Support pour la formation "Réseaux de chaleur - Connaissances générales et liens avec l'aménagement des territoires" - CVRH de Nantes, MEDDE - 29 septembre 2014 Support réalisé par le Pôle Réseaux de Chaleur du Cerema

1. Direction territoriale Ouest
2 pré-requis
à la formation réseaux de chaleur
Muriel Labonne – Pôle Réseaux de Chaleur | 29 septembre 2014 | CVRH de Nantes

2. Direction territoriale Ouest
1) Définition d’un réseau de
chaleur/froid
2) Enquête du chauffage urbain et
de la climatisation urbaine

3. 1) Définition d’un réseau de chaleur
30/09/14
3
● Aucune définition réglementaire claire récente exhaustive
● Définition communément admise par les acteurs du
domaine (SNCU, Amorce, Via Sèva par exemple) :
– Installation collective de production de chaleur
desservant au moins 2 usagers, avec vente de chaleur

4. 30/09/14
4
1) Définition d’un réseau de chaleur
Projet
Oui
Non
Oui
Non
Service public et
réseau de chaleur
Réseau de chaleur
privé
Réseau
technique
Maîtrise
d'ouvrag
e
publique
?
Vente
de
chaleur
à des
tiers ?
Réseau technique
Réseau de chaleur Centre-Loire de
Nantes Métropole (délégation Cofely)
Réseau de chaleur privé de l’AFUL Chantrerie
(campus universitaire)
Réseau de chaleur technique du centre
hospitalier Henri Laborit à Poitiers
2012 : 27 km
16 000 éq-logts
2017 : 90 km
41 000 éq-logts
85 % EnR&R
5 établissements
2,5 km
80 % bois et 20 % gaz
Mis en service fin 2011
13 bâtiments
2,2 km
88 % bois
Mis en service fin 2012

5. 2) Enquête sur le chauffage urbain et la
climatisation urbaine
30/09/14
5
● Nom officiel
● Ses ≠ noms :
– Enquête de branche
– Enquête SNCU
– Enquête annuelle sur les réseaux de chaleur
– ...

6. 2) Enquête sur le chauffage urbain et la
climatisation urbaine
30/09/14
6
● Enquête réalisée par le SNCU
pour le compte du MEDDE
chaque année
● Recense les réseaux de chaleur
en France, et récolte des infos
● Non exhaustive : seuls les
réseaux > 3,5 MW sont obligés
d’y répondre
Dernier rapport de l’enquête sorti fin
juillet 2014 portant sur 2012
16 pages donnant statistiques nationales
sur les RdC

7. → Peu de petits réseaux recensés
→ Les nouveaux réseaux semblent y répondre plus (contenus CO2
publiés suite à cette enquête, utilisés notamment dans la RT2012)
30/09/14
7
2) Enquête sur le chauffage urbain et la
climatisation urbaine
● 39 « petits » réseaux recensés dont
14 de moins de 2 ans
● 69 MW 0,4 % du total
● 57 km < 2% du total
● 5 500 équivalents-logements 0,3 %
du total
● 5 ktep d’énergie thermique livrée
0,3 % du total

8. Direction territoriale Ouest
Réseaux de chaleur
Bases techniques
Muriel Labonne – Pôle Réseaux de Chaleur | 29 septembre 2014 | CVRH de Nantes

9. 30/09/14
9
Bases techniques
Qu’est-ce qu’un réseau de chaleur/froid ?
Les différentes énergies mobilisées
Quelques éléments de dimensionnement
Principales innovations techniques
1
2
3
4

10. 1. Qu’est-ce qu’un réseau de chaleur/froid ?

