Expérience suèdoise sur les réseaux de chaleur

Le contenu de cet article est tiré du voyage d’études à Göteborg organisé par Amorce dans le cadre du GT sur le développement des réseaux de chaleur, réalisé en septembre 2014.

Les réseaux de chaleur en Suède

La Suède est très en avance sur le développement des énergies renouvelables et de récupération, comme on peut le voir sur le graphique ci-dessous, extrait des Chiffres clés Climat Air Énergie édition 2013.

Parts EnR&R France et Suède - Chiffres clés Ademe énergie 2013En effet, la part d’énergies renouvelables et de récupération (EnR&R) dans la consommation finale d’énergie en Suède est de presque 50% alors qu’elle arrive difficilement à 15% pour la France. Cette avance est en grande parti due au très bon développement des réseaux de chaleur (fortement mobilisateurs d’EnR&R) en Suède. Le mix énergétique des réseaux de chaleur en Suède est le suivant :

mix RdC Suède 2010
Mix énergétique des réseaux de chaleur en Suède (2010)

soit environ 75% d’EnR&R, contre 38% pour les réseaux de chaleur français (source : enquête sur le chauffage urbaine et la climatisation urbaine sur 2012).

Les réseaux de chaleur suédois sont détenus et exploités par des organismes 100% publics (liés aux villes). C’est le principal mode de chauffage dans 240 des 290 communes en Suède. Il y a des réseaux dans toutes les communes > 10 000 habitants. Les réseaux de chaleur suédois ont distribué en 2012 environ 50 TWh soit 4,5 MTep (c’est 2 MTep en France ! source :  enquête annuelle sur le chauffage urbain et la climatisation urbaine sur 2012). Si l’on rapporte en moyenne au nombre d’habitants, les réseaux de chaleur distribuent 0,45 tep / hab en Suède et 0,03 tep / hab en France, et 0,34 tep EnR&R/ hab en Suède contre 0,01 tep EnR&R / hab en France… Les réseaux de chaleur en Suède desservent 60% de logements, 30% pour le secteur des services et 10% d’industries. Cela correspond au ratio français (2/3 résidentiel, 1/3 tertiaire).

Les réseaux de chaleur/froid à Göteborg et sa région

A Göteborg, c’est Göteborg Energi, principal fournisseur d’énergie (toutes énergies) dans l’ouest de la Suède, qui gère les réseaux de chaleur/froid. Il s’agit d’une SA séparée de la ville depuis 1980 mais 100% détenue par la ville. Le développement des réseaux de chaleur/froid se fait depuis les années 50. Avant il y avait surtout du gaz de ville. Les émissions de soufre ont ainsi été réduites de 99% depuis 1985 et celles d’oxyde d’azote de 89%.

Le réseau de chaleur

Dvpt du RdC à Göteborg 1960-1990
Développement du réseau de chaleur – source : Göteborg Energi

Le réseau de chaleur est interconnecté et relie le Nord au Sud de la région de Göteborg sur 20 km, avec, au total, 1 200 km de canalisations et 19 sites de production. Il dessert 90% des logements collectifs et 20% des maisons individuelles de la région, soit environ 19 000 clients.

Sites de production RdC Göteborg
Sites de production du réseau de chaleur – source : Göteborg Energi

Le réseau de Göteborg est alimenté en base par la chaleur récupérée de l’incinération des déchets et des raffineries (environ 50%) et en appoint par des biocombustibles et des PAC sur eaux usées. Son mix énergétique est à plus de 80% renouvelables et de récupération. Il fourni environ 0,3 MTep de chaleur (c’est à peur près 1/8 de ce qui est fourni par tous les réseaux de chaleur en France ! source :  enquête annuelle sur le chauffage urbain et la climatisation urbaine sur 2012).

mix énergétique RdC Göteborg 1954-2014
mix énergétique RdC Göteborg 1954-2014 (source : Göteborg Energi)

Un poste de contrôle permet de voir la demande de chauffage et de gérer quelle énergie démarre ou s’arrête. Le réseau possède un comptage horaire depuis 2 ans.

Les travaux effectués sur le réseau de chaleur sont mutualisés avec les travaux effectués pour la fibre, pour l’enterrement des tuyaux.

Le prix moyen est de 60€/MWh (il est d’environ 76€ TTC/MWh pour les réseaux de chaleur en France – source enquête Amorce 2011), soit une alternative de chauffage économique.

