMOP), dédiés chacun à un thème spécifique, ont été constitués afin de traduire les objectifs fixés en mesures concrètes. Plusieurs programmes ont été définis, dont le programme en faveur des énergies renouvelables (COMOP n°10).

Ces discussions ont abouti à la mise en place de deux lois importantes : - La loi de programmation de mise en œuvre du Grenelle de l’environnement,

dite « loi Grenelle 1 » a été adoptée par le parlement le 23 juillet 2009 (et promulguée le 3 août 2009). Cette loi reprend les engagements du Grenelle, avec une rédaction adaptée au cadre législatif, et notamment les éléments du Plan National pour le développement des énergies renouvelables à haute qualité environnementale, annoncé par JL. Borloo en 2008. Si la thématique énergie est un point clé pour la géothermie, les thématiques bâtiments et urbanisme vont également influer sur le développement de cette énergie renouvelable. D’après le site officiel du Grenelle11, « L’année 2009 a été riche en réalisations pour le Grenelle environnement. 88% des engagements qui devaient être réalisés avant la fin 2009 ont été tenus».

- La loi portant engagement national pour l’environnement, dite « loi Grenelle 2 », a été votée par le Parlement le 29 juin 2010. Elle rassemble la quasi-totalité des mesures législatives normatives nécessaires à la mise en œuvre des engagements du Grenelle et ne relevant pas d'une loi de Finance. Elle est décomposés en 6 titres : Bâtiment et Urbanisme, Transports, Énergie, Biodiversité, Risques / Santé / Déchets, Gouvernance et met en place des mesures phares, dans l’ensemble de ces thématiques.

11 http://www.legrenelle-environnement.fr



4. Principaux mécanismes d’accompagnement et procédures incitatives pour le développement

de la géothermie

4.1. MESURES DE GARANTIES CONTRE LE RISQUE GEOLOGIQUE

4.1.1. Garantie AQUAPAC®, pour les opérations de Pompes à Chaleur sur aquifères superficiels (cf. Annexe 1)

Pour pallier à l'incertitude locale sur la présence et/ou la pérennité de la nappe d’eau souterraine, la garantie Aquapac® a été initiée en 1983 sous l’égide de l’ADEME (AFME à l’époque), d’EDF et du BRGM.

Elle offre une double garantie portant sur les ressources pérennes en eau souterraine :

La garantie « recherche » couvre le risque d’échec consécutif à une ressource en eau souterraine insuffisante pour fournir le débit d’eau nécessaire. Le taux de cotisation pour cette garantie est de 5 %12 du montant des ouvrages garantis en recherche ;

La garantie « pérennité » couvre le risque de diminution du débit exploitable à terme qui serait liée à une détérioration prouvée de la ressource (non considérées les variations saisonnières du débit et/ou les cycles hydrologiques statistiquement normaux). La garantie ne concerne pas les éventuels incidents de chantier, ni les conséquences des défauts de conception, de réalisation ou de maintenance. En aucun cas, AQUAPAC n’a pour objet de se substituer aux polices d’assurances dommage-ouvrage ou de responsabilité décennale au titre desquelles les opérateurs doivent normalement être couverts. La durée de cette garantie est de 10 ans13, et le taux de cotisation pour cette garantie est de 4 % du montant des ouvrages garantis en pérennité.

La garantie AQUAPAC est limitée aux installations d’une puissance thermique minimale de 30 kW et aux ouvrages de moins de 100 m de profondeur.

Dans tous les cas les indemnisations sont plafonnées à 140 000 Euros par sinistre.

12 Le taux initial de 10 % a été abaissé à 5 % depuis le 1er septembre 2005.

13 La durée initiale de la garantie était de 5 ans et a été portée à 10 ans en 1997.


La gestion de la garantie est confiée à la SAF environnement14. L’instruction des dossiers de demande de garantie et la décision d’octroi de garantie sont décidées par un comité Aquapac composé de trois représentants de l’ADEME, d’EDF et du BRGM. Ce comité se réunit périodiquement, avec la participation de la SAF environnement. Il statue également sur la recevabilité des sinistres ayant souscrit une garantie AQUAPAC.

4.1.2. SAF-environnement, pour les opérations de géothermie sur aquifères profonds

Compte tenu du poids financier important d’une opération de géothermie et de la durée élevée d’amortissement des installations, les pouvoirs publics ont mis en place, dès 1981, une procédure de couverture des risques inhérents à cette activité spécifique.

Ce fond, équilibré par les dotations de l’ADEME, les cotisations des assurés et les placements, est géré par la SAF environnement créée à cet effet en 1981.

Deux catégories de risques sont couvertes par ce fond :

- Le risque d’obtenir, lors du premier forage, une ressource géothermale aux caractéristiques de débit et de température insuffisantes, ne permettant plus alors la rentabilité de l’opération. C’est le risque appelé « Court Terme ».

- Le risque de voir cette ressource diminuer ou disparaître avant l’amortissement des installations, ainsi que les risques de sinistres affectant les puits, les matériels et équipements de la boucle géothermale. Ce sont les risques à « Long Terme ».

a) Le risque Court Terme

Le système mis en place garantit, la majeure partie du coût du premier forage en cas d’échec total ou partiel (c'est-à-dire si la ressource géothermale découverte se révèle insuffisante pour assurer une rentabilité minimale des installations). Les critères d’appréciation de succès ou d’échec sont déterminés, en fonction des résultats du premier forage à partir d’une courbe établie après une étude de sensibilité aux variations du couple (débit, température) sur la rentabilité du projet.

En cas d’échec total, le fond prend en charge 65% du coût du forage (après taxes et moins les subventions reçues). Certaines régions, comme la région Ile-de-France, la Provence Alpes Côte d’Azur et l’Alsace, apportent une participation complémentaire de 25%.

Le plafond est fixé à 4 200 000 € par forage.

14 SAF environnement, 195 boulevard Saint-Germain, 75007 Paris tél : 01 58 50 76 76



La souscription au fond Court terme est validée après acceptation du dossier par le comité technique. Le montant de cette souscription est de 3.5 % du coût assuré pour les opérations du Bassin Parisien, et varie de 3,5 à 5 % pour les autres régions en fonction de la connaissance du risque géologique.

b) Le risque Long Terme

La garantie long terme porte sur Tableau 3 :

- les puits,

- les matériels et les équipements de la boucle géothermale (à condition que l’incident survienne pendant la durée de vie normale du matériel),

- le débit et la température du fluide géothermal, c'est-à-dire la puissance thermique de l’installation.

Qualification du dommage Compensation financière assurée par le Fond

Incident réparable (baisse de puissance de l’installation provisoire et récupérable)

Coût de la réparation des sinistres (pour autant qu’ils résultent d’une cause géologique ou géothermique)

Indemnité d’immobilisation de l’installation consécutive au sinistre

Incident non réparable (baisse de puissance de

l’installation irréversible irrécupérable et définitive)

Sinistre partiel (P>50% Po)

Proportionnelle à la perte de puissance occasionnée.

Sinistre total (P<50% Po)

Globale, avec plafond fixé à 1 250 000 € et franchise de 100 000€ (en valeur 2008).

Tableau 3 - Sinistres garantis par le fonds de garantie Long Terme

La durée du contrat est de 20 ans.

La souscription au fonds est validée si les législations en vigueur et règles techniques sont bien suivies. Le montant de cette souscription est de 12 500 € par an (valeur 2008).

4.2. DEMARCHE QUALITE POUR LES SONDES GEOTHERMIQUES VERTICALES : QUALIFORAGE

L’AFPAC, Association Française pour les Pompes à Chaleur, regroupe un nombre important de fabricants et d’installateurs de pompes à chaleur (http://www.afpac.org).

L'ADEME et le BRGM proposent une démarche d’engagement qualité auprès des entreprises de forage pour l'installation des sondes géothermiques. Cette démarche vise à encadrer le marché des pompes à chaleur sur sondes géothermiques verticales grâce à :


- la mise en place d’un « standard de qualité », avec un cahier des charges de référence pour la réalisation de sondes selon les règles de l’art,

- la promotion d’une image de marque optimale de la sonde géothermique verticale.

La gestion de la démarche engagement qualité ainsi que la sélection des entreprises sont pilotées par le BRGM.

La performance de l’ensemble de l’installation de chauffage est conditionnée par la bonne mise en œuvre de la sonde géothermique. Les entreprises adhérant à Qualiforage s’engagent à respecter les règles de l’art pour :

- le dimensionnement des sondes, en fonction notamment de la nature des terrains, et de la présence ou non d’eaux souterraines, pour répondre correctement aux besoins de chauffage,

- le respect de l’espacement minimal de dix mètres entre deux sondes pour éviter le gel du sous-sol,

- les conditions techniques de réalisation avec la mise en œuvre d’une technique de forage adaptée, la mise en place des tubes à l’aide d’un touret pour ne pas endommager la sonde, la cimentation sous pression depuis la base de la sonde,

- le test in-situ de l’étanchéité des sondes,

- le respect de la réglementation et la clarification des responsabilités entre le foreur, le chauffagiste et le client.

Outre la réalisation des ouvrages selon les règles de l’art, les entreprises qui adhèrent à la démarche s’engagent formellement à :

- souscrire une assurance décennale avec la mention « sondes géothermiques »,

- participer à une journée technique d’information organisée par le BRGM,

- déclarer les forages à la DREAL conformément à la réglementation,

- renouveler annuellement la demande d’adhésion à la démarche Qualiforage.

La liste des entreprises de forage adhérant à cette démarche qualité sur l'ensemble du territoire français peut être consultée sur le site http://www.geothermie-perspectives.fr, ou sur le site Promotelec (http://www.promotelec.com, puis ouvrir la rubrique "Matériels homologués", puis "Produits répondant aux exigences du Label Promotelec habitat neuf").



Pour les forages d’eau et les sondes géothermiques verticales, on peut se référer à la norme AFNOR NFX10-970. Qualiforage s’engage à appliquer cette norme.

4.3. LES AIDES FINANCIERES

4.3.1. Pour les particuliers

Le crédit d’impôt développement durable est le principal mécanisme d’aide pour les particuliers, à l’échelon national. Des aides régionales et départementales peuvent cependant venir s’additionner.

Le crédit d’impôt est une disposition permettant aux ménages de déduire de leur impôt sur le revenu une partie des dépenses réalisées pour certains travaux d’amélioration énergétique portant sur une résidence principale. Le taux du crédit d’impôt est fixé chaque année par les lois de finance. Les lois des Finances rectificative pour 2009 et pour 2010, adoptées en décembre 2009, ont modifiés le crédit d’impôt : si le taux de 40% pour les solutions de géothermie n’a pas changé, l’assiette inclut maintenant la pose de l’échangeur.

Le crédit d'impôt porte sur le prix des équipements et des matériaux, hors main d'œuvre (travaux de forage et pose des sondes ou de la pompe par exemple). L'installation doit être réalisée par une entreprise et une facture (ou une attestation fournie par le vendeur ou le constructeur du logement neuf), qui porte la mention des caractéristiques requises dans l'arrêté, doit être établie pour les services fiscaux.

Les particuliers peuvent également profiter du taux réduit de TVA (7 %, anciennement 5,5 %) appliqué par les entreprises qui vendent le matériel et en assurent la pose, à condition que la pompe à chaleur soit installée dans une résidence principale ou secondaire achevée depuis plus de deux ans.

Pour un même contribuable, le montant des dépenses donnant droit au crédit d’impôt en faveur du développement durable ne peut excéder la somme de 8 000 € pour une personne seule et de 16 000 € pour un couple. Ce plafond est majoré pour tenir compte de la situation de famille du contribuable. Ces montants sont majorés de 400 € par personne à charge (dont le premier enfant) au sens des articles 196 à 196 B du code général des impôts. Cette majoration est portée à 500 € pour le second enfant ; 600 € par enfant à compter du troisième.

Des aides particulières peuvent s’ajouter au crédit d’impôt pour des opérations de rénovation (éco prêt à taux zéro, aides de l’ANAH...) (cf. Annexe 2).

En cas d'aide publique supplémentaire à l'investissement (Conseil Régional, Conseil Général, Agence nationale de l'habitat (ANAH), etc…), par exemple pour l'achat d’équipements permettant d'utiliser les énergies renouvelables ou les pompes à chaleur, le calcul du crédit d'impôt se fait sur le coût des équipements déductions faites des aides publiques, selon les modalités qui seront définies dans l'instruction fiscale.


Les espaces info-énergie de l’ADEME permettent d’aiguiller vers les différents types d’aide possibles.

4.3.2. Pour les opérations collectif et tertiaires (dont réseaux de chaleur, hors particulier)

a) Dispositifs incitatifs de l’ADEME adopté le 14/02/08 (Système d'aide ADEME aux énergies renouvelables 2008-2013 : délibération n° 08-2-2 du CA ADEME)

L'ADEME a mis en place un dispositif d'aides financières spécifique à la géothermie permettant de financer :

- des études de faisabilité et des missions d'assistance à maîtrise d'ouvrage,

- des investissements tant pour la réhabilitation d'opérations existantes que pour la réalisation de nouvelles opérations, avec la mise en place du Fonds Chaleur. Les aides sont ramenées au coût du MWh géothermal produit.

Cinq types d’aides sont proposés :

Les aides à la décision :

Pour accompagner les organismes et collectivités à étudier l’opportunité d’utilisation des énergies renouvelables, l'ADEME propose des outils méthodologiques et des aides financières, sous forme de subventions, aux organismes des secteurs concurrentiel et non concurrentiel qui font appel à un prestataire pour réaliser plusieurs types d'interventions : pré diagnostic, diagnostic ou étude de faisabilité.

Le système général des aides à la décision15 s’applique sans dérogation, hormis pour les projets de géothermie dont l’ampleur n’est pas compatible avec les plafonds prévus par le système général. Pour les opérations de géothermie profonde, le plafond de l’assiette est porté à 300 000 €, avec un taux d’aide maximum de 50%.

Les aides à la démonstration :

Elles concernent des premières mises en œuvre de technologies issues de la R&D ou de technologies existantes transférées vers des applications nouvelles. L’ADEME propose d’aider ces opérations à un taux déterminé par une analyse économique. Dans tous les cas ce taux sera au maximum de 40% et compatible avec l’encadrement communautaire des aides d’État en faveur de l’environnement en vigueur.

15 Délibération n° 06-5-3 du Conseil d’administration du 11 octobre 2006



Les opérations exemplaires :

Elles visent à introduire et développer, dans un territoire (par exemple, région ou département) ou un secteur d’activités (branches industrielles ou agricoles, par exemple), des technologies, des pratiques ou modes d’organisation permettant de progresser de manière exemplaire dans la voie d’un développement plus “ durable ”.

La région Picardie, en partenariat avec l’ADEME dans le cadre du fond FREME (Fonds Régional pour l'Environnement et la Maîtrise de l'Énergie) et du FEDER, aide au développement de la filière géothermique, en diversifiant la palette des solutions disponibles (projets novateurs et exemplaires) afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre et contribuer à l’indépendance énergétique de la région. Ainsi, les actions sont plus spécifiquement ciblées en Picardie en direction de la réalisation de réseaux de chaleur pour valoriser la chaleur profonde mais aussi des installations à des profondeurs plus accessibles à travers le soutien aux investissements dans le cadre d'opérations exemplaires et au développement d'une profession de foreurs, pour la géothermie de faible profondeur (actions de formation notamment).

Pour la partie Études, les bénéficiaires potentiels de ces aides sont les suivants :

- secteur public : collectivités territoriales, EPCI ;

- habitat social : bailleurs sociaux et privés ;

- organismes consulaires ;

- secteur privé : entreprises et leurs groupements, exploitations agricoles et secteur du tourisme (centre de vacances, hôtel, camping) ;

- associations ;

- porteurs de projets collectifs (2 appartements et plus) et locatifs.

Pour la partie Investissement, sont concernés :

- le secteur public : collectivités territoriales, EPCI ;

- l’habitat social : bailleurs sociaux et privés ;

- les associations.

Ce dispositif, applicable uniquement pour les opérations exemplaires, est contractualisé avec l’ADEME qui intervient, en cumul, à même hauteur financière que la Région (sauf cas particuliers : fonds chaleur notamment).

Les critères d’éligibilité des aides sont les suivants :

Pompe à chaleur sur aquifère superficiel : - Réinjection dans l'aquifère d'origine,

- COP machine supérieur ou égal à 4 selon norme EN 14511,

- Mise en place d'un comptage d'énergie.


Pompe à chaleur sur champs de sondes géothermiques : - réalisation d'un test in situ des propriétés thermiques du sol,

- COP machine supérieur ou égal à 3,7 selon norme EN 14511,

- mise en place d'un comptage d'énergie.

Le site Internet de l’Ademe de Picardie (http://www.ademe.fr/picardie/) donne de plus amples détails sur le montant des aides allouées et sur la démarche à effectuer pour bénéficier de cette aide.

Les aides à la diffusion :

Outre les aides mentionnées précédemment, par nature très sélectives, l’Agence propose, dans des domaines particuliers, des aides plus systématiques à la diffusion de technologies ou de bonnes pratiques, de manière à surmonter des obstacles de marché, notamment dans la perspective de la baisse importante des coûts attendue de la croissance des volumes commercialisés. Elles visent principalement à structurer les filières concernées.

Le Fonds Chaleur :

La mise en place du Fonds Chaleur renouvelable est un des engagements du Grenelle de l’environnement. Il concerne les opérations dans les secteurs de l’habitat collectif, du tertiaire et de l’industrie. Le principe régissant le calcul des aides du Fond Chaleur est de permettre à la chaleur renouvelable d’être vendue à un prix inférieur d’au moins 5 % à celui de la chaleur produite à partir d’énergie conventionnelle. Le montant exact des aides sera évalué au cas par cas pour les projets de géothermie. Le niveau d’aide proposé peut être atteint par le Fonds Chaleur seul ou en combinaison avec des aides régionales et/ou le FEDER (Fond Européen de Développement Régional) (cf. paragraphe suivant).

Lancé en décembre 2008, un premier bilan national sur les aides octroyées a été publié en octobre 2009. Concernant les projets de géothermie, 29 projets ont été aidés pour un montant total de 19 653 584 € (sur un coût total d’opérations de 90 874 672 €). À cela s’ajoutent les aides spécifiques au développement des réseaux de chaleur qui permettent l’acheminement de réseaux d’énergie géothermique.

Pour continuer à développer les énergies renouvelables, la dotation du fonds « Chaleur renouvelable » est doublée en 2010, passant à 314 millions d’euros contre 154 millions en 2009. Ce fonds devrait permettre de produire 350 000 tonnes équivalent pétrole en 2010 en plus des 250 000 réalisées au cours de cette année.

Pour les opérations sur aquifères profonds, l'octroi de l'aide sera subordonné à l'adhésion de l'opération au Fonds de garantie géothermie de la SAF-environnement.



Plus d’informations…

L’instruction des dossiers par l’ADEME se fait au cas par cas.

Les aides sont généralement allouées en trois versements :

- 50% à la notification

- 30% à la réception de l’installation

- 20% sur présentation des résultats de la première ou des deux premières années selon la taille de l’installation.

Des informations plus détaillées sur le Fonds Chaleur en Picardie sont disponibles sur le site de l’Ademe, à l’adresse suivante :

http://www.ademe.fr/picardie/

b) Fonds FEDER

Le rôle du FEDER (Fond européen de développement régional) est de promouvoir l’investissement et de contribuer à réduire les déséquilibres entre les régions de l’Union européenne. La recherche, l’innovation, les questions environnementales et la prévention des risques représentent les domaines prioritaires pour les financements FEDER. Chaque région a son propre programme opérationnel (PO FEDER), qui définit les priorités financées par le fonds européen pour la nouvelle programmation 2007-2013.

Le Programme opérationnel Compétitivité Régionale en Picardie 2007-2013 articule son action autour de quatre axes :

Axe 1 : compétitivité, innovation, économie de la connaissance

Axe 2 : développement durable

Axe 3 : cohésion territoriale et accessibilité

Axe 4 : assistance technique pour la mise en œuvre du programme

Ces axes se déclinent en différentes fiches action décrivant les critères d’éligibilité des projets et les démarches à suivre.

Les bénéficiaires potentiels des aides FEDER sont les maîtres d’ouvrage publics et privés. Le guichet instructeur des demandes de subvention se situe à la Préfecture de département.


Des compléments d’informations sont disponibles à l’adresse suivante pour la région Picardie : http://www.picardie-europe.eu/les-programmes-operationnels/feder.html

c) Certificats d’économie d’énergie (CEE)

La loi POPE met en place un mécanisme déjà éprouvé par ailleurs, en particulier en Angleterre : les certificats d'économie d'énergie (CEE). Ce dispositif repose principalement sur l'obligation pour les fournisseurs d'énergie de déclencher chez leurs clients la réalisation d'économies d'énergie.

Le but des CEE est de relancer les économies d’énergie là où existent des gisements importants, mais diffus et difficiles d'accès (notamment dans les secteurs résidentiels et tertiaires), en mobilisant les acteurs du Marché (offre/demande) sans recourir à des subventions. Il s'agit donc d'un nouveau mécanisme de financement des projets d'efficacité énergétique adapté à un Marché libéralisé venant en complément d'outils publics existants (crédits d'impôt, subventions…).

Grâce à la création d’un véritable Marché de l’efficacité énergétique, le dispositif des CEE devrait ainsi permettre d’injecter 500 à 1 000 millions d’euros dans les trois années à venir. Seule serait définie la période de rodage du dispositif (2006-2008) à l'issue de laquelle 54 TWh d'économie d'énergie devront avoir été réalisés. Cet objectif de 54 TWh représente environ 2,13 TWh d'économie par an, soit 0,14 % de la consommation française annuelle totale, dont 1 TWh pour les réseaux de chaleur ou de froid.

Principe du dispositif CEE :

L’obligation d’économie d’énergie s’impose aux principaux opérateurs (EDF, GDF, CPCU, etc.) qui fournissent au moins 400 GWh d'énergie finale par an (ce qui représente une vingtaine d'obligés).

Les fournisseurs de fioul sont également soumis à obligation. Cependant, le Marché étant constitué d'une myriade de petites entreprises, la loi POPE a prévu explicitement une possibilité de regroupement. Pour l'instant, les fournisseurs de carburants ont été exclus du dispositif.

Pour s’acquitter de cette obligation, les opérateurs disposent de trois voies possibles (variantes) :

- Investir sur leur propre patrimoine ;

- Inciter, par de la sensibilisation ou l'octroi d'aides financières, les clients (particuliers, petites entreprises, collectivités locales…) à réaliser des investissements permettant de réaliser des économies en énergie ;

- Acheter des certificats d’économie d’énergie auprès d’autres acteurs (dits éligibles).

C’est pourquoi ce dispositif s’accompagne de la mise en place d’un Marché de CEE.



L’offre de certificats provient de toute personne morale (acteur éligible) présentant un programme d'actions de taille suffisante (au moins 3 GWh d’économies d'énergie finale réalisées par programme, actualisées sur toute la période du programme présenté). Le dossier devra être validé par les DREAL (Direction Régionale de l’environnement de l’Aménagement et du Logement).

La demande de certificats vient des « Obligés », qui doivent atteindre leurs objectifs d’économies d’énergie fixés par décret, en complétant éventuellement leurs propres économies par l'achat de certificats auprès d'acteurs éligibles. Ainsi, ce dispositif ouvre à d’autres acteurs (collectivités publiques et territoriales, notamment), la possibilité de participer à la réalisation d’économies d’énergie.

Le CEE est immatériel, il est inscrit dans un registre national et peut faire l’objet de tractations négociées. Les certificats d’économies d’énergie concernent la géothermie, puisque le bénéfice des CEE a été élargi aux énergies renouvelables pour le chauffage des bâtiments, lorsqu’elles viennent se substituer aux énergies fossiles. C'est le cas de la géothermie sur réseaux de chaleur.

Le dispositif des certificats d'économies d'énergie devrait ainsi constituer une source de financement appréciable permettant de lancer de nouveaux projets de géothermie, sachant que les premières évaluations de projets potentiels ont montré que parmi les actions standards proposées, la géothermie sur réseaux de chaleur offrait les coûts de certificats parmi les moins élevés.

Remarque : Les aides du Fonds Chaleur ne sont pas cumulables, ni avec les Certificats d’Économie d’Énergie (lorsque ceux-ci portent sur le même objet que l'aide du Fonds Chaleur) ni avec les projets domestiques. Par contre, les entreprises ou réseaux de chaleur soumis au PNAQ sont éligibles aux aides du Fonds Chaleur.

Les aides pour la production d’électricité géothermale ne sont pas évoquées dans ce document.

