Is geothermal energy worth it for your future dream home?

If you are anything like me, you are constantly daydreaming about your future house. Although the prices of houses in Canada have made home access almost impossible for our generation, I’m still out here looking through house plans and real estate listings online all the time! 

Having studied environmental sciences at university, it’s no surprise that my dream home would be as sustainable as possible. And there are many ways by which you can transform a conventional build into a sustainable, low-energy, or even passive home. We’ve all heard about the classics, such as solar panels or reusing rainwater. But you might not have heard about using geothermal energy. 

I remember hearing in school that using geothermal to heat a building could make you save on electricity and on money. This got me curious about how geothermal can be used for individual houses, as a more sustainable energy source for the planet, and for your wallet. I did the research for you, and what I found is much more interesting than I would have thought.

First, what is geothermal?

The goal of geothermal energy is to utilize the heat close to the earth’s surface. By pumping water or refrigerant through pipes underground, the pipes get just a little bit warmer, and that newfound heat is then used to warm up the house. Because the extracted temperatures are constant at around 10 °C, it is also useful in summer, when you want to have colder temperatures inside. 

You might think that by heating the water around 10 °C, there is no way you could keep your house at a comfortable 20°C or 25°C. However, by pumping 10 °C air instead of -10 °C air in the winter, for example, you don’t need as much energy to heat up your home, and that saving right there is why it is useful.

What is there to consider?

Adding a geothermal to your newly or already built house can be a sustainable and profitable choice, but its efficiency and return on investment vary a lot. In general, geothermal systems are quite costly upfront for the installation, but end up reducing your energy bill in the long run. The costs depend on three main factors: System type, size, and site conditions.

1. System type

So, a geothermal system has 3 components: an underground loop, a heat pump, and a distribution system. What really differentiates the many kinds of geothermal systems is the underground loop. Here are the most popular forms of geothermal systems:

• Horizontals or vertical loops: Those are the most common kind of loops on residential lots, and they both work in basically the same way. It is a long series of pipes buried underground in which water (or antifreeze solution) runs. There is an exchange of heat by conduction between the earth and the pipes, and the water comes back inside the house either warmer or colder. Horizontals loops are cheaper to install but require a larger amount of ground space. This is why horizontal is usually found in rural areas and vertical in urban areas with tight space. If there isn’t enough soil, or if the soil is too rocky, vertical loops are usually the way to go.

Source: https://www.hydroquebec.com/residential/energy-wise/windows-heating-air-conditioning/geothermal-systems.html

• Open Loop system: Instead of getting its heat directly from the ground, the open loop uses groundwater from a well as a heat source and heat sink. This is because groundwater also has a constant temperature near 10 °C. However, instead of using water or antifreeze running through pipes, an open loop system consists of using groundwater itself. It is one of the cheaper ways to get geothermal energy (up to 50% less expensive than vertical closed loop systems), as it involves less piping, but it requires a well at the right location, which is rare.

Vertical loops are the most popular system to this day. By their nature, they require very long forage into the ground, which is not a cheap thing to do. On the other hand, open-loop systems are much more thermally efficient, as they don’t require extremely long forage.

2. Size

The heat pump is one of the most costly parts of installing a geothermal system. For the heat pump, the costs really depend on how big the house is, as it requires a more powerful (and costly) pump for a bigger home. A heat pump installation can cost between 10 000$ and 30 000$ depending on the size of your house.

3. Site condition

For the forage and the ground pipes, things like soil stability and access to the work site can make costs vary. If you are set to install a geothermal system on your property, you need to be ready for quite a bit of landscape destruction. This can also bring up some costs.

Costs and returns on investments

To investigate if a geothermal system is worth your money or not, it is crucial to look at the return on investment.

1. How much does it cost?

There really isn’t a consensus on how much an average geothermal system costs in Canada, as there are so many different variables involved. From my research, I have found that most sources range the average geothermal system between $20,000 – $40,000. As mentioned above, it highly depends on what system you choose to go with, as seen on this chart:

One of the reasons why geothermal is popular despite its cost is the incentives. The Canadian federal government is currently offering a 30 percent tax rebate on geothermal systems, as part of a clean energy initiative. Additionally, the federal government offers grants for both the installation and replacement of ground-source heat pump systems. If the geothermal installation follows the eligibility criteria, you can expect a grant of 5000 $ for a new system, or 3000 $ for a replacement.