Innovations (par rapport à la France…) du réseau de Göteborg

  • Göteborg est inscrite dans le projet européen Celsius, qui contribuera à atteindre les objectifs énergétiques (augmentation de la part EnR&R et de l’efficacité énergétique et diminution des émissions de GES) en Europe.
    Villes intéressées par le projet Celsius
    L’objectif est d’avoir 50 nouvelles villes Celsius d’ici 2017, la France est pour l’instant la grande absente : pour en savoir plus sur le projet Celsius. Ce projet, avec un budget total de 26 millions d’€, permet notamment une diffusion des nouvelles idées pour les réseaux de chaleur/froid, comme les deux idées suivantes à Göteborg, mais aussi 300 MW de stockage de chaleur à Rotterdam, l’intégration au réseau de chaleur de sources d’énergie résiduelles comme le métro à Londres, la récupération d’énergie des eaux usées à Cologne, la récupération de l’énergie du réseau de distribution de gaz naturel à Gènes, etc.
  • Les lave-linges et lave-vaisselles sont raccordés au réseau de chaleur pour un nouveau quartier, et pour les immeubles existants (les appareils sont en commun en bas d’immeuble)
  • Le réseau de chaleur fournira le chauffage du ferry Stena (bateau de liaison entre des villes européennes), qui se branchera la nuit et arrêtera ainsi sa propre chaufferie pétrole.

Bâteau Göteborg la nuit
Gros bateau de liaison à Göteborg la nuit (photo du pôle réseaux de chaleur)
Connexion du RdC au bâteau
Connexion du RdC au bâteau – source : Göteborg Energi
  • Technologie de vision/contrôle des consommations en temps réel : les usagers peuvent suivre et gérer leur consommation, Göteborg Energie peut décider plus facilement de faire marcher telle ou telle énergie suivant la demande, le service client peut ainsi prévenir les problèmes.
  • Pour les usagers, le prix du réseau de chaleur est modulé selon 4 choix qui vont de la location de l’échangeur à l’achat de celui-ci (avec 2 choix intermédiaire).
    4 alternatives de prix pour les particuliers - RdC Göteborg
    4 alternatives de prix pour les particuliers – source : Göteborg Energi

    Le prix peut être simulé sur le site goteborgenergi.se qui est un site très visuel et pratique (vidéos, simulations, etc.) pour les usagers ou les personnes qui s’intéressent au réseau. Le choix le moins cher à l’investissement est celui de la location, dans ce cas Göteborg Energi gère tout de A à Z. C’est le choix fait plutôt par les locataires de logement. Ensuite, le choix n°2 correspond à un investissement léger sur l’installation, avec un prix en €/kWh identique au choix « location ». Le choix n°3 correspond à un investissement plus important du client sur l’installation et un prix en €/kWh plus faible. Et enfin le choix n°4 correspond à un investissement important sur l’installation et un prix en €/kWh faible, cette offre est calibrée de telle sorte à concurrencer la solution PAC. C’est généralement ce qui est choisi par les propriétaires du logement.

  • Le service clients du réseau de chaleur est très structuré est disponible, avec une assistance par téléphone permettant aux clients de s’approprier les systèmes (l’échangeur) et leur fonctionnement. Il y a peu de questions sur les factures et beaucoup sur les installations. L’aide par téléphone est suffisante dans 8 cas sur 10, l’intervention sur place ne se fait que dans 2 cas sur 10.
  • Le réseau dessert 20% des maisons individuelles de la région.

    sous-station individuelle
    Sous-station individuelle (Mölndal)

Usine de cogénération à Mölndal

Vue d'ensemble de l'usine de cogénération à Mölndal
Vue d’ensemble de l’usine de cogénération à Mölndal – source : Mölndal Energi

Les éléments suivant sont extrait de la visite de l’usine de cogénération biomasse à Mölndal. Mölndal est une ville située à environ 10 km au sud de Göteborg.