Des aides spécifiques pour les réseaux de chaleur existent également, comme la TVA à 7 % pour les réseaux alimentés à plus de 50% en énergie renouvelable et/ou fatale.

d) Opérations standardisées

Le décret du 23 mai 2006, relatif aux conditions d’application des certificats d’économies d’énergie, a introduit la notion d’opérations standardisées : un calcul forfaitaire, attribué pour une installation nouvelle type, par rapport à une situation de référence. Les économies réalisées permettent aux obligés de revendiquer des certificats. Le dispositif est entré en vigueur le 1er juillet 2006. L’arrêté du 28 juin 2010 définit les opérations éligibles au titre de ce dispositif. A cet effet, il modifie et complète divers arrêtés publiés précédemment.

Des fiches d'opérations standardisées ont été élaborées pour faciliter le montage d'actions d'économies d'énergie, définissant, pour les opérations les plus fréquentes, les conditions d'éligibilité et des montants forfaitaires d'économies d'énergie.


Quatre fiches concernent la géothermie :

- Pompe à chaleur de type eau/eau pour le résidentiel et pour le tertiaire ;

- Raccordement d’un bâtiment résidentiel à un réseau de chaleur alimenté par des énergies renouvelables ;

- Raccordement d’un bâtiment tertiaire à un réseau de chaleur alimenté par des énergies renouvelables ;

- Production de chaleur renouvelable en réseau (France métropolitaine).

Les fiches types concernant la géothermie sont présentées en Annexe 3.

e) Amortissement fiscal exceptionnel

Les entreprises du tertiaire ont droit à l’amortissement fiscal exceptionnel, qui offre aux entreprises la possibilité de pratiquer un amortissement immédiat, sur douze mois à compter de leur mise en service, des matériels destinés à produire de l’énergie renouvelable (PAC, matériels de télégestion, matériels divers …).

4.3.3. Conclusions

Toutes les mesures progressivement mises en place sont favorables au développement de la géothermie en général, des pompes à chaleur géothermique utilisées dans le neuf ou dans la rénovation, pour assurer les besoins de chaleur et de rafraîchissement en particulier.

Les pompes à chaleur géothermique contribuent en effet à la réduction des consommations d'énergies fossiles, à la valorisation énergétique (par leur COP) et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre.



5. Contexte réglementaire de la géothermie

Les principaux textes réglementaires s’appliquant à l’exploitation des eaux souterraines par forage et à l’exploitation des calories souterraines, donc aux opérations de géothermie sont :

le code minier et ses textes d'application, qui relèvent du ministre chargé des mines (la réglementation est appliquée par les Directions régionales de l'environnement, de l'aménagement et du logement : DREAL) ;

le code de l’environnement qui relève du ministre chargé de l'environnement ;

le code de la santé publique, qui relève du ministre chargé de la santé ;

le code général des collectivités territoriales qui relève du ministre de l'intérieur.

5.1. LE CODE MINIER

La géothermie est régie par le code minier16 ; l’article L.112-2 précise la définition des gîtes géothermiques (« les gîtes renfermés dans le sein de la terre dont on peut extraire de l’énergie sous forme thermique, notamment par l’intermédiaire des eaux chaudes et des vapeurs souterraines qu’ils contiennent »), classés en gîtes à haute température et gîtes à basse température selon la température des eaux mesurée en surface lors du forage (seuil de 150°C)17.

Dès lors, la recherche et l’exploitation de ces gîtes sont dans le principe précédées d’une procédure (déclaration ou autorisation) instruite par le Préfet qui se prononce sur la recevabilité des demandes et sur les garanties financières et techniques exigées par la réglementation en vigueur.

Au-delà des questions propres à la recherche et l’exploitation, l’ouverture de travaux de géothermie et la réalisation de forage font également l’objet de prescriptions particulières.

Un tableau simplifié des différentes situations rencontrées et des régimes juridiques applicables à la géothermie sur sonde est fourni en Annexe 2.

16 Les titres IV, VI bis, VIII, IX et X du livre 1er s’appliquent à tous les gîtes géothermiques, quelle que soit leur température. En outre, les titres II et III s’appliquent aux gîtes à haute température, « les articles 23 et 24 » et le titre V aux gîtes à basse température.

17 Décret n° 78-498 du 28 mars 1978


5.1.1. Dispositions spécifiques à chaque type d’exploitation géothermique

a) Les opérations haute température (pour mémoire)

Les opérations de « haute température » (supérieure à 150 °C) sont régies par les titres II, III du Code minier. Le décret n°2006-648 du 2 juin 2006 relatif aux titres miniers et aux titres de stockage souterrain précise les dispositions du code minier à leur égard :

Recherche de mine (Titre II) : lorsque sont entreprises des recherches de mines par une personne autre que le propriétaire des terrains, celle-ci doit alors soit recueillir le consentement du propriétaire, soit détenir une autorisation du ministre chargé des mines après mise en demeure du propriétaire, soit détenir un permis exclusif de recherches. Ce permis est délivré à l’issue d’une procédure d’enquête publique et de mise en concurrence, pour une période de 5 ans au plus renouvelable deux fois, à un explorateur qui jouit de l'exclusivité du droit d'effectuer tous travaux de recherches dans le périmètre dudit permis et de disposer librement des produits extraits à l'occasion des recherches et des essais qu'elles peuvent comporter ;

Exploitation de mine (Titre III) : l’exploitation est soumise à l’octroi d’une concession par décret en Conseil d’État (Article 25 du code minier). Cette concession peut être accordée à titre exclusif au demandeur déjà titulaire d’un permis de recherches, à l'intérieur du périmètre de ce permis, pendant la durée de sa validité et sur des substances mentionnées par celui-ci. Une concession est octroyée pour une période ne pouvant pas excéder 50 ans, renouvelable par périodes de 25 ans maximum.

Les procédures d’attribution de ces titres miniers (permis exclusif et concession) sont décrites dans le décret 2006-648 du 2 juin 2006.

b) Les opérations basse température

Les opérations basse température sont soumises à un Titre spécifique du code minier, le titre V (articles 98 à 103), qui institue une procédure plus simple que celle établie par les titres II et III.

Les opérations basse température (régime normal)

Recherche de gîte géothermique de basse température : une demande d’autorisation de recherches doit être adressée au Préfet (article 98 du code minier). Il s’agit de conférer une autorisation de recherches par arrêté préfectoral après enquête publique. Celle-ci, désignée également par l’appellation « permis exclusif de recherches », est accordée, en vertu du décret n°78-498 du 28 mars 1978, après instruction du dossier du demandeur pour une durée maximale de trois ans ;



Exploitation de gîte géothermique de basse température : elle est soumise à l’obtention d’un permis d’exploitation minier accordé par le préfet après enquête publique (article 99 du code minier) pour une durée maximale de 30 ans renouvelable par périodes de 15 ans maximum. Le titulaire d'une autorisation de recherches peut seul obtenir, pendant la durée de cette autorisation, un permis d'exploitation aux conditions de l'article 99 du code minier.

Les procédures de demande et d’attribution de ces permis sont détaillées dans les articles 3 à 7 du décret n° 78-498 relatif aux titres de recherches et d’exploitation de gîtes géothermiques.

Les opérations basse température de minime importance (régime dérogatoire)

Texte de référence : article 17 du décret 78-498 pris en application de l’article L. 124-3 du code minier.

Définition : « sont considérées comme des exploitations géothermiques à basse température de minime importance les prélèvements de chaleur souterraine :

- dont le débit calorifique maximal possible calculé par rapport à une température de 20 degrés Celsius est inférieur à 200 thermies par heure (=230 kW)

- ET dont la profondeur est inférieure à 100 mètres ».

Régime réglementaire : ce type d’exploitation est dispensé de l’autorisation de recherches et du permis d’exploitation prévus aux articles 98 et 99 du code minier ; elles sont en revanche soumises à déclaration préalable, au service interdépartemental de l’industrie et des mines (la DREAL aujourd’hui) un mois avant leur réalisation.

Cette formalité doit être effectuée par le maître d’ouvrage ou par le foreur. L’article 17 du décret de 1978 précité indique que l’accomplissement de cette formalité s’effectue « selon les modalités prévues pour les déclarations de fouille en application de l’article L.411-1 du Code minier (ancien article 131) » et par lettre recommandée avec accusé de réception.

5.1.2. Dispositions applicables à toutes les opérations de travaux de recherches et d’exploitation de gîtes géothermiques

a) Ouverture de travaux de géothermie

L’article L.162-4 (ex. article 83) du Code minier prévoyant l’obtention d’une autorisation administrative après enquête publique et consultation des collectivités concernées fait partie du Titre IV du Code minier qui s’applique à toute opération de géothermie (haute température, basse température). Les procédures de demande d’autorisation sont


précisées par le décret n° 2006-649 relatif aux travaux miniers, aux travaux de stockage souterrain et à la police des mines.

Une adaptation du droit minier est en cours sur ce sujet, afin de, s’agissant des installations de minimes importance, limiter les procédures administratives applicables à de simples déclarations.

b) Réalisation d’un forage

L’article L.411-1 du Code minier (ancien article 131) impose la déclaration préalable par le maître d’ouvrage ou par le foreur, au moins un mois avant sa réalisation, de tout ouvrage, installation ou sondage de plus de 10 mètres de profondeur.

Pour les opérations de géothermie de minime importance :

la déclaration préalable prévue par l’article 17 du décret de 1978 (déclaration préalable de tout ouvrage, installation ou sondage de plus de 10m de profondeur) tient lieu de déclaration prévue à l’article L.411-1 du code minier (déclaration de forage) ;

la demande d’autorisation au titre de l’article L.162-4 du Code minier (ouverture de travaux) vaut également déclaration au titre de l’article L.411-1 du Code minier (travaux de forage).

Le BRGM est chargé « de recueillir, directement ou auprès d'autres détenteurs, valider, archiver et mettre à la disposition des usagers sous une forme appropriée les informations couvrant le territoire national ainsi que le plateau continental, parmi lesquelles celles concernant les fouilles, forages et levés géologiques recueillis en application du code minier » (article 3 du décret n° 2004-991 relatif à l’organisation administrative et financière du BRGM et pris en application de l’article L.412-1 du Code minier (ancien article 132).

En conséquence, la déclaration préalable ainsi qu’un dossier de fin de travaux sont transmis par la DREAL au Service Géologique Régional (SGR) du BRGM, afin de permettre l'inscription des ouvrages dans la Base de données du Sous-Sol (BSS).

Un logiciel (GESFOR), mis en place par le BRGM et distribué aux maîtres d’œuvre, permet de simplifier ces démarches de déclaration.

La BSS est publique, article L.412-1 du Code minier ; toutes les informations (741 500 forages ou ouvrages répertoriés en France métropolitaine au 7 juin 2011) sont gratuitement accessibles sur le site Infoterre (http://infoterre.brgm.fr) géré par le BRGM.

Un tableau simplifié des régimes juridiques applicables à la géothermie sur nappe (codes minier et de l’environnement) figure en annexe 5.



c) Évolutions en cours

Parmi les évolutions possibles actuellement discutées, on retiendra :

- Une proposition de Loi (08/2011) visant notamment à simplifier la réglementation applicable à la géothermie de minime importance. Sans préjudice des dispositions du code de l’environnement, ce texte retire du champ d’application de la législation minière les forages ou installations géothermiques qui utilisent la chaleur naturelle du sous-sol, qui la transforment en énergie thermique et qui ne présentent aucune incidence significative sur l’environnement.

- Un projet de décret (11/2011) texte propose :

- d'élargir pour les sondes verticales (fonctionnant en circuit fermé) les critères de la minime importance à des profondeurs pouvant aller jusqu'à 200 m, en contrepartie de la certification ou qualification de l'aptitude des entreprises de forage à réaliser des ouvrages de géothermie conformément à la norme AFNOR NF X 10-970 relative aux sondes géothermiques verticales ;

- de restreindre le domaine de la minime importance aux seules activités géothermiques, parmi celles fonctionnant en circuit ouvert, qui satisfont aux critères suivants : profondeur <100m, température <25 °C, puissances <250 kW, débits <80 m3/h et même milieu de prélèvement et rejet ;

- d’exclure du Code minier la plupart des ouvrages de géothermie se situant à des profondeurs inférieures à 10 m (puits canadiens, géostructures thermiques, échangeurs géothermiques horizontaux et certains ouvrage géothermiques fonctionnant en circuit ouvert de puissance <250 kW).

- de mettre en place un régime administratif déclaratif dans le cadre du Code minier pour la géothermie de minime importance, avec un dossier de déclaration comportant l'avis d'un expert hydrogéologue.

5.2. LE CODE DE L’ENVIRONNEMENT

Le code de l’environnement ne traite pas de la géothermie en particulier, mais uniquement, dans le cadre de la préservation des ressources en eau et de la prévention des pollutions, des risques et des nuisances, pour certaines activités pouvant avoir un impact sur la ressource en eau.

5.2.1. Réglementation relative à l’eau et aux milieux aquatiques

Les objectifs du code de l’environnement dans le domaine de l’eau sont :

d’aboutir à la gestion équilibrée de la ressource et la protection de toutes les eaux vis-à-vis des pollutions (article L.211-1 du code de l’environnement) ;


de mettre en place la « nomenclature Eau » (article L.214-3) : régimes d’autorisation ou de déclaration des ouvrages ou activités susceptibles de représenter un danger ou d’avoir un impact sur la ressource en eau (cf. nomenclature des opérations soumises à autorisation ou à déclaration en annexe 6).

Ces dispositions sont issues de la loi sur l’eau de 1992, puis celle de 2003, lesquelles ont été codifiées depuis dans le code de l’environnement. La législation sur l’eau figure donc désormais au livre II (Milieux physiques), Titre 1er (Eau et milieux aquatiques) de ce code.

a) Procédures d’autorisation et de déclaration s’appliquant aux opérations de géothermie

L’article L.214-1 du code de l’environnement indique que sont soumis à la « nomenclature Eau » :

les installations non ICPE ;

les ouvrages, travaux et activités réalisés à des fins non domestiques et entraînant des prélèvements sur les eaux superficielles ou souterraines, restitués ou non, une modification du niveau ou du mode d'écoulement des eaux, la destruction de frayères, de zones de croissance ou d'alimentation de la faune piscicole ou des déversements, écoulements, rejets ou dépôts directs ou indirects, chroniques ou épisodiques, même non polluants.

L’article L.214-2 du même code définit la « nomenclature Eau » : « Les installations, ouvrages, travaux et activités (IOTA) visés à l’article L.214-1 sont définis dans une nomenclature, établie par décret en Conseil d’État » et sont « soumis à autorisation ou déclaration suivant les dangers qu’ils présentent et la gravité de leurs effets sur la ressource en eau et les écosystèmes aquatiques compte tenu notamment de l’existence des zones et périmètres institués pour la protection de l’eau et des milieux aquatiques ».

Cet article ajoute que le décret définit les critères de l’usage domestique.

b) Usage domestique - Usage non domestique

Aux termes de l’article R. 214-5 du code de l’environnement, constituent un usage domestique de l’eau :

les prélèvements et rejets destinés à la satisfaction des besoins des personnes physiques et animaux résidents (consommation, hygiène, lavage, productions végétale et animale familiale) ;

tout prélèvement inférieur à 1 000 m³ /an.



Les usages géothermiques de l’eau ne constituent que rarement des usages domestiques et ils sont donc la plupart du temps concernés par la « nomenclature eau ».

c) La « nomenclature eau »

La nomenclature répartissant les installations ouvrages, travaux et activités (IOTA) soumis à autorisation ou déclaration figure à l’article R. 214-1 du code de l’environnement. Le principe du fonctionnement de la « nomenclature eau », d’après les circulaires d’application18 consiste à appliquer soit le régime déclaratif, soit le régime d’autorisation, soit, pour les IOTA entrant dans plusieurs des rubriques, le régime le plus contraignant (c'est-à-dire le régime d’autorisation).

Les opérations de géothermies sont concernées par la « nomenclature Eau » dans différents cas de figure :

Pour la réalisation d’ouvrages souterrains en lien avec les eaux souterraines ;

Lorsqu’elles impliquent des prélèvements d’eau souterraine ;

Lorsqu’elles impliquent des rejets dans le milieu naturel.

Rubriques « réalisation de forages en lien avec les eaux souterraines »

Rubrique 1.1.1.0. : sondage, forage, y compris les essais de pompage, création de puits ou d'ouvrage souterrain, non destiné à un usage domestique, exécuté en vue de la recherche ou de la surveillance d'eaux souterraines ou en vue d'effectuer un prélèvement temporaire ou permanent dans les eaux souterraines, y compris dans les nappes d'accompagnement de cours d'eau sont soumis à déclaration.

Rubriques « prélèvements »

Rubrique 1.1.2.0. : les prélèvements permanents ou temporaires issus d'un forage, puits ou ouvrage souterrain dans un système aquifère à l'exclusion de nappes d'accompagnement de cours d'eau, par pompage, drainage, dérivation ou tout autre procédé sont soumis à :

- Autorisation si le volume total prélevé est supérieur ou égal à 200 000 m3/an ;

- Déclaration si le volume total prélevé est supérieur à 10 000 m3/an mais inférieur à 200 000 m3/an.

18 Circulaire du 16 mars 2004 et circulaire du 22 octobre 2006


Rubrique 1.3.1.0. : les prélèvements dans des zones où des mesures permanentes de répartition quantitative sont instituées (Zones de Répartition des Eaux), sont soumis à :

- Autorisation si leur débit est supérieure ou égale à 8 m3/h ;

- Déclaration dans les autres cas.

N.B. : Les ZRE ont été incluses dans l’Atlas géothermique en ligne pour la région Picardie.

Rubriques spécifiques « ouvrages géothermiques » (« réalisation de forage » et « rejets »)

Rubrique 2.3.2.0 : la recharge artificielle des eaux souterraine est soumise à autorisation ;

Rubrique 5.1.1.0 : la réinjection dans une même nappe des eaux prélevées pour la géothermie est soumise à :

- Autorisation si la capacité totale de réinjection est supérieure ou égale à 80 m3/h;

- Déclaration si la capacité totale de réinjection est supérieure à 8m3/h mais inférieure à 80 m3/h.

Rubrique 5.1.2.0. : les travaux de recherches et d'exploitation de gîtes géothermiques sont soumis à autorisation.

Ces rubriques renvoient à l’autorisation de travaux régie par le décret 2006-649.

Par ailleurs, comme prévu par le décret n°2006-649 du 2 juin 2006 d’application de l’article L.162-4 (ex. article 83) du code minier, les demandes d'autorisation et les déclarations prévues par le code de l’environnement valent déclaration au titre de l'article L.411-1 (ex. article 131) du code minier sous réserve que le dossier de demande comporte les éléments exigés par le code de l’environnement (dispositions définies aux articles R.214-6 dans le cas d’une autorisation et R.214-32 dans le cas d’une déclaration).

Enfin, d’autres rubriques peuvent être appliquées à la géothermie : notamment les rubriques prélèvement (1.2.1.0. et 1.2.2.0) ou rejet (2.2.1.0., 2.2.2.0., 2.2.3.0. et 2.3.2.0) s’appliqueront, le cas échéant. Les prescriptions techniques qui leurs sont assorties sont également applicables (cf. annexe 6).

Un tableau simplifié des régimes juridiques applicables à la géothermie sur nappe (codes minier et de l’environnement) figure en annexe 5. Les Schémas d’aménagement et de gestion des eaux

Les SAGE sont des outils de planification de périmètre restreint. Tout SAGE est compatible avec le Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE établi au niveau des bassins).



Doté d'une portée juridique, chaque SAGE est opposable à l'Administration : toutes les décisions prises dans le domaine de l'eau par les services de l'État et les collectivités locales doivent être compatibles avec le SAGE. Les documents d'urbanisme (schéma de cohérence territoriale ou SCOT, plan local d'urbanisme ou PLU) doivent eux aussi être compatibles avec le SAGE.

La loi sur l'eau et les milieux aquatiques, adoptée le 30 décembre 2006, renforce la portée réglementaire des SAGE : elle prévoit que le SAGE comporte un règlement qui sera opposable à toute personne publique ou privée pour l'exécution d'activités soumises à procédure de déclaration ou d'autorisation.

5.2.2. Réglementation des Installations Classées pour la Protection de l’environnement

Les opérations de géothermie peuvent également être soumises à déclaration ou autorisation au titre de la réglementation des Installations Classées pour la Protection de l’environnement qui figure au code de l’environnement (Livre V "Prévention des pollutions, des risques et des nuisances" - titre 1er "Installations classées pour la protection de l'environnement").

a) Forages

Dans la législation applicable aux opérations relevant des installations classées pour la protection de l'environnement, les forages en eux-mêmes ne font pas l'objet d'une rubrique de la nomenclature des installations classées. Toutefois, ils sont considérés comme des ouvrages connexes des activités soumises à autorisation ou déclaration lorsqu’ils sont nécessaires à leur fonctionnement et à ce titre, ils relèvent de la législation des installations classées pour la protection de l’environnement définies à l’article L.511-1 du code de l’environnement.

Ainsi, l'autorisation d'exploiter délivrée au titre de la législation des installations classées vaut autorisation au titre de la loi sur l'eau pour les forages.

Les prescriptions applicables à ces ouvrages sont celles fixées par les arrêtés ministériels applicables à l’activité :

pour les activités soumises à autorisation, il s’agit :

- de l’arrêté ministériel du 2 février 1998 modifié relatif aux prélèvements et à la consommation d’eau ainsi qu’aux émissions de toute nature des installations classées pour la protection de l’environnement soumises à autorisation ;

- des arrêtés ministériels plus spécifiques à l’activité ;

- des dispositions de l’arrêté préfectoral d’autorisation.

pour les activités relevant du régime déclaratif, il s’agit :


- des arrêtés ministériels applicables à l’activité (L.512-10 du code de l’environnement) ;

- des prescriptions générales préfectorales (L.512-9 et R.512-51 du code de l’environnement) imposées par secteur d’activité ;

- des dispositions imposées par arrêté préfectoral spécifiquement à l’installation (L. 512-12 et R.512-52 du code de l’environnement).

Il convient de noter que l’arrêté ministériel du 11 septembre 2003 portant application du décret n° 96-102 du 2 février 1996 et fixant les prescriptions générales applicables aux sondages, forages, création de puits ou d’ouvrage souterrain soumis à déclaration, même s’il n’est juridiquement pas applicable, peut constituer une référence utile à prendre en considération.

Par ailleurs, et conformément à l’article L.214-7 du code de l’environnement, les forages nécessaires au fonctionnement d’ICPE « sont soumis aux dispositions des articles L. 211-1, L. 212-1 à L. 212-11, L. 214-8, L. 216-6 et L. 216-13, ainsi qu'aux mesures prises en application des décrets prévus au 1° du II de l'article L. 211-3. Les mesures individuelles et réglementaires prises en application de la législation des installations classées fixent les règles applicables aux installations classées ayant un impact sur le milieu aquatique, notamment en ce qui concerne leurs rejets et prélèvements » :

Article L.211-1, qui a pour objet une gestion équilibrée et durable de la ressource en eau (cette gestion prend en compte les adaptations nécessaires au changement climatique).

Article L.212-1 à L.212-11, relatif aux documents de planification par bassin, sous-bassins … (SDAGE, SAGE…) ;

Article L.214-8, relatif à l’instrumentation avec des moyens de mesure, à la charge des exploitant ou des propriétaires, des installations permettant d'effectuer à des fins non domestiques des prélèvements en eau superficielle ou des déversements, ainsi que toute installation de pompage des eaux souterraines ;

Article L. 211-3 alinéa 1er du point II, relatif aux mesures de limitation ou de suspension provisoire des usages de l'eau, pour faire face à une menace ou aux conséquences d'accidents, de sécheresse, d'inondations ou à un risque de pénurie ;

Articles L.216-6 à L .216-13 imposant des sanctions pénales en cas d’infraction à différentes dispositions prévues pour protéger les intérêts mentionnés à l’article L.211-1 du code de l’environnement (loi sur l’eau).



b) Pompes à chaleur

Le décret n°2010-1700 du 30 décembre 2010 modifiant la colonne A de l’annexe à l’article R.511-9 du code de l’environnement relative à la nomenclature des installations classées pour la protection de l’environnement, qui est entré en vigueur le 1er janvier 2011, modifie la rubrique 2920 relative aux installations de réfrigération ou de compression.

Un des objectifs est de simplifier cette rubrique et de la recentrer sur les activités à fort impact sur l’environnement que sont les installations de compression de gazoduc.

Désormais, une autorisation n’est demandée que pour les installations de compression fonctionnant à des pressions effectives supérieures à 105 Pa et comprimant ou utilisant des fluides inflammables ou toxiques, la puissance absorbée étant supérieure à 10MW. Les pompes à chaleur ne rentrent pas dans cette classification.

