PAC eau/eau et géothermique pour serre : options hors AGRI-TH-108 révisée

Une pompe à chaleur géothermique de serre, ou PAC eau/eau serre, puise ses calories dans une eau dont la température varie peu : nappe, sondes enterrées, retenue d'irrigation ou rejet tiède. Là où une machine air/eau perd puissance et rendement par grand froid, elle garde un régime presque constant. Ce gain se paie côté captage : forage, essais de pompage, échangeur et démarches administratives. Point nouveau : le projet de révision de la fiche CEE AGRI-TH-108 ne couvre plus l'eau/eau.

Principe de fonctionnement : une source eau stable

En France métropolitaine, une nappe peu profonde se maintient en général entre 10 et 14 °C toute l'année. L'évaporateur travaille donc vers 4 à 6 °C, sans givre ni dégivrage, y compris lors des nuits de gel. Deux conséquences en découlent pour le bureau d'études.

• La puissance disponible à la température de base reste proche de la puissance nominale. Inutile de surdimensionner la machine pour compenser la chute de capacité d'une PAC air/eau par −10 °C.
• Le SCOP se rapproche du COP de régime. Une PAC eau/eau qui affiche 4,5 à 5 avec un départ à 40 °C conserve cet ordre de grandeur toute la saison. Une machine aérothermique oscille entre 2 et 4 selon la météo.

Une source abondante permet donc de couvrir toute la pointe sans chaudière d'appoint. C'est exactement ce que demandera la fiche révisée aux PAC air/eau, avec l'électrification totale décrite dans notre page électrification totale ou hybridation.

Les trois architectures de captage

Doublet sur nappe en boucle ouverte

Un puits de production pompe l'eau souterraine et la fait passer dans un échangeur à plaques. Un second puits la restitue au même aquifère, quelques degrés plus froide. L'échangeur intermédiaire, en inox ou en titane selon la chimie de l'eau, protège la PAC du colmatage par le fer et le manganèse. La distance entre les deux ouvrages évite que le panache froid atteigne le puits de pompage. Pour les fortes puissances, c'est la solution la plus économique au kilowatt lorsque l'aquifère est productif.

Sondes géothermiques verticales

En boucle fermée, de l'eau glycolée circule dans des sondes en polyéthylène descendues à 100 ou 200 m. Aucune eau n'est prélevée, mais la puissance extractible dépend de la conductivité du terrain. On retient couramment 40 à 60 W par mètre de sonde en chauffage. Pour 300 kW à l'évaporateur, il faut donc 5 000 à 7 500 m de sondes, soit 30 à 50 forages. Ce ratio réserve les sondes aux petites unités ou aux sites sans nappe exploitable.

Eau de surface et eaux de récupération

Un bassin d'eaux pluviales, une retenue collinaire ou un cours d'eau peuvent servir de source. Il faut alors vérifier la température minimale en hiver et le risque de prise en glace. Les rejets tièdes d'un site voisin sont encore plus intéressants : une source à 20-25 °C fait grimper le COP au-delà de 5. Si la chaleur vient d'un groupe frigorifique de l'exploitation, comparez avec une récupération de chaleur directe sur le groupe froid.

Critères de dimensionnement côté source

Calcul du débit de nappe

La puissance prélevée à la source est la puissance de chauffage diminuée de l'électricité du compresseur : P_évap = P_chaud × (1 − 1/COP). Le débit s'en déduit avec la capacité thermique volumique de l'eau, soit 1,163 kWh/m³·K.

Q (m³/h) = P_évap (kW) / (1,163 × ΔT_source)

Exemple : une PAC délivrant 400 kW à COP 4,5 prélève 311 kW à la nappe. Avec un refroidissement de 5 K, le débit vaut environ 53,5 m³/h. Sur 3 000 heures de pleine charge, quelque 160 000 m³ transitent par le doublet avant réinjection. Un ΔT de 7 K réduit le débit à 38 m³/h, mais abaisse la température d'évaporation et donc le COP.

COP machine et COP système

Le COP publié par le constructeur ne compte que le compresseur. En exploitation, la pompe immergée consomme aussi de l'électricité. Reprenons l'exemple : 53,5 m³/h relevés sur 40 m de hauteur manométrique représentent environ 5,8 kW hydrauliques. Avec un rendement de 0,55, la pompe absorbe environ 10,6 kW.

• Chaleur livrée au réseau de la serre : 400 kW.
• Électricité du compresseur à COP 4,5 : 88,9 kW.
• Électricité de la pompe de forage : 10,6 kW.
• COP système : 400 / 99,5, soit environ 4,0.

Un demi-point de COP disparaît dans le pompage. L'étude doit donc fixer la profondeur de la pompe, le diamètre des colonnes et la variation de vitesse du groupe immergé. Côté serre, les règles restent celles de toute PAC : départ bas, stockage stratifié et loi d'eau pilotée par l'automate climatique.

Hydrogéologie et cadre réglementaire

Avant toute consultation d'entreprises, trois questions doivent trouver une réponse documentée.

1. L'aquifère est-il productif ? La banque du sous-sol du BRGM (InfoTerre) et les forages voisins donnent une première idée. Seul un essai de pompage de longue durée confirme le débit exploitable.
2. L'eau est-elle compatible ? Une analyse physico-chimique (fer, manganèse, dureté, chlorures) oriente le choix des matériaux et la fréquence de nettoyage.
3. Quel régime administratif s'applique ? La géothermie de minime importance bénéficie d'une déclaration simplifiée sous des seuils de profondeur, de puissance et de débit. Au-delà, le projet relève d'une autorisation au titre du code minier. Les seuils se confirment auprès de la DREAL.

