Pourquoi la géothermie sera la climatisation de demain

De gré ou de force, nous climatiserons nos bâtiments, mais pas comme vous l’imaginez : ce sera par géothermie et à grand renfort de vecteur eau. Pendant des décennies, nous avons construit toute notre réflexion énergétique autour d’une question : comment chauffer moins ?

Nous avons isolé les murs, les toitures et les planchers, remplacé les fenêtres, traité les ponts thermiques, amélioré l’étanchéité à l’air et perfectionné nos générateurs. Nous avons eu raison de le faire. Produire une calorie pour la regarder immédiatement traverser un mur n’a jamais constitué une stratégie énergétique particulièrement brillante.

Mais pendant que nous perfectionnions nos bâtiments pour affronter janvier, le mois d’août est venu changer les règles du jeu. Le bâtiment que nous rénovons aujourd’hui sera encore là dans 30, 40 ou 50 ans. La question n’est donc plus seulement de savoir comment le chauffer avec le moins d’énergie possible. Elle devient beaucoup plus large : comment maintenir ce bâtiment habitable 365 jours par an ?

Et cette question va profondément transformer deux piliers de notre métier : l’isolation et la production thermique. L’isolation de demain ne sera plus seulement passive. Et la géothermie deviendra l’une des réponses majeures à notre besoin simultané de chaud et de froid.

L’isolation ne fabrique pas de froid

Commençons par une évidence : nous continuerons à isoler. Une enveloppe performante reste indispensable. Les protections solaires, l’inertie, l’orientation, la maîtrise des vitrages, la végétalisation et la ventilation nocturne sont autant de moyens intelligents de limiter les besoins avant de chercher à les compenser mécaniquement.

Mais un isolant fait essentiellement une chose : il ralentit un transfert thermique. Il ne détruit pas les calories. Et personne n’a encore inventé le panneau isolant qui fabrique du froid. Nous parlons beaucoup de déphasage thermique. Là encore, le principe est pertinent : retarder l’entrée de la chaleur permet de profiter ensuite d’une période plus fraîche pour décharger le bâtiment.

"Seulement, pour que le déphasage soit réellement utile, encore faut-il avoir quelque chose à déphaser et surtout un moment pour décharger ce que l’on a déphasé."

Lorsque les journées chaudes s’enchaînent et que les nuits restent à 26, 27 ou 28 °C, le problème change de nature. Le déphasage existe toujours, mais le bâtiment dispose de moins en moins de possibilités de se débarrasser naturellement de l’énergie accumulée.

Les apports solaires continuent. Les occupants sont là. Les ordinateurs, l’éclairage et les équipements fonctionnent. Les calories entrent, sont produites ou s’accumulent. Et notre enveloppe, formidablement conçue pour conserver la chaleur en janvier, peut également devenir très efficace pour conserver celle dont nous voudrions nous débarrasser en juillet.

Une enveloppe active, réactive et adaptative

Ce n’est pas l’échec de l’isolation. C’est la limite d’une isolation uniquement passive. Demain, l’isolation deviendra actrice du bâtiment : c’est probablement là que se trouve, à mes yeux, la prochaine grande révolution. Nous considérons encore l’enveloppe comme une frontière relativement figée. Elle résiste, protège, ralentit. Pourtant, son environnement change à chaque heure.

Pourquoi devrait-elle avoir exactement le même comportement à trois heures du matin en janvier, qu’à quinze heures pendant une canicule ? Je pense que demain nous ne parlerons plus seulement d’isolation. Nous parlerons d’une enveloppe active, réactive et adaptative. Une enveloppe qui ne se contentera plus de subir les conditions thermiques mais deviendra actrice de la condition du bâtiment.

Elle devra savoir se protéger lorsque les apports sont défavorables, mais aussi récupérer, stocker, transférer ou évacuer de l’énergie lorsqu’il devient intéressant de le faire. Son comportement pourra évoluer avec la température, l’ensoleillement, l’heure, l’occupation du bâtiment ou même les prévisions météorologiques.