5.2.3. Articulation avec le code de la santé publique

Le code de l’environnement prévoit dans son article R214-4 que, « Lorsqu'ils sont situés à l'intérieur du périmètre de protection d'une source d'eau minérale naturelle déclarée d'intérêt public et qu'ils comportent des opérations de sondage ou de travail souterrain, les installations, ouvrages, travaux et activités soumis à déclaration par la nomenclature annexée à l'article R. 214-1 sont également soumis à l'autorisation prévue à l'article L. 1322-4 du code de la santé publique.

N.B. : Les périmètres de protection éloignée ont été inclus dans l’Atlas géothermique en ligne pour la région Picardie.

5.2.4. Bilan sur l’application du code de l’environnement aux opérations de géothermie

Au final, une opération de géothermie avec prélèvement d’eau :

- doit disposer de l’autorisation de travaux délivrée dans les conditions prévues par l’article 2006-649 d’application de l’article L.162-4 du Code minier, qui remplace la déclaration au titre de l’article L.411-1 du Code minier ;

- doit avoir obtenue cette autorisation en fournissant les documents prévus par le Code de l’Environnement (au titre de la législation « Eau » qui figure dans le livre II du code) et par le Code de la Santé Publique, pour que cette autorisation vaille au titre des codes mentionnés – notamment ce qui relève de la déclaration préalable du forage –;

- doit être réalisée en conformité avec les prescriptions de l’arrêté du 11 septembre 2003 précisant les conditions techniques de respect de la rubrique 1.1.1.0,


- doit répondre, le cas échéant, aux prescriptions des arrêtés correspondants aux autres rubriques de la nomenclature « Eau » dans lesquelles entre cette opération, au titre de ses prélèvements, ou rejets, ou réinjections, etc.

5.3. LE CODE DE LA SANTE PUBLIQUE

Le code de la santé publique s'applique au cas particulier des forages destinés à un usage alimentaire (notamment eau destinée à la consommation humaine ou utilisée dans l’industrie agroalimentaire).

Si l'ouvrage destiné à un usage thermique est également utilisé pour une application entrant dans ce champ, il tombe sous le coup du code de la santé publique.

Ainsi, lorsque le prélèvement d’eau dans le milieu naturel est destiné à la consommation humaine ou à une entreprise agroalimentaire, il est soumis à autorisation (articles R1321-6 à R1321-10 et R1322-4 du code de la santé publique).

Le captage doit respecter les prescriptions énoncées par son arrêté d’autorisation spécifique, pris en application de la législation sur l’eau et du code général de la santé. Il doit éviter les risques de pollution par retour d’eau (double réseau ou manchon souple). Les matériaux utilisés ne doivent pas être susceptibles d’altérer la qualité de l’eau.

Pour un usage alimentaire et/ou sanitaire collectif (captage d'alimentation en eau potable - AEP), le captage et la zone affectée par le prélèvement est protégé par des prescriptions spécifiques détaillées dans les différents périmètres de protection du captage :

Périmètre de protection immédiate : surface clôturée de quelques ares ;

Périmètre de protection rapprochée : zone d’appel du captage dont la surface varie suivant le type d’aquifère (nappe captive ou aquifère karstique…) ;

Périmètre de protection éloigné : zone d’alimentation du captage.

5.4. LE CODE GENERAL DES COLLECTIVITES TERRITORIALES

Depuis le 1er janvier 2009, tout particulier utilisant ou souhaitant réaliser un ouvrage de prélèvement d'eau souterraine (puits ou forage), à des fins d'usage domestique doit déclarer cet ouvrage ou son projet en mairie. Les informations relatives à cette déclaration sont tenues à disposition du représentant de l'État dans le département et des agents des services publics d'eau potable et d'assainissement (décret 2008-652 du 2 juillet 2008 pris en application de l’article L. 2224-9 du code général des collectivités territoriales).



Une fiche déclarative est définie dans l’arrêté de 17 décembre 2008 ; elle est fournie en Annexe 7 et est disponible au téléchargement sur le site Internet : http://www.foragesdomestiques.developpement-durable.gouv.fr.

5.5. EVOLUTIONS EN COURS

La réglementation relative à la géothermie est en cours de modification. Les changements envisagés sont importants et, dans cette période charnière (réforme du code minier), il est recommandé aux maîtres d’ouvrage de se rapprocher des services locaux (départementaux et régionaux) en charge de l’instruction des dossiers de déclaration et d'autorisation : DDT(M) et DREAL.



6. Etat des lieux de la filière géothermie en Picardie

6.1. ETAT D’EXPLOITATION DE LA RESSOURCES

6.1.1. Installations recensées

Afin d’estimer la situation actuelle de l’état d’exploitation de la ressource géothermale en Picardie, les données de déclaration réalisées auprès de la DREAL et les informations contenues dans la banque du sous-sol (BSS), gérée par le BRGM ont été dépouillées sur la période récente entre janvier 2006 et décembre 2011.

Selon l’article L.411-1 (ancien article 131) du code minier, les forages de profondeur supérieure à 10 mètres ou dont le débit dépasse les 8 m3/heure sont soumis à déclaration auprès de la DREAL et ceux dont la profondeur est supérieure à 100 mètres ou d’un débit supérieur à 80 m3/heure sont soumis à autorisation préfectorale

La banque du sous-sol, gérée par le BRGM, est une base de données déclarative. Y sont versés les ouvrages dont la réalisation relève du code minier (instruits par les services de l’État compétents, en particulier par la DREAL) et les ouvrages dont le BRGM a connaissance par ailleurs.

Sa nature déclarative implique que le rythme des déclarations est influencé à la fois par la réalisation effective d’ouvrages mais aussi par une modification des procédures de déclaration administrative et de recensement. L’influence propre de chacun de ces deux facteurs n’est pas connue. Les évolutions et le nombre d’ouvrages présents en BSS doivent être considérés avec précaution de ce point de vue.

C’est pourquoi, il est difficile de recenser les installations de façon exhaustive puisqu’il n’y a pas moyen de lister les forages non soumis à déclaration ou autorisation (forages de profondeur inférieur à 10 mètres ou/et dont le débit ne dépasse pas les 8 m3/heure), et, par ailleurs, les forages soumis à déclaration ne sont pas forcément déclarés par oubli ou méconnaissance de la réglementation.

La géothermie a connu un essor notable en France et en Picardie au début des années 1980 et lors des dernières années. L’évolution du nombre d’ouvrages ou de forages de géothermie créés en BSS par le BRGM ces dernières années en Picardie (Figure 35) est en augmentation assez régulière jusqu’en 2008, suivi par un tassement qui semble perduré à ce jour.

La situation est probablement sous-évaluée, la totalité des ouvrages géothermiques effectivement réalisés n’étant pas systématiquement déclarés au préalable à la DREAL et au BRGM. Pour rappel, les ouvrages déclarés à la DREAL sont créés en BSS dans la mesure où les éléments techniques ont été communiqués au BRGM, c'est-à-dire au minimum les coupes géologique et technique et le plan de localisation. De plus, la BSS

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Le maitre d’œuvre est également toute personne liée au maître d'ouvrage par un contrat d'entreprise conclu pour la construction d'un ouvrage immobilier (ex : le bureau d'études techniques - BET).

A noter que la loi considère également comme des constructeurs le vendeur d'immeuble à construire ou le particulier qui vend la maison construite de ses mains pour son propre compte.

La catégorie juridique du constructeur rassemble des personnes, professionnelles ou non (constructeur, vendeur ou mandataire) qui ont en commun l'obligation légale de garantir le propriétaire ou le maître de l’ouvrage contre les désordres construction.

c) Les missions du maître d’œuvre (MOe)

La maîtrise d’œuvre est le donneur d’ordre pour le compte du commanditaire du projet au profit duquel l’ouvrage géothermique est réalisé (MO). Il en assume les charges financières, seul ou avec des partenaires.

La maîtrise d’œuvre définit l’objectif de la réalisation (typologie des bâtiments, nature des besoins énergétiques, etc.), fixe le calendrier de réalisation, ainsi que l’enveloppe budgétaire destinée à ce projet.

Le rôle de la maîtrise d’œuvre sera de veiller au bon respect des consignes en matière de « coût, délai et performance ».

Les missions de maîtrise d’œuvre sont codifiées et peuvent être décomposées en lots ; cela dans le respect du code des marchés public (loi MOP pour la maitrise d’ouvrage publique) et d’une norme pour les marchés privés.

Les missions de bases sont : les études de diagnostic (DIA en cas d’existant), les études d'esquisse (ESQ), les études d'avant-projet (AVP pouvant être décomposées en avant-projet sommaire – APS et avant-projet définitif - APD), les études de projet (PRO), l'assistance pour la passation des contrats de travaux (ACT), l'assistance apportée au maître de l'ouvrage lors des opérations de réception (AOR) et la direction de l'exécution du ou des contrats de travaux (DET). Les missions complémentaires sont : les études d'exécution (EXE) et les missions d'ordonnancement, de coordination et de pilotage du chantier (OPC).

d) L’assistance à maitrise d’ouvrage (AMO)

Un certain nombre de tâches techniques et administratives incombent au maitre d’ouvrages qui peuvent ne pas être confiées à la maitrise d’œuvre si on ne souhaite pas une mission de conception/réalisation. Le MO n’étant pas réputé être sachant, il peut alors demander assistance à un (ou plusieurs) spécialistes : l’assistant au maitre d’ouvrage (AMO) qui l’aidera au pilotage et à la réalisation des dossiers.

L’AMO est un professionnel. Il intervient principalement lorsque le MO ne dispose pas des connaissances techniques suffisantes pour la conduite et le suivi de toutes les


étapes du projet, notamment le suivi des missions de la maitrise d’œuvre ; incluant la passation du marché de maitrise d’œuvre. En principe, la responsabilité de l’AMO ne se substitue pas à celle du MO.

L’AMO assiste donc le MO pour garantir le respect des critères de réalisation fixés (par le MO) en termes de délais et de performance de l’ouvrage, et cela au meilleur coût. Dans le cadre de sa mission, il pourra être en charge de l’établissement des différents contrats administratifs, techniques et financiers. Il participe également au choix des collaborateurs et autres exécutants intervenants dans le projet. Une de ses fonctions sera de donner au MO une estimation de l’enveloppe financière ; cela avant même la passation des marchés de MOE.

A noter que, dans le cadre des marchés publics, certaines missions d’assistances peuvent être assimilées à de la maitrise d’œuvre, par exemple la mission AOR (assistance apportée au maître de l'ouvrage lors des opérations de réception). Le prestataire ne devra pas être lié au maitre d’œuvre.

e) Les structures et bureaux d’études (cas de la géothermie)

Les opérations géothermiques nécessitent dans leurs conception et réalisation l’intervention de diverses compétences en faisant appel à des spécialistes « sous-sol » et à des thermiciens du bâtiment. Les deux compétences doivent pouvoir travailler en totale coordination.

Les bureaux d’études sol/sous-sol sont spécialisés dans la conception de diagnostics géologiques et hydrogéologiques avant la réalisation de forages et la maitrise d’œuvre de projets ayant une interaction avec le sol et le sous-sol. Ils sont faiblement représentés dans la région.

Quant aux bureaux d’études thermiques, ils sont en charge de la conception et la maîtrise d’œuvre des installations de distribution de l’énergie géothermique jusqu’à l’utilisateur (centrale géothermique, réseaux de chaleur, systèmes d’appoint, …).

Les bureaux d’études thermiques sont des bureaux d’études spécialisés qui conduisent les études ayant pour but de faire un état des lieux et de proposer une optimisation des performances énergétiques d'un bâtiment.

Les compétences de tels bureaux d'étude vont de l'audit énergétique au conseil aux maitres d'ouvrages, en passant par le choix de techniques et de matériaux. Ils sont qualifiés pour réaliser le suivi énergétique de sites et réaliser des simulations visant au dimensionnement des installations de chauffage, ventilation et conditionnement d'air. Ils interviennent en Maitrise d’œuvre des opérations.

f) Les entreprises d’exécution (cas de la géothermie)

Ces entreprises sont de trois types :



Les entreprises de forages

Elles prennent en charge la réalisation de tous les travaux du sous-sol qui nécessitent un savoir spécifique et une technicité pointue (forages, diagraphie, essais, …). Ces entreprises assurent le transport du matériel et des équipements, ainsi que sa mise en place, avec l’appui d’entreprises de BTP (plateforme de forage, …).

Les fabricants, fournisseurs et installateurs d’équipements

Ces entreprises sont sollicitées pour les équipements se rapportant aux forages (tubages, outils, têtes de puits, pompes, variateurs de vitesse,…), aux réseaux (canalisations, vannes, calorifugeages) et au matériel thermique (échangeurs, pompes à chaleur, régulations, instrumentation,…).

Les entreprises du bâtiment et des travaux publics (BTP)

Les entreprises de BTP sont requises pour l’exécution de la plateforme de forage, des aménagements autour de la tête de puits, des bâtiments abritant la station d’échange et de pompage, ainsi que pour la pause des différents réseaux.

6.2.2. Schéma du positionnement des acteurs de la géothermie

a) Chaine de valeur et géothermie très basse énergie

Un grand nombre de sociétés françaises est positionné sur l’ensemble de la chaîne de valeur (hors fabrication des composants), notamment des acteurs de petite taille. Le coût d’investissement des applications PAC porte essentiellement sur les coûts de forage et ceux de l’installation du matériel pompe à chaleur.

Les études préalables ne se font pas systématiquement pour les applications dans le résidentiel particulier et le petit tertiaire. Ainsi, l’installateur peut proposer au particulier une solution "PAC géothermique" sans recourir à des bureaux d’étude spécialisés en (hydro)géologie et/ou en thermique.

Les foreurs et les fabricants de PACg cherchent à intégrer d’autres étapes de la chaîne de valeur, en fournissant des prestations d’aide à la décision, d’exploitation et de maintenance, au client final.

Concernant la fabrication des différents composants de la PAC, le marché des compresseurs échappe, dans la plupart des cas aujourd’hui, aux acteurs français et est dominé par une dizaine de fabricants, installés notamment aux États-Unis et au Japon. Les autres composants sont européens, voire français.

102

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En fonction de la disponibilité des données et de leur qualité, nous avons cherché à obtenir des informations sur les entreprises du secteur de la géothermie. En particulier, nous avons essayé de collecter les données suivantes :

Profil de l’organisme • Typologie, • Localisation • Statut • Chiffre d’affaire et part liée à la géothermie • Effectif, catégories de personnel et part liée à la géothermie

Contribution à la réalisation d’opérations géothermiques existantes en Picardie

• Existence et nombre de projet de géothermie menés en Picardie • Caractéristique des projets • Puissance installés et coûts des opérations

Perspectives en termes d’évaluation de l’activité et de l’emploi,

• Opinion sur le développement de la filière géothermique en Picardie • Avis sur les perspectives de la filière en termes d’évaluation de l’activité et de

l’emploi • Attentes en matière d’actions susceptibles de favoriser le développement de la

filière

Pour ce faire, un questionnaire (Annexe 11) a été adressé par courrier à 127 acteurs potentiels de la filière qui avaient été préalablement identifiés, début juin 2012. Une relance téléphonique et par mail a été effectuée un mois après l’envoi du courrier.

6.2.4. Typologie des acteurs potentiels de la géothermie en Picardie

Parmi les 127 acteurs de la filière contactés, seuls 9 acteurs ont complétés tout ou en partie le questionnaire dont 5 ont été impliqué dans au moins un projet géothermique dans la région.

13 interlocuteurs ont indiqué être non concernés par la géothermie dont 6 installeurs de pompes à chaleur, 3 exploitant de réseaux de chaleur et 3 foreurs. 21 entreprises implantées en dehors de la région Picardie ont mentionné qu’elles n’avaient pas d’activité sur le territoire picard.

Atlas du pot

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On constate qu’il n’y a que deux foreurs en Picardie répondant aux critères de qualité choisis. Cela met en évidence le fait que bien qu’il y ait une dizaine de foreurs dans la région, ceux-ci ne sont que peu organisés autour d’une démarche qualité. Cette remarque peut être également étendue aux nombreux foreurs belges qui interviennent régulièrement sur le territoire régional et proposent la réalisation de forages à des prix très compétitifs.

Raison sociale Dépt. Statut Qualification Spécialité géothermie

Antea 02 Entreprise - Captage – Sondes

Picardie Forages 80 Entreprise 1 Captage

Ruckebusch & Cie 80 Entreprise 1 - 2 Captage

Neels 60 S.A.R.L. - -

FOREM 95 Entreprise 1 Captage

UNISOL 78 S.A.S 2 - 3 Captage

COTRASOL 78 S.A. 1 - 3 Captage

FORENSOL – JIE Groupe 91 Entreprise 1 - 2 - 3 Captage – Sondes SADE 75, 59 Entreprise 1 - 2 - 3 Captage – Mer Raffner Frères 55 S.A.S. 1 - 2 Captage

For&Tec 76 S.A.S 2 Captage – Sondes PONTIGNAC 59 S.A.R.L. 2 -

Boniface-51 51 S.A.R.L. 1 - 2 - 3 - 4 Captage – Sondes 1 : Charte de qualité des puits et forages d’eau par le SFE 2 : Agrée QUALIFORAGE par le BRGM et l’ADEME 3 : Norme AFNOR 4 : Membre de l’AFPAC (Association Française pour les Pompes A Chaleur)

Tableau 5 - Liste des foreurs implantés en Picardie et dans les régions limitrophes (non exhaustif)

b) Bureaux d’études Les bureaux d’études thermiques « surface » et les bureaux d’études sur le sol/sous-sol ont été recensés à partir de différents bases de données disponibles au BRGM concernant la filière géothermique.



Les bureaux d’études sol/sous-sol sont faiblement représentés dans la région. A l’issue du dépouillement de l’enquête, Il est assez difficile d’obtenir des données sur l’implication réelle de ces bureaux d’études dans des opérations de géothermie et leurs détails. Seuls deux d’entre eux nous ont répondu pour six opérations. Les bureaux d’études thermiques installes en Picardie sont bien représentés. Cette prédominance des bureaux d’études thermiques par rapport aux bureaux d’études sol/sous-sol est normale. Elle s’explique par le fait que ces derniers travaillent sur des thématiques spécialisées et demandent de ce fait des compétences techniques particulières les rendant donc plus inhabituelles dans le domaine des études en lien avec le bâtiment.


Raison sociale Dépt. Spécialité

Antea Group 02 Evaluation des ressources en eau souterraine, élaboration des dossiers réglementaires, étude hydrogéologique de faisabilité,…

Ginger CEBTP 80 Reconnaissance par forages et sondages carottés, essais et mesures piézométriques, étude hydrogéologique de faisabilité,…

ARCHAMBAULT CONSEIL

92 Recherche et exploitation des eaux souterraines, exploitation géothermique des eaux souterraines, exploitation géothermique du sous-sol

GEOTHER – JIE Groupe

91 MO de conception: Conception et réalisation des sondages de reconnaissance et des forages de production et de réinjection, modélisation des écoulements souterrains et des panaches thermiques, études hydrogéologiques

FOREM 95 Recherche et exploitation des eaux souterraines, études hydrogéologiques, dossiers administratifs selon code de l'environnement et code minier

UNISOL 78 Etudes hydrogéologique de préfaisabilité et de faisabilité

Tableau 6 - Liste des bureaux d’études sous-sol implantés en Picardie et dans les régions limitrophes (non exhaustif)

Raison sociale Dépt. Spécialité

Antea Group 02 Validation des besoins énergétiques, conception et réalisation de dispositifs avec PAC

Siretec ingénierie 02, 60

AMO, études thermiques, énergies alternatives, qualité environnementale

ThermiCONSEIL 80 Bureau d’étude thermique RT 2005, RT 2012, BBC Effinergie, économie d’énergie

Climtherm (GAIA forage)

80 Energies renouvelables, maîtrise d'énergie, études thermiques, audits énergétique, MO

C.E.T. KELVIN 80 MO et exécution, études thermiques bâtiment RT 2005 Label BBC

J P R Ingénierie 60 Diagnostics thermiques et énergétique, AMO B.E.C.I.P. 60 Bureau d'études techniques du bâtiment, études thermiques

(chauffage, ventilation, climatisation) Cabinet Antoine BARBET

60 Bureau d'étude thermique, Calcul réglementaire RT 2005 - RT 2012, certification BBC

Etudes et Mesures Philippe Berlandier SARL

44 Bureau d'étude thermique, Analyses, essais et inspections techniques.

Tableau 7 - Liste des bureaux d’études thermiques « surface » implantés en Picardie et dans les régions limitrophes (non exhaustif)



c) Fabricants de pompes à chaleur Les fabricants de pompe à chaleur disposant une usine d’assemblage en France sont peu nombreux. En utilisant la liste de l’association française des pompes à Chaleur (AFPAC) et en croissant les informations sur les sites internet de ces entreprise, on recense 16 sites à l’échelle de toute la France. Ce recensement est non exhaustif car la distinction entre les fabricants et les distributeurs est malaisée. De plus, le secteur est en restructuration, ce qui fait que la liste ne constitue qu’une photographie à la date de rédaction du rapport.

Seule la société industrielle AUER implantée à Feuquières-en-Vimeu a été identifiée en tant que fabricant de pompe à chaleur (haute température) Air/Eau et Eau/Eau en Picardie. Cette entreprise est également spécialisée dans la fabrication de chaudières (fioul, gaz et électriques), de radiateurs et inserts et de systèmes pour le chauffage collectif. Elle compte environ 200 salariés sur son site de production picard.

Raison sociale Dépt.

Spécialité Auer 80 Fabricant PAC Alpha-InnoTec 67 Fabricant PAC Géothermie CIAT 73 Fabricant PAC Aérotherme et Géothermie France Géothermie 38 Fabricant PAC Géothermie Géothermie Confort 56 Fabricant PAC Géothermie THERMATIS TECHNOLOGIES – SOFATH (DE DIETRICH) 26 Fabricant PAC Géothermie

Wavin Système Climasol 44 Fabricant PAC Géothermie Airmat 40 Fabricant PAC Aérotherme Airwell 78 Fabricant PAC Aérotherme Ajtech 44 Fabricant PAC Aérotherme et Géothermie AIRPAC International 35 Fabricant PAC Aérotherme et Géothermie AMZAIR 29 Fabricant PAC Aérotherme et Géothermie Groupe Atlantic 85 Fabricant PAC Aérotherme et Géothermie Groupe Danfoss AVENIR ENERGIE SAS 26 Fabricant PAC Aérotherme et Géothermie

Bosch Thermotechnologie SAS (ex. Buderus Chauffage SAS) 67 Fabricant PAC

SANDEN Manufacturing Europe 35 Fabricant PAC

Tableau 8 - Liste des fabricants de PAC implantés en Picardie et en France (non exhaustif)

Sans doute en raison des difficultés d’accès à l’information, aucun fabricant de composants pour les pompes à chaleur n’a pu être précisément identifié en Picardie.


d) Installateurs de pompes à chaleur

Les installateurs de pompes à chaleur ont été recensés par dépouillement des entreprises qualifié Qualit'EnR /Quali’PAC et les pages jaunes Elles sont largement représentés en Picardie et dans les régions limitrophes. On en dénombre 49 dont 23 en Picardie. Le recensement des entreprises dans ce secteur n’est pas exhaustif car de nouvelles entreprises sont régulièrement qualifiées.

Ainsi, le label « QualiPAC » à destination des installateurs de pompes à chaleur (aérothermie et/ou géothermie), anciennement géré par l’Association Française pour les pompes à chaleur - AFPAC -, est délivré par Qualit’EnR. Ce label repose sur 10 engagements vis-à-vis du client, un cursus de formation des installateurs, des conditions d’entrée et d’exclusion (avec audit annuel), la proposition de produits NF PAC et un suivi qualité des réalisations. 80 % des installateurs identifiés possède cette qualification.

A partir du 1er janvier 2014, les Pouvoirs publics souhaitent lier l'attribution des aides publiques (crédit d'impôt, éco-prêt à taux zéro, etc.) à la qualification des professionnels.

L’analyse des acteurs au regard de leur chiffre d’affaire et de leur nombre d’employés n’a pu être réalisée en raison des difficultés d’accès à des données fiable et comparables. Ces entreprises sont néanmoins souvent de petite taille, comptant quelques salariés.

Ces entreprises artisanales sont plutôt spécialisées dans l’installation de pompes à chaleur air/eau (aérothermie) ou sur échangeurs géothermiques horizontaux.