Ces étapes allongent le calendrier de trois à six mois. Elles doivent être engagées tôt, et dans tous les cas avant la signature des devis de travaux.

Le suivi en exploitation fait partie du projet. Un piézomètre ou une sonde de niveau dans le puits de pompage surveille le rabattement saison après saison. La température de réinjection et le débit sont enregistrés en continu. Ces mesures alertent tôt sur un colmatage de l'échangeur ou sur un recyclage thermique entre les deux ouvrages. Elles servent aussi de base à la déclaration annuelle exigée selon le régime administratif retenu.

Fiche CEE associée : la PAC eau/eau sort d'AGRI-TH-108

Le projet d'arrêté de révision soumis à consultation en septembre et octobre 2026 réécrit la fiche AGRI-TH-108 pour les seules PAC air/eau. Il n'est pas encore publié au Journal officiel. D'ici là, la version A35.2 reste applicable aux deux technologies.

Ce que permet encore la fiche A35.2

La fiche A35.2 forfaitise le volume de certificats par mètre carré de surface retenue. En maraîchage, le forfait va de 780 à 1 040 kWh cumac/m² ; en horticulture, de 370 à 490. La surface retenue est plafonnée à 15 fois la puissance en maraîchage et 31 fois en horticulture. Les machines eau/eau atteignent facilement les classes hautes de performance.

Exemple : serre de tomates de 12 000 m², PAC eau/eau de 650 kW à COP 4,6. La surface retenue vaut le minimum entre 12 000 m² et 15 × 650 kW, soit 9 750 m². Le volume atteint 10 140 MWh cumac, soit environ 81 100 € à 8 € le MWh cumac.

À titre de comparaison, une PAC air/eau de même puissance relèverait du forfait révisé de 2 800 kWh cumac/m². Sa surface retenue serait de 12 000 m², pour 33 600 MWh cumac, soit environ 268 800 €. Ce calcul indicatif suppose les critères du projet remplis.

Après la parution : quelles options ?

Une fois l'arrêté publié, un projet eau/eau ne pourra plus s'appuyer sur la fiche standardisée. Deux pistes restent à étudier au cas par cas. La première est une opération spécifique CEE, instruite sur dossier avec un calcul d'économies propre au projet. La seconde regroupe les aides à la géothermie de surface du Fonds chaleur de l'ADEME.

Leur éligibilité, leurs plafonds et leurs délais dépendent du projet et du cadre en vigueur : ils doivent être vérifiés avant tout engagement. Une opération spécifique demande en outre un dossier technique plus lourd et un délai d'instruction plus long qu'une fiche standardisée. Pour un site sans contrainte de source, la bascule vers une PAC air/eau éligible à la fiche révisée mérite aussi d'être chiffrée.

Engager avant la parution au Journal officiel

Pour un projet eau/eau déjà mûr, le message est simple : engager l'opération avant la parution de l'arrêté. La date d'engagement correspond en général à l'acceptation du devis. L'accord avec l'obligé ou le délégataire CEE doit être signé avant cette date.

La date de publication n'est pas connue à l'avance. Les études hydrogéologiques demandent plusieurs mois : un projet qui n'a pas encore d'essai de pompage risque de manquer la fenêtre. Notre service de constitution du dossier CEE sécurise ces étapes.

Questions fréquentes sur la PAC eau/eau en serre

Quel débit de nappe faut-il pour une PAC eau/eau de serre ?

Le débit se déduit de la puissance prélevée à l'évaporateur : Q (m³/h) = P évaporateur (kW) / (1,163 × ΔT). Pour une PAC de 400 kW thermiques à COP 4,5 et un refroidissement de la nappe de 5 K, il faut environ 53 m³/h, à confirmer par un essai de pompage.

Une PAC eau/eau est-elle encore éligible à la fiche CEE AGRI-TH-108 ?

Oui, tant que la version A35.2 de la fiche est en vigueur : elle couvre les PAC air/eau et eau/eau pour les serres maraîchères et horticoles. Le projet de révision soumis à consultation en 2026 ne retient plus que l'air/eau. À sa publication au Journal officiel, les projets eau/eau sortiront de la fiche standardisée.

Comment financer une PAC géothermique de serre après la révision ?

Les pistes à étudier au cas par cas sont une opération spécifique CEE, instruite sur dossier, et les aides à la géothermie du Fonds chaleur de l'ADEME. Leur éligibilité et leurs montants dépendent du projet : ils doivent être vérifiés avant tout engagement.

Sondes verticales ou forage sur nappe : que choisir pour une serre ?

Les sondes verticales en boucle fermée conviennent aux puissances modestes : à 40-60 W par mètre de sonde, 300 kW d'extraction demandent 5 000 à 7 500 m de forage. Au-delà de quelques centaines de kilowatts, le doublet sur nappe est presque toujours plus économique lorsque l'aquifère le permet.

Faire étudier une PAC eau/eau

Praxis Énergie Serres mène l'étude de faisabilité de bout en bout. Elle couvre la recherche sur l'aquifère, le cahier des charges de l'essai de pompage, le débit et le COP système, le schéma hydraulique et le chiffrage des certificats. Nous comparons aussi le scénario eau/eau à une PAC air/eau éligible à la fiche AGRI-TH-108 révisée.

Retrouvez l'ensemble de nos ressources sur la pompe à chaleur serre, ou demandez une étude PAC en précisant la surface, la culture et les forages existants.