11. Chaufferie bois,
Négrepelisse
30/09/14
11
Qu’est-ce qu’un réseau de chaleur ?
uunniittéé ddee
pprroodduuccttiioonn
ddee cchhaalleeuurr
Échangeur à plaques,
Réseau de Brest
rréésseeaauu pprriimmaaiirree
Canalisations
calorifugées
llooggeemmeennttss
ccoolllleeccttiiffss
llooggeemmeennttss
iinnddiivviidduueellss
bbââttiimmeenntt
ppuubblliicc
iimmmmeeuubbllee
ddee bbuurreeaauuxx
ppooiinntt ddee
lliivvrraaiissoonn
rréésseeaauu sseeccoonnddaaiirree

12. 30/09/14
12
Qu’est-ce qu’un réseau de froid ?
● Peut être vu comme un réseau de chaleur inversé :
Plusieurs techniques (compresseurs, free cooling)
Émissions suivant le système :
individuel/réseau de froid avec système haute efficacité/réseau avec
énergie de récupération/réseau avec free cooling
+
● Meilleur contrôle du confinement des fluides
frigorigènes
● Possibilité d’utilisation d’EnR&R
● Pas d’encombrement des façades ou toitures
d’immeubles, pas d’entretien dans les
immeubles

13. Constitution d’un réseau de chaleur
30/09/14
17
bâ
ti
men
ts
sous
Périmètre du réseau
stations Chaufferie
réseau primaire
réseau secondaire
● Unité de production (généralement chaufferie)
● Réseau de distribution primaire
● Points de livraison = sous-stations d’échange

14. Unité de production
30/09/14
18
Chaufferie = chaudière à combustibles, UIOM, centrale géothermique, solaire haute
température, etc. dimensionnée pour assurer la base des besoins. Une unité d'appoint
présente pour assurer les pics de besoins. Cogénération dans un réseau sur deux.
Réseau de chaleur géothermique
Réseau de chaleur solaire
Réseau de chaleur avec UIOM
bâ
ti
men
ts
sous
stations Chaufferie
réseau primaire
réseau secondaire

15. Réseau primaire
30/09/14
19
Canalisations isolées
bâ
ti
men
ts
sous
stations Chaufferie
réseau primaire
réseau secondaire
Réseau de distribution primaire = canalisations isolées transportant
l’eau, sous forme vapeur ou liquide, depuis la chaufferie jusqu'aux sous-stations

16. 30/09/14
20
Réseau primaire
Canalisations isolées
bâ
ti
men
ts
sous
stations Chaufferie
réseau primaire
réseau secondaire
Le réseau basse ou très basse température [40° et
90°C]. Pour les quartiers neufs avec des besoins de
chaleur faibles
Le réseau eau surchauffée [110°C et 180°C]. Pour les réseaux de
grande envergure qui alimentent des bâtiments nécessitant des
températures élevées (laveries, abattoirs,...).
Le réseau vapeur [200°C à 300°C]. Utilisation limitée, pour les industries
aux besoins de chaleur importants, mais Paris l'utilise pour son réseau de
chaleur (réseau de la CPCU), ainsi que Metz.
demande plus
d’énergie pour
arriver à ces
températures
+ pas de
pompes de
circulations
Le réseau eau chaude [90° et 110°C]. Pour groupes
d'immeubles (logts ou bureaux), ou hôpitaux et établissements
industriels qui ne consomment pas de vapeur.
Réseau quartier
Hochfelden à
Strasbourg à 40°C
aller et 30°C
retour
77%
18%

17. Sous-stations
30/09/14
Schéma : Syndicat Intercommunal de
Chauffage Urbain Choisy/Vitry
21
bâ
ti
men
ts
sous
stations Chaufferie
réseau primaire
réseau secondaire
Sous-stations d'échanges : généralement en pieds d'immeubles,
permettent le transfert de chaleur au réseau secondaire par un
échangeur – généralement pas de combustible.
Fin du réseau pour CPCU
Échangeur à plaques -
wikipédia
sous-station
Échangeur
Primaire Secondaire

18. Photo CC Ulrichulrich Réseau de chaleur de Saint-Jean-de-Boiseau / Wikimedia Commons
30/09/14
22
Sous-stations
Sous-station individuelle
Installée dans le garage, à
côté du chauffe-eau
Photo CC Ulrichulrich / Wikimedia Commons
Sous-station 300kW
Pour env. 30 lgts
anciens ou 70 lgts
RT2005
Sous-station 700kW
Pour env. 60 lgts
anciens ou 140 lgts
RT2005

