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31/01/2017

Les réseaux de chaleur, gagnants de la combinaison de la baisse de consommation énergétique et du développement des énergies renouvelables ?

Apparus dans les années 1950, d’abord dans les grandes villes (Paris, Strasbourg, Grenoble), les réseaux de chaleur se sont depuis développés partout en France jusqu’à dépasser les 500 réseaux en activité. D'abord alimentés par des énergies fossiles, principalement du pétrole et du charbon, ils sont depuis les années 2000 identifiés comme l'un des meilleurs débouchés pour les énergies renouvelables et de récupération (EnR&R) ; notamment pour la chaleur issue de l’incinération des déchets, la biomasse, la géothermie et la chaleur de récupération.

Alors que l’introduction des bâtiments basse consommation dans les années 2010 laissait présager un déclin des réseaux de chaleur, la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte et ses objectifs ambitieux d’intégration des EnR&R donne une nouvelle impulsion pour le développement de réseaux plus “verts” et innovants, et ouvre la voie vers des réseaux de distribution intelligents mutualisés (électricité, gaz, eau, chaleur).

LE PARADOXE DES RÉGLEMENTATIONS ÉNERGÉTIQUES : VERS UN DÉVELOPPEMENT DES RÉSEAUX DE CHALEUR

Sur plus de 150 Mtep d’énergie consommées en France chaque année, environ 40% l’est sous forme de chaleur1, elle-même consommée aux deux tiers dans les secteurs résidentiel et tertiaire, principaux débouchés pour les réseaux de chaleur (plus de 40 Mtep). Les réseaux de chaleur fournissent une part limitée de la chaleur, qui reste stable depuis les années 1990 (environ 2,5 Mtep).

À première vue, la réglementation énergétique (RT2012) menace l’utilité de ces réseaux. En fixant de nouvelles règles pour les constructions neuves et en officialisant le concept de bâtiment basse consommation, la réglementation entendait clairement aider les ménages à réduire leurs dépenses en chauffage. La réglementation s’inscrit en effet dans un contexte plus global de réduction de la consommation énergétique française et des émissions de gaz à effet de serre.

Ainsi, en septembre 2015, le Ministère de l’Environnement a publié un document explicitant les deux scénarios prospectifs ayant servis de base à la loi de transition énergétique qui anticipent une baisse de consommation de chaleur allant jusqu’à -35% entre 2015 et 2030.

 

Cependant, la RT2012 ne se contente pas de donner l’impulsion d’une baisse de la consommation en chauffage, elle a aussi pour objectif de promouvoir les énergies renouvelables. Deux mesures principales allant dans le sens du développement des réseaux de chaleur se démarquent, et montrent qu'ils ont bien un rôle à jouer dans la transition énergétique :

- Pour chaque nouveau bâtiment, le Cepmax (seuil maximal de consommation d’énergie primaire) est modulé selon les émissions de gaz à effet de serre, afin d’encourager l’utilisation des énergies les moins émettrices de CO2₂, à savoir le bois-énergie et les réseaux de chaleur ou de froid utilisant une part prépondérante d’énergies renouvelables ;

- Pour les maisons individuelles, le maître d’ouvrage a l’obligation de recourir à une énergie renouvelable ou à une solution alternative telle que le raccord à un réseau de chaleur alimenté à plus de 50% par des EnR&R.

 

RÉPONDRE AUX OBJECTIFS DE LA LOI DE TRANSITION ÉNERGÉTIQUE GRÂCE AUX RÉSEAUX DE CHALEUR

Identifiés en Europe comme l’un des principaux débouchés pour certaines EnR&R (incinération des déchets, biomasse, géothermie et chaleur de récupération), les réseaux de chaleur sont aussi un moyen de gagner en autonomie énergétique. En France, la loi de transition énergétique et la Programmation Pluriannuelle de l'Énergie (PPE) donnent des objectifs chiffrés pour la chaleur livrée d’origine EnR&R. En 2023, elle devra avoisiner les 2,3 Mtep et atteindre les 3,4 Mtep en 2030 (5 fois plus qu’en 2012 d’après la loi de transition énergétique).

Pour atteindre ces objectifs, les principaux leviers d’action sont : l’augmentation du taux d’EnR&R dans les réseaux existants, l’augmentation de la quantité de chaleur livrée par les réseaux, et la hausse du nombre d’équivalents-logements raccordés.

Une étude du Schéma Régional du Climat, de l’Air et de l’Energie 2012 d’Ile-de-France, dont la méthodologie est rendue obligatoire par la loi de transition énergétique pour toutes les communes équipées d’un réseau de chaleur, identifie des moyens précis pour y parvenir. Dans l’ordre décroissant du ratio efficacité/coût, les collectivités auront la possibilité de :

- Raccorder les bâtiments situés dans le périmètre immédiat d'un réseau existant ;

- Étendre et interconnecter les réseaux existants ;

- Créer de nouveaux réseaux de chaleur.

