Avant d’expliquer le fonctionnement de la géothermie, il paraît nécessaire de définir ce qu’est l’énergie géothermique. A quoi sert-elle ? Et quels sont les différents types de géothermie ?
La géothermie exploite la chaleur stockée sous la surface de la terre. Elle provient de la désintégration naturelle des éléments radioactifs présents dans la croûte terrestre. Elle résulte aussi du résidu thermique issu de la formation de la planète. Elle se renouvelle en continu et donc se classe parmi les énergies dites renouvelables.
L’énergie géothermique peut être utilisée afin de chauffer des bâtiments et alimenter des réseaux de chaleur ou produire de l’électricité, selon la température disponible dans le sous-sol.
La géothermie se décline en 3 grandes catégories, en fonction de la profondeur des forages ou de la température des ressources exploitées.
Appelée aussi géothermie superficielle, elle utilise la chaleur du sol à faible profondeur, jusqu’à 200 mètres, avec des températures inférieures à 30 °C. Ce type de géothermie sert à assurer le confort thermique des logements individuels ou collectifs à l’aide de pompes à chaleur géothermiques. Elle convient aux maisons, immeubles ou petits bâtiments tertiaires.
Elle valorise des gisements d’eau chaude situés de 200 à 2 000 mètres de profondeur, à des températures comprises de 30 °C à 90 °C. Elle sert à alimenter des réseaux de chaleur urbains, particulièrement dans les zones densément peuplées. L’Île-de-France compte à elle seule 56 installations de géothermie, fournissant 1,6 TWh de chaleur par an.
Elle est aussi appelée géothermie haute enthalpie. Elle s’appuie sur des ressources souterraines, avec des températures au-delà de 150 °C, situées à plus de 1 500 mètres. Ces températures permettent la production d’électricité via des centrales géothermiques. Ce modèle reste rare en France métropolitaine, avec seulement 2 centrales, dont celle de Soultz-sous-Forêts (Bas-Rhin) qui utilise la technologie EGS (Enhanced Geothermal System).
Un système géothermique suit 3 étapes : capter, transférer et diffuser la chaleur selon le type choisi.
Le rendement global du système dépend de la conductivité thermique du sol. Un terrain argileux ou humide implique de meilleures performances qu’un sol sec ou rocheux.
Ce mécanisme de base est commun aux différentes configurations géothermiques, qu’il s’agisse de géothermie de surface ou de géothermie profonde. Il est détaillé sur le site du ministère de la Transition écologique.
Pour en savoir plus, consultez notre article sur les types et usages de l’énergie géothermique.
La pompe à chaleur géothermique transforme la chaleur du sol en énergie utilisable. Son fonctionnement repose sur un principe physique éprouvé : le cycle frigorifique inversé. Cette technologie donne la possibilité de chauffer efficacement tout en réduisant la consommation d’électricité.
Le cœur du système repose sur un cycle thermodynamique fermé :
Le coefficient de performance (COP) mesure le rapport entre l’énergie restituée et l’électricité consommée. Il reflète l’efficacité énergétique de l’équipement. Un COP de 5 indique qu’avec 1 kWh d’électricité consommée, le système restitue de 3 à 7 kWh de chaleur. Les PAC géothermiques affichent, en général, un COP compris entre 3 et 5.
La géothermie vise à réduire la consommation d’énergie avec la garantie d’un haut niveau de confort thermique. Elle s’intègre parfaitement dans les stratégies de rénovation. Un focus dédié explique les critères techniques de ces équipements ainsi que leur place dans le parcours de rénovation.
Pour aller plus loin, découvrez notre article sur les pompes à chaleur et la géothermie.
La profondeur du forage géothermique dépend du type de technologie utilisée. Elle influe sur la température captée et le rendement du système,et donc sur le coût global de l’installation. Trois principales configurations se distinguent.
La géothermie combine des atouts énergétiques avec des contraintes. Ces éléments expliquent sa faible diffusion en France.
Elle repose sur une ressource locale, renouvelable, indépendante des marchés internationaux. Contrairement au gaz ou au fioul, la chaleur terrestre ne fluctue pas selon le contexte géopolitique.
La géothermie implique une réduction significative des émissions de gaz à effet de serre. Elle n’implique aucune combustion, ne génère ni fumée, ni CO₂ en phase d’exploitation. La qualité en fait une solution alignée sur les objectifs de neutralité carbone fixés par la stratégie nationale bas carbone (SNBC).
La performance énergétique des systèmes géothermiques s’avère stable dans le temps. Les pompes à chaleur géothermiques affichent des rendements élevés, avec un COP souvent supérieur à 4. L’objectif est de réaliser d’importantes économies d’énergie sur le long terme.
Le principal frein reste l’investissement requis, notamment pour le forage vertical. Le montant varie selon le terrain, la profondeur et le système choisi. Des aides financières peuvent réduire cet investissement.
L’installation nécessite une étude de sol, un dimensionnement précis, l’intervention d’un installateur qualifié. Une erreur dans la conception peut nuire au rendement ou endommager les équipements.
La géothermie dépend des caractéristiques du sous-sol. Certains terrains s’y prêtent mal : roche dure, nappe phréatique sensible, ou zone inondable. Les possibilités d’installation sont restreintes dans les milieux urbains denses ou protégés.