19. Autres constitutions possibles
30/09/14
23
La définition d’un réseau de chaleur est juridique, donc beaucoup de systèmes
techniques différents sont possibles :
– Réseaux avec plusieurs chaufferies
ex. : réseau de chaleur parisien
(CPCU)
11 sites de productions (3 UIOM et
8 chaufferies)

20. Autres constitutions possibles
30/09/14
24
La définition d’un réseau de chaleur est juridique, donc beaucoup de systèmes
techniques différents sont possibles :
– Réseaux sans chaufferie, avec production d’énergie décentralisée
ex. : réseau de Chartrons à Bordeaux utilise la
chaleur résiduelle des effluents de la station
d’épuration et des pompes à chaleur dans
chaque sous-station augmentent la température
pour répondre aux besoins de chaleur des
bâtiments
La plateforme de
récupération des calories
contenues dans les effluents
est située à proximité
immédiate de la station de
traitement des eaux usées
Louis Fargue.
Source : Bordeaux2030.fr

21. 3. Les différentes énergies mobilisées

22. État des lieux des énergies dans les
réseaux
30/09/14
26
● Mix énergétique des réseaux de chaleur/froid : 38 %
d’EnR&R en 2012
● Pour comparer :
Enquête sur 2012
– Électricité : 17 %
– Production énergétique française totale : 14,3%

23. Les EnR&R dans les réseaux de chaleur
30/09/14
27
● Les 38 % d’EnR&R dans les
réseaux de chaleur sont :
– Énergie de récupération issue de
l’incinération des déchets : 0,61
Mtep/an
– Biomasse (principalement bois-énergie)
: 0,17 Mtep/an
– Géothermie : 0,07 Mtep/an
Le poids des différentes EnR&R dans
les RdC en France en 2012
Données de l'enquête du chauffage urbain et de la climatisation
urbaine sur l’année 2012
19%
66%
8%
5%
Biomasse Déchets Géothermie Autres

24. Objectifs EnR&R dans les réseaux
30/09/14
28
Les objectifs par EnR&R pour les réseaux de chaleur sont
détaillés dans le PPI chaleur
Situation 2011 Situation 2012 Objectifs 2020
4
3
2
1
0
Mobilisation des EnR&R dans les RdC et objectifs 2020 [Mtep/an]
Autres EnR&R
géothermie
biomasse
déchets

25. 30/09/14
29
Déchets
● 129 UIOM en France (
les situer sur une carte)
● 97 % avec valorisation
énergétique (production de
chaleur et/ou d’électricité)
→ il reste des UIOM sans
valorisation de la chaleur Source :site internet du SVDU

26. 30/09/14
30
Déchets
+ Valoriser une ressource qui
autrement serait perdue
+ Les réseaux de chaleur sont l’unique moyen de
valoriser la chaleur fatale des UIOM
Représentent 1/4 du mix énergétique
- distance entre l’UIOM et les besoins

27. 30/09/14
31
Exemple de réseaux utilisant UIOM
Réseau de chaleur de Brest :
● Sources d'énergie :
– UIOM (90%)
– Chaudières fioul (10%)
● 25km de réseau
● 14700 équivalents-logements
chauffés (dont 50% de
logements)
● Projets :
– Chaufferie biomasse
– Extension du réseau (linéaire x3,
usagers x2)
1 km

28. 30/09/14
32
Autres énergies de récupération
● Biogaz
● Chaleur rejetée par les industries
● Chaleur des eaux usées (Chartron, Nanterre)
● Data centers (réseau Val d’Europe à Marne-la-Vallée)
● Crématorium (Halmstad en Suède et Aalborg au Danemark)
● Noyaux de fruits (Cransac en Aveyron, contrat d’approvisionnement avec Andros)
● Lipofit (mélange graisse animal et végétal, qui vient de la restauration, de l’agro-alimentaire,
réseau de Nancy)
● Etc.