Raison sociale Dépt. Qualification Arnaud Plaskowski 02 Chauffage Centrale CTS 02 Qualit'EnR /Quali’PAC Jean Jacques Thuillier 02 Patrice Rousseau 02 Xavier Gtech 02 Qualit'EnR /Quali’PAC AC CLIM 60 Qualit'EnR /Quali’PAC Alpha Tech (SARL) 60 Demonchy fils 60 Qualit'EnR /Quali’PAC DESCAMPS SARL 60 Qualit'EnR /Quali’PAC DG Climatique 60 Qualit'EnR /Quali’PAC Ets QUERTELET 60 HUIS CLOS REGION PICARDIE 60 Qualit'EnR /Quali’PAC MELDOISE/LECLERE 60 Qualit'EnR /Quali’PAC SARL ADCE La Maison du Chauffage 60 Qualit'EnR /Quali’PAC Sé+ 60 Qualit'EnR /Quali’PAC SMG Énergies 60 Qualit'EnR /Quali’PAC AP2C 80 Qualit'EnR /Quali’PAC CSC Confort 80 Qualit'EnR /Quali’PAC DERUME François 80 Qualit'EnR /Quali’PAC Eric WATBLED EURL 80 Qualit'EnR /Quali’PAC Établissement Legué 80 Qualit'EnR /Quali’PAC Gosset (Ets) 80 SARL Vechart 80 Qualit'EnR /Quali’PAC AC Forage 10 Enalsa 26 Vivréco Champagne 51 AMANA Chauffage 59 Qualit'EnR /Quali’PAC ATMOSPHERE ENERGIE SANITAIRE 59 Qualit'EnR /Quali’PAC AVENIR PRO CLIM 59 Qualit'EnR /Quali’PAC BIO-ENER J. 59 Qualit'EnR /Quali’PAC ENERGIDEAL 59 Qualit'EnR /Quali’PAC ETS DOMINIQUE HUYGHE 59 Qualit'EnR /Quali’PAC Nord Chauffage Services 59 Qualit'EnR /Quali’PAC SARL BEGHIN FONTAINE 59 Qualit'EnR /Quali’PAC SARL PLUCAIN 59 Qualit'EnR /Quali’PAC A.T.E.C. 62 Qualit'EnR /Quali’PAC AEROELEC 62 Qualit'EnR /Quali’PAC AG FROID 62 62 Qualit'EnR /Quali’PAC AIR CLIMATISATION 62 Qualit'EnR /Quali’PAC EURL BOUDRINGHIN 62 Qualit'EnR /Quali’PAC EURO Chauffage Sanitaire 62 Qualit'EnR /Quali’PAC HUIS CLOS REGION NORD PAS DE CALAIS 62 Qualit'EnR /Quali’PAC PERNES CHAUFFAGE ROPITAL SARL 62 Qualit'EnR /Quali’PAC SARL GEOSOL AIR 62 Qualit'EnR /Quali’PAC ALTHERM 76 Qualit'EnR /Quali’PAC CAUCHY ENTREPRISE 76 Qualit'EnR /Quali’PAC GEOTHERMIQUE 27 76 Qualit'EnR /Quali’PAC PAC AVENIR 76 Qualit'EnR /Quali’PAC SARL GODEFROY Fils 76 Qualit'EnR /Quali’PAC

Tableau 9 - Liste des installateurs de PAC implantés en Picardie et et dans les régions limitrophes (non exhaustif)


e) Autres acteurs (aménageurs, exploitants de réseaux de chaleur, associations,…)

Certains acteurs susceptibles être des donneurs d’ordre ou maitre d’ouvrage dans la filière géothermique régionale ont été identifiés :

• les aménageurs privés (promoteurs) ou publics (bailleurs sociaux) en tant que maitres d’ouvrage potentiels ;

• les exploitants de réseaux de chaleur en tant que maitres d’œuvres ou prescripteurs techniques potentiels ;

• et l’association Conseil Architecture Urbanisme Environnement des trois départements picards pour une assistance en conseils et accompagnement auprès des maitres d’ouvrages et plus particulièrement des communes.

Raison sociale Dépt Spécialité

EIFFAGE 80 Aménageur Privé NEXITY 80 Aménageur Privé VINCI IMMOBILIER 80 Aménageur Privé O.P.A.L. (Offices Publics de l'Habitat Aisne et Laon) 02 Aménageur public Agence de développement et d'urbanisme de Creil 60 Aménageur public OPAC de l'Oise 60 Aménageur Public Agence de développement et d'urbanisme du grand amiénois 80 Aménageur public

OPAC (Office Public de l'Habitat d'Amiens) 80 Aménageur Public SIP (Société Immobilière Picarde) 80 Aménageur Public CAUE (Conseil Architecture Urbanisme Environnement) de l'Aisne 02 Association professionnelle

CAUE (Conseil Architecture Urbanisme Environnement) de l'Oise 60 Association professionnelle

CAUE (Conseil Architecture Urbanisme Environnement) de la Somme 80 Association professionnelle

DALKIA 80 Exploitant réseau de chaleur VINCI Facilities 80 Exploitant réseau de chaleur COFELY 80 Exploitant réseau de chaleur

Tableau 10 - Liste des aménageurs, exploitants de réseaux de chaleur et autres acteurs implantés en Picardie (non exhaustif)



6.3. ETAT DE LIEUX DE L’OFFRE DE FORMATIONS PROFESSIONNELLES INITIALES ET CONTINUES EN GEOTHERMIE EN PICARDIE

6.3.1. Les métiers spécifiques de la filière géothermique

Différents types de métiers interviennent dans les métiers des énergies renouvelables : de la recherche et développement à la fabrication et distribution (filière industrielle), mais aussi de l’information et sensibilisation, études et dimensionnement à l’installation et maintenance d’équipements chez l’utilisateur final. Cependant, la croissance des emplois dans les activités dans ce secteur résulte en grande partie du « verdissement » des emplois, par transfert de la fabrication, la distribution, l’installation et la maintenance d’équipements standards vers celle des équipements plus performants. Les besoins en termes d’emploi concernent les ingénieurs, les chefs de projet et les techniciens, mais aussi des commerciaux et des conseillers.

Dans une certaine mesure, les activités en lien spécifique avec la filière géothermique sont analogues à celles habituelles qui sont réalisées dans le génie civil, l'ingénierie thermique, l'ingénierie électrique, la gestion de projets et le développement commercial.

Toutefois, certains postes sont très spécifiques à l'industrie géothermique, comme :

- Responsable de production « pompes à chaleur ». Il développe une gamme de « pompes à chaleur » chez un fabricant, de la conception à la réalisation, en ayant réalisé au préalable une étude de marché. Il assure aussi la conception et la réalisation d’études d’impacts environnementaux et économiques des installations. Il possède un diplôme d’ingénieur ou technicien « génie climatique ».

- Ingénieur géothermicien L’ingénieur géothermicien identifie des zones souterraines qui « stockent » de l’énergie et explore les sous-sols pour estimer la quantité d’énergie exploitable. Il évalue les possibilités de rendement énergétique, pour réaliser la construction d’installations d’exploitation, par exemple selon la profondeur de la nappe phréatique et sa température. Il possède un diplôme d’ingénieur ou de technicien « géologie » ou « hydrogéologie » ; master « énergie électrique et développement durable » ; master « énergie fluides et environnement » ; master européen des « énergies durables »… Il peut être employé dans un bureau d’études, un laboratoire, entreprise du BTP, ou en indépendant

- Technicien foreur Le foreur est chargé de réaliser un ouvrage de forage afin de, notamment, pouvoir pomper les eaux des nappes ciblées ou implanter des sondes géothermiques. Il doit réaliser un programme de forage établi précédemment par l’ingénieur géothermicien, dans un diamètre et à une profondeur préalablement définis. Le foreur adapte ses


actions aux informations dont il dispose. Il est capable de travailler, en déduisant du fonctionnement de la machine (paramètres) ce qui se passe dans le sous-sol.

Après le percement du forage proprement dit, le foreur équipe le forage. Les foreurs ont souvent une formation initiale de mécaniciens. Jusqu'à présent, l'apprentissage était peu organisé. On devenait foreur "sur le tas". A noter que le Syndicat national des entrepreneurs de puits et de forages d'eau (SFE) est en train de mettre en place des formations, afin de valider les compétences des foreurs actuellement en poste et, à terme, de pouvoir dispenser une formation initiale au métier de foreur. Il est employé par des sociétés de forage.

- Installateur thermique et climatique

L’installateur thermique et climatique gère la chaleur issue des sous-sols afin qu’elle soit utilisée sous forme de chauffage ou de climatisation au sein d’habitations individuelles. Il dessine les plans (emplacement des appareils, tuyauteries…), pose les équipements, vérifie les installations et explique leur fonctionnement au client. Il possède a minima un CAP « installateur thermique » ou un Bac pro « technicien de maintenance des systèmes énergétiques et climatiques, spécialisation nouvelles énergies ». Il est employé dans une PME d’installation de chauffage thermique, collectivité, ou indépendant.

6.3.2. Formations initiales Des formations en lien avec les énergies renouvelables sont présentes en Picardie, en particulier en relation avec le secteur du bâtiment (Annexe 12 - Flyer de promotion des métiers verts du bâtiment). La plupart de ces formations débouchent sur des métiers de chauffagistes, électriciens, couvreurs, techniciens et ingénieur en génie climatique. Ces formations sont des formations initiales dispensées dans les centres d’apprentissage, les lycées professionnels, les universités, les écoles d’ingénieurs et autres structures éducatives. Sans détailler le contenu des enseignements dispensés, on retiendra que les organismes identifiés sont potentiellement concernés par la connaissance du fonctionnement des pompes à chaleur et leur installation, plus marginalement par la géothermie. Le recensement des formations a été réalisé en collaboration de l’ONISEP Picardie, la Mission d’Information et Orientation (MIO) du Conseil régional de Picardie et le CODEM Picardie (Centre de transfert, de connaissances et de ressources, dédié à la construction durable et aux éco-matériaux).

Le spectre des personnes formées est large car le niveau d’étude des participants auquel s’adressent ces formations est varié. Il s’étend du CAP (niveau de formation 5) au diplôme d’ingénieur (niveau 1), en passant par le bac professionnel (niveau 4), BTS/ DUT et la licence professionnelle (niveau 3).

Sur l’année scolaire 2011-2012, plus de 400 élèves ont été formés dans des spécialités susceptibles d’être en contact avec des installations géothermiques. Parmi les spécialités enseignés, on retrouve l’installation et la maintenance d’équipements

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Formation Diplôme Durée Structure/Lieu en Picardie Dép. Effectif 2011/2012 (source :

CR) Lycée Apprentissage

CAP "Installateur sanitaire"

CAP 2 ans

- LP Colard Saint-Quentin (02) - Lycée des métiers Jean-Baptiste Corot, Beauvais (60) - LP Amyot d’Inville, Senlis (60) - LP de l’Acheuléen, Amiens (80) - LP Boucher de Perthes, Abbeville (80)

CFA du bâtiment et des travaux publics, Laon (02) - CFA du bâtiment de l’Oise, Agnetz (60) - CFA du bâtiment et des travaux publics, Amiens (80)

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CAP "Installateur Thermique"

CAP 2 ans

Lycée des métiers Jean-Baptiste Corot, Beauvais (60) - LP Amyot d’Inville, Senlis (60) - LP de l’Acheuléen, Amiens (80) - Lycée des métiers Le Corbusier, Soissons (02)

CFA du bâtiment et des travaux publics, Laon (02) - CFA du bâtiment de l’Oise, Agnetz (60) - CFA du bâtiment et des travaux publics, Amiens (80)

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Mention complémentaire "Maintenance en équipement thermique individuel"

Post CAP 1 an LP de l’Acheuléen à Amiens BTP-CFA Aisne de Laon 02, 80 9

Brevet professionnel "Monteur en Installations de génie climatique"

Brevet professionnel

2 ans _ BTP-CFA Aisne de Laon 02 24

Bac pro "Technicien en installation des systèmes énergétiques et climatiques

Bac pro 3 ans

Lycée des métiers Le Corbusier, Soissons (02) - Lycée des métiers Jean-Baptiste Corot, Beauvais (60) - LP Amyot d’Inville, Senlis (60) - Lycée des métiers de l’Acheuléen, Amiens (80)

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Bac pro "Technicien en maintenance des systèmes énergétiques et climatiques

Bac pro 3 ans

LP Colard Noël, Saint-Quentin (02) - LP Amyot d’Inville, Senlis (60) - Lycée des métiers de l’Acheuléen, Amiens (80) - Lycée des métiers La Providence, Amiens (80)

Lycée des métiers de l’Acheuléen, Amiens (80) : en 1ère et terminale - CFAI Oise - Proméo Formation, Senlis (60)

02,60,80 15 (NR à Senlis)

Bac pro " Technicien du froid et du conditionnement de l'air" Bac pro 3 ans

Lycée des métiers Jean Macé, Chauny (02) - LP Roberval, Breuil-le-Vert (60)

Lycée des métiers Jean Macé, Chauny (02) avec le CF3A : en 1ère et terminale. - Lycée La Providence, Amiens (80) avec le CFA Jean Bosco : en 1ère et terminale.

02,60,80 15

Bac techno STI2D : Sciences et technologies de l'industrie et du développement durable spécialité énergies et environnement

Bac pro

2 ans (première, terminale)

• Lycée Boucher de Perthes à Abbeville (80) • Lycée Condorcet (Lycée) à Saint-Quentin (02) • Lycée Edouard Branly à Amiens (80) • Lycée Jean Macé (Lycée) à Chauny (02) • Lycée Jean Monnet à Crépy-en-Valois (60) • Lycée Jean Racine à Montdidier (80) • Lycée Jean-Baptiste Delambre à Amiens (80) • Lycée Joliot Curie à Hirson (02) • Lycée Jules Verne à Château-Thierry (02) • Lycée Léonard de Vinci (Lycée) à Soissons (02) • Lycée Marie Curie à Nogent-sur-Oise (60) • Lycée Paul Langevin à Beauvais (60) • Lycée Pierre Méchain (Lycée) à Laon (02) • Lycée Pierre Mendès France à Péronne (80) • Lycée des métiers La Providence, Amiens (80)

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Mention complémentaire "Technicien en énergie renouvelables", option A énergies électriques

Post Bac pro 1 an Option A : LP de la Providence (80) _ 80 NR

Tableau 11 - Liste des formations de niveaux 5 (CAP) et 4 (Bac pro) en Picardie



Formation Diplôme Durée Structure/Lieu en Picardie Dép. Effectif

2011/2012 (source :

CR)

Lycée / Université Apprentissage

BTS "Fluides, énergies, environnements option B : génie climatique"

BTS 2 ans

- LP Amyot d'Inville, Senlis (60) _

60 NR

BTS "Fluides, énergies, environnements option C : génie frigorifique"

BTS 2 ans

_

- Lycée des métiers La Providence, Amiens 80 (avec le

CFA Jean Bosco) - Lycée Jean Macé, Chauny 02

02, 80 30

BTS "Fluides, énergies, environnements, option D : maintenance et gestion des systèmes fluidiques et énergétiques"

BTS 2 ans

_

- Lycée des métiers La Providence, Amiens 80

- CFAI Oise - Promeo Formation, Senlis 60

60,80 13

BTS "Enveloppe du bâtiment"

BTS 2 ans _ - Lycée Edouard Branly, Amiens

(80) 80 NR

Licence "Coordinateur technique en intégration des énergies renouvelables"

Licence 1 an

CNAM Picardie

80

Licence professionnelle "Energies renouvelables, efficacité énergétique"

Licence 1 an

UPJV

80

DUT "Génie Civil option maîtrise énergétique et environnementale"

DUT 2 ans

IUT d'Amiens (80)

80

Ingénieur en génie énergétique du bâtiment

Diplôme d'ingénieur ESIEE Amiens (80)

80

Ingénieur de l'institut polytechnique Lasalle Beauvais spécialité Géologie

Diplôme d'ingénieur Lasalle Beauvais à Beauvais (60)

60

Tableau 12 - Liste des formations de niveaux 3 (BTS, DUT, licence pro.) et 1 (supérieur à la maitrise) en Picardie

6.3.3. Formations continues

Les formations continues sont dispensées par des organismes à des professionnels du secteur ou à des personnes moins initiées. A notre connaissance, aucun organisme de formation en Picardie ne dispense ce type de formation auprès des professionnels. Les acteurs proposant des offres de formation continue en lien avec la géothermie sont peu nombreux et ont des statues divers : des entreprises (SOCOTEC, COSTIC, TERRA ENERGIE,…), des organismes publics (ADEME, CSTB, École des Mines,…), des établissements publics (BRGM, CETE, ….) et des associations (Qualit’EnR, AFPG,…).


6.4. ETAT DES OPERATIONS EXISTANTES Suite au dépouillement de l’enquête auprès des professionnels, seuls 5 entreprises ont mentionnées leur participation à des projets géothermiques sur le territoire picard ces dernières années. Les tableaux suivants présentent les 17 cas recensés. D’autres opérations ont été réalisées et mises en service mais il n’en existe pas de recensement en dehors des déclarations administratives réalisées auprès de la DREAL (cf. chapitre 6.1.1 - Installations recensées) Les opérations pour lesquelles une demande de garantie AQUAPAC a été demandée sont au nombre de 2 en Picardie, ce qui est très faible à comparer à d’autres régions limitrophes. Ces opérations sont les suivantes : - Centre scolaire de la commune à Saint-Omer-en-Chaussée (60) – dossier déposé

en 2011. - Domaine hôtelier Les Fontaines à Gouvieux (60) - de dossier déposée en 2009. Il est à signaler que le rôle du bureau d’études sous-sol est essentiel pour recommander au maître d’ouvrage de mettre en œuvre une procédure AQUAPAC, en particulier pour la phase « recherche » lorsqu’il y a doute sur la disponibilité de la ressource.



Tableau 13 - Liste des projets recensés en Picardie

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6.5. EXPLOITATION DES INFORMATIONS ISSUES DU QUESTIONNAIRE

6.5.1. La motivation Les motivations des intervenants qu’ils expriment ou qu’ils pourraient exprimer au moment du choix d’un projet incluant de la géothermie concernent :

• principalement les économies d’énergie et la réduction des charges d’exploitation du bâtiment,

• une énergie renouvelable, qui contribue à la lutte contre le réchauffement climatique (évite le rejet de CO2) et qui contribue à l'indépendance énergétique,

• une énergie propre énergie propre avec très peu de nuisances (pas d'odeur, bruit,…),

• la possibilité de bénéficier d’avantages fiscaux ou d’aides/subventions,

• la réglementation thermique des bâtiments neufs et/ou rénovation (bâtiments basse consommation),

• la communication autour d’un projet innovant et utilisant une énergie durable. Les projets sont le fait de maîtres d’ouvrage aussi bien publics que privés. La volonté de construire un bâtiment économe en énergie est à ce jour déterminante.

6.5.2. Types de bâtiments et/ou d’usage L’utilisation de cette énergie est appliquée à plusieurs types d’usage et/ou de bâtiments, principalement en construction neuve même si la rénovation n’est pas négligeable :

- logements, y compris habitat collectif,

- établissements recevant du public (musée, administration,…),

- établissements scolaires,

- bâtiments tertiaires,

- bâtiments industriels ou agricoles.

Les usages concernent majoritairement le chauffage (dont ECS éventuellement) à l’exception des gros projets où sont couplés le chauffage et la climatisation ou le rafraichissement.

6.5.3. Coût de l’opération Les coûts des différentes phases ne sont pas souvent disponibles tant ils sont intégrés au budget global de l’opération et difficilement extractibles de ces budgets. Ils varient de 10 k euros à 300 k euros en fonction de la taille du projet et s’ils incluent ou non les



dispositifs de distribution du flux de chaleur dans le bâtiment (convecteur/radiateur, système de climatisation, raccordements,…).

6.5.4. Bilan et principales difficultés rencontrées Le bilan est difficile à établir car il s’agit de projets récents (moins de 5 ans de durée de vie). Les retours sont globalement positifs, en particulier concernant les petites installations. Les principales difficultés évoquées par les acteurs sont liées :

• à la méconnaissance ou à la compréhension erronée du maitre d’ouvrage vis-à-vis du fonctionnement des installations géothermiques,

• aux études de dimensionnement se basant sur :

o un flux thermique mal évalué pour des champs de sondes, o une sous ou sur estimation de la productivité des ouvrages, o une évaluation erronée des besoins de chauffage/climatisation du bâtiment.

• à de mauvais choix technique à l’origine du projet,

• au coût estimatif de l’opération trop faible,

• à un mauvais asservissement du système de régularisation thermique du bâtiment,

• à des difficultés et complexités des démarches administratives,

• à la méconnaissance ou à la complexité du mécanisme de garantie AQUAPAC.

6.5.5. La ressource

La ressource sur nappe superficielle est prépondérante. Les sondes verticales ont néanmoins tendance à se développer.

Les débits pompés dans les aquifères sont très variables entre 3,5 m³/h pour alimenter des PAC de logements individuels à plus de 60 m³/h pour alimenter des PAC de logements collectifs ou d’infrastructure hôtelière.

6.6. DIAGNOSTIC DES ACTEURS DE LA GEOTHERMIE EN PICARDIE

Suite au recensement des acteurs potentiels de l’offre de géothermie en Picardie, il ressort les éléments de diagnostic suivants :

• Le secteur de la géothermie en Picardie est peu structuré ; ce qui induit une grande difficulté pour recenser les acteurs présentant effectivement une offre dans le domaine de la géothermie.

• Les acteurs liés à la demande (bailleurs sociaux, maîtres d’ouvrage, promoteurs, etc.) sont peu sensibilisés à la géothermie.

• Les opérations en cours ou à venir sont peu connues par les autorités publiques.


• Les foreurs qualifiés en Picardie sont peu nombreux.

• La base initiale d’acteurs potentiellement en lien avec la géothermie apparait satisfaisante car la gamme d’acteurs intervenant à toutes les étapes d’un projet de géothermie est représentée soit en Picardie ou soit dans les régions limitrophes.

• Tous les bureaux d’études thermiques recensées ne sont pas forcément compétents en géothermie et peuvent avoir des difficultés pour accéder à des compétences pour les projets de géothermie.

• Des structures de formation initiale sur les techniques des pompes à chaleur existent déjà et s’adressent à un large spectre de publics. Il manque cependant des formations dans le domaine du forage et de spécialisation dans la géothermie. Ce constat n’est pas spécifique à la Picardie.

• Aucun centre de formation continue n’a été identifié en Picardie. La mise en place une offre de formation adaptée permettrait aux acteurs économiques d’accompagner le développement de la géothermie. Ce constat n’est pas spécifique à la Picardie.



7. Perspectives de développement de la filière géothermie en Picardie

7.1. OBJECTIF GRENELLE La géothermie présente des avantages qui la distinguent des autres sources d’énergie : indépendance vis-à-vis des éléments climatiques extérieurs, énergie locale, respect de l’environnement, performances énergétique et économique,… La filière géothermique a atteint un stade de maturité qui permet aujourd’hui des mises en œuvre dans des conditions techniques et économiques satisfaisantes. De plus, la loi portant engagement national pour l’environnement, dite « loi Grenelle 2 », du 12 juillet 2010, impose la mise en place, au niveau régional, des SRCAE (Schéma Régionaux Climat Air Energie) dans lesquels s’inscrivent notamment les schémas régionaux des énergies renouvelables défini, par zones géographiques, sur la base des ressources potentielles des régions, qui tient compte, entre autres, des objectifs nationaux en matière de développement des énergies renouvelables.

Pour rappel, les propositions issues des tables rondes du Grenelle de l’Environnement affichent les objectifs suivants : « augmenter de 20 millions de Tep la part des énergies renouvelables dans le bouquet énergétique à l’horizon 2020 » afin d’atteindre l’objectif des 23% d’énergies renouvelables dans le mix énergétique français en 2020. Concernant, la géothermie et les pompes à chaleur, l’objectif est de multiplier par 6 la production d’énergie par géothermie et pompes à chaleur. La déclinaison de ces objectifs effectuée par le comité opérationnel (COMOP 10) propose une multiplication par 4 pour la géothermie profonde. Il s’agit alors d’évaluer les contributions régionales, qui dépendent en tout premier lieu de leurs ressources disponibles. Dans ce contexte, la région Picardie présente une situation relativement favorable. Notamment, les ressources en eaux souterraines y sont variées et abondantes.

7.2. PERSPECTIVES DE DEVELOPPEMENT DE LA GEOTHERMIE AU NIVEAU NATIONAL PAR TYPE DE BATIMENT

Après avoir connu une phase importante de développement dans les années 80, puis une période de stagnation jusque vers 2005-2010, le marché de la géothermie profonde connaît depuis un regain, à la fois pour l’habitat individuel et pour les réseaux de chaleur. Ces deux marchés représentent néanmoins des niches d’activité d’un volume limité, mais où la France bénéficie d’un potentiel de développement certain.