Protections solaires dynamiques, matériaux à stockage thermique, circulation de fluides, récupération d’énergie, ventilation pilotée, régulation prédictive : certaines briques existent déjà, d’autres restent à inventer.

À la recherche de la gestion thermique du bâtiment

Je n’ai évidemment pas toutes les réponses. Mais j’y réfléchis depuis des années et je suis convaincu que nous devons changer la question. Pendant 50 ans, nous nous sommes demandés comment empêcher les calories de traverser une paroi. Demain, nous nous demanderons quand elles doivent la traverser, dans quel sens, où nous voulons les envoyer et ce que nous allons en faire.

Nous ne chercherons plus seulement la résistance thermique. Nous chercherons la gestion thermique du bâtiment. Nos calories ont tout de même une drôle de vie !

Regardons maintenant notre bâtiment sur douze mois. En janvier, nous cherchons désespérément des calories. Nous allons les prélever dans l’air, le sol, un combustible ou un réseau, puis nous dépensons de l’énergie pour les introduire dans le bâtiment.

Six mois plus tard, nous avons exactement le problème inverse. Nous avons trop de calories et nous dépensons à nouveau de l’énergie pour les jeter dehors. Nous passons donc une partie de l’année à chercher ce dont nous essayons de nous débarrasser pendant l’autre.

La géothermie, une infrastructure énergétique stable

Il doit être possible de faire plus intelligent. Le bâtiment de demain ne devra plus simplement produire du chaud lorsqu’il a froid et du froid lorsqu’il a chaud. Il devra apprendre à gérer ses calories dans le temps : les récupérer, les déplacer, les stocker lorsque cela est possible et les réutiliser.

Et lorsque l’on commence à raisonner de cette manière, une solution s’impose progressivement. Elle est déjà là, sous nos pieds. La géothermie n’est pas seulement une pompe à chaleur : c’est une infrastructure thermique. Quelques mètres sous nos chaussures se trouve une masse thermique considérable dont le comportement est infiniment plus stable que celui de l’air extérieur.

En hiver, nous pouvons y chercher de l’énergie. En été, nous pouvons y transférer les calories dont le bâtiment ne veut plus. Dans certaines configurations, nous pouvons utiliser directement cette ressource pour participer au rafraîchissement par geocooling. Et lorsque les systèmes sont conçus dans cette logique, le sous-sol peut également participer au stockage thermique.

"La géothermie de demain ne sera pas seulement un générateur. Elle sera une infrastructure énergétique et thermique du bâtiment."

Voilà pourquoi réduire la géothermie à la comparaison entre une PAC eau-eau et une PAC air-eau dans un tableau de rendements me semble passer à côté de l’essentiel. L’aérothermie continuera évidemment d’exister et restera indispensable dans de nombreuses situations.

Mais elle échange avec une ressource qui possède une particularité assez contrariante : lorsque nous avons le plus besoin de chaleur, l’air extérieur est au plus froid ; lorsque nous avons le plus besoin de rejeter des calories, il est au plus chaud.

Les machines savent le faire, et elles le font de mieux en mieux. Mais la thermodynamique reste la thermodynamique. Le sous-sol, lui, ne participe pas à la canicule avec le même enthousiasme. Cette stabilité est précisément ce dont nos bâtiments auront de plus en plus besoin.

Demain, le problème sera aussi électrique

Imaginons une fin d’après-midi de canicule dans quelques années. Les logements cherchent à se rafraîchir. Les bureaux fonctionnent encore. Les commerces aussi. Les hôtels, les hôpitaux, les EHPAD (établissements d'hébergement pour personnes âgées dépendantes), les écoles et les bâtiments publics demandent simultanément du froid.

Nous pourrons toujours comparer les SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio, ou coefficient d'efficacité frigorifique saisonnier) et les consommations annuelles. Mais le réseau électrique posera une question beaucoup plus simple : combien de puissance demandons-nous tous au même moment ?

Le défi énergétique ne sera donc plus seulement de consommer moins sur 12 mois. Il sera de disposer de bâtiments capables de limiter, déplacer et anticiper leurs besoins. Une enveloppe active capable de gérer les apports, associée à une masse thermique stable capable d’absorber ou de fournir de l’énergie, devient alors autrement plus intéressante.