29. 30/09/14
33
Bois-énergie
- Filière bois française
insuffisamment
organisée
- Combustible à
transporter et stocker
- Ressource accessible, bien répartie sur
le territoire français, sous-utilisée
- Qualité de l'air : maîtrise des rejets
(contrairement au chauffage bois
individuel)
- Stabilité du prix de la chaleur produite
Ressource bois-énergie disponible en France :
– + 8 Mtep/an immédiatement disponibles
(déchets + part inexploitée de sylviculture)
– + 25 Mtep/an possibles en menant une politique
volontariste sur la filière bois

30. Bois-énergie
Pollution aux particules des RdC bois mythe ou réalité ?
30/09/14
34
● Seuils d’émission pour les chaufferies biomasse >2MW
● Arrêté du 26 août 2013 sur les ICPE
● Des hauteurs de cheminée réglementées
● Des systèmes de filtres performants et chers (mieux que les
systèmes individuels)
● Contrôle de l’Etat
Valeurs limites issues de l’arrêté du 26 août 2013 sur les ICPE

31. 30/09/14
35
Exemple de réseau bois-énergie
Réseau de chaleur de Saint-Jean-de-Boiseau
(près de Nantes)
● Créé en 2008/2009
● 143 logements dans une nouvelle ZAC
– 2/3 de maisons individuelles
● 85% bois, 15% gaz
– Déchets de 2 scieries (44, 85)
– 1 camion de 20T par semaine
Maisons
individuelles
raccordées
Chaufferie bois de St Jean de Boiseau

32. 30/09/14
36
Géothermie
● 2008 : 0,13 Mtep (3% du mix)
● Objectif 2020 : 0,5 Mtep (13% du mix)
● Plusieurs types de géothermie :
– Géothermie profonde : utilisable uniquement par un réseau de chaleur
– Géothermie intermédiaire et superficielle : envisageable si faibles
besoins de chaleur (cas des quartiers neufs)

33. 30/09/14
37
Géothermie
● Ressource géothermie
profonde uniquement en
région parisienne, Aquitaine,
Alsace, bassin rhodanien
● Investissement dissuasif : 10
millions d'euros par
opération ; viabilité
économique à partir de 5000
logements raccordés
● Ressource prélevée sur place, sans
aucune nuisance (air, bruit...)
● Stabilité du prix (pas de combustible)
● Possibilités techniques de stockage
de chaleur en été

34. 30/09/14
39
Le réseau géothermique de Chevilly-Larue,
l’Haÿ-les-Roses et Villejuif
● Créé en 1985
● Le plus grand d'Europe
● 19 200 équivalents-logements
● Alimenté à 62% par la géothermie du Dogger (qui alimente 29 réseaux en Île-de-France, pour
140 000 équivalents-logements)
● Exploité par une SEM pour le compte d'un syndicat intercommunal

35. 2. Quelques éléments de dimensionnement

36. 30/09/14
41
Quelques éléments de dimensionnement
Quelques ratios simples à calculer permettent de caractériser le bon
dimensionnement d'un réseau
– Densité thermique [MWh/ml.an]
● d ≈ 8 : moyenne réseaux existants
● d entre 15 et 20 pour certains réseaux très denses des années 60-70
● d entre 3 et 6 pour les réseaux récents
● Si d < 1,5 : limite basse de densité (viabilité économique du réseau difficile à atteindre)
Pour info,
Moyennes électricité Moyennes Gaz
5,6 MWh/m.an transport 11 MWh/m.an transport
0,34 MWh/m.an distribution 2,1 MWh/m.an distribution

37. 30/09/14
42
Le principe de foisonnement
Augmenter le foisonnement
permet d’avoir une
rentabilité économique avec
une densité thermique plus
faible

38. 30/09/14
43
Quelques éléments de dimensionnement
Qualité environnementale
● Contenu CO2 du réseau [kgeqCO2/kWh.an]
– Les contenus sont publiés dans l'annexe 7 de l'arrêté du 15 septembre
2006 [Arrêté DPE vente] pour les réseaux enquêtés par le SNCU ;
actualisation annuelle, le dernier arrêté date du