Géothermie: moins de CO2, moins d’électricité consommée
Une valorisation locale pour renforcer l’efficacité et la sécurité énergétique
L’électrification des usages, notamment avec le déploiement des pompes à chaleur, devrait augmenter à l’avenir de façon significative la demande d’électricité, surtout en hiver. Selon l’Association des entreprises électriques suisses (AES), le chauffage pourrait représenter jusqu’à 19% de la consommation totale d’électricité d’ici quelques décennies. Or, les énergies renouvelables telles que le solaire et l’hydroélectricité produiront davantage en été et moins en hiver, créant un décalage avec la demande. Ce déséquilibre pose un double défi majeur: trouver une solution pour garantir l’approvisionnement hivernal en électricité et gérer les surplus estivaux.
Une récente étude de l’AES [1] indique que «même si les objectifs de développement fixés par la loi pour l’électricité sont atteints, une production complémentaire est nécessaire en hiver». Dans ce contexte, le déploiement de la géothermie s’avère stratégique car, à la différence des sources saisonnières et/ou intermittentes, elle constitue une énergie renouvelable stable et continue, même en hiver: elle s’impose ainsi comme une solution clé pour décarboner la chaleur, renforcer l’indépendance énergétique et maîtriser la demande électrique saisonnière.
Lancé il y a une dizaine d’années, le programme GEothermies vise à améliorer la connaissance du sous-sol genevois dans l’objectif de créer un cadre favorable à l’exploitation de la géothermie, notamment de moyenne et grande profondeur. Les premiers résultats confirment un potentiel significatif, en particulier pour alimenter les réseaux thermiques avec des températures de 35 à 100°C, ce qui permettrait de décarboner le chauffage des bâtiments tout en évitant le recours à des solutions plus consommatrices d’électricité en hiver.
Les divers types de géothermie et leurs marchés
La géothermie désigne à la fois la chaleur du sous-sol et les technologies permettant de l’exploiter par le biais de différents systèmes à faible, moyenne et grande profondeur (figure 1).
La géothermie de faible profondeur est bien déployée en Suisse, où elle couvre environ 5% des besoins en chaleur. Toutefois, si la géothermie de moyenne et grande profondeur est déjà largement utilisée pour alimenter des réseaux de chaleur dans plusieurs régions d’Europe, le potentiel de ces solutions reste encore nettement sous-exploité sur notre territoire, faute de connaissance du sous-sol. Leur développement nécessite en outre des mesures d’accompagnement ciblées, en raison des risques géologiques et des investissements initiaux plus élevés.
Malgré ces contraintes, ces solutions présentent des atouts majeurs: elles exploitent une ressource locale, émettent peu de CO₂, sont disponibles en tout temps et nécessitent peu d’électricité pour fonctionner.
Modes de valorisation de la géothermie et son rôle clé en matière d’électricité
La chaleur géothermique extraite du sous-sol peut être valorisée selon deux modes principaux. Elle peut, d’une part, être directement utilisée pour le chauffage des bâtiments, en alimentant des réseaux de chauffage à distance afin de répondre aux besoins thermiques locaux. Cette première approche permet de valoriser la ressource même à des températures modérées, comprises entre 35°C et 100°C, avec ou sans l’aide de pompes à chaleur à haute performance. La chaleur ainsi produite évite le recours à des pompes à chaleur individuelles, nettement moins performantes. De plus, selon les caractéristiques des aquifères, ces derniers peuvent également être utilisés pour stocker des excédents de chaleur durant l’été, qui seront restitués en hiver.
D’autre part, la chaleur géothermique peut être convertie en électricité, pour autant que la ressource atteigne une température d’au moins 100°C. Bien que les rendements de conversion restent limités, de l’ordre de 6 à 12%, l’électricité produite présente l’avantage d’être facilement transportable sur le réseau national, sans contrainte de proximité avec les zones de consommation.
Selon le mode de valorisation retenu, la contribution de la géothermie à la réduction du déséquilibre saisonnier entre production et consommation d’électricité peut être appréhendée de deux manières. Lorsqu’elle est utilisée pour le chauffage des bâtiments, elle permet de limiter la demande en électricité durant les périodes de forte consommation hivernale en réduisant le recours à des pompes à chaleur à faible performance telles que les systèmes air-eau. Quand elle est convertie en électricité, elle contribue directement au renforcement de l’approvisionnement en énergies renouvelables durant ces mêmes périodes.