7.2.1. Dans le résidentiel individuel

S’il est clair que la réglementation thermique 2012 (RT-2012)21 va diminuer significativement les besoins de chauffage, cela va entrainer proportionnellement l’augmentation de la part de besoins de chaleur à fournir pour l’Eau Chaude Sanitaire (ECS) ; demande qui ne devrait pas diminuer à priori.

De plus, la question du rafraîchissement se pose, le bâtiment étant mieux isolé et ainsi susceptible de conserver plus de chaleur apportée par les usages spécifiques, les dispositifs de cuisson et les occupants.

En définitive, les évolutions encours de la réglementation thermique rendent les solutions géothermiques plus attractives que par le passé. D’une part, les puissances installées sont revues à la baisse et diminuent les investissements et, d’autre part, les aptitudes au rafraichissement direct constituent un avantage concurrentiel.

Les principales solutions de géothermie disponibles actuellement pour l’individuel sont présentées dans la Figure 44. Il s’agit des échangeurs horizontaux, des sondes géothermiques verticales, des échangeurs « compacts » ou des doublets sur nappe.

Des développements sont actuellement conduits afin d’adapter ces techniques aux prescriptions de la RT-2012 et, également, en prévision de la future RT-2020. Les enjeux sont, notamment, de restreindre l’impact sur le foncier, de diminuer les coûts de mise en place, par exemple en recourant aux mêmes engins que ceux employées pour le terrassement et/ou la construction et d’accroitre la performance environnementale tant termes d’efficacité énergétique qu’en termes d’ACV (analyse de cycle de vie).

L’optimisation du dimensionnement entrainera de plus l’optimisation économique du système.

21 LA RT 2012 fixe une consommation maximale de 50 kWh/m²/an, au niveau national, modulé en fonction du type de bâtiment, par exemple 65 kWh/m²/an en Picardie pour des logements.

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Les échangeurs géothermiques compacts (de type corbeille par exemple) représentent la technique la plus récente qui reste en développement en France comme à l’étranger. Ces solutions s’inscrivent dans l’esprit des évolutions de la réglementation thermique et répondent à un besoin de limiter l’encombrement (par rapport aux échangeurs horizontaux) tout en évitant le coût important de mise en place (forages de sondes géothermiques verticales par exemple). De plus, ces solutions sont compatibles avec une déconstruction et les matériaux sont recyclables.

L’ensemble de ces solutions déjà disponibles permettent donc d’envisager le développement de systèmes géothermiques dans les maisons individuelles, qu’elles soient neuves ou en rénovation.

Si, malgré le Grenelle, il a été constaté depuis 2008, une stagnation du marché des pompes à chaleur géothermique (PACg), un développement reste attendu ; les pompes à chaleur aérothermiques ne pouvant prétendre satisfaire la demande car, si le coût d’investissement est contenu, le coefficient de performance annuel reste plus faible et induit des coûts d’exploitation moins favorables que les PACg.

7.2.2. Dans le bâti collectif et tertiaire

Les applications favorables à l’utilisation de la géothermie très basse énergie (TBE), recourant généralement à des pompes à chaleur géothermiques (PACg) sont classées en trois catégories :

- Projets avec besoins de chaud et de froid concomitants :

Ce sont les applications les plus adaptées à la géothermie très basse énergie : hypermarchés, hôpitaux, cliniques ou autres établissements de santé, certains immeubles de bureaux du secteur tertiaire, groupes sportifs alliant piscines et patinoires. La technologie de la thermofrigopompe est mature. Elle permet de distribuer simultanément le chaud et le froid sur deux réseaux distincts. Pour ces usagers, les applications de rafraichissement direct (sans climatiseur), sont de plus en plus mises en œuvre.

- Projets avec besoins saisonniers (besoin de chaud en hiver et de froid en été) :

Ce sont également des applications très bien adaptées à la géothermie très basse énergie. C’est le cas d’immeubles d’habitation, de certains bâtiments du tertiaire, comme les hôtels, maisons de retraite, immeubles de bureaux.

Pour satisfaire des besoins de rafraichissement avec une excellente efficacité énergétique, il est possible d’utiliser la capacité de refroidissement direct du sol ou de l’aquifère, sans utiliser la PAC. C’est ce que l’on appelle le « free cooling » ou « geocooling » (cf. paragraphe 2.4.6)

- Projets avec besoins uniquement de chaud ou uniquement de froid :

La géothermie très basse énergie peut évidemment répondre à ce type d’application qui demeure, du moins pour le chauffage, la plus répandue. Le



dimensionnement doit, à tout le moins, éviter tout déséquilibre des conditions thermiques du sous-sol. Pour ce faire, des solutions permettent de maintenir l’équilibre thermique du sous-sol, éventuellement sur plusieurs cycles annuels et d’autres solutions peuvent être envisagées pour accumuler de l’énergie par anticipation. Il s’agit par exemple de capter des énergies excédentaires l’été et de l’injecter dans le sol via le système géothermique. Un tel système peut être réversible et permettre d’accumuler du froid l’hiver et du chaud l’été.

D’une manière générale, le système de distribution et les émetteurs de chaleur doivent être adaptés à une production de chaleur basse température pour conserver les performances énergétiques du système. Ce constat n’est pas limiter aux solutions géothermiques. Si la question ne se pose pas dans le cas de nouvelles constructions, elle peut se poser en rénovation.

L’enjeu en rénovation dans le collectif / tertiaire ne réside pas uniquement dans la baisse des consommations mais aussi dans le confort thermique en adaptant les émetteurs de chaleur et le système de distribution existants.

Dans certains cas, il reste possible de réutiliser le système d’émetteurs de chaleur existant lorsque celui-ci peut fonctionner dans des conditions imposées par la basse température. Cela dépend principalement de son dimensionnement initial et du niveau de réhabilitation du bâtiment. Dans le cas où une telle adaptation est possible, le recours à la géothermie est immédiatement pertinent ; notamment parce qu’il est facilité par la réutilisation totale ou partielle d’une solution d’appoint déjà en place, laquelle est souvent justifiée si la rénovation thermique ne conduit pas à une isolation suffisante.

D’une manière générale et si les investissements sont supportables, la mise en place un système géothermique s’accompagnera d’une rénovation significative de la qualité thermique du bâti ; le changement des émetteurs et du système de distribution étant alors souvent décidé pour significativement améliore le confort thermique ressenti.

Il est recommandé d’étudier au cas par cas l’intérêt économique d’une solution géothermique qui dépend de la bonne adéquation entre les ressources et les besoins, de la qualité de la conception et de la réalisation.

Nota : à l’échelle collective, l’étude BRGM sur les micro-réseaux de chaleur (RP-59967-FR "Géothermie et échelle de territoire-étude spécifique des micro-réseaux de chaleur", réalisée en collaboration avec ALTO Ingénierie) a montré l’intérêt dans certains cas de mutualiser les ouvrages géothermiques pour alimenter un micro réseau de chaleur ; plusieurs variantes technologiques permettant alors de répartir les équipements thermiques afin de s’adapter aux spécificités de la demande locale, par exemple : PAC centralisé vs PAC décentralisées.


7.3. L’ELABORATION DU SCHEMA REGIONAL DE DEVELOPPEMENT DE LA GEOTHERMIE EN PICARDIE

7.3.1. Contexte

La loi portant engagement national pour l’environnement, dite « loi Grenelle 2 », du 12 juillet 2010, impose dans son article 68 la mise en place, au niveau régional, les SRCAE (Schémas Régionaux Climat Air Energie)

Le décret n° 2011-678 du 16 juin 2011, relatif aux Schémas Régionaux du Climat, de l'Air et de l'Énergie (SRCAE), qui fixe le contenu et les modalités d'élaboration des SRCAE (articles R. 222-1 à R. 222-7 du Code de l'environnement), a été publié le 16 juin 2011.

Le schéma « est composé d'un rapport présentant l'état des lieux dans l'ensemble des domaines couverts par le schéma, d'un document d'orientation qui définit les orientations et les objectifs régionaux en matière […] de développement des filières d'énergies renouvelables »

Il comprend « une évaluation du potentiel de développement de chaque filière d'énergie renouvelable terrestre et de récupération, compte tenu de la disponibilité et des priorités d'affectation des ressources, des exigences techniques et physiques propres à chaque filière et des impératifs de préservation de l'environnement et du patrimoine. »

« Des objectifs quantitatifs de développement de la production d'énergie renouvelable, à l'échelle de la région et par zones infrarégionales favorables à ce développement, exprimés en puissance installée ou en tonne équivalent pétrole et assortis d'objectifs qualitatifs visant à prendre en compte la préservation de l'environnement et du patrimoine ainsi qu'à limiter les conflits d'usage ».

Ainsi, l’élaboration d‘un schéma régional de développement de la géothermie a pour objectif de déterminer la contribution potentielle de la région par rapport aux objectifs nationaux de développement de la géothermie, ainsi que la contribution de la géothermie au mix énergétique régional.

7.3.2. Objectif du SCRAE de la région Picardie

La régionalisation des objectifs de production de chaleur d’origine renouvelable du Grenelle de l’environnement à l’horizon 2020 qui sont inscrit dans le SCRAE de la région de Picardie et prouvés par le préfet de région en juillet 2012, conduit pour la géothermie à 7 500 tep dont 6 400 tep pour les secteurs résidentiel collectif / tertiaire et 1 100 tep pour les secteurs industriel et agricole. Auquel il faut ajouter un potentiel de développement dans l’habitat individuel de 19 000 tep (évaluation Enerter).

Soit un objectif géothermique global de 26,5 ktep/an à l’horizon 2020.



Ainsi à l’échéance 2020, la géothermie devrait contribuer à hauteur de 2,6 % du million de tep d’énergies renouvelables fixé pour couvrir 23% de la consommation énergétique picarde. A noter que 75% de cet objectif serait réalisé par l'éolien et la biomasse.

En 2050, compte tenu du gisement géothermique intéressant notamment dans le sud picard, qui fera l’objet d’études approfondies, l’objectif est porté à 260 ktep.

7.3.3. Enjeux pour le développement de la géothermie en Picardie

En ce qui concerne la géothermie, la prise en compte des spécificités locales va influencer la démarche à adopter pour la réalisation d’un schéma régional de développement de cette énergie en Picardie.

a) La prise en compte de la ressource régionale

Comme il a été indiqué dans le chapitre 2.3, la filière géothermie se décompose essentiellement en deux filières distinctes : géothermie superficielle pour le chauffage/refroidissement des bâtiments et géothermie profonde pour les réseaux de chaleur et, éventuellement des usages industriels ou agricoles.

L’évaluation du potentiel géothermique très basse énergie et basse énergie en Picardie est présentée dans le tome 1 de cette étude.

• Potentiel de la géothermie très basse température

Sur nappes superficielles

La carte régionale du potentiel géothermique très basse énergie du meilleur aquifère superficiel montre qu’environ 97,5 % de la superficie de la région présente un potentiel fort ou moyen

Les trois principales nappes superficielles, situées à moins de 100 mètres de profondeur, susceptibles d’alimenter des pompes à chaleur sont donc celles de la craie, des sables cuisiens, et des calcaires lutétiens, dont les eaux ont une température moyenne de l’ordre 11°C.

− La nappe libre de la Craie : présente sur une grande partie de la région, elle peut fournir plus de 150 m³/h soit une puissance maximale de chauffage par puits s’élevant à 1,5 MW (soit l’équivalent de 200 logements collectifs peu performants).

− Les nappes de l’Éocène (aquifères des sables cuisiens et des calcaires lutétien) localisées au sud de la région sont exploitables à des débits allant de 25 à plus de 100 m³/h en fonction de l’épaisseur du réservoir et de la fracturation des calcaire soit une puissance maximale de chauffage par puits de l’ordre de 250 KW à 1 MW.


A noter que les zones de plateaux sont les plus défavorisées car la profondeur d’accès est plus importante pour atteindre le toit des nappes entrainant des coûts de forage plus importants, à l’inverse les zones de thalweg et les grandes vallées où se concentrent les grandes agglomérations, topographiquement plus bas amènent la nappe de la craie dans une position plus proche de la surface où sa productivité est bonne mais surtout constante.

Cette ressource est bien adaptée pour le chauffage de bâtiments de grande taille, logements collectifs, tertiaires, industrie, ou l’alimentation de réseaux de chaleur basse température, un système de pompe à chaleur (PAC) étant nécessaire dans tous les cas. A noter qu’un rafraichissement direct des locaux en été peut être réalisé (freecooling) si l’installation a été dimensionnée à cette fin.

Sur sondes géothermiques verticales (SGV)

Les sondes géothermiques verticales peuvent être implantées quasiment partout en Picardie dès lors que les contraintes techniques (zones urbaines denses par exemple) ou réglementaires (zone de protection de captage) le permettent. A titre indicatif, la puissance installée moyenne est de 50 W par mètre de profondeur pour des profondeurs inférieures à 100 m. A noter qu’au-delà de cette profondeur une procédure administrative (autorisation) est requise.

Cette technologie est bien adaptée à l’habitat individuel, notamment en raison de la très faible maintenance requise sur la durée de vie des ouvrages pouvant dépasser 50 ans (durée de garantie des matériaux synthétiques). Une installation individuelle comprendra de une à trois sondes géothermiques selon la taille et la performance thermique du logement ; ce qui correspond typiquement à une puissance thermique d’échange avec le sol de 5 à 15 kW.

Une installation collective ou tertiaire pourra être constitués de plusieurs dizaines de sondes géothermiques et le dimensionnement pourra considérer qu’elles sont indépendantes les unes des autres ou rassemblées en un champ de sondes. Dans ce cas, il est d’usage de répartir sur l’année des puisages pour le chauffage et des puisages pour le rafraichissement ; cette répartition contribuant à maitriser les quantités d’énergie fournies par le sous-sol en accumulant du chaud en été pour la saison hivernale suivante et du froid en hiver pour le rafraichissement estival suivant.

• Potentiel de la géothermie profonde basse température

Le Bassin Parisien, qui s’étend au sud de la Picardie, est un bassin sédimentaire présentant un fort potentiel pour la géothermie profonde, le sud picard disposant cependant de températures moins élevées (< à 70°C) qu’en Ile de France, ce qui peut justifier l’utilisation de pompes à chaleur pour mieux exploiter le gisement.

L’essentiel des ressources géothermiques profondes connues à ce jour a été inventorié grâce aux forages et campagnes géophysiques réalisés dans le cadre de recherches en eau, de stockage souterrain et d’exploitation de gaz et de pétrole. Des



inventaires du potentiel géothermique ont été réalisés à partir de 1976, et une centaine d’opérations notamment dans le bassin parisien a été menée au début des années 1980 après le premier choc pétrolier. Suite à des problèmes techniques (corrosion et dépôts dans les tubages) et économiques (cours du pétrole, prêts contractés avec des taux élevés en période d’inflation vite révolue), le développement de la géothermie basse température a été stoppé en 1985. En 1989, l’intervention des pouvoirs publics a permis d’assainir les finances d’une trentaine d’exploitations. Dans le même temps, les problèmes techniques (corrosion / dépôts) ont été résolus. Les opérations en exploitations bénéficient aujourd’hui d’une technologie mature. Elles font l’objet d’un suivi, notamment les températures, et les comportements sont conformes aux modèles développés par le BRGM et l’école des mines de Paris. Depuis quelques années, le contexte environnemental, énergétique et économique est propice à de nouvelles opérations, notamment dans la prolongation des mesures issues du Grenelle.

Le bassin sédimentaire du Bassin de Paris comporte 5 grands aquifères géothermiques, dont le Dogger qui s’étend sur plus de 15 000 km² et qui offre des températures variant de 56°C à 85°C (valeurs mesurées en tête de puis de production). Dans les départements de l’Oise et de l’Aisne, la série sédimentaire en profondeur renferme ces aquifères (Lusitanien, Dogger, Lias inférieur, Rhétien et Trias) dont les eaux présentent une température suffisante pour être exploitées en géothermie. Seul le Dogger a réellement été exploité. De fait, c’est l’aquifère le mieux caractérisé concernant son potentiel géothermique.

En Picardie, les aquifères basses températures se situent à des profondeurs de plus de 1 200 m et peuvent contenir des eaux atteignant plus de 50°C. Le gradient géothermique varie entre 2,6°C et 3,8°C pour 100 m.

Selon l’aquifère et la localisation sur le territoire, le débit exploitable sera variable mais la puissance géothermique sera néanmoins de quelques mégawatts. Ce type de ressource peut donc potentiellement alimenter en énergie des réseaux de chaleur urbains ou des installations complexes telles des logements collectifs ou des bâtiments publics comme des hôpitaux et des centres commerciaux.

A titre d’information, il est généralement considéré en région parisienne que les investissements se montent à environ 12 M€ pour un doublet géothermique au Dogger satisfaisant les besoins thermiques d’environ 5 000 équivalents logements.

b) Prise en compte de l’historique de l’exploitation géothermique basse température en Picardie

Dans le passé, plusieurs opérations exploitant la ressource géothermique basse température du Dogger ont été menées en Picardie (Tableau 14) puis abandonnées ; le contexte environnemental, énergétique et économique actuel étant cependant susceptible de redonner un sens à de telles opérations.

Dans les années 1970, l’office intercommunal de Creil a décidé d’engager une opération de géothermie pour le chauffage de 4 000 logements (1976) et de la Base Aérienne de Creil (1982), nécessitant au total quatre forages : deux doublets


production-réinjection et profondeurs des forages entre 1 500 m et 1 700 m (Dogger). La température de production s’est établie vers 56°C en tête (58°C et 59°C dans le réservoir) et la température de réinjection pouvait descendre vers 20°C (au lieu de 35°C) grâce à trois pompes à chaleur. Le débit d’exploitation était de 270 m³/h (150 m³/h pour Creil1 et 120 m³/h pour Creil2). Début 1981, la puissance géothermique totale était d’environ 10 mW à 11 MW. L’exploitation a été arrêtée en 1986.

Une exploitation similaire fut entreprise dans la nappe du Dogger à Beauvais. La profondeur du doublet était de 1250 m et la température des eaux, pompées au débit de 180 m3/h, était de 47°C. Cette exploitation permettait le chauffage de 1500 logements et de la préfecture.

Creil1 Creil2 Beauvais

Date de réalisation 1977 1982 1981

Date d’abandon 1986 1993 1987

Forages et exploitation Doublet avec pompe immergée

Doublet avec pompe immergée

Doublet avec pompe immergée

Température (en °C) 58 59 47

Débit (en m3/h) 150 120 180

Salinité (en g/l) 30 30 25

Tableau 14 - Exploitation géothermique de l’aquifère du Dogger dans le département de l’Oise.

Mises en place en 1976 à Creil et en 1981 à Beauvais, ces installations ont été abandonnées respectivement en 1986 et 1987, en partie à cause de problèmes de corrosion et de dépôts dans les conduites (présence de sulfures liée à une activité bactérienne importante) et en partie à cause de la diminution des coûts des énergies fossiles suite au contre-choc pétrolier des années 1980.

Par ailleurs, des études de faisabilité menées en 1982 sur les secteurs de Soissons et de Château-Thierry :

• A Soissons, les hypothèses de travail étaient un forage à 1 600 m de profondeur, captant le Dogger avec un débit de 70 m³/h et une température attendue en tête de puits de 57°C.

• A Château-Thierry, les hypothèses de travail étaient les suivantes : forage à 1 960 m de profondeur captant le Dogger, avec un débit prévisionnel de 250 m³/h et une température en tête de forage de 68°C +/- 3°C.



c) La nécessaire géolocalisation des ressources et des besoins

La prise en compte des particularités du territoire est déterminante dans le cas de l’énergie géothermique. En effet, le critère essentiel de performance lors de la mise en place d’une solution de géothermie est l’adéquation des ressources et des besoins.

La géothermie présente l’avantage d’être disponible localement mais le potentiel n’est révélé qu’en croisant les résultats des études des ressources d’un côté et des besoins de l’autre. C'est-à-dire que la ressource du sous-sol doit localement correspondre aux besoins en surface, que ce soit un besoin de chaleur, de rafraîchissement et/ou d’eau chaude sanitaire (ECS).

Il est donc préférable de ne pas se contenter d’un raisonnement statistique à l’échelle d’une région et de compléter l’analyse par une démarche géolocalisée, que ce soit pour les ressources ou pour les besoins thermiques.


7.4. PERSPECTIVES DE DEVELOPPEMENT AU NIVEAU DES ENTREPRISES DE LA FILIERE ET DES ACTEURS ECONOMIQUES

Les perspectives d’évolution de la filière géothermique de la France ont été établis dans le rapport « Filières industrielles stratégiques de l’économie verte » produit par MEEDDM / CGDD en Mars 2010 à travers une matrice forces, faiblesses, opportunités et menaces du marché national concernant cette filière. De nombreux items sont communs avec les perceptions des acteurs en Picardie au sujet des possibilités de développer l’activité et de l’emploi dans la filière géothermie à l’échelle régional.

FORCES FAIBLESSES - Un contexte politique favorable : de nombreuses aides publiques dans les pays de l’UE, ainsi que des objectifs de capacité installée. - Un marché européen et américain naissant avec de fortes perspectives de croissance. - Une technologie qui est proche de l’équilibre du marché pour la production. de chaud et froid pour le secteur tertiaire. - Un coût de revient inférieur aux coûts de production classique pour l’électricité en zone insulaire volcanique.

- Une complexité de mise en œuvre. - L’atomisation des acteurs de la chaîne de valeur. - Un manque de connaissance des maîtres d’ouvrage du potentiel de la technologie. - Le niveau de formation des prescripteurs de solutions énergétiques (bureaux d'étude) insuffisant vis-à-vis des techniques géothermiques. - Un potentiel de croissance limité par la ressource géologique pour la géothermie profonde. - Le risque géologique : un facteur difficile à accepter pour un maître d’ouvrage. - L’absence d’acteurs d’envergure français

OPPORTUNITES MENACES- La possibilité d’intégrer les pompes à chaleur dans une vision globalisée de l’énergie dans le bâtiment. - La taille du marché et la création d’emplois locaux dès lors que la pénétration dans le bâtiment augmentera. - Les innovations possibles pour réduire les coûts et la complexité de mise en œuvre des échangeurs souterrains - Une adaptation des technologies au contexte insulaire volcanique des DOM qui constitue une niche intéressante. - Une volonté politique d’atteindre l’autonomie énergétique dans les DOM.

- Un marché pour les particuliers très sensible aux changements des politiques d’aides publiques. - La domination étrangère du marché des constructeurs de pompes à chaleur. - Une offre insuffisante en terme de conception et de réalisation ne pouvant pas répondre à la demande (d'où la nécessité d'un effort important de formation vers les bureaux d'études, vers les installateurs, ...). - Un contexte institutionnel inadapté (cadre juridique et minier, achat de l’électricité) pour la géothermie profonde.

Tableau 15 - Matrice Forces/Faiblesses, Opportunités/Menaces sur la filière en France (source MEEDDM / CGDD, 2010)

A l’échelle de la région Picardie, la même analyse FFOM (Matrice Forces/Faiblesses, Opportunités/Menaces) des perspectives de développements de la filière géothermie a été conduite. Elle découle d’informations recueillies auprès des acteurs locaux à travers leurs réponses au questionnaire, des entretiens et réunions avec les participants du comité de pilotage de cette étude et, également de la réglementation et des modes de financement existants.



FORCES FAIBLESSES - Technique mature (ressource nappe). - Énergie renouvelable aux coûts d’exploitation faibles. - Ressource disponible exploitable en Picardie : prépondérance de la nappe de Craie du Crétacé Supérieur et des nappes du Tertiaire. - Nappe profonde du Dogger présente dans le sud de la région. - Multiples couches géologiques exploitables par sondes géothermiques. - Base initiale satisfaisante d’acteurs. potentiellement en lien avec la géothermie présente sur le territoire ou à proximité. - Structures de formations déjà existantes dans les installations PAC et gamme large des publics visés. - Aides financières existantes pour les études et l’investissement (appel à projet ADEME, fond chaleur). - Assurances AQUAPAC.

- Déficit d’image de la géothermie : souvent associée à des études trop techniques et confondues avec l’aérothermie. - Souvenir de l’abandon des forages de Creil et Beauvais dans les années 1980. - Manque de connaissance des acteurs de la demande (bailleurs sociaux, maîtres d’ouvrage publics, …) qui privilégient actuellement le bois en Picardie. - Temps long de développement des projets de géothermie sur bâtiment. - Cahiers de charges mal rédigés (par exemple le lot forage est inclus dans le lot chauffage et absence de lot d'étude hydrogéologique). - Délais d’études souvent trop courts pour avoir recours à la géothermie. - Complexité de la mise en œuvre des démarches administratives et des demandes d’aides, diversité des dossiers. - Coût d’investissement important du forage. - Manques de visibilité des coûts, des investissements nécessaires et des garanties de financement. - Manque de structuration de la filière géothermie : absence d’inventaire et suivi des opérations de géothermie en Picardie. - Nombre restreint de foreurs qualifiés en Picardie. - Manque de démonstrateurs et de sites témoins.

