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GT réseaux de chaleur en Auvergne-Rhône-Alpes le 19 janvier à l’INES

Auvergne-Rhône-Alpes Energie Environnement organise son prochain groupe de travail sur les réseaux de chaleur le vendredi 19 janvier 2018, de 13h30 à 17h à l’INES (Le Bourget-du-Lac, 73).

Seront présentées les actualités nationales et régionales sur les réseaux de chaleur/froid, notamment l’étude Cerema réalisée pour la DREAL sur la cartographie des réseaux de chaleur et leur potentiel de développement en AuRA en vu de fixer des objectifs plus précis dans le future SRADDET (schéma régional incluant le Schéma Régional Climat Air Énergie). Est également prévu une visite de l’installation expérimentale de réseau de chaleur du CEA INES qui intègre une chaudière gaz à condensation de 280 kW, 40 m3 de stockage et 300m² de panneaux solaires thermiques.

Programme, inscriptions, liste participants ici.

En savoir plus

Réaliser un état des lieux et étudier le potentiel de développement des réseaux de chaleur/froid à l’échelle régionale (fiche 4 pages, guide, exemples)

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Projet MUSCADE : villes, énergie et changement climatique – Liens avec les réseaux de chaleur

Lancé en 2010 dans le cadre du programme Ville Durable par un ensemble de partenaires regroupant notamment Météo France, le CNRS ou le CSTB, le projet MUSCADE visait à étudier, de nos jours à 2100, les interactions entre structure de ville, procédés constructifs, consommation d’énergie, production d’énergie décentralisée, micro climat urbain, et changement climatique.

Projet MUSCADE
Périmètre du projet MUSCADE

Le projet a touché à son terme récemment, avec un colloque final qui s’est tenu le 3 octobre 2014 et la publication d’un rapport disponible en ligne.

Les travaux portaient sur de multiples sujets.

Nous avons identifié des points importants, dans les conclusions, sur lesquels les réseaux de chaleur et de froid peuvent constituer des réponses apportées par les villes et les aménageurs.

Le premier concerne le phénomène des îlots de chaleur urbain, ces accumulations de chaleur sur certaines parties de la ville, entraînant des températures supérieures à la normale. L’étude met en avant l’impact de la climatisation des bâtiments sur ce phénomène, et souligne les technologies alternatives à la climatisation individuelle, notamment l’évacuation de la chaleur vers des rivières ou la récupération de cette chaleur, pour la valoriser ailleurs dans la ville.

Réseau Climespace
Le réseau de froid parisien rejette une partie de la chaleur dans l’eau de la Seine

Ces deux solutions s’appuient, pour la première, sur les réseaux de froid (comme le réseau Climespace à Paris, qui évacue une partie de la chaleur dans la Seine), et sur la seconde, sur les réseaux de chaleur qui permettent de transporter la chaleur récupérée dans les bâtiments vers les lieux de consommation ou de stockage (logique identique à celle du raccordement de BEPos à des réseaux de chaleur).

Le second point est celui du solaire. Le rapport met en avant le potentiel que représente l’énergie solaire pour alimenter les villes, ainsi que l’impact, sur le réchauffement de la ville, de ne pas mobiliser cette énergie. Le rapport indique que pour utiliser de façon optimale l’énergie solaire produite, il est nécessaire de concevoir des infrastructures de stockage inter-saisonnier de l’énergie. L’électricité n’étant pas stockable, il est question ici de production solaire thermique. Le stockage thermique inter-saisonnier repose sur des infrastructures de grande capacité, collectives, mutualisées. Ici encore, la piste proposée nécessite de faire appel aux réseaux de chaleur.

Pour en savoir plus, voir :

Les énergies renouvelables ne sont pas intermittentes

Intermittents (photo AFP)
photo AFP

Les partisans d’un développement très mesuré des énergies renouvelables utilisent fréquemment l’argument selon lequel les énergies renouvelables sont intermittentes, ce qui pose problème dans la mesure où les instants à forts besoins ne correspondent pas nécessairement aux instants de production optimale.

Et certains partisans des énergies renouvelables entrent dans cette discussion en exposant les solutions à cette intermittence, validant donc qu’elle existe bien.

Or…

… la plupart des sources d’énergie renouvelable ne sont pas intermittentes

Carte mondiale du vent
La production éolienne varie en permanence. Cette carte interactive et animée (cliquer pour y accéder) représente en temps réel le vent dans le monde entier.