Le programme GEothermies
Lancé en 2014 par l’État de Genève et les Services Industriels de Genève (SIG), le programme GEothermies a permis de structurer le développement local de la géothermie en agissant à la fois sur les volets institutionnels et opérationnels. Au cours de la dernière décennie, il a conduit à une amélioration significative de la connaissance du sous-sol genevois, ainsi qu’à la mise en place d’un cadre favorable à l’exploitation de cette source d’énergie, avec notamment l’établissement d’une loi sur les ressources du sous-sol et des objectifs dédiés qui ont été intégrés dans le plan directeur cantonal de l’énergie.
Les résultats des travaux de prospection ayant confirmé le potentiel de la géothermie, le programme entre aujourd’hui dans une phase plus concrète avec le passage à des projets industriels, qui marquent le début d’un déploiement à l’échelle du territoire.
Performances énergétiques de divers types de projets
Dans le cadre de ce programme, une analyse comparative a été menée afin d’évaluer dans quelle mesure divers types de projets de géothermie de moyenne et grande profondeur, basés sur des configurations représentatives du bassin genevois, pouvaient exercer un impact sur le bilan électrique. Pour cette analyse, un débit géothermique de référence de l’ordre de 50 l/s a été considéré pour des ressources situées respectivement à 1000 m, 1500 m, 2000 m et 4000 m de profondeur (figure 2).
À 1000 m de profondeur, la ressource atteint environ 42°C, une température insuffisante pour une utilisation directe sur un réseau de chaleur «traditionnel». La totalité de la chaleur est alors valorisée via une pompe à chaleur centralisée. Malgré la consommation électrique associée, le coefficient de performance reste nettement supérieur à celui des pompes à chaleur air-eau, ce qui permet d’atteindre une économie nette d’électricité de 1,3 MW.
À 1500 m de profondeur, avec une température d’environ 57°C, une partie de la chaleur peut être utilisée directement pour préchauffer les retours du réseau thermique. Le complément est assuré par une pompe à chaleur centralisée, qui optimise également l’extraction de chaleur du fluide géothermique. Cette configuration, aujourd’hui largement privilégiée, est notamment mise en œuvre dans la région parisienne, à Riehen/BS, ainsi que dans le cadre de projets comme celui de Satigny 2-3, en cours de développement à proximité de Genève. Elle permet de maximiser la valorisation thermique tout en limitant la consommation électrique, avec des économies atteignant 2,1 MW par rapport à des solutions air-eau.
À 2000 m de profondeur, la ressource atteint environ 72°C, ce qui permet une alimentation directe du réseau thermique, sans recours à une pompe à chaleur, et conduit à une économie d’électricité de 2,5 MW. L’ajout d’une pompe à chaleur centralisée permet toutefois d’optimiser davantage la récupération de chaleur et de porter les économies d’électricité jusqu’à 3,2 MW.
Enfin, à 4000 m de profondeur, avec une température d’environ 132°C, la ressource peut être convertie en électricité via un cycle organique de Rankine, permettant une production d’environ 2,3 MW. Toutefois, une valorisation partielle sous forme de chaleur s’avère plus efficace: en réduisant la production électrique à 1,6 MW, l’énergie puisée permet simultanément des économies d’électricité de 2,4 MW, soit une réduction globale du déséquilibre offre-demande de 3,9 MW. Et lorsque la totalité de la ressource est dédiée à la production de chaleur, sans conversion en électricité, les économies d’électricité atteignent jusqu’à 7,3 MW, révélant le potentiel maximal de la valorisation thermique en matière de réduction des besoins électriques.
Vers un déploiement industriel: l’exemple de Satigny 2-3
Le projet Satigny 2-3 illustre concrètement les choix de valorisation privilégiés pour la géothermie à Genève. Ce doublet de moyenne profondeur, dont le démarrage du forage est prévu en novembre 2026, combinera deux puits (figure 3): l’un atteignant une profondeur d’environ 1200 à 1400 m (Satigny 2), l’autre d’environ 600 m (Satigny 3). Ce projet associera utilisation directe de la chaleur et pompe à chaleur centralisée afin d’optimiser l’extraction énergétique. Il permettra de fournir environ 7 MW thermiques, dont une part sera valorisée directement et l’autre sera fournie par une pompe à chaleur à haute performance.