Some more specific incentives can be found in some provinces. For example, in Quebec, the electricity company Hydro-Québec offers a subsidy for horizontal and vertical loops for 750 $ per 1 000 BTU/h. This represents an average 25 000 $ for the installation of a new system.

If you want to learn more about the incentives available in your province, check out this interactive map created by WaterFurnace.

In places that don’t have as many incentives, it might be better to invest the cost of a geothermal system into heat retention instead. For example, there might be a quicker and more significant return on investment if you put the money toward better windows and wall insulation.

2. How much energy can you actually save from installing a geothermal system?

The ultimate question remains: How cost-efficient really is geothermal energy? First, a heat pump that is well isolated can save between 3 to 4.5 times the amount of electrical energy it uses. In comparison, an oil-fueled furnace can only provide a 1-to-1 ratio of energy consumed to heat energy provided. This means that geothermal systems, compared to other systems, are very efficient.

Geothermal systems most definitely are a long-term investment, as ground loops can last 40 to 60 years. The return on investment for such a long period can vary depending on house size, energy consumption, and insulation. There are many online calculators to estimate how much savings you can expect depending on the size of your dream home and the energy consumption you expect, such as one created by Climate Master, taking into account Canadian data.

I have played around with it, imagining what my dream house could be. By using this calculator in a very conservative manner, I have found that for a 2000-square-foot new build in Quebec, a geothermal system represents between 1000$ and 2000 $ per year in energy savings. For a system that costs 35 000$ to install and lasts 40 years, geothermal would represent savings between up to 40 000$ (without even taking into account incentives). Believe me, I’m as surprised as you are. Even assuming that this calculator might be a bit outdated, these numbers make me believe that geothermal might be more accessible and effective for residential purposes than I would have thought.

Final thoughts

By taking advantage of the many incentives out there, choosing geothermal can be a good way to save on your energy bills, as well as lowering your need for carbon-intensive energy sources. Many things are to be considered, though, like how much land space is available, and how much your future dream home will consume in terms of energy. Hopefully, this short review will have given you some food for thought. If you are still curious and want to learn more about the pros and cons, give a look at HomeGuide’s Geothermal Heat Pump Cost Guide, as I have found it is the most complete review of residential geothermal installation.

La géothermie: Est-ce que ça vaut la peine pour ta future maison de rêve?

Si tu es comme moi, tu passes plus de temps que tu aimerais l’admettre à penser à ta maison de rêve. Même si les prix des maisons au Canada rendent l’accès au logement presque impossible pour notre génération, je ne peux pas m’empêcher de regarder des plans de maison et des sites de vente immobilière dans mes temps libres.

Ayant étudié en sciences de l’environnement à l’université, c’est pas surprenant que je rêve d’une future maison complètement durable et écologique, qui consomme peu d’énergie. On a tous entendu parler des classiques comme les panneaux solaires ou la réutilisation de l’eau de pluie. Par contre, la géothermie, ça reste encore assez méconnu.

Je me souviens avoir entendu dans mes cours universitaires que l’utilisation de la géothermie pour chauffer un bâtiment pouvait faire économiser gros en électricité et en argent. Ça m’a rendue curieuse de savoir comment la géothermie peut être utilisée en résidentiel et être bénéfique autant pour la planète que pour le portefeuille. C’est ce qui m’a amené à plonger dans le monde de l’énergie géothermique, et ce que j’ai trouvé est bien plus intéressant que ce que j’aurais pensé.

Tout d’abord, qu’est-ce que la géothermie ?

La géothermie consiste à utiliser la température stable qu’on retrouve sous le sol pour chauffer ou refroidir un bâtiment. En pompant de l’eau ou un fluide réfrigérant à travers des tuyaux souterrains, le liquide prend la température du sous-sol, et ce changement de température est utilisé pour changer la température de la maison. Étant donné que le sous-sol est à une température constante d’environ 10 °C, on peut l’utiliser comme source de chaleur en hiver, et source de refroidissement en été.

10 °C, ça peut sembler insuffisant pour maintenir une température confortable de 20 °C ou 25 °C à laquelle on s’attend dans une maison. Par contre, en hiver, pomper de l’air à 10 °C au lieu de l’air à -10 °C permet de diminuer la dépense en énergie nécessaire pour chauffer son domicile. La géothermie est donc avant tout une méthode d’économie d’énergie.