Les résultats qui pourraient être obtenus en Ile-de-France sont prometteurs. La quantité de chaleur livrée par les réseaux de chaleur pourrait être multipliée par un facteur situé entre 2,4 et 2,9.

Les pouvoirs publics, bien conscients d’un besoin de financement pour ces réseaux fortement capitalistiques, ont mis en place le Fonds Chaleur en 2009 et annoncé le doublement de son budget en 2015. Ce dernier aide les réseaux de chaleur qui évoluent vers un taux d’EnR&R supérieur à 50%.

 

DES SOLUTIONS INNOVANTES POUR LE DÉVELOPPEMENT DE RÉSEAUX “SMART”

Si les réseaux de chaleur figurent clairement dans les objectifs nationaux en matière d’énergie, ils font face à des enjeux techniques, économiques et environnementaux. La limitation des pertes énergétiques, notamment, représente un axe d’optimisation incontournable pour garantir la compétitivité des systèmes. Pour répondre à cet enjeu, des technologies matures telles que la sur-isolation des équipements sont déjà utilisées aujourd’hui. De plus en plus d’innovations sont également expérimentées afin non seulement de limiter les pertes mais également de répondre à d’autres objectifs : l’intégration des EnR&R, l’optimisation de l’équilibre offre-demande, et la fiabilisation et sécurisation des réseaux. 

Pour répondre à l’objectif d’intégration des EnR&R et pour s’adapter à la RT2012, la diminution des températures dans les réseaux constitue une des innovations les plus porteuses. En effet, plus la température du réseau est basse, plus les sources de chaleur exploitables sont diversifiées. Le réseau n’est alors plus à sens unique et devient un système de production décentralisé dans lequel les points de collecte de la chaleur peuvent également être sources de production (par exemple : un bâtiment équipé de panneaux solaires). 

Développer les réseaux basse température offre ainsi la possibilité d’intégrer et de combiner de nouvelles sources peu exploitées par ailleurs, telles que la géothermie de surface et le solaire thermique individuel. Les énergies de récupération présentent également un potentiel intéressant et se développent de plus en plus. Ainsi, le réseau de chaleur Val d’Europe est le premier exemple de valorisation de la chaleur à partir du système de refroidissement d’un data center en France. Grâce à cette technologie, 90% des besoins en chaleur sont couverts. Les eaux usées et la chaleur fatale industrielle sont également des gisements d’énergie à exploiter. Cette dernière est évaluée à un potentiel de 4,4 Mtep par l’ADEME (à température supérieure à 100°C), soit 16% de la consommation de combustibles dans l’industrie. Quelques 20% de ce gisement sont situés à proximité de réseaux existants, donc facilement exploitables. Le réseau de chaleur de Dunkerque en est un exemple remarquable. Alimenté à 60% par les fumées issues de l’aciérie de la ville, il est le plus grand réseau français de récupération de chaleur.

Le fonctionnement à très basse température permet également de faciliter le stockage de chaleur en limitant les pertes. Or, le stockage constitue lui-même une innovation importante pour répondre aux enjeux des réseaux de chaleur. En effet, il permet de lisser les pointes de consommation et ainsi de réduire les puissances maximales de production. Les coûts des chaudières et échangeurs s’en voient diminués. Si le stockage saisonnier (stockage en été pour une utilisation en hiver) en réservoir est une technologie très mature, le stockage thermochimique de grande capacité (qui permet de stocker sur de plus longues périodes et à densité énergétique élevée) en est encore au stade de la recherche-développement.

Il devient aussi indispensable de moderniser les réseaux de chaleur et d’intégrer une dimension « intelligente », afin de tendre vers un « Smart grid thermique ». Agréger de multiples sources de chaleur et associer des solutions de stockage nécessite la mise en place d’équipements communicants tels que des capteurs ou des systèmes de pilotage pour optimiser et superviser l’ensemble du système. A l’échelle du réseau de chaleur, il devient alors possible d’ajuster la production au plus près de la demande, de mieux anticiper les périodes de chauffage et d’optimiser l’entretien du réseau. Interconnecté à un réseau électrique intelligent, l’ensemble du dispositif offrirait encore une plus grande souplesse : en cas de surproduction d’électricité par exemple, l’excédent pourrait être converti en chaleur.

 

Nous n’en sommes encore qu’aux balbutiements, mais les réseaux de chaleur constituent une opportunité pour évoluer vers des systèmes énergétiques optimisés intelligents et mutualisés.

Conscient des lourds investissements nécessaires, le gouvernement a doublé le Fonds chaleur sur la période 2015-2017, encourageant ainsi les acteurs du marché à « verdir » les réseaux. Il faudra cependant un soutien au-delà de 2017 pour répondre aux objectifs de 2030 et une réglementation plus exigeante concernant la part d’EnR&R livrée.

 

Retrouvez cette analyse et beaucoup d’autres dans le Magazine Énergie Outlook 2016, consultable sur notre blog.

 

Sia Partners

 

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