En réalité, cet argument de l’intermittence ne vaut que pour l’éolien et le solaire. Car quoi de moins intermittent que la géothermie (qui fournit la même puissance toute l’année), une chaudière bois (qui fonctionne au mieux de ses capacités lorsqu’on ne fait pas trop varier la puissance appelée), ou encore une usine d’incinération de déchets (on brûle les déchets toute l’année car la production d’ordures ménagères ne s’arrête pas par magie en été). Trois sources mobilisables massivement par les réseaux de chaleur.

On retrouve en fait derrière cet argument de l’intermittence le travers fréquent qui consiste à réduire la question énergétique à une question électrique. Et encore, considérer que toute l’électricité renouvelable pose un problème d’intermittence revient à faire peu de cas des sources autres que l’éolien et le solaire.

L'hydroélectricité représente 75% de l'électricité renouvelable française (photo ©Arnaud Bouissou/MEDDE)
L’hydroélectricité représente 75% de l’électricité renouvelable française (photo ©Arnaud Bouissou/MEDDE)

Car l’hydroélectricité est très peu intermittente, et reste à ce jour la principale source d’électricité renouvelable en France (75%). La production en cogénération à partir de biomasse ne dépend pas de paramètres météo extérieurs ; or en Belgique, la biomasse fournit 43% de l’électricité renouvelable, contre 26% pour l’éolien. La production électrique à partir de géothermie est parfaitement stable sur l’année.

Les énergies renouvelables ne sont donc pas toutes intermittentes. Certaines énergies le sont, mais pas celles qui sont majoritairement utilisées pour la production chaleur renouvelable, ni même celles qui aujourd’hui dominent la production électrique renouvelable.

La chaleur renouvelable : des sources majoritairement stables – trop stables ?

La question de la synchronisation des besoins et des productions est-elle pour autant inexistante pour la chaleur renouvelable ?

Le problème n’est pas d’avoir à faire à des sources intermittentes. La vraie question est plus large : suis-je capable d’activer la livraison d’énergie au moment où j’en ai besoin ?

Or, à l’extrême opposé des sources très intermittentes, il y a les sources qui fonctionnent de façon continue sans qu’il ne soit possible (techniquement et/ou économiquement) de les interrompre. L’intermittence, ce serait un robinet dont le flux d’eau est irrégulier et difficilement prévisible. Son extrême opposé, ce serait un robinet très difficile à tourner, pour ouvrir ou fermer le flux d’eau qui est régulier.

Chaudière bois
Les chaudières bois de grande puissance peuvent nécessiter plusieurs jours pour atteindre leur régime de croisière ou pour être complètement arrêtées.

C’est justement le cas du bois-énergie, de la géothermie ou de la chaleur fatale des UIOM et des industries.

Techniquement, une chaudière bois supporte moins bien les arrêts et redémarrages qu’une chaudière gaz. Et lorsqu’elle fonctionne en sous-régime, ses performances sont dégradées (rendement, qualité de la combustion, polluants rejetés).

La géothermie représente un investissement important, donc ne pas l’exploiter pendant plusieurs mois revient à avoir payé cher un objet qu’on range dans un tiroir.

Et la chaleur fatale des UIOM non récupérée en été est une énergie perdue ; ne pas pouvoir l’exploiter revient à gaspiller une ressource de coût très faible.

Stockage et foisonnement : décorréler instant de production et instant de consommation

Si une source est intermittente (éolien, solaire), sa production en dents de scie peut être absorbée dans un stockage, qui va délivrer en sortie une puissance lissée. Cela permet ainsi pour un réseau de chaleur d’utiliser deux types d’EnR&R qui, sans stockage, sont contradictoire. Par exemple : le solaire thermique (intermittent) couplé à de la chaleur d’une usine d’incinération des ordures ménagères (stable et donc utilisé en base).

Réseau à sources multiplesSi une source est continue et stable toute l’année (bois, géothermie, certains types de chaleur fatale…), le stockage permet d’accumuler l’énergie excédentaire (par exemple la chaleur produite en été alors que les besoins sont faibles) afin de la restituer lorsque les besoins excèdent la production instantanée (par exemple lors des journées les plus froides en hiver). Cela peut ainsi permettre  de s’affranchir d’un appoint fossile pour un réseau de chaleur, et de diminuer la part fossile pour le réseau électrique.