Qu’est ce qu’il faut prendre en compte quand on considère la géothermie?

Ajouter un système de géothermie à une nouvelle construction ou à une maison déjà construite peut être un choix écologique et économique, mais son efficacité et sa rentabilité peuvent varier. De manière générale, les systèmes de géothermie nécessitent un investissement initial assez coûteux pour l’installation, mais finissent par réduire significativement la facture énergétique à long terme. Les coûts initiaux dépendent de trois principaux facteurs : le type de système, la taille et les conditions du site.

1. Type de système

Un système géothermique résidentiel, ça comprend 3 composantes principales: Un circuit souterrain, une thermopompe, et un système de distribution. C’est le circuit sousterrain qui fait vraiment toute la différence d’un système à l’autre:

• Circuit fermé en boucle horizontale ou verticale: Les circuits fermés horizontaux et verticaux sont de loin les systèmes les plus courants pour la géothermie résidentielle. Ces circuits sont formés d’une longue série de tuyaux enterrés dans lesquels circule de l’eau (ou une solution antigel). En circulant dans les tuyaux, le liquide échange sa chaleur avec la température du sous-sol, et devient donc plus chaud ou plus froid selon la température extérieure initiale. Les boucles horizontales sont significativement moins chères à installer, mais nécessitent plus d’espace au sol. C’est pourquoi on les trouve davantage sur les grands terrains, en milieu rural, tandis que les boucles verticales sont plus adaptées aux zones urbaines où l’espace est limité. De plus, si le sol n’est pas suffisamment épais, ou s’il est trop rocheux, les boucles verticales sont généralement la meilleure option.

Source: https://www.hydroquebec.com/residential/energy-wise/windows-heating-air-conditioning/geothermal-systems.html

• Circuit ouvert: Au lieu de puiser directement sa chaleur du sol, le système en boucle ouverte utilise l’eau souterraine provenant d’un puits comme source de chaleur et comme échangeur thermique. Les nappes phréatiques ont en effet une température constante proche de 10 °C. Par contre, au lieu d’utiliser de l’eau ou un liquide antigel circulant dans des tuyaux, un système en boucle ouverte utilise directement l’eau souterraine. C’est une des méthodes de géothermie les moins coûteuses (jusqu’à 50 % moins cher que les systèmes en circuit fermé vertical), car elle nécessite moins de tuyauterie. Par contre, il faut avoir un puits ou une nappe phréatique à une profondeur suffisante, ce qui n’est pas le cas partout.

Les circuits fermés verticaux sont le système le plus populaire à ce jour. De par leur nature, elles nécessitent des forages très profonds dans le sol, ce qui représente un coût non négligeable. En revanche, les systèmes en boucle ouverte sont beaucoup plus efficaces sur le plan thermique, car ils n’exigent pas de forages extrêmement profonds.

2. Taille du système

La thermopompe est l’une des parties les plus coûteuses de l’installation d’un système géothermique. Le coût de la thermopompe dépend en grande partie de la taille du bâtiment, car une maison plus grande nécessite une pompe plus puissante (et coûteuse). L’installation d’une thermopompe peut coûter entre 10 000 $ et 30 000 $ en fonction de la taille de la résidence.

En règle générale, plus la facture énergétique est élevée, plus la géothermie peut faire des économies, pouvant atteindre jusqu’à 70%. C’est donc une solution particulièrement adaptée pour les vieilles maisons qui manquent d’isolation ou pour les nouvelles constructions plus grandes avec beaucoup d’espace vide.

3. L’état du site

La stabilité du sol et la facilité d’accès au chantier sont des éléments à prendre en considération, parce qu’ils peuvent faire varier les couts d’installation. Il faut être prêt à détruire une partie de son aménagement paysager pour creuser et installer les circuits nécessaires à la géothermie, ce qui peut engendrer des coûts supplémentaires.

Rentable ou pas, la géothermie?

Pour déterminer si ça vaut la peine ou non d’investir dans la géothermie résidentielle, il faut se pencher sur la rentabilité au long terme.