C’est précisément là que l’enveloppe active et la géothermie se rejoignent. L’une apprend au bâtiment à gérer ses calories. L’autre lui offre un endroit où les prendre, les envoyer et, dans certaines configurations, les stocker.

Le rafraîchissement deviendra une fonction normale du bâtiment

Nous climatiserons. La question n’est déjà presque plus là. Nous pouvons continuer à jouer quelque temps avec le vocabulaire : climatisation, rafraîchissement, confort d’été, gestion thermique… Nous finirons probablement par inventer un acronyme suffisamment compliqué pour rendre le sujet administrativement acceptable.

Mais lorsqu’un bâtiment accumule plus de calories qu’il n’est capable d’en évacuer naturellement, sa température monte. Et lorsque cette température devient excessive, il faut retirer de l’énergie. La thermodynamique ne négocie pas.

Les écoles en sont déjà une parfaite illustration. Pendant longtemps, le raisonnement était simple : les fortes chaleurs étaient en juillet et août, et les enfants étaient alors en vacances. Malheureusement, la météo n’a pas signé la convention.

Lorsque 30 enfants occupent une salle de classe pendant plusieurs journées très chaudes, le "confort d’été" devient soudain beaucoup moins théorique. Même constat dans les EHPAD, les hôpitaux, les crèches, les bureaux, et demain dans une part croissante des logements.

À partir d’un certain niveau de température, nous ne parlons d’ailleurs plus vraiment de confort. Nous parlons de sommeil, de travail, d’apprentissage et de santé. Le rafraîchissement deviendra donc une fonction normale du bâtiment, exactement comme le chauffage l’est devenu.

Bientôt la fin de la détente directe ?

Le bâtiment de demain sera une machine thermique intelligente, voilà finalement ma conviction. Nous arrivons au bout d’une vision dans laquelle la performance d’un bâtiment consiste essentiellement à l’envelopper toujours mieux puis à installer une machine chargée de corriger ce qui reste.

"Nous avons passé le XXe siècle à apprendre à chauffer nos bâtiments. Nous avons passé le début du XXIe siècle à apprendre à moins les chauffer. Nous allons passer les prochaines décennies à apprendre à gérer leur équilibre thermique toute l’année."

Le bâtiment de demain devra fonctionner comme un système thermique complet. Son enveloppe ne sera plus simplement une barrière. Elle deviendra actrice de sa condition thermique. Elle observera, protégera, réagira, stockera, transférera et évacuera. Et son système énergétique ne devra plus seulement produire alternativement du chaud puis du froid. Il devra apprendre à gérer l’énergie sur une année entière.

C’est pour cela que je crois profondément à la géothermie et plus particulièrement au vecteur eau qui va sonner la fin de la détente directe plus vite que vous ne le pensez. Non pas simplement parce qu’elle permet d’obtenir de bons rendements.

Mais parce qu’elle répond exactement au problème que nous sommes en train de créer : nous aurons besoin de calories en hiver, nous en aurons trop en été et nous devrons apprendre à gérer les deux avec le moins d’électricité possible.

La réponse est sous nos pieds depuis le début

Le sol nous offre une ressource thermique stable, locale, invisible et disponible toute l’année. Il serait assez étonnant que nous continuions longtemps à l’ignorer. Enfin, disons-nous les choses : tout le monde le sait mais le lobbying n'est pas là ! Nous y arriverons de toute façon, mais le plus tôt sera le mieux.

L’isolation restera. Mais elle ne sera plus seulement passive. Elle deviendra active, réactive, adaptative et actrice de la condition du bâtiment. Et lorsque nous chercherons où prendre nos calories en hiver, où les envoyer en été et comment limiter la puissance nécessaire pour faire les deux, la réponse sera de plus en plus souvent sous nos pieds.

La géothermie n’est pas une technologie du passé que nous allons redécouvrir. C’est une solution de demain que nous avions simplement sous les pieds depuis le début.