Outre cet effet de déconnexion temporelle entre production et consommation, qui permet des fonctionnements asynchrones, le stockage permet de réduire l’investissement dans les équipements de production : une chaufferie bois de 1 MW qui fonctionne 12 mois produira autant d’énergie qu’une chaufferie de 2 MW qui ne fonctionne que 6 mois. Mais elle coûtera 2 fois moins cher à l’achat (approximativement).

Maturité des différentes technologies de stockage d'énergie (source IEA)
Maturité des différentes technologies de stockage d’énergie (source IEA)

Or, les technologies de stockage, si elles sont encore en développement pour l’électricité (hors stockage par pompage hydraulique), sont au point pour ce qui concerne la chaleur et le froid.

En complément du stockage, la mutualisation des productions et des besoins à l’échelle urbaine permet, par foisonnement, de lisser les courbes d’appels de puissance – à condition de mélanger différents types de production et différents types d’usages. Les réseaux d’énergie intelligents permettent de gérer l’ensemble de façon à équilibrer en permanence les flux, en les orientant vers des stockages ou vers des utilisateurs.

En conclusion…

  • Les énergies renouvelables, en majorité, ne sont pas intermittentes.
  • Mais les énergies renouvelables, en majorité, ne produisent pas forcément au moment où on a besoin d’elles : soit elles sont intermittentes, soit elles ne peuvent/doivent pas être arrêtées et redémarrées trop fréquemment.
  • On a donc besoin de pouvoir décorréler temporellement productions et besoins.
  • Le stockage d’énergie (technologies matures pour l’énergie thermique) et la mutualisation à l’échelle urbaine contribuent à cette décorrélation ; les réseaux intelligents renforcent les possibilités.

Maturité comparée des technologies de stockage d’énergie

Graphique réalisé par l’Agence Internationale de l’Energie, représentant le degré de maturité des différentes technologies de stockage de l’énergie.

stockage

Globalement, on note que les technologies de stockage de chaleur sont plutôt matures (phase commerciale), tandis que les technologies de stockage d’électricité sont plutôt en recherche et développement.

Boras, Suède : un réseau de chaleur au service d’une politique vers le 0% fossile

Source : lemoniteur.fr et Magazine Energie Plus n°505 du 1er mai 2013

Boras, ville suédoise de 105 000 habitants, pionnière dès 1959 avec son réseau de chaleur, géré par un organisme municipal Boras Energi och Miljö (BEM), n’a de cesse depuis, de rendre encore plus performant et propre son réseau. En 1984, elle introduit des biocombustibles (des copeaux de bois). En 2006, BEM confie à Dalkia l’exploitation et la maintenance de son réseau. A présent, la ville de Boras souhaite atteindre l’objectif d’alimenter son réseau de chaleur sans avoir recours au pétrole ou au gaz, en développant l’énergie locale renouvelable et le stockage énergétique.

Aujourd’hui, Dalkia gère à Boras :

  • une centrale de production thermique composée de 2 chaudières au combustible solidede récupération de 20 MW (utilisées comme base en été), 2 chaudières biomasse de 65 MW (en complément en périodes automnale et hivernale), 2 turbines à vapeur fonctionnant en cogénération de 37 MW électrique. Lors des pics de froid hivernaux, l’énergie fossile est utilisée.
  • une centrale de récupération d’énergie sur eaux usées composée d’une pompe à chaleur de 9 MW.
  • un réservoir de 37 000 m3 et d’une hauteur de 80 m installé sur le site de Ryaverket (photo ci-contre), qui est une centrale produisant de la chaleur, de l’électricité et du froid situé près du centre de Boras, permettant de stoker l’énergie produite sous forme d’eau chaude et ainsi de minimiser l’utilisation de l’énergie fossile.

Le réseau de chaleur de Boras représente 350 kilomètres de canalisations enterrées et 4000 sous-stations réparties dans la ville et 4 centrales hydro-électriques. Il alimente près de 35 000 habitants.

Les transports utilisés par la ville (bus, camions à ordures) fonctionnent au gaz, mais la ville souhaiterait que la population et les entreprises collaborent à leur volonté de n’utiliser que de l’énergie renouvelable et de récupération et envisage dans l’avenir d’augmenter le nombre de clients raccordés au réseau de chaleur.