OPPORTUNITES MENACES - Objectifs ambitieux du SCRAE Picardie de 26,5 Ktep d’ici 2020 et 86,5 Ktep d’ici 2050. - Déploiement de la RT 2012 comme les normes BBC puis BEP (Bâtiment Énergie Positive) qui impose la généralisation de la géothermie collective. - Amélioration notable des traitements de la anticorrosion des installations ces dernières années. - Simplification du code minier en cours. - Nécessité de réalisé une étude de faisabilité de développement des ENR sur les ZAC (Art. L. 128-4 du code d’urbanisme). - 97,5 % du territoire possède un bon ou moyen potentiel géothermique en très basse énergie. - Peu d’opérations de géothermie réalisées (potentiel non exploité). - Implantation de deux écoles d’ingénieurs sur le territoire proposant des formations dans le domaine des géosciences et du génie climatique.

- Manque de retour d’expérience sur la pérennité de la ressource en Picardie - Concurrence d’autres sources d’énergie (gaz, fioul, bois,…). - Apparition d’acteurs non compétents (foreurs étrangers ne respectant pas la réglementation nationale,…). - Maintenance des systèmes (encrassement des échangeurs, disponibilité des pièces,…). - Crise économique en cours qui limite de la capacité de financement des ménages, des donneurs d’ordre privés et publics (diminution des permis de construire).

Tableau 16 - Matrice Forces/Faiblesses, Opportunités/Menaces sur la filière en Picardie


Le diagnostic de la filière géothermie en France et plus spécifiquement en Picardie a mis en évidence les lacunes suivantes :

• Un manque de structuration de la filière ;

• Un manque de visibilité des actions existantes (actions de formation, soutiens financiers, opérations existantes) ;

• Un manque de soutien à l’accès à la connaissance (technique, réglementaire et financière).

La formation des maîtres d’ouvrage (souvent publics dans le cadre de la commande publique d’État ou des collectivités locales) et des donneurs d’ordres au sens large est un des points qui ressort systématiquement des échanges avec les acteurs économiques de cette filière. Par exemple, l’évolution des normes environnementales et des techniques nouvelles n’est pas toujours maîtrisée par les commanditaires, et les cahiers des charges ne sont pas toujours en phase avec les objectifs environnementaux ni clairs dans leurs exigences.

7.5. EVALUATION DES PERSPECTIVES DE L’ACTIVITE LIEES A LA FILIERE GEOTHERMIQUE A L’HORIZON 2020 ET 2050 EN PICARDIE

Les inventaires et études prospectives réalisés dans le cadre du CRSAE (schéma régional climat air énergie) de la région Picardie ont permis de fixer les objectifs de production de la filière géothermique à 26,5 kTep par an à l’horizon 2020 et à 250 kTep à l’horizon 2050.

Compte tenu de la demande complémentaire d’une estimation d’un objectif de contribution de la géothermie au potentiel d’énergies renouvelables accessible en Picardie par croisement des ressources géothermales et des besoins, il convient de considérer que l’exercice réalisé dans le présent chapitre sera progressivement affiné.

7.5.1. Performance énergétique d’un doublet géothermique

Ces objectifs du SRCAE ne pourront être atteints qu’en augmentant la taille du parc géothermique de la région Picardie, tant le nombre d’opérations sur nappes que celui des sondes géothermiques. L’état des lieux des opérations géothermiques en cours d’exploitation permet d’estimer la production actuelle à environ 1,6 kTep par an.

Pour déterminer le nombre nécessaire de doublets géothermiques, les calculs suivants seront focalisés sur les aquifères les plus favorables aux deux types de géothermie considérés dans le cadre de cette étude :

• La géothermie très basse énergie avec des doublets captant les systèmes aquifères superficiels ;

• La géothermie basse énergie avec des doublets captant les aquifères profonds.



En ce qui concerne les systèmes aquifères superficiels (moins de 100 m de profondeur), l’aquifère de la Craie est bien adapté à la géothermie basse énergie grâce au débit exploitable élevé qu’il offre et à sa profondeur d’accès assez faible.

Quant aux aquifères profonds, le Dogger représente l’aquifère le mieux connu et, par conséquent, directement envisageable pour la géothermie basse énergie avec un débit exploitable relativement élevé et une température comprise entre 30°C et 60°C (voire 70°C) sur la quasi-totalité du sud de la région picarde (Oise et partie sud de l’Aisne sous une ligne est-ouest passant par Laon).

La caractérisation des aquifères superficiels et profonds réalisée dans le premier volet de cette étude montre une grande hétérogénéité des deux principaux critères permettant de déterminer la puissance énergétique produite par un doublet (le débit exploitable et la température de l’eau). Dans le cadre de cet exercice, les valeurs suivantes (Tableau 17) seront retenues représentant une moyenne sur l’ensemble des ouvrages inventoriés.

Aquifère Craie sénonienne Calcaire Dogger

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Tableau 17 - Débit et �T moyens sur les aquifères de la Craie du Sénonien et des Calcaires du Dogger

La valeur du �T correspond à la différence entre la température de l’eau de l’aquifère capté et celle de l’eau refoulée au niveau du puits de réinjection du doublet. Cette dernière est de l’ordre de 6°C pour les aquifères superficiels et de l’ordre de 35°C pour l’aquifère du Dogger, éventuellement assisté par pompes à chaleur (cas de Creil).

La puissance produite par chaque doublet est calculée grâce aux formules ci-dessous qui diffèrent selon qu’il s’agisse d’un mode de fonctionnement hivernal (puissance chaude pour le chauffage ou l’eau chaude sanitaire) ou d’un fonctionnement estival (puissance froide pour la climatisation).

Les deux formules sont les suivantes :

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De façon générale, à débit d’eau géothermale identique et ∆ identique, la puissance froide utilisée sera inférieure à la puissance utilisée en mode chaud. Cela s’explique par le fait que mode chauffage la puissance électrique de la PAC s’additionne à celle de la géothermie alors qu’en mode production de froid (climatisation), la puissance géothermique correspond à la somme de l’énergie prélevée (refroidissement) et de la puissance électrique de la PAC.

Dans le cadre de cette étude et par expérience sur les performances des machines thermodynamiques disponibles sur le marché, nous admettrons un COP égale à 4 (production de chaud) et un CFR égale à 3,5 (production de froid).

Ainsi, la puissance chaude maximale susceptible d’être produite en exploitant un doublet captant l’aquifère de la Craie est de 696 kW, et elle est égale à 7 037 kW pour un doublet captant l’aquifère des Calcaires du Dogger. Quant à la production d’énergie froide, cette puissance sera de 403 kW pour la Craie et 4 222 kW pour le Dogger ; ce dernier cas étant sans doute assez peu réaliste et étant donc donné à titre d’exemple.

Dans les deux cas (chaud et froid), les puissances géothermiques (puissance thermique échangée avec les formations géologiques) seront respectivement : 520 kW pour l’aquifère de la Craie et 5,4 MW pour l’aquifère des Calcaires du Dogger.

Cette puissance crête représente la puissance à laquelle il sera fait appel quand le besoin énergétique est maximal (périodes de grands froids en mode hivernal par exemple). Le reste de la saison, la puissance produite, régulée par le débit, correspond au besoin énergétique à satisfaire, tel qu’identifié au travers de la courbe monotone du bâtiment considéré (Figure 45).

Cette courbe monotone schématique, donnée ici à titre d’exemple et représentant les besoins en chauffage et en eau chaude sanitaire (ECS) d’un bâtiment collectif basse consommation, montre un besoin en puissance constant égal à 15 W/m2 SHON au cours de toute l’année pour l’ECS, mais variable entre 0 et 45 W/m2 SHON pour le chauffage. De plus, il est fait appel au chauffage uniquement durant la saison de chauffe qui peut s’étendre jusqu’à 233 jours. Le reste de l’année, correspondant plus ou moins à la période été, où le seul besoin identifié est celui lié à l’ECS.

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7.5.2. Estimations du nombre nécessaire de sondes et de doublets pour atteindre les objectifs du SRCAE

a) Contribution énergétiques des sondes géothermiques

Dans la contribution globale de la géothermie à la fourniture énergétique de la région Picardie, il sera considéré une part produite par des sondes géothermiques verticales (SVG) individuelles ou par des champs de sondes géothermiques. Les utilisateurs ont recours aux sondes lorsqu’aucun aquifère n’est disponible, lorsque les aquifères présents ne fournissent pas les débits requis ou lorsque l’absence d’opération de maintenance est un critère de décision.

L’inventaire des opérations géothermiques en région Picardie menés dans le cadre de cette étude (chapitre 6.1.1) a permis d’estimer l’existence de 24 installations de géothermie sur sondes et 270 sur nappes, ce qui représente environ 8 % d’opérations avec SGV en termes de nombre global d’opérations.

Cependant, en termes de contribution énergétique, il est délicat d’estimer la part des sondes du fait qu’il faut avoir une idée précise de la production de l’ensemble des 294 installations actuellement répertoriées. L’estimation de la contribution des SVG est comprise entre 10% et 20% de l’énergie géothermique annuelle.

Dans le cadre de ce projet, il sera considéré une part de 10% comme contribution des sondes géothermiques à l’horizon 2020 et 20% à l’horizon 2050, notamment en considérant que la part des SGV répond à une considération de préservation des nappes aquifères.

Le complément restera fourni par de la géothermie sur nappes superficielles et profondes.

142

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7.6.2. Activité liée au pompes à chaleur et leur installation

Réaliser une estimation de l’impact des objectifs fixés par le SRCAE sur le marché de l’emploi dans le secteur des pompes à chaleur utilisées en géothermie, depuis la fabrication de la PAC jusqu’à sa mise en place et son installation reste une opération délicate pour laquelle on ne peut pas bénéficier d’un précédent.

Cela s’explique par la difficulté qui existe à distinguer l’activité proprement liée à la pompe à chaleur géothermique et celle liée à d’autres tâches communes à tout type d’installation énergétique (chaudière à gaz, chaufferie au bois, etc.).

Il existe par ailleurs, une grande disparité dans le volume de l’activité créée selon qu’il s’agisse de géothermie basse énergie avec PAC alimentant un réseau de chaleur ou de géothermie très basse énergie pour satisfaire des besoins plus restreints.

En première approche, on admettra que l’emploi dans la filière géothermie se constate principalement dans les entreprises d’exécution et d’ingénierie.

Pour chiffrer les emplois, on se réfèrera :

• Aux résultats d’une étude menée dans le cadre du projet européen GeoTraiNet (www.geotrainet.eu - Geo-Education for a sustainable geothermal heating and cooling market) qui évalue à 10 jours-hommes la durée d’installation moyenne d’un chantier d’une pompe à chaleur

• Aux statistiques consolidées par l’EUROBSERV’ER, version 2011, qui estime que le nombre total de pompes à chaleur en France est de 139 688 en 2009 et 151 938 en 2010, pour une puissance énergétique globale de 1 536,6 MW et 1 671,3 MW respectivement (Figure 51).

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La distribution et l’installation d’une pompe à chaleur moyenne gamme nécessitent 3 à 4 jours pour une équipe de 2 ou 3 personnes ayant une qualification de techniciens « installateur thermique et climatique » soit de l’ordre de 10 jours d’activité par installation.

Au final, hors réalisation des forages, l’activité créée directement par la mise en place des PACg atteint 205 000 jours pour l’objectif SRCAE 2020 et 2 940 000 jours pour celui de 2050.

7.6.3. Activité liée aux ouvrages géothermiques et leurs réalisations

a) Doublets géothermiques profonds

La réalisation d’un doublet captant un aquifère profond (les calcaires du Dogger par exemple) à une profondeur comprise entre 1 000 m et 1 500 m nécessite l’intervention d’une équipe principale de forage composée d’une quinzaine de personnes et de plusieurs équipes de services auxquelles le foreur fait appel, et qui sont composées de deux ou trois personnes chacune selon la taille du chantier (Tableau 19).

Ce type de forages profonds est réalisé sans arrêt, jour et nuit, 7 jours / 7 durant une période de 4 à 6 mois pour un doublet géothermique.

Ainsi, l’équipe forage est présente en permanence sur le chantier avec quatre personnes au moins incluant un chef de poste et trois manœuvres travaillant en 3 x 8 heures, auxquelles s’ajoutent quotidiennement un chef de chantier et un mécanicien.

Le tableau suivant résume les différentes équipes impliquées dans un forage profond avec les profils correspondant :

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Équipe géologie 2 2 géologues Traitement de déchet 3 1 conducteur

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Tableau 19 - Les profils de métier intervenants dans la réalisation d'un forage profond

La réalisation d’un doublet géothermique profond pourrait alors représenter l’équivalent de 3 780 jours d’activité répartis en profils et métiers comme indiqué en Figure 52.

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Une partie de ces emplois ne concerne pas directement le marché régional en Picardie. C’est le cas notamment, pour l’activité liée aux forages géothermiques profonds réalisés par des entreprises disposant d’une envergure nationale, voire européenne. Avec les hypothèses de cette étude, cette part représente 10% de l’objectif 2020 et 2% de l’objectif 2050.

Enfin, cette estimation ne tient pas compte de l’impact de la filière géothermique sur le secteur des bureaux d’étude et d’ingénierie du fait que les études de préfaisabilité et de faisabilité, pour l’aspect « géologie et hydrogéologie du sous-sol » ou l’aspect « thermique du bâti », ne sont pas réalisées systématiquement, notamment lorsqu’il s’agit de fourniture énergétique pour le secteur individuel alimenté par des SVG ou des doublets superficiels. Mais dans l’ensemble, ce secteur d’activité serait impacté dans de légères proportions en comparaison avec l’implication forte des entreprises d’exécution, notamment les foreurs et les sociétés de services associées, ainsi que les installateurs de la machinerie thermodynamique.

7.7. DÉFINITION D’ÉLÉMENTS D’UN PLAN D’ACTIONS STRATÉGIQUES

La filière géothermie doit actuellement répondre à deux grands enjeux :

1. Réussir à se développer fortement et conformément aux attentes relayées par la directive européenne sur les énergies renouvelables (2009/28/CE), déclinées au niveau français à travers les lois dites « Grenelle 1 » et « Grenelle 2 » et la PPI Chaleur 2009-2020 (Programmation Pluriannuelle des Investissements de production de chaleur), pour laquelle l’objectif est une multiplication par 6 de la production de chaleur géothermique entre 2006 et 2020.

2. Réussir à se développer dans de bonnes conditions de durabilité, c'est-à-dire, dans le respect de la ressource et des autres usages de cette ressource. Ce second enjeu passe par un encadrement réglementaire et normatif qui existe déjà mais qui devra évoluer et s’adapter aux technologies les plus couramment utilisées et à la masse d’opérations attendue.

Les éléments structurants sont à distinguer en fonction des différentes filières : pour le particulier, le collectif/tertiaire et l’alimentation des réseaux de chaleur.

Dans le rapport « Filières industrielles stratégiques de l’économie verte » produit par MEEDDM / CGDD en Mars 2010, les conditions de succès pour permettre un développement satisfaisant de la filière géothermique. Elles sont ci-après retranscrites et développées au niveau régional.


7.7.1. Géothermie superficielle pour le particulier et le collectif/tertiaire :

Du côté de la demande, la réussite du développement d’une filière local peut nécessiter un soutien prolongé des pouvoirs publics pour lever les freins au développement de la géothermie superficielle :

- En premier lieu l’information et la formation des maîtres d’ouvrage, des acteurs du bâtiment et des particuliers sur les possibilités offertes par la géothermie sur aquifère superficielle, notamment par la mise à disposition de cartes de potentiel, de guides techniques et de fiches technico-économiques d’opérations remarquables en région Picardie. Cela passe également par une meilleure sensibilisation à la géothermie des conseillers présents dans les espaces info-énergie et l’organisation de stages à destination des maitres d’ouvrage. Le programme d’une formation continue à destination des maîtres d’ouvrage devra inclure :

Évaluation des besoins thermiques du bâtiment adaptée au contexte de la géothermie en Picardie :

• Etudes de l’adéquation d’un bâtiment avec un système géothermique ; • Calcul du dimensionnement de la PAC géothermique ;

Montage de projet géothermique :

• Étapes du montage d’un projet géothermique ; • Retro-planning et délais types de chaque étape du montage de projet ; • Points clés de vigilance ; • Coûts et obligations réglementaires ; • Demandes de subventions ; • Contacts clés en région lors de chaque étape du montage de projet.

- La réalisation d’un annuaire "vivant" des acteurs spécialisés dans la géothermie semble par exemple pertinente pour structurer les acteurs et les rendre visibles via le développement d’un site internet comme c’est actuellement le cas en région Haute –Normandie. L’ADEME, Direction Régionale Haute Normandie, et ses partenaires dans le cadre de leur accompagnement à la généralisation des bâtiments durables et spécialement les Bâtiments Basse Consommation, ont créé un annuaire de professionnels du bâtiment durable et du bâti BBC en Haute Normandie (www.batimentdurablehn.fr) pour faciliter l’identification des acteurs impliqués dans la démarche - de la conception à la mise en œuvre -.

- L’organisation de journées de rencontre des acteurs de la géothermie en Picardie a également été proposée lors d’un comité de suivi de cette étude. Elle permettrait de mettre en contact les acteurs de la géothermie tout en informant sur les opérations déjà existantes dans la région. Cette journée pourrait s’articuler autour d’une démonstration/visite sur un site témoin en fonctionnement.

- Les maîtres d’ouvrage doivent être incité à la souscription d’un dispositif de couverture du risque tel que la garantie AQUAPAC pour les opérations sur aquifères superficiels. Les opérations de plus de 30 kW, et de moins de 100 m de profondeur, souscrivant à cette garantie sont assurées contre le risque de ne pas trouver la



ressource attendue (adéquate avec le projet), ou de voir les caractéristiques de cette ressource diminuer au cours des dix premières années du projet.

- Les subventions du Fonds Chaleur doivent être pérennisées pour les opérations de chauffage de bâtiments collectifs ou tertiaires.

- Pour le cas spécifique des maisons individuelles, le soutien à l’installation de pompes à chaleur géothermiques se montre efficace, par exemple par des aides régionales et par le crédit d’impôt pour la géothermie.

- Le développement de nouvelles techniques pour le particulier, par exemple les solutions d’échangeurs compacts (corbeilles), solutions intermédiaires entre les échangeurs verticaux (sondes géothermiques verticales) et les échangeurs horizontaux, peut représenter une opportunité car ces techniques requièrent uniquement les compétences des acteurs de la construction traditionnelle et donnent accès à un bon compromis performance / investissement. - La mise en place de plate-forme technologique « énergie bâtiment » ciblée sur les pompes à chaleur géothermiques, dans laquelle les acteurs de l’innovation, de la formation, de l’installation peuvent interagir, pourrait représenter un catalyseur pour la filière au niveau régional. - La formation continue des professionnels du bâtiment est essentielle pour garantir une mise en œuvre performante à travers la mise en place de structure de formation initiale et continue. - la certification des professionnels, notamment le label Qualiforage pour les foreurs et le label QualiPAC pour les installateurs, pour améliorer la qualité des installations doivent être favorisés pour l’ensemble des projets. - Les opérations existantes doivent être mieux recensées pour d’abord capitaliser les connaissances acquises (milieu naturel, performances, coûts, …) et contribuer à restreindre le risque de conflit d’usage. Ce recensement pourrait être réalisé par un observatoire régional regroupant l’ADEME, la DREAL, le BRGM, le Conseil régional et les représentants de la filière (AFPG par exemple). Une telle action augmentera la visibilité des réalisations, et permettra de partager et diffuser les bonnes pratiques et retour sur expériences, notamment auprès des maîtres d’ouvrage.


7.7.2. Géothermie profonde pour l’alimentation des réseaux de chaleur :

Ce marché liés aux réseaux de chaleur, encore peu dynamique, reste à créer, que ce soit en métropole ou en Picardie. Deux freins majeurs sont spécifiques : le risque géologique et l’aspect économique.

Le risque géologique :

Le risque, après avoir investi dans un forage coûtant plusieurs millions d’euros, de ne pas trouver la ressource attendue est rarement acceptable pour un maître d’ouvrage privé. Aussi, il est nécessaire, pour mobiliser des opérateurs privés sur ce marché de mettre en place un cadre institutionnel comportant à minima :

• L’exploration et la qualification de la ressource à l’échelle infra régionale par la puissance publique pour améliorer la connaissance des potentiels avérés des nappes profondes et pour susciter la prise en compte de la géothermie au moment des études de préfaisabilité.

• Des dispositifs soutenus par des fonds publics permettant, par exemple, de mutualiser les risques (fonds de garantie) ou de les effacer pour l’opérateur (mécanisme d’avance remboursable).

L’aspect économique :

Les réseaux de chaleur, notamment géothermiques, impliquent des investissements élevés et fortement structurants ; ce qui implique de restreindre les incertitudes, en particulier celles liées à l’économie des projets géothermiques qui peuvent être soumis à la concurrence d’autre solutions. Pour conforter l’adhésion des maitres d’ouvrage, on peut compter sur les trois dispositions suivantes :

• La pérennisation des subventions du Fonds Chaleur et les différents mécanismes incitatifs pour le développement des réseaux de chaleur « vertueux » et leur conversion aux énergies renouvelables (pour bénéficier, entre autres, de la réduction de TVA à partir de 50 % de production d’origine renouvelable ou de récupération) devraient favoriser le développement de réseaux de chaleur, en particulier les réseaux à basse température qui sont compatibles avec les ressources géothermiques. Ce dispositif incitatif doit lever le frein économique.

• Concernant leur alimentation par géothermie, il est important de développer les réseaux de chaleur, conformément aux préconisations du rapport « Propositions pour le développement des énergies renouvelables appliquées au bâtiment » issu du Groupe de travail "Énergies renouvelables appliquées au bâtiment" du Plan Bâtiment Grenelle. Il s’agit notamment de mettre en place des démonstrateurs permettant de valider le bon fonctionnement de ces installations géothermiques sur des aquifères profonds en Picardie. Il convient de s’inspirer du modèle développé depuis trente ans en Ile de France, en s’appuyant sur les collectivités qui en ont la compétence. La mise en place d’une plate-forme de recherche et d’essais sur forage profond (étude de faisabilité en cours à l’Institut Lasalle de Beauvais)



pourrait contribuer à relancer l’intérêt des décideurs régionaux vis-à-vis de cette source énergie.

• Il est également essentiel de sécuriser la couverture du risque de ces opérations. Pour les opérations sur aquifères profonds, la SAF-Environnement propose une garantie court terme (assurance contre le risque d’échec du premier forage) et long terme (garantie sur 20 ans de la pérennité de la ressource). Concernant le court terme, elle assure 65 % du coût de l’investissement sur le premier forage. Certaines régions, comme l’Ile-de-France couvrent, en complément, 25 % de plus. Le maître d’ouvrage est alors garanti à 90 % de l’investissement sur son premier forage



8. Conclusion

Les techniques géothermiques, notamment les pompes à chaleur, contribuent à la réduction des consommations d’énergies fossiles (importées) et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Leur mise en œuvre est encadrée par les textes s’appliquant à l’exploitation des eaux souterraines par forage et aux opérations de géothermie : le code minier et ses textes d'application, le code de l’environnement, le code de la santé publique et le code général des collectivités territoriales. Ces textes évoluent périodiquement dans un esprit de clarification.

Pour concourir à un développement de la filière géothermie, qui est pratiquement à créer en Picardie où le marché est à ce jour peu développé, de nombreuses dispositions existent : démarches qualités, garanties (Aquapac, Qualiforage, …), aides financières (crédit d’impôt, éco-prêt à taux zéro, incitations de l’ADEME, Feder, ...).

Le SCRAE de Picardie a fixé des objectifs ambitieux pour la filière géothermie aux horizons 2020 et 2050. Néanmoins comme l’a mis en évidence le diagnostic de la filière, des freins au développement de la géothermie subsistent en Picardie : un manque de structuration de la filière, un manque de visibilité des actions existantes, et un manque de soutien à l’accès à la connaissance de cette filière.

L’atteinte des objectifs du SCRAE ne se fera pas sans une mobilisation des acteurs pour accompagner une mutation des comportements face à la géothermie très basse température et basse température. L’accent semble devoir être mis plus spécifiquement sur la géothermie basse énergie couplée à des réseaux de chaleur et il faut donc convaincre les donneurs d’ordre. La formation des maîtres d’ouvrage, des acteurs du bâtiment et des particuliers apparait alors indispensable pour susciter de l’intérêt vis à vis de cette énergie renouvelable insuffisant exploitée en Picardie.