La configuration prévue réduit la consommation électrique par rapport à des solutions décentralisées et maximise la récupération de chaleur. Elle pourrait être complétée par un stockage thermique saisonnier, permettant d’injecter des rejets de chaleur excédentaires estivaux et de les restituer en hiver, améliorant encore l’efficience du système.
Premier d’une série de projets, Satigny 2-3 marque l’entrée dans une phase de déploiement industriel, avec pour objectif la réalisation de six à neuf installations géothermiques de moyenne profondeur sur le territoire genevois, confirmant le rôle central de cette ressource dans la stratégie énergétique du canton.
Conclusion
La géothermie constitue une solution prometteuse pour accompagner la transition énergétique en Suisse. À Genève, elle s’impose comme l’un des piliers de la décarbonation du chauffage et sera massivement intégrée dans de grands réseaux thermiques interconnectés. La valorisation de cette ressource locale et renouvelable contribuera non seulement à renforcer l’autonomie énergétique du canton et à réduire sa dépendance aux énergies fossiles encore largement utilisées, mais aussi à limiter le report de la demande énergétique vers l’électricité. La géothermie revêt donc un rôle stratégique majeur, qui permet de répondre aux enjeux climatiques actuels tout en contribuant à la sécurité de l’approvisionnement énergétique.
Il est à noter qu’en présence de consommateurs de chaleur à proximité de ressources géothermiques – ce qui est majoritairement le cas sur le Plateau suisse –, une valorisation de l’énergie géothermique sous forme de chaleur est bien plus efficiente, du point de vue des gains électriques connexes, que sa conversion en électricité. Il s’agit d’ailleurs de l’orientation généralement retenue pour la vingtaine de projets de géothermie profonde en cours de développement en Suisse. Dans ce contexte, les mécanismes de soutien à la géothermie destinée à la production de chaleur apparaissent comme un levier indispensable pour exploiter pleinement ce potentiel.
Géothermie: moins de CO₂, moins d'électricité consommée
Une valorisation locale pour renforcer l’efficacité et la sécurité énergétique
L’électrification des usages, notamment avec le déploiement des pompes à chaleur, devrait augmenter à l’avenir de façon significative la demande en électricité, surtout en hiver. Selon l’AES, le chauffage pourrait représenter jusqu’à 19% de la consommation totale d’électricité d’ici quelques décennies. Or, le photovoltaïque et l’hydroélectricité produiront davantage en été qu’en hiver, créant ainsi un décalage temporel avec la demande. Énergie renouvelable stable et continue, même en hiver, la géothermie constitue donc une solution intéressante pour décarboner la chaleur, renforcer l’indépendance énergétique et maîtriser la demande électrique saisonnière, notamment en réduisant le recours aux pompes à chaleur air-eau. Mais si la géothermie de faible profondeur est bien déployée en Suisse, le potentiel de la géothermie de moyenne et grande profondeur y reste encore nettement sous-exploité.
Lancé en 2014 par l’État de Genève et les Services Industriels de Genève (SIG), le programme GEothermies a permis d’améliorer la connaissance du sous-sol du canton ainsi que d’y créer un cadre favorable à l’exploitation de la géothermie de moyenne et grande profondeur. Les premiers résultats ont confirmé un potentiel significatif, en particulier pour alimenter les réseaux thermiques avec des températures de 35 à 100°C. Une analyse comparative a été menée afin d’évaluer dans quelle mesure divers types de projets de géothermie, à différentes profondeurs, pouvaient exercer un impact sur le bilan électrique. Les résultats ont notamment mis en évidence qu’à 1500 m de profondeur, avec une température d’environ 57°C, une partie de la chaleur peut être utilisée directement pour préchauffer les retours du réseau thermique, alors que le complément est assuré par une pompe à chaleur centralisée, qui optimise aussi l’extraction de chaleur du fluide géothermique. Cette configuration permet de maximiser la valorisation thermique et d’atteindre, avec un débit géothermique de 50 l/s, des économies d’électricité de 2,1 MW par rapport à l’utilisation de pompes à chaleur air-eau.
