À première vue, c'est une galerie marchande comme les autres, juste plus vaste et plus belle que la moyenne. Mais le centre commercial d'Aéroville, ouvert en 2013 à proximité de l'aéroport Paris-Charles De Gaulle et accueillant aujourd'hui plus de 10 millions de visiteurs par an sur 84.000 mètres carrés de boutiques, cache dans ses entrailles une particularité : il est le plus grand de France à être rafraîchi l'été par une source encore peu connue de froid renouvelable, la géothermie.

Deux forages y permettent de prélever tout au long de l'année et 24 heures sur 24 d'une nappe phréatique de l'eau, dont la température reste stable autour des 13-14°C. Grâce à un échangeur, des canalisations transportant un fluide caloporteur et des pompes à chaleur, l'écart température entre l'eau de la nappe et l'air ambiant - éventuellement boosté par des dispositifs de ventilation électriques ou de chauffage - est utilisé pour refroidir mais aussi chauffer l'hiver l'air du bâtiment. L'eau de la nappe y est rejetée via deux autres forages, à une température inférieure supérieure à celle originale l'été et inférieure l'hiver. La solution permet de satisfaire 100% des besoins de chauffage et 75% de ceux de rafraîchissement des boutiques de moins de 1.000 mètres carrés du centre commercial, et d'ainsi éviter l'émission de 310 tonnes annuelles de CO2.

Cinq kilowatt-heure de froid pour un d'électricité

Appelée "géothermie de très basse énergie", cette technique, qui exploite des profondeurs comprises entre 10 et 200 mètres, représente, selon le Syndicat des énergies renouvelables (SER), l'avenir du froid durable. Par rapport aux systèmes de climatisation traditionnels - qui peuvent néanmoins être alimentés par de l'électricité renouvelable -, elle se révèle en effet bien plus économe en énergie : un kilowatt-heure d'électricité permettra d'en produire non plus trois, mais cinq de froid, explique Nicolas Frechin, expert en géothermie à l'Antea, cabinet qui assure le monitoring du système d'Aéroville. Et plus la température externe est élevée, plus cet écart d'efficacité s'accroît.

La consommation électrique de la géothermie par rapport à celle d'un climatiseur est même 30 fois plus faible lorsque l'on se limite au "geocooling" : "rafraîchissement passif" des bâtiments assurant une simple différence de 5°C entre la température extérieure et intérieure, et possible sans utiliser la pompe à chaleur. L'hiver, la géothermie assure un utilisation de l'électricité 4 à 5 fois inférieure à celle d'un radiateur.

De lourds investissements

Le SER, qui regroupe 380 industriels des renouvelables, insiste d'ailleurs aussi sur d'autres atouts du froid d'origine géothermique. Local, indépendant de la météo, discret et circulaire, il permet désormais d'atteindre les exigences réglementaires des bâtiments à énergie positive et des labels "haute qualité environnementale", et a récemment bénéficié d'une simplification des autorisations, ainsi que d'une structuration de la profession. La production est en permanence adaptée aux besoins réels et permet des équilibrages internes entre demande de froid et de chaleur. Et puisque la chaleur récupérée n'est plus rejetée dans l'air comme par les climatiseurs, mais dans le sol via l'eau, il participe en outre à la maîtrise des îlots de chaleur urbains.

Malgré ces atouts, son développement reste toutefois limité. Surtout adaptée à l'usage individuel ou aux petits réseaux alimentant des bâtiments neufs (moins énergivores), la géothermie "de très basse énergie" ne peut en effet pas être déployée à l'échelle d'une ville - contrairement à celle "basse énergie", qui utilise la chaleur à plus de 50°C extraite d'aquifères profonds, mais qui aujourd'hui ne peut pas produire de froid. Elle peine aussi à décoller chez les particuliers, "découragés par la lourdeur de l'investissement, bien que compensée par la faiblesse et la stabilité des coûts de fonctionnement", explique Michèle Cyna, présidente de la Commission géothermie du SER.

Des besoins de froid croissants

Le SER propose alors diverses mesures visant spécifiquement à permettre au froid renouvelable de décoller : notamment la mise en place de primes à l'investissement incitant les particuliers à installer des pompes à chaleur géothermique, ainsi que l'intégration du développement des réseaux de froid aux objectifs du Fonds chaleur de l'Ademe. Bien qu'aujourd'hui l'utilisation des climatiseurs ne représente que 6% de la consommation électrique française, l'enjeu est important, en raison des besoins croissants de rafraîchissement des bâtiments, dus au réchauffement climatique - le printemps 2018 a battu tout record historique à Paris -, à l'urbanisation, ainsi qu'à un effet paradoxal de la meilleure isolation de bâtiment et à l'utilisation croissante de matériel électrique, rappelle le syndicat. Plus globalement, soutenir cette géothermie permettrait également d'avancer dans la trajectoire des objectifs fixés par la Loi de transition énergétique pour la croissance verte : notamment celui de multiplier par cinq la quantité de chaleur et de froid renouvelables et de récupération livrée par les réseaux de chaleur et de froid en 2030.