Plan du réseau de chaleur de Mölndal
Plan du réseau de chaleur de Mölndal – source : Mölndal Energi

C’est Mölndal Energi, détenu à 100% par la ville de Mölndal, qui assure la production et la distribution de chaleur et d’électricité à Mölndal et autour. L’usine de cogénération de Mölndal, qui est le site le plus important de production du réseau de chaleur de Mölndal, fourni environ 21 000 clients en électricité (1 000 GWh) et 2 000 clients en chauffage (450 GWh), il fourni également le réseau de Göteborg. Son mix énergétique est le suivant :

Mix énergétique usine cogénération Mölndal
Mix énergétique de l’usine de cogénération à Mölndal – source : Mölndal Energi

Soit quasiment 100% d’EnR&R, en majorité du bois (80%) et de la tourbe (20%). La tourbe étant moins efficace, elle est progressivement diminuée au profit du bois, comme on peut le voir sur le graphique ci-dessous montrant l’évolution du mix énergétique de l’usine sur 2020-2013 (la tourbe est en vert clair, le bois en vert foncé, en gris il s’agit d’achat à Göteborg Energi principalement et en noir du fioul).

Mix énergétique 2002-2013 usine cogénération Mölndal
Mix énergétique 2002-2013 de l’usine de cogénération de Mölndal – source : Mölndal Energi

Le régime de température est de 75 à 110°C à l’aller et 40°C au retour. En Suède, il y a une taxe sur la température de retour, qui doit être la plus faible possible afin de diminuer le débit, le diamètre des canalisations ou d’augmenter le nombre d’abonnés. Le débit est ainsi deux fois plus faible en Suède qu’en France (où les réseaux sont généralement sur-dimensionnés).

Condensation des fumées usine de cogénération de Mölndal
Système de condensation des fumées – source : Mölndal Energi

Les émissions sont également taxées en Suède.

L’usine est équipée d’un nouveau condensateur des fumées depuis 2009, qui permet d’abaisser fortement les émissions de GES, comme on peut le voir sur le graphique suivant.

émissions de CO2 de l'usine de cogénération de Mölndal
Emissions de CO2 de l’usine de cogénération de Mölndal entre 2002 et 2013

La température des fumées en sortie de cheminée est de 37°C.

L’efficacité de l’usine de cogénération est de 85% et augmente à 105% avec la condensation des fumées. La puissance est modulable variant de 15 à 80 MW.

Galerie photos :

Station d’épuration Rya

 Tout comme l’usine de cogénération de Mölndal, la station d’épuration (step) de Rya est un des sites de production de chaleur du réseau de chaleur de Göteborg, via des PAC.

Vue d'ensemble step Rya
Vue d’ensemble de la station d’épuration Rya – source : Gryyab

C’est une station d’épuration régionale de traitement des eaux usées d’environ 800 000 équivalents habitants, sur un territoire de 200 km² – dont 20 km² en zone urbaine. Son emprise est relativement faible puisqu’elle est de 10 hectares, la step est entourée de forêt et ne s’agrandira donc pas. Il y a cependant des travaux de rénovation/agrandissement (au sein de la même emprise) tous les 10 ans environ.

plan step Rya
Plan de la station d’épuration Rya – source : Gryyab

C’est l’organisme public Gryyab, de 83 employés, qui exploite la step et son réseau de 130 km. Le traitement des eaux usées est entièrement automatisé ce qui permet une autonomie la nuit. La step fourni du biogaz (utilisé par les véhicules) et de la chaleur pour le réseau de chaleur de Göteborg.

Procédé step Gryaab
Procédé de la station d’épuration Rya – source : Gryyab

Sur le graphique précédent, on voit, sur la droite, que la chaleur de l’eau est récupérée en sorti de la station, cela afin de maintenir la température de l’eau pendant le process et afin d’utiliser de l’eau propre. A l’entrée de la station, l’eau usée est à environ 10-12°C en moyenne sur l’année (au moment de la visite, un matin en septembre, l’eau était à 19°C) tout comme l’eau propre en sortie, ce qui est plus chaud que la rivière. Cette chaleur est récupérée via des pompes à chaleur, et représente, en sortie de PAC, 480 GWh (40 ktep), soit 7% du mix du réseau de Göteborg.

La chaleur fournie par la step est utilisée, par le réseau de chaleur de Göteborg, pour répondre aux pics de demande, ce qui est particulièrement intéressant puisque c’est généralement de l’énergie fossile (gaz/fioul et autre) qui répond à ces pics. On peut voir l’utilisation de la chaleur de la step sur le graphique suivant (en couleur saumon) montrant la demande annuelle de chaleur à Göteborg.

Demande annuelle de chauffage GöteborgGalerie photos :

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