En France, la géothermie ne couvre qu’une part limitée des besoins énergétiques. Plusieurs raisons expliquent la situation.
Le manque de visibilité freine les porteurs de projets. Moins connue comparée au solaire ou à l’éolien, la géothermie souffre d’un déficit d’information. Les démarches administratives (allégées dans le cadre de la géothermie dite « de minime importance ») peuvent décourager les particuliers.
La rareté des professionnels qualifiés dans certaines régions complexifie la mise en œuvre. Or, l’installation d’un système géothermique exige une expertise spécifique, pour le forage ou la mise en service de la pompe à chaleur.
La structure du marché énergétique joue un rôle. L’offre reste limitée, du côté des fabricants ou des distributeurs. La faible densité d’acteurs ralentit la dynamique de filière, en comparaison d’autres énergies renouvelables.
Choix du captage, coût, entretien : ces critères influencent la rentabilité d’un projet.
La surface nécessaire dépend du type de captage choisi.
Le coût d’un système géothermique dépend du type de captage. En moyenne, ce type d’équipement varie de 15 000 à 25 000 euros pour une maison individuelle de 100m2 (forage vertical compris). Le coût du forage représente souvent la moitié de cette somme.
Le montant reste supérieur à celui d’une pompe à chaleur air-eau ou d’une chaudière à gaz. Il s’amortit grâce à une consommation électrique réduite avec des performances durables.
L’entretien d’une pompe à chaleur géothermique reste limité. Une vérification annuelle vise à s’assurer du bon fonctionnement de l’échangeur thermique, du fluide caloporteur ou du circuit hydraulique. Un entretien annuel est fortement conseillé.
Plusieurs dispositifs allègent le coût d’un système géothermique : prime à la rénovation énergétique, aides des fournisseurs d’énergie, taux de TVA réduit, prêts à taux zéro. Certaines collectivités proposent aussi un accompagnement local.
La solution bas carbone affiche un fort potentiel, mais son développement dépend de plusieurs facteurs.
Sur le long terme, un système géothermique s’avère souvent rentable. Les économies réalisées sur les factures de chauffage permettent d’amortir le coût d’investissement en une dizaine d’années en moyenne. La rentabilité dépend du COP, du niveau d’isolation du bâtiment, des aides mobilisées.
Contrairement à des équipements plus exposés aux hausses tarifaires, la géothermie repose sur une ressource gratuite locale. Cela sécurise les budgets énergétiques sur plusieurs décennies, avec un coût d’exploitation faible.
La valorisation du bien immobilier constitue un levier indirect de rentabilité. Une maison équipée d’une PAC géothermique affiche de bonnes performances énergétiques, un atout dans un marché de plus en plus sensible à la sobriété.
Les équipements géothermiques offrent une durabilité remarquable. Une pompe à chaleur bien entretenue fonctionne au moins 15 ans. Les capteurs enterrés ont une durée de vie estimée d’environ 40 ans.
Ce long cycle de fonctionnement garantit un retour sur investissement à moyen terme. Il réduit les besoins de renouvellement des équipements. La stabilité participe à la faible empreinte carbone du système sur l’ensemble de son cycle de vie.
La géothermie reste une technologie à fort potentiel, en particulier dans les zones urbaines ou périurbaines. En France, elle représente une part croissante des projets inscrits sur les feuilles de route régionales de transition énergétique. Des appels à projets ciblés accompagnent le développement de la géothermie profonde et des réseaux de chaleur.
En France métropolitaine, la filière reste émergente, mais les technologies comme le système géothermique stimulé (EGS) ouvrent de nouvelles perspectives, notamment dans le Grand Est.
À l’échelle internationale, plusieurs pays investissent dans cette filière. L’Allemagne, la Turquie, les États-Unis ou l’Indonésie exploitent des ressources profondes dans le but de produire de l’électricité en base, sans intermittence.
L’alignement de la géothermie sur les objectifs de neutralité carbone renforce sa place dans le mix énergétique de demain. Elle complète les énergies intermittentes comme le solaire ou l’éolien.
Accessible, durable, performante, la géothermie offre des solutions concrètes pour chauffer efficacement les bâtiments tout en limitant l’impact environnemental. Mieux comprendre son fonctionnement aide à envisager cette énergie comme un levier de transition énergétique à l’échelle individuelle comme collective.
La géothermie horizontale utilise des capteurs à faible profondeur sur une grande surface. La verticale nécessite un forage plus profond mais moins d’espace.
De 50 à 200 mètres dans un usage domestique, au-delà de 1 500 mètres dans la géothermie profonde dédiée à l’électricité.
Non. La faisabilité dépend du type de sol, de la nappe phréatique, du contexte local. Une étude de sol reste indispensable.
Le système fournit de l’eau chauffée entre 35 et 60 °C, selon la température captée et le type de pompe.
Contrairement à une PAC air/air ou air/eau, la pompe à chaleur géothermique fonctionne sans nuisance sonore notable.
Comment fonctionne la géothermie ?
30 octobre 2025 - Julie Thomas - Temps de lecture : 7 min