Le programme entre aujourd’hui dans la phase de déploiement, avec pour objectif la réalisation de six à neuf installations géothermiques de moyenne profondeur sur le territoire genevois. Le premier de ces projets, Satigny 2-3, dont le démarrage du forage est prévu en novembre 2026, permettra de fournir environ 7 MW thermiques, dont une part sera valorisée directement et l’autre sera fournie par une pompe à chaleur à haute performance. Composé de deux puits de différentes profondeurs (environ 600 m et 1300 m), il pourra encore être complété par un stockage thermique saisonnier afin d’améliorer encore l’efficience du système.
Geothermie: weniger CO₂, geringerer Stromverbrauch
Lokale Wertschöpfung steigert Energieeffizienz und Versorgungssicherheit
Die Elektrifizierung von Anwendungen, insbesondere durch Wärmepumpen, dürfte künftig zu einem deutlichen Anstieg des Strombedarfs führen, vor allem im Winter. Nach Angaben des VSE könnte das Heizen in einigen Jahrzehnten bis zu 19% des gesamten Stromverbrauchs ausmachen. PV und Wasserkraft werden jedoch im Sommer mehr Strom produzieren als im Winter, was zu einer zeitlichen Diskrepanz mit der Nachfrage führt. Als erneuerbare Quelle für Bandenergie, auch im Winter, stellt die Geothermie daher eine interessante Lösung dar, um die Wärmeversorgung zu dekarbonisieren, die Importabhängigkeit zu reduzieren und den saisonalen Strombedarf zu bewältigen, u. a. durch den reduzierten Einsatz von Luft-Wasser-Wärmepumpen. Doch während die Erdwärme in der Schweiz bereits gut genutzt wird, bleibt das Potenzial der mitteltiefen und tiefen Geothermie hierzulande noch praktisch ungenutzt.
Das 2014 vom Kanton Genf und den Services Industriels de Genève (SIG) ins Leben gerufene Programm «GEothermies» hat dazu beigetragen, die Kenntnisse über den Untergrund im Kanton zu verbessern und günstige Rahmenbedingungen für die Nutzung der Geothermie in mittlerer und grosser Tiefe zu schaffen. Die ersten Ergebnisse bestätigten ein grosses Potenzial, insbesondere für die Versorgung von Fernwärmenetzen mit Temperaturen von 35 bis 100°C. Mit einer vergleichenden Analyse wurde bewertet, inwieweit verschiedene Arten von Geothermieprojekten in unterschiedlichen Tiefen Auswirkungen auf die Strombilanz haben könnten. Die Ergebnisse haben insbesondere gezeigt, dass in einer Tiefe von 1500 m bei einer Temperatur von etwa 57°C ein Teil der Wärme direkt zum Vorwärmen der Rückläufe des Fernwärmenetzes genutzt werden kann, während der restliche Wärmebedarf durch eine zentrale Wärmepumpe bereitgestellt wird, die zudem die Wärmeentnahme aus dem geothermischen Fluid optimiert. Diese Konfiguration maximiert die thermische Verwertung: Bei einem geothermischen Durchfluss von 50 l/s wird 2,1 MW weniger Strom im Vergleich zum Einsatz von Luft-Wasser-Wärmepumpen verbraucht.
Das Programm tritt nun in die Umsetzungsphase ein, mit dem Ziel, sechs bis neun geothermische Anlagen mittlerer Tiefe im Genfer Raum zu realisieren. Das erste dieser Projekte, Satigny 2-3, dessen Bohrbeginn für November 2026 vorgesehen ist, wird etwa 7 MW Wärmeleistung liefern, von der ein Teil direkt genutzt und der andere Teil über eine Hochleistungswärmepumpe bereitgestellt wird. Das Projekt besteht aus zwei Bohrungen unterschiedlicher Tiefe (ca. 600 m und 1300 m) und kann zusätzlich durch einen saisonalen Wärmespeicher ergänzt werden, um die Effizienz des Systems weiter zu steigern.
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