Parallèlement, pour soutenir et consolider l’offre, les pouvoirs publics auront à soutenir l’émergence de projets démonstrateurs permettant de valider en Picardie le bon fonctionnement d’installations géothermiques, en particulier sur des installations collectives sur aquifères profonds et sur champs de sondes.

Cette croissance verte représente un potentiel de création d’emplois au cours de la prochaine décennie qui est évalué à 140 ETP pour atteindre l’objectif du SCRAE 2020 pour la filière géothermique et à 480 ETP pour atteindre l’objectif 2050.

Une part majoritaire de l’activité concernera la distribution et l’installation des PACg mais une partie des emplois ne se limitera pas à la Picardie. C’est le cas notamment, pour l’activité liée aux forages géothermiques profonds qui, aujourd’hui, sont réalisés par des entreprises disposant d’une envergure nationale, voire européenne.

La réalisation de ces créations d’emploi reste évidemment conditionnée à la vérification de certaines hypothèses de l’étude (prix des énergies, mécanismes incitatifs, …).



9. Bibliographie

OUVRAGES :

ADEME, ARENE IDF, BRGM (2008) – Guide technique. Pompe à chaleur géothermique sur aquifère, Conception et mise en œuvre. Collection Scientifique et technique. 72 p.

ADEME (2012) – Les chiffres clés du Bâtiment 2010. Edition 2011.

ADEME (2010) - Marchés, emplois et enjeux énergétiques des activités liées à l'amélioration de l'efficacité énergétique et aux énergies renouvelables : situation 2008-2009 - Perspectives 2010. 201 p.

ADEME Haute-Normandie (2011) – État des lieux et perspectives de développement de la filière géothermique en Haute Normandie. Étude Burgeap et Ernst & Young RRn00285c/A20444/CRnZ092321. 112 p.

ADEME, BRGM (2010) – Guide technique. La géothermie et les réseaux de chaleur. Guide du Maitre d’Ouvrage. Collection Scientifique et technique. 65 p.

ADEME, BRGM (2008) – La géothermie. Quelles technologies pour quels usages ? 2e édition. Collection Les enjeux des Géosciences. 65 p.

Analy M., Bel A., Bouzit M., Le Brun M.- (2011) - Évaluation des possibilités de développement de la géothermie sur le territoire de l’opération d’intérêt national de l’EPADESA. Rapport BRGM

ANSES (2011) – Analyse des risques sanitaires liés à l’installation, à l’exploitation, à la maintenance et à l’abandon de dispositifs d’exploitation d’énergies renouvelables (géothermie, capteurs solaires et éoliennes) dans les périmètres de protection des captages d’eau destinée à la consommation humaine. Avis de l’Anses. Rapport d’expertise collective. Août 2011. 65 p.

Commissariat général au développement durable (2011) - Bilan énergétique de la France pour 2010. RéférenceS. Juin 2011.69 p.

Commissariat général au développement durable (2010) - Les filières industrielles stratégiques de l’économie verte. RéférenceS. Mars 2010.174 p.

Commissariat général au développement durable (2009) - Les éco-activités et l’emploi environnemental. Périmètre de référence. Résultats 2004-2007. Études & documents n°10. Juillet 2009. 48p.


Conseil d’orientation pour l’emploi (2010) - Croissance verte et emploi. Rapport du 25 janvier 2010.

Chartier R., Jouanneau J., Saint Martin M., Brun J., Poux A. (2012) – Inventaire du potentiel géothermique en région Rhône-Alpes, État des lieux et étude du potentiel – Rapport final – BRGM RP-60684-FR, 188 p., 108 ill., 3 ann.

Direction Générale de l’Énergie et du Climat (2011) - L’industrie des énergies décarbonées en 2010. Rapport. 189 p.

Eurobserv’er (2012) – État des énergies renouvelables en Europe. Edition 2011. 11ème bilan.

Gournez P., avec la collaboration de MONNOT P. (2006) - Guide d’aide à la décision pour l’installation de pompes à chaleur sur nappe aquifère en région Ile-de-France. Partie 2 : Guide technique, administratif et méthodologique. Rapport final. BRGM/RP-53306-FR, 149 p., 14 fig., 7 ann.

Legrand C., Allier D., Nachbaur A. avec la collaboration de Belkacim S., Coueffe R., Herniot P., Tourlière B. (2010) – Atlas du potentiel géothermique très basse énergie de la région Franche-Comté. Rapport final. BRGM RP-58768-FR, 255 p., 103 ill., 13 annexes.

Picot J. et Pira K. (2011) – Atlas du potentiel géothermique très basse énergie des aquifères de la région Nord-Pas de Calais. Rapport final. BRGM/RP-60244-FR, 2 tomes, 274 p., 90 fig., 19 tabl., 10 annexes Poux A., Goyénèche O., Le Brun M., Martin J.C., S. Noel, Zammit C., Salquèbre D. (BRGM), Lecomte A., Fillacier S. (GEOGREEN), Marre D. (EGEE Développement) (2012) – Prospectives de développement de la géothermie en région Centre (GEOPOREC). Rapport final. BRGM/RP-60336-FR, 97 p., 28 ill., 4 ann.

Urban S., Vandenbroucke H., Jauffret D., Roblet P., Colin A., Chabart M., Hoogstoel R., Nguyen D., Marchal J.P., Picot J., Pira K., David P.Y., Udhin Z., Arnaud L., Lereculey A., Conil P., Rodriguez G., Chretien P., Minard D., Thinon-Larminach M., Cailleaud T., Brenot A., Chretien M., Bézèlgues-Courtade S., Martin J.C. (2009) – PNIGRA : Programme National des Inventaires Géothermiques Régionaux sur Aquifères. Rapport final. BRGM/RP-57915-FR, 195 p., 85 fig., 32 tab., 2 ann.

Varet J. (1982) – Géothermie basse énergie : usage direct de la chaleur. Masson.



SITES INTERNET :

ADEME : http://www.ademe.fr

Association Française Pour les Pompes à Chaleur (AFPAC) : http://www.afpac.org

Association Française des Professionnels de la Géothermie (AFPG) http://www.afpg.asso.fr

BRGM : http://www.brgm.fr

Code minier, code de l’environnement, code de la santé public, code général des collectivités territoriales : http://www.legifrance.gouv.fr

Géothermie Perspectives (site dédié à la géothermie mis en ligne par l’ADEME et le BRGM) : http://www.geothermie-perspectives.fr

Grenelle de l’environnement : http://www.legrenelle-environnement.fr

Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l'Énergie : http://www.developpement-durable.gouv.fr

Région Picardie : http://www.picardie.fr

Syndicat national des entrepreneurs de puits et forages d’eau (SFE) : http://www.sfe-foragedeau.com



Annexe 1

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Annexe 2

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Dans le cadre de la politique de l’ANAH en faveur de la lutte contre la précarité énergétique, une éco-prime de 1 000 € peut venir compléter cette subvention, si :

- Le logement doit être classé en étiquette F ou G à l’occasion de l’évaluation thermique effectuée avant les travaux

- Le gain énergétique obtenu après réalisation des travaux doit être d’au moins 30 % sur la consommation conventionnelle.

Pour les propriétaires bailleurs : Les propriétaires qui louent ou souhaitent louer un bien immobilier en réalisant ou non des travaux peuvent conventionner leur logement, obtenir un rabattement fiscal et également obtenir une subvention supplémentaire de l’ANAH, ou éco-prime de 2000€.

Conditions d’obtentions : - Le diagnostic de performance énergétique après travaux doit attester d’un gain d’au

moins deux classes d’étiquette « énergie ». - Le niveau de performance énergétique atteint doit être au minimum l’étiquette C ou D

suivant le contexte local. - Le logement doit faire l’objet d’un conventionnement social ou très social ou d’un

financement au titre de la sortie d’insalubrité ou de péril.

Pour les copropriétés : Les syndicats de copropriétés pour des travaux sur les parties communes peuvent également obtenir des aides de l’ANAH, dans le cas où 75 % des « lots » sont des habitations principales et où le logement a été achevé depuis au moins 15 ans à la date où la décision d’accorder la subvention est prise.

Le taux de subvention est de 35 % dans la limite d’un plafond de 13 000 € par lot d’habitation pour les immeubles en OPAH copropriété dégradée et de 50 % hors plafond de travaux pour les immeubles en plan de sauvegarde ou en OPAH copropriété présentant des pathologies lourdes.

Les aides de l’ANAH sont cumulables avec l’éco-prêt et le crédit d’impôt en faveur des économies d’énergie et du développement durable.

ANAH Agence Nationale d’Amélioration de l’Habitat

OPAH Opération programmée d’amélioration de l’Habitat

ANIL Agence Nationale pour l’Information sur le Logement

L’Eco Prêt à taux zéro

Fixé par les décrets et l’arrêté du 30 mars 2009

L’Eco Prêt à taux zéro est destiné à financer des travaux d’amélioration de la performance énergétique des logements achevés.

Conditions d’obtentions :

- Sans condition de ressources

- Logement existant construit avant le 1er janvier 1990

- Logement occupé à titre de résidence principale.

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• certains dispositifs fiscaux : o le crédit d’impôt en faveur du développement durable pour les

ménages dont les revenus fiscaux de référence de l'avant dernière année précédant l'offre d'Eco Prêt (N-2) n'excèdent pas 45.000 € et pour les années 2009 et 2010 (loi de finances rectificative pour 2009 : art. 8 / CGI : art. 44 quater U I 7° modifié).

Pour les autres ménages, le crédit d’impôt en faveur du développement durable ne sera possible que pour les travaux non financés par l’Eco Prêt ;

• le crédit d’impôt sur les intérêts d’emprunt pour l’acquisition pour les propriétaires occupants

• la déduction de charges pour la détermination des revenus fonciers pour les propriétaires bailleurs.

Pour en savoir plus :

http://ecocitoyens.ademe.fr/financer-mon-projet

http://www.anah.fr/

http://www.anil.org/



Annexe 3

Fiches types d’opération standardisées concernant la géothermie (Annexe 1 de l’arrêté

du 28 juin 2010)

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Annexe 4

Régimes juridiques applicables à la géothermie sur sonde : code minier (nouveau)

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Annexe 5

Régimes juridiques applicables à la géothermie sur nappe : code minier (nouveau) et code de

l’environnement

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192 BRRGM/RP-613665-FR, Tome 22 – Rapport final



Annexe 6

Nomenclature des opérations soumises à autorisation ou à déclaration en application des

articles L. 214-1 à L. 214-3 du code de l'environnement (Titres 1 et 5)



Article Annexe du décret n°93-743 du 29 mars 1993 relatif à la nomenclature des opérations soumises à autorisation ou à

déclaration en application de l'article 10 de la loi n° 92-3 du 3 janvier 1992 sur l'eau (abrogé au 23 mars 2007)

Modifié par Décret 2006-881 2006-07-17 art. 1 2° JORF 18 juillet 2006 en vigueur le 1er octobre 2006

Abrogé par Décret n°2007-397 du 22 mars 2007 - art. 4 (V) JORF 23 mars 2007

Le débit de référence du cours d'eau s'entend comme le débit moyen mensuel sec de récurrence cinq ans ci-après dénommé le débit. Les niveaux de référence R1, R2, S1, N1 et N2, les teneurs à prendre en compte ainsi que les conditions de dérogation sont fixés par arrêté conjoint du ministre chargé de la mer et du ministre chargé de l'environnement.

TITRE 1er

PRÉLÈVEMENTS

1.1.1.0. Sondage, forage, y compris les essais de pompage, création de puits ou d'ouvrage souterrain, non destiné à un usage domestique, exécuté en vue de la recherche ou de la surveillance d'eaux souterraines ou en vue d'effectuer un prélèvement temporaire ou permanent dans les eaux souterraines, y compris dans les nappes d'accompagnement de cours d'eau (D).

1.1.2.0. Prélèvements permanents ou temporaires issus d'un forage, puits ou ouvrage souterrain dans un système aquifère, à l'exclusion de nappes d'accompagnement de cours d'eau, par pompage, drainage, dérivation ou tout autre procédé, le volume total prélevé étant :

1° Supérieur ou égal à 200 000 m3/h/an (A) ;

2° Supérieur à 10 000 m3/an mais inférieur à 200 000 m3/an (D).

1.2.1.0. A l'exception des prélèvements faisant l'objet d'une convention avec l'attributaire du débit affecté prévu par l'article L. 214-9 du code de l'environnement, prélèvements et installations et ouvrages permettant le prélèvement, y compris par dérivation, dans un cours d'eau, dans sa nappe d'accompagnement ou dans un plan d'eau ou canal alimenté par ce cours d'eau ou cette nappe :

1° D'une capacité totale maximale supérieure ou égale à 1 000 m3/heure ou à 5 % du débit du cours d'eau ou, à défaut, du débit global d'alimentation du canal ou du plan d'eau (A) ;

2° D'une capacité totale maximale comprise entre 400 et 1 000 m3/heure ou entre 2 et 5 % du débit du cours d'eau ou, à défaut, du débit global d'alimentation du canal ou du plan d'eau (D).


1.2.2.0. A l'exception des prélèvements faisant l'objet d'une convention avec l'attributaire du débit affecté prévu par l'article L. 214-9 du code de l'environnement, prélèvements et installations et ouvrages permettant le prélèvement, dans un cours d'eau, sa nappe d'accompagnement ou un plan d'eau ou canal alimenté par ce cours d'eau ou cette nappe, lorsque le débit du cours d'eau en période d'étiage résulte, pour plus de moitié, d'une réalimentation artificielle. Toutefois, en ce qui concerne la Seine, la Loire, la Marne et l'Yonne, il n'y a lieu à autorisation que lorsque la capacité du prélèvement est supérieure à 80 m3/h (A).

1.3.1.0. A l'exception des prélèvements faisant l'objet d'une convention avec l'attributaire du débit affecté prévu par l'article L. 214-9 du code de l'environnement, ouvrages, installations, travaux permettant un prélèvement total d'eau dans une zone où des mesures permanentes de répartition quantitative instituées, notamment au titre de l'article L. 211-2 du code de l'environnement, ont prévu l'abaissement des seuils :

1° Capacité supérieure ou égale à 8 m3/h (A) ;

2° Dans les autres cas (D).

TITRE 5

RÉGIMES D'AUTORISATION VALANT AUTORISATION AU TITRE DES ARTICLES L. 214-1 ET SUIVANTS DU CODE DE L'ENVIRONNEMENT

Les règles de procédure prévues par le décret n° 93-742 du 29 mars 1993 ne sont pas applicables aux installations, ouvrages, travaux et activités figurant dans ces rubriques, lesquels sont régis par des dispositions particulières.

5.1.1.0. Réinjection dans une même nappe des eaux prélevées pour la géothermie, l'exhaure des mines et carrières ou lors des travaux de génie civil, la capacité totale de réinjection étant :

1° Supérieure ou égale à 80 m3/h (A) ;

2° Supérieure à 8 m3/h, mais inférieure à 80 m3/h (D).

5.1.2.0. Travaux de recherche et d'exploitation de gîtes géothermiques (A).

5.1.3.0. Travaux de recherche, de création, d'essais, d'aménagement ou d'exploitation des stockages souterrains soumis aux dispositions du décret n° 2006-649 du 2 juin 2006 :

a) Travaux de création et d'aménagement de cavités visées au 4° de l'article 3 (A) ;

b) Travaux de forage de puits visés au 5° de l'article 3 (A) ;

c) Essais visés au 6° de l'article 3 (A) ;



d) Mise en exploitation d'un stockage souterrain visée au 7° de l'article 3 (A) ;

e) Travaux de forage de recherche de cavité ou de formations souterraines visées au 2° de l'article 4 (D) ;

f) Travaux de forage de puits de contrôle visés au 3° de l'article 4 (D) ;

g) Essais visés au 4° de l'article 4 (D).

5.1.4.0. Travaux d'exploitation de mines :

a) Travaux d'exploitation de mines effectués dans le cadre de l'autorisation d'exploitation mentionnée à l'article 21 du code minier (D) ;

b) Autres travaux d'exploitation (A).

5.1.5.0. Travaux de recherche et d'exploitation des stockages souterrains de déchets radioactifs :

a) Travaux de recherche nécessitant un ou plusieurs forages de durée de vie supérieure à un an (A) ;

b) Autres travaux de recherche (D) ;

c) Travaux d'exploitation (A).

5.1.6.0. Travaux de recherches des mines :

a) Travaux de recherche visés au 2° de l'article 3 du décret n° 2006-649 du 2 juin 2006 (A) ;

b) Autres travaux de recherche visés au même décret (D).

5.1.7.0. Travaux de prospection, de recherche et d'exploitation de substances minérales ou fossiles non visées à l'article 2 du code minier et contenues dans les fonds marins du domaine public (A).

5.2.1.0. Effluents radioactifs provenant d'une installation nucléaire de base (INB) (A).

5.2.2.0. Entreprises hydrauliques soumises à la loi du 16 octobre 1919 relative à l'utilisation de l'énergie hydraulique (A).

5.2.3.0. Les travaux décidés par la commission d'aménagement foncier comprenant des travaux tels que l'arrachage des haies, l'arasement des talus, le comblement des fossés, la protection des sols, l'écoulement des eaux nuisibles, les retenues et la distribution des eaux utiles, la rectification, la régularisation et le curage des cours d'eau non domaniaux (A).



Annexe 7

Fiche de déclaration en mairie des prélèvements, puits et forages réalisés à des fins domestiques

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Annexe 8

Déroulement d’une opération de géothermie pompe à chaleur sur aquifère



DÉROULEMENT D'UNE OPÉRATION DE GÉOTHERMIE POMPE À CHALEUR SUR AQUIFÈRE

Les résultats économiques d'une opération de géothermie dépendent de la qualité de sa conception et de sa réalisation, et surtout de l'adéquation entre la ressource géothermale et les besoins. En effet, les coûts d'investissement étant généralement plus lourds que dans le cas d'une opération de chauffage classique, la rentabilité de l'opération sera plus sensible à la limitation de la puissance installée aux besoins réels, et dépendra des choix qui seront effectués dans l'utilisation effective de l'énergie géothermale: débits de pompage, écart entre température de production et d'injection, régulation thermique...). Il convient donc d'optimiser la mise en adéquation de la ressource géothermale et des besoins thermiques. Les principales démarches successives pour la réalisation d'une opération de géothermie avec pompes à chaleur sur aquifère superficiel sont les suivantes : Analyse du contexte général et définition des objectifs - Caractéristiques hydrogéologiques du site (diagnostic fondé sur des inventaires régionaux, l'existence d'un SIG, des études sur des opérations voisines...). - Contexte urbanistique, choix socio-économique, politique et environnemental. - Évaluation des besoins en chaud et/ou en froid (estimation des puissances et des consommations). Organisation de la conception de l'opération - Choix d'un bureau d'études sous-sol. - Choix d'un bureau d'études surface. Étude de faisabilité - Aquifère cible, description des forages (doublet - puits unique). - Schéma et fonctionnement de la boucle thermique. - Caractéristiques de la solution technique retenue. - Définition du programme des travaux. Démarches administratives - Dossier de déclaration et/ou d'autorisation : déclaration code minier, loi sur l'eau, code environnement (puissance PAC), garantie Aquapac®. - Organisation de l'opération - Choix des ingénieries sous-sol, surface. Réalisation des ouvrages - Consultation des entreprises. - Suivi des travaux. - Interprétation des résultats. - Actualisation des données prévisionnelles. - Calage de l'opération. - Réception des ouvrages.


Mise en service Exploitation Maintenance



Annexe 9

Cahier des charges d’études de faisabilité d’une opération de géothermie pompe à chaleur sur

aquifère



CAHIER DES CHARGES D'ÉTUDES DE FAISABILITÉ D'UNE OPÉRATION DE GÉOTHERMIE POMPE À CHALEUR SUR AQUIFÈRE

Définition des principales caractéristiques de l'aquifère - Analyse du contexte géologique (en tenant compte des forages à proximité et en utilisant la base de données des forages BSS (www.infoterre.fr). - Choix de l'aquifère. - Coupe géologique prévisionnelle (profondeurs, épaisseurs, stratigraphie...). - Caractéristiques hydrogéologiques du réservoir (perméabilité, porosité, transmissivité, pression hydrostatique, chimie...). - Caractéristiques prévisionnelles d’exploitation : débit (avec pompage et en artésianisme). Analyse des besoins thermiques Il s'agit d'établir les caractéristiques des installations de production de chaleur : - Leur localisation et leur identification sur un plan. - La nature des bâtiments : logements, bureaux, commerces, locaux industriels... - Les besoins et les systèmes d'émission de la chaleur, de froid et d'ECS. - L’évaluation de la puissance thermique nécessaire par -7°C. - La nature des émetteurs de chauffage (loi d'eau). - Le mode de distribution régulation (chauffage et ECS). - Existence ou non de l'appoint - secours. Définition des installations sous-sol (boucle géothermale) - Étude de l'implantation du (des) site(s) de forage en fonction des terrains disponibles, des contraintes de forage, des nuisances du chantier, des interférences hydro-thermiques, de l'écoulement de la nappe. - Coupe technique des puits (profondeurs, diamètres et matériaux des tubages). - Programme des tests hydrogéologiques. - Détermination des puissances de pompage (production et réinjection), - Prise en compte de contraintes réglementaires spécifiques. Analyse de l'adéquation entre les besoins et la ressource géothermique, bilans - En fonction des hypothèses sur la ressource, il sera établi un bilan énergétique précisant notamment le nombre de MWh géothermiques susceptibles d'être distribués et les taux de couverture. - Synthèse et choix des solutions à retenir. - Pour chacune des variantes, le bilan des émissions de CO, et de NOx par rapport à la solution de référence sera établi. Coûts Investissements Boucle géothermale - Études, ingénierie, assurances, garantie. - Travaux de génie civil de la plateforme de forage. - Forages du ou des puits. - Équipements de pompage et variateurs (production et injection). - Échangeurs.


- Autres équipements. - Chaufferie. Installations de surface - Études, ingénierie, assurances. - Génie civil réseau. - Canalisations (longueur, diamètres, coût par ml). - Modification ou création des sous-stations. - Création ou adaptation de chaufferies d'appoint-secours. - Télégestion. Coûts d'exploitation - Électricité de pompage (production + réinjection), circulation surface. - Appoint. - Contrôles périodiques et suivi du réservoir. - Gros entretien et renouvellement. Couverture du risque géologique Le captage des aquifères comporte des risques géologiques. Ils pourront être couverts par la garantie Aquapac®. Financements de l'opération Aides: ADEME, Région, Autres. Il sera également pris en compte les ressources provenant des crédits carbone, des certificats d'économies d'énergies et du crédit d'impôt, dont pourraient éventuellement bénéficier certains utilisateurs. Analyse économique - Bilans Il s'agit de comparer la solution existante, à base d'énergies fossiles, et une solution de conversion à la géothermie. L'amortissement des investissements sera calculé sans subvention et avec subventions. On calculera ainsi les indicateurs financiers suivants : - Prix de revient du MWh de chaleur produite. - Temps de retour (brut, net). - Taux de rentabilité interne.



Annexe 10

Cahier des charges d’études de faisabilité d’une opération de géothermie pompe à chaleur sur

aquifère



Coûts d’investissements et d’exploitation Ce chapitre traite des coûts spécifiques aux solutions pompes à chaleur sur nappe. Il est important de rappeler que chaque cas est un cas spécifique, tant au niveau hydrogéologique que de la nature des besoins. Les valeurs indiquées ci-après relèvent des moyennes calculées à partir d'opérations récentes de l'ordre de 10 000 m² (bâtiment collectif/ tertiaire)22 en général en milieu urbain avec contraintes 1. ÉTUDES SPÉCIFIQUES Étude préalable : a priori, pas de coût si exploitation des données de la cartographie du potentiel géothermique. Étude de faisabilité : 2 000 à 3 000 € HT. Dossier de déclaration (ou autorisation) = notice d’incidence : 2 000 à 4 000 € HT. Maîtrise d’œuvre spécifique23

: 8 000 à 13 000 € HT suivant importance du projet, et limites de la mission. 2. FORAGES ET ÉQUIPEMENTS AFFÉRENTS Le coût parfois élevé des forages (au regard des débits donc des puissances attendus) peut s’expliquer par : - les contraintes générées par l’intervention en milieu urbain : encombrement des machines de forages, démarches pour intervention auprès des services de la voirie, les difficultés d’accès, - « une faible concurrence » : malgré un potentiel recensé au niveau national d’environ 30 foreurs, pour un projet donné, peu d’entreprises sont susceptibles d’intervenir. Pour beaucoup de ces entreprises l’essentiel de l’activité concerne des forages pour captage d’eau potable ou l’irrigation donc hors milieu urbain. 2.1. Forages Il est très complexe de définir une grille générale de coûts du poste forages et équipements tant la multiplicité des critères est importante. Quelques éléments de coûts peuvent être identifiés qu’il convient d’utiliser avec «précaution ».