1. Combien ça coûte?

Il n’y a pas vraiment de consensus sur le coût moyen d’un système géothermique au Canada, car de nombreuses variables différentes entrent en jeu. D’après mes recherches, j’ai constaté que la plupart des sources estiment le coût moyen d’un système géothermique entre 20 000 et 40 000 dollars. Comme mentionné ci-dessus, cela dépend grandement du système que vous choisissez, comme le montre ce graphique :

L’une des raisons pour lesquelles la géothermie est populaire malgré son coût initial, c’est la panoplie de subventions et de programmes d’aide financière qui existent actuellement. Le gouvernement fédéral canadien propose un rabais fiscal de 30 % sur les systèmes géothermiques, dans le cadre d’une initiative de promotion des sources d’énergies propres. De plus, le gouvernement fédéral accorde des subventions pour l’installation et le remplacement des systèmes de pompe à chaleur géothermique. Si l’installation géothermique répond aux critères d’admissibilité, vous pouvez vous attendre à une subvention de 5 000 $ pour un nouveau système, ou de 3 000 $ pour un remplacement.

Certaines provinces offrent des incitatifs financiers particuliers. Par exemple, au Québec, Hydro-Québec offre une subvention de 750 $ par 1 000 BTU/h pour les boucles horizontales et verticales. Cela représente en moyenne 25 000 $ pour l’installation d’un nouveau système. Si vous souhaitez en savoir plus sur les incitatifs disponibles dans votre province, consultez cette carte interactive créée par WaterFurnace.

Dans les cas où les subventions et programmes d’aide financière se font rares, il pourrait être plus rentable d’investir le coût d’un système géothermique ailleurs, sois dans l’amélioration de l’efficacité énergétique de votre maison. Par exemple, il peut y avoir un retour sur investissement plus rapide et plus significatif en investissant monétairement pour des fenêtres de meilleure qualité et pour une meilleure isolation des murs.

2. Combien d’énergie peut-on réellement économiser en installant un système géothermique ?

La question ultime reste la même : à quel point est-ce rentable d’investir dans l’énergie géothermique ? Tout d’abord, une pompe à chaleur bien isolée peut économiser entre 3 et 4,5 fois la quantité d’énergie électrique qu’elle consomme. En comparaison, un système de chauffage au mazout ne peut fournir qu’un rapport de 1 pour 1 entre l’énergie consommée et l’énergie thermique produite. Ça signifie que les systèmes géothermiques, comparés à d’autres systèmes, sont très efficaces.

Les systèmes géothermiques sont sans aucun doute un investissement à long terme, car les boucles souterraines peuvent durer de 40 à 60 ans. La rentabilité pour une période aussi longue peut varier en fonction de la taille de la maison, de la consommation d’énergie et de l’isolation. Il existe de nombreux calculateurs en ligne pour estimer les économies que vous pouvez espérer en fonction de la taille de votre maison idéale et de la consommation d’énergie prévue, comme celui créé par Climate Master, qui est adapté aux données canadiennes.

J’ai testé le calculateur de Climate Master, en imaginant à quoi ressemblerait ma future maison de rêve. En utilisant ce calculateur de manière assez conservatrice, j’ai découvert que pour une nouvelle construction de 2000 pieds carrés au Québec, un système géothermique représente entre 1000 $ et 2000 $ d’économies d’énergie par an. Pour un système qui coûte 35 000 $ à installer et qui dure 40 ans, la géothermie représenterait des économies allant jusqu’à 40 000 $ (sans même tenir compte des incitations). Croyez-moi, je suis aussi surprise que vous. Même en supposant que ce calculateur puisse être un peu dépassé, ces chiffres me font croire que la géothermie résidentielle pourrait être plus accessible et efficace que je ne l’aurais pensé.

Ce qu’on en ressort

En profitant des nombreuses incitations disponibles, choisir la géothermie peut être un bon moyen d’économiser sur ses factures d’électricité, tout en réduisant son empreinte carbone. De nombreux éléments doivent être pris en compte, cependant, comme l’espace disponible sur son terrain et la quantité d’énergie que votre future maison de rêve consommera. J’espère que cette brève revue vous aura donné matière à réflexion. Si vous êtes toujours curieux et souhaitez en savoir plus sur les avantages et les inconvénients, je vous invite à consultez le Guide des coûts des pompes à chaleur géothermiques de HomeGuide, car je l’ai trouvé être la revue la plus complète de l’installation géothermique résidentielle.

 

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