22 Puissance de chauffage moyenne pour des logements : maison individuelle de 150m² : 2 à 3 kW, petit collectif : 10 à 50 kW et grand collectif > 100 kW.

23 Mission comprenant le pilotage, le suivi de travaux et l’interprétation des essais et tests hydrogéologiques.


Coûts du poste forages seuls (hors équipements, réseaux, électricité, etc.) : 800 à 2 000 € HT/ml 2.2. Équipements Sur ce poste également, les coûts varient suivant de nombreux critères : - caractéristiques des pompes (débit, hauteur manométrique, etc.), - les systèmes de régulation et capteurs mis en œuvre, - le linéaire des réseaux entre les puits de forages et le local technique de production. Sur la base d’opération récente, et pour un débit compris entre 60 et 100 m3/h (soit une puissance calorifique entre 625 et 1 045 kW24) le montant estimatif de ce poste est de : 25 000 à 70 000 € HT. 2.3. Maintenance Coût annuel d’un contrat de maintenance des puits et équipement : deux visites annuelles + rédaction d’un rapport : 1 500 à 3 000 € HT Opérations «exceptionnelles (fréquence entre 10 et 15 ans) - Examen endoscopique par vidéo : 2 500 € HT - Dépose des pompes et colonnes pour examen et éventuel détartrage : 8 000 € HT À noter que ce coût sera très variable suivant conditions d’accès (extérieur ou en local technique, horaires et autres contraintes liées au site). 3. ÉQUIPEMENTS DE SURFACE 3.1. Investissements Pompes à chaleur : Le montant de ce poste est bien évidemment très variable suivant la puissance globale, le nombre et le type de machine. En première approche, on peut estimer ce poste dans la « fourchette de coût » suivante avec pose et mise en service avec raccordement : 250 à 350 € HT/kW chaud. (Machine seule : environ 150 € HT/kW chaud) Distribution et émission : Le surcoût induit sur les poste émetteurs (augmentation des surfaces d’échanges : batteries, radiateurs) et distributions (augmentation des diamètres des réseaux) peut être estimé à environ 15 % du poste. On privilégie des matériels certifiés Eurovent (http://wwweurovent-certification.com).

24 Hypothèses : Pompe à chaleur avec un COP de 3, écart température prélèvement/rejet eau de nappe de 6 °C.



3.2. Maintenance Coûts estimatifs de la maintenance du poste pompe à chaleur, le coût de maintenance des autres équipements est sensiblement identiques quelle que soit la solution (PAC sur nappe ou Chaufferie + Groupe Froid, etc.).

Gamme de puissance frigorifique (kW)

Coût du contrat de maintenance du type P2

100 - 200 4 500 € HT/an 200 - 400 5 500 € HT/an 400 - 600 7 000 € HT/an 600 - 800 10 000 € HT/an

800 - 1 000 15 000 € HT/an 4. REDEVANCES

L’assiette de la redevance correspond à la quantité d'eau réellement puisée dans le milieu naturel (prélèvement) à laquelle s'ajoute la quantité d'eau non restituée (consommation).

Cette redevance est fonction du type d'activité du consommateur et du débit d'eau prélevé.

L’article 84 de la loi sur l'eau du 30 décembre 2006 concernant les redevances exonère la géothermie des taxes. Au 1er septembre 2007, les décrets d'application n'étaient pas encore publiés.

Selon I’Agence de l'eau Seine-Normandie, si l'eau est réinjectée, cette exonération est totale sous réserve de justifier de la mise en œuvre de certaines « précautions techniques" (contrôle de la température de rejet et éventuellement by-pass de la réinjection et rejet dans le réseau d'assainissement en cas de dépassement des seuils autorisés (30 °C et écart prélèvement / rejet <11°C).



Annexe 11

Enquête auprès des professionnels de la géothermie en Picardie

Atlas du pot

BRGM/RP-6

entiel géother

61365-FR, Tom

rmique de la ré

me 2 – Rappo

égion Picardie

ort final


2199

Atlas du pot

BRGM/RP-6

entiel géother

61365-FR, Tom

rmique de la ré

me 2 – Rappo

égion Picardie

ort final


221

Atlas du pot

BRGM/RP-6

entiel géother

61365-FR, Tom

rmique de la ré

me 2 – Rappo

égion Picardie

ort final


2233

Atlas du pot

BRGM/RP-6

entiel géother

61365-FR, Tom

rmique de la ré

me 2 – Rappo

égion Picardie

ort final


2255



Annexe 12

Flyer des métiers verts du bâtiment en Picardie

Atlas du pot

BRGM/RP-6

entiel géother

61365-FR, Tom

rmique de la ré

me 2 – Rappo

égion Picardie

ort final


2299



Annexe 12

Programme PAQ dans les lycées professionnels et centres de formation en Picardie

Atlas du pot

BRGM/RP-6

entiel géother

61365-FR, Tom

rmique de la ré

me 2 – Rappo

égion Picardie

ort final


2333



Annexe 13

Glossaire hydrogéologique et géothermique



AQUAPAC Procédure (de type assurance) permettant de garantir la ressource en eau à faible profondeur utilisée pour une pompe à chaleur. Aquifère Formation géologique contenant de façon temporaire ou permanente de l'eau mobilisable, constituée de roches perméables et capable de la restituer naturellement et/ou par exploitation. On distingue : - Aquifère à nappe libre : l’aquifère reposant sur une couche très peu perméable est surmontée d'une zone non saturée en eau. - Aquifère captif (ou nappe captive) : dans une nappe captive, l'eau souterraine est confinée entre deux formations très peu perméables. Lorsqu'un forage atteint une nappe captive, l'eau remonte dans le forage. Banque des données du sous-sol - BSS La banque des données du Sous-sol est la base de données nationales des ouvrages souterrains déclarés sur le territoire français. Elle regroupe les informations techniques acquises lors des forages et collectées auprès des foreurs et des maîtres d'ouvrage. Sa consultation peut se faire : .- sur le site InfoTerreTM, .- dans chaque service géologique régional, .- au centre national de consultation à Paris. Bassin artésien Structure géologique, souvent de grandes dimensions, dans laquelle l'eau est sous pression. Boucle géothermale Circuit de l’eau souterraine (eau géothermale) puisée dans l’aquifère et qui y retourne. Elle cède dans la centrale ses calories à la boucle géothermique. Boucle géothermique Circuit de l’eau en surface, eau de la ville envoyée dans le réseau de distribution de chaleur qui dessert les bâtiments. Boue de forage Fluide utilisé en forage rotary et injecté en continu par les tiges au cours du forage. La boue est constituée d'eau, d'argile (bentonite), de sable, d'air comprimé, de polymères et d'huile émulsionnée selon les cas. Caractéristiques de l’eau Le terme de qualité porte sur le caractère corrosif et ou incrustant de l'eau de nappe qui est déterminé à partir des paramètres suivants : - Le titre hydrotimétrique ou dureté de l'eau (exprimé en degré français ou TH) lié à la concentration en ions calcium (Ca2+) et qui influe sur le caractère incrustant de l'eau exploitée.


- Les concentrations (en mg/L en ions calcium (Ca2+), sulfates (SO42-), magnésium

(Mg2+) qui peuvent générer des dépôts sur les crépines et les parois des pompes, tuyauteries et échangeurs. - La concentration (en mg/L) de l'ion chlorure (Cl-) qui influe sur le pouvoir corrosif de l'eau. Capteurs enterrés Dispositif permettant de récupérer directement la chaleur du sous-sol. Il s'agit généralement de tubes en polyéthylène haute densité ou en cuivre gainé de polyéthylène enfouis dans le sol et dans lesquels circule en boucle fermée un fluide prélevant l’énergie du sol ou du sous-sol. Les capteurs peuvent être enterrés horizontalement dans le sol, à quelques dizaines de centimètres de profondeur. On parle dans ce cas d'échangeurs ou "capteurs horizontaux". Ils sont installés en boucles enterrées horizontalement à faible profondeur (de 0,60 m à 1,20 m). Les capteurs peuvent être enterrés verticalement dans le sol. Dans ce cas ils sont placés dans un (des) forage(s) de plusieurs dizaines de mètres de profondeur et scellés dans celui-ci par du ciment réalisé spécialement à cet effet. On parle dans ce cas de "sonde géothermique". On considère qu’une sonde géothermique fournit en moyenne une énergie thermique de l’ordre de 30 à 50 Watts par mètre. Cette valeur pouvant être augmentée et diminuée en fonction de la nature des terrains traversés. Il est à noter que la présence d’eau dans ces terrains améliore sensiblement le rendement thermique. Centrale géothermique Ensemble des équipements de surface permettant la récupération de la chaleur (énergie) contenue dans le fluide géothermal et le départ vers le circuit de distribution de l'énergie (chaleur ou électricité). La centrale comprend également tous les équipements nécessaires à ce transfert (systèmes de régulation, échangeurs, pompes…). Tous ces équipements peuvent être regroupés dans un même bâtiment. Cimentation La cimentation d'un tubage dans un forage consiste à cimenter l'espace annulaire entre le tubage et la paroi naturelle du forage. Cette cimentation a pour but de sceller le tubage aux terrains traversés ce qui permet de protéger la qualité des eaux souterraines (afin éviter le mélange d'eaux de différents niveaux et l'infiltration d'eau de surface). A ne pas confondre avec la cimentation d'une sonde géothermique ; dans ce cas la cimentation consiste à sceller les capteurs dans le forage par remplissage par un ciment spécialement préparé à cet effet.



Coefficient de performance - COP Le COP traduit la performance énergétique d'une pompe à chaleur. Il s'exprime par le rapport entre la quantité de chaleur produite par celle-ci et l'énergie consommée par le compresseur. Pour une quantité d'énergie électrique consommée au compresseur de 1 kWh, la pompe à chaleur de COP 4 fournit l'équivalent de 4 kWh de chaleur. Colonne de production (colonne d'exhaure) Conduite verticale disposée dans un forage servant à pomper l'eau souterraine. Corrosif Aptitude d'une eau à dissoudre les métaux, liée à sa composition physicochimique (pH, résistivité, teneur en oxygène, chlorure...). La corrosivité augmente avec la température Crépine La crépine est un tube perforé que l’on met en place dans un aquifère. Il a pour fonction de permettre le passage de l'eau, tout en retenant les particules fines du terrain (sable…). Les types de crépines sont déterminés suivant la forme et le pourcentage de vides pour allier résistance et vitesse de l'eau dans les ouvertures (appelées slot, fente en anglais). Dogger Principal aquifère géothermique exploité en région parisienne, systématiquement par "doublet" de forages. Il se situe entre 1 500 et 2 000 mètres de profondeur et contient une eau d’une température variant en fonction de la profondeur de 65 °C à 85 °C. Le Dogger correspond à des dépôts anciens (-175 à -154 millions d'année) à dominante calcaire du Jurassique moyen. L'eau contenue dans cet aquifère est largement minéralisée (6,5 à 35 g/l). Doublet (géothermique) Ensemble de deux forages associés, l'un étant dédié à la production du fluide géothermal, l'autre à la réinjection du fluide dans l'aquifère d'origine. Cette configuration présente plusieurs avantages : - absence de rejets dans l'environnement (circuit en boucle fermée), - pérennité du débit hydraulique, - stabilité des pressions d'exploitation


Forage Différentes techniques de forage Le havage consiste à creuser le terrain à la base du tubage en position verticale. Le tubage s'enfonce sous l'effet de son poids. Limité à des ouvrages très peu profonds Le battage consiste à briser la roche en laissant régulièrement tomber un outil (le trépan).Ce procédé ancien est utilisé dans des formations "dures". Un tubage de travail est utilisé pour protéger les parois du terrain. Le rotary est une méthode par rotation et broyage. Les déblais sont entraînés vers la surface par la circulation d'un fluide de forage (boue de forage) dans l'espace annulaire entre le terrain et le train de tige. Le marteau fond de trou fonctionne à l'air comprimé par percussion d'un taillant. II est utilisé en terrain dur et fissuré (roches cristallines, carbonatées, volcaniques,..). Le tubage à l'avancement consiste à enfoncer un tube au fur et à mesure de l'avancement de la foration. L'association marteau fond de trou et tubage à l'avancement permet de conserver les avantages de la technique de forage dans des terrains instables. Forage artésien Lorsqu'un forage atteint une nappe captive, l'eau remonte dans le forage; cette remontée peut aller jusqu'au jaillissement de l'eau au-dessus de la surface du sol ; on dit alors que le forage est artésien. Free cooling Rafraîchissement gratuit, dans le cas d'utilisation d'aquifères; il s'agit d'utiliser la capacité de refroidissement du fluide sans utiliser la PAC. Géothermal - Géothermique Subtilité de la langue française, parfois utilisée pour distinguer : - le circuit géothermal dans lequel circule le fluide naturel issu du réservoir (fluide géothermal), - du circuit géothermique dans lequel circule de l'eau (ou un fluide d'échange) réchauffée par échange avec le fluide géothermal. Géothermie très basse énergie On parle aussi parfois de géothermie "très basse température" Exploitation de la chaleur du sous-sol à une température généralement inférieure à 30°C. On peut exploiter directement la chaleur du sous-sol par des systèmes de "sonde géothermique" ou bien exploiter l'eau des aquifères peu profonds. Généralement l'énergie ainsi récupérée passe par une pompe à chaleur pour assurer les besoins de chaleur des bâtiments. Les pompes à chaleur réversibles permettent également de faire du rafraîchissement d'été.



Géothermie basse énergie Exploitation de la chaleur du sous-sol à une température généralement comprise entre 30°C et 90°C. La chaleur peut être utilisée directement pour le chauffage urbain, le chauffage de serres, le thermalisme… Géothermie Moyenne Énergie Exploitation de la chaleur du sous-sol généralement comprise entre 90°C et 150°C. La chaleur peut être soit utilisée directement pour assurer des besoins de chaleur, soit pour produire de l'électricité par l'intermédiaire d'un circuit à fluide volatil (du type cycle de Rankine). Géothermie Haute énergie Exploitation de la chaleur du sous-sol à des températures généralement supérieures à 150° pour la production d’électricité. Le fluide exploité est un mélange d’eau et de vapeur ou de la vapeur seule. Hydrogéologie Une des branches des Sciences de la Terre dont l'objet est la connaissance des conditions géologiques, hydrologiques et des lois physiques qui régissent l'origine, la présence, les mouvements et les propriétés des eaux souterraines. Application des ces connaissances aux actions humaines sur les eaux souterraines, notamment à leur prospection, à leur captage et à leur protection. Inhibiteur de corrosion En traitement des eaux, désigne des produits chimiques ajoutés à l'eau qui empêchent son action corrosive sur des métaux par formation d'une pellicule protectrice sur le métal. Incrustant Caractérisation du phénomène de formation sur les parois des tuyauteries ou équipements (échangeurs, pompes...) d'une couche de tartre constituée essentiellement de sels (carbonates, sulfates, silicates de calcium ...) provenant des eaux dures ou calcaires. Joule (J) Le joule est l'unité légale de l'énergie dans le Système International d'unités. Le joule traduit une quantité d'énergie assez petite. C'est pourquoi on utilise très souvent les multiples de cette unité : kJ (le kilojoule qui est égal à 1000 joules), MJ (le mégajoule qui est égal à un million de joules. Son symbole est J. Cette unité a longtemps été exprimée en calorie avec l'équivalence d'une calorie égale à 4,18 joules. kW - kiloWatt Exprime une puissance : 1 kW = 1000 W


kWh – kilowatt heure Unité d'énergie égale à l'énergie consommée par un appareillage de 1 000W (ou 1kW) pendant 1h 1 kWh = 3 600 000 J A noter qu’1m3 d'eau dont la température est abaissée de 5°C, livre 5.106 calories soit 5,8 kWh. Massif filtrant ll s'agit d'un massif de gravier ou de sable (terme générique : gravel pack) mis en place entre la crépine et le terrain dans le but d'empêcher le passage des éléments les plus fins de l’aquifère capté. Nappe aquifère - Nappe libre - Nappe captive Voir Aquifère Nappe phréatique Nappe à surface libre, comprise dans un aquifère qui comporte une zone non saturée, une zone saturée et une zone de fluctuation. Il s’agit généralement la première nappe d'eau souterraine rencontrée depuis la surface. Niveau piézométrique Niveau libre de l’eau observé dans un puits ou forage rapporté à un niveau de référence (nivellement général de la France - NGF). Pompe à chaleur - PAC Dispositif permettant d'extraire de l'énergie d’une source à basse température et qui la transfère vers un milieu (eau, air) à une température plus élevée. Ce transfert se fait grâce à un fluide frigorigène, qui assure lors de ses changements de phase (gaz, liquide) les transferts de chaleur. Le changement de phase du fluide frigorigène nécessite un apport d'énergie (au niveau du compresseur). La PAC est caractérisée par son coefficient de performance. La chaleur est prélevée dans le milieu naturel : eau souterraine ou de surface, le sous-sol, le sol, l'air… Lorsque la chaleur est prélevée dans un milieu fermé (habitation) l'effet obtenu est le rafraîchissement. Les PAC assurant du chauffage et du rafraîchissement sont appelées PAC réversible. Il existe différents procédés de mise en œuvre des pompes à chaleur. Un réfrigérateur à l'envers



Le système thermodynamique du réfrigérateur puise de la chaleur à l'intérieur de celui-ci, ce qui en abaisse la température, et la rejette à l'extérieur, dans l'air de votre cuisine. La pompe à chaleur géothermale, quant à elle, puise la chaleur dans le sol à l'extérieur et la restitue à l'intérieur de votre logement pour en assurer le chauffage. Perméabilité Aptitude d’un milieu à se laisser traverser par un fluide. Pieux géothermiques Lorsque la construction d'un bâtiment nécessite des fondations sur pieux en béton (raisons de portance) il est possible d'équiper ces pieux de capteurs (tubes de polyéthylène noyés dans le béton). Les capteurs sont ensuite connectés à une pompe à chaleur. On parle aussi de géostructures ou fondations thermoactives. Plancher chauffant basse température Émetteur de chaleur constitué de tubes dans lesquels circule un liquide restituant la chaleur aux pièces à chauffer. Intégré à une chape de béton, il est dimensionné pour que sa température de surface reste modérée (environ 23 °C). Un plancher chauffant peut assurer aussi le rafraîchissement d'une habitation, on parle alors de plancher chauffant-rafraîchissant. Pompage d'essai (essais de pompage, tests de pompage) Après la réalisation d'un forage, les pompages d'essais consistent en une série de tests et mesures ayant pour objectifs : - de vérifier la capacité de production du forage (débit), - d'évaluer l'influence du futur prélèvement sur les ouvrages voisins (rayon d'influence). Porosité Caractéristique intrinsèque des terrains ; elle est égale au rapport du volume des vides sur le volume total de la roche, et s’exprime en pourcentage. La porosité totale d’une roche est très variable : de 1 à 50%. Plus la roche est poreuse, plus elle contiendra de l’eau. On distingue la porosité de matrice (ou d’interstice) de la porosité de fissure (ne pas confondre porosité et perméabilité; si les "vides" du terrain ne sont pas interconnectés, l'eau ne pourra pas circuler). Rabattement Abaissement du niveau piézométrique d'un aquifère engendré par un pompage. La courbe caractéristique permet de définir le débit maximal d'exploitation. Rafraîchissement Le rafraîchissement est un refroidissement modéré. La pompe à chaleur réversible peut, en été, prélever des calories dans le logement pour les rejeter à l'extérieur. Elle est dans ce cas équipée d'un dispositif permettant d'inverser le cycle du fluide frigorigène. Le condenseur devient l'évaporateur de la pompe à chaleur, l'évaporateur devient son condenseur.


Rapport de fin de travaux Comme pour tout type de travaux, un rapport de fin de travaux de forage doit être fourni. Il contient entre autre : les dates de réalisation, la localisation du (des) forage(s), la nature des niveaux géologiques traversés, l'équipement des forages, les résultats des pompages d'essai. Réseau de chaleur Un réseau de chaleur encore appelé réseau de chauffage urbain est un ensemble de canalisations qui empruntent, en général, le sous-sol des voies publiques pour distribuer de la chaleur en milieu urbain. La chaleur est transportée, soit sous forme d'eau chaude, soit sous forme de vapeur d'eau. Les utilisateurs se raccordent au réseau pour prélever, grâce à un échangeur, une partie de cette chaleur, puis ils la distribuent dans leurs locaux. La production de chaleur pour le réseau se fait dans des centrales importantes qui utilisent de multiples énergies telles que le fioul lourd, le charbon, le gaz, la géothermie ou la chaleur provenant de l'incinération des ordures ménagères. Il existe également des réseaux de froid qui distribuent de l'eau glacée destinée à la climatisation de locaux. Réservoir géologique Formation géologique dans laquelle circule l'eau souterraine. La porosité et la perméabilité de la roche du réservoir caractérise l'aquifère Ressource géothermale Une ressource géothermale peut être simplement définie comme un réservoir dont on peut extraire de l'énergie pour utilisation directe de la chaleur ou pour produire de l'électricité, dans des conditions techniquement et économiquement viables. Il existe des ressources géothermales, chaque réservoir ou gisement géothermal ayant ses propres caractéristiques et une localisation verticale et géographiques spécifique Sonde géothermique Échangeur de chaleur constitué de tubes de polyéthylène insérés verticalement dans un forage de plusieurs dizaines de mètres de profondeur et scellés dans celui-ci par du ciment réalisé spécialement à cet effet. Un liquide antigel circulant dans les capteurs prélève la chaleur du sous-sol environnant Tep : Tonne Équivalent Pétrole (pouvant être noté tep, TEP) La tonne d'équivalent pétrole (tep) est une unité de mesure de l'énergie couramment utilisée par les économistes de l'énergie pour comparer les énergies entre elles. C'est l'énergie produite par la combustion d'une tonne de pétrole moyen, ce qui représente environ 11 600 kWh. Les anglo-saxons utilisent également le baril équivalent pétrole, ou boe (barrel of oil equivalent) qui vaut environ 0,135 tep, selon l'équivalence 1 tep = environ 7,3 barils (le baril étant une mesure de capacité valant 159 litres). Mtep : Méga tep = 106 tep = 1 000 000 de tep



On utilise le joule ou la tonne d'équivalent pétrole (tep) pour comparer des formes d'énergie différentes. En France, les coefficients de conversion sont fixés par l'Observatoire de l'énergie, reprenant la méthode commune aux organisations internationales (AIE, Commission européenne, ONU, Conseil mondial de l'énergie). Tertiaire Les bâtiments du secteur tertiaire abritent des activités de service et administratifs. La répartition des besoins de chauffage et/ou climatisation de ces bâtiments peuvent être différents selon le domaine d'activité : bureaux, hôpitaux… Ventilo convecteur Échangeur à air ventilé constitué de 2 ou 4 tuyaux, ou 2 tuyaux - 2 fils qui distribue selon les besoins du chaud ou du froid. W - Watt Le watt est l'unité légale de puissance. Il correspond à la quantité d'énergie consommée ou produite par unité de temps, soit un joule par seconde. Son symbole est W. On utilise très souvent ses multiples : le kW (kilowatt) avec 1 kW égal à 1 000 W. Wh - Wattheure C’est l’unité de travail équivalente à 3 600 joules. C’est le travail accompli par une puissance de 1 Watt pendant 1 heure. On utilise le plus souvent avec des multiples exprimés en kWh (kilowattheure), en MWh (mégawattheure) ou TWh (térawattheure), avec 1 MWh = 1 000 kWh et 1TWh = 1 million de kWh. Exemple : une ampoule de 20 Watts fonctionnant pendant 50 heures consomme 1 000 Wh, soit 1 kWh (kiloWattheure). Zone non saturée Zone du sous-sol comprise entre la surface du sol et la surface d'une nappe libre. Zone saturée Zone du sous-sol dans laquelle l'eau occupe complètement les interstices des roches, formant, dans un aquifère, une nappe d'eau souterraine.


Thermie (th) 1 th = 1.106 cal = 4,1855 MJ (Méga Joules) Thermodynamique Partie de la physique traitant des relations entre les phénomènes thermiques et mécaniques. Transmissivité Paramètre qui régit le débit d’eau qui s’écoule par unité de largeur de l’aquifère, sous l’effet de du gradient hydraulique, incluant l’épaisseur de l’aquifère. La transmissivité permet d'évaluer le débit que peut capter un forage. Trépan Outil de forage attaquant le terrain par percussion ou rotation. En forage, au rotary, cet outil est un trépan à molettes, généralement tricône ou un trépan diamanté.

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Direction régionale de Picardie Polytech de Rivery 7, rue Anne Franck 80136 – Rivery - France Tél. : 03 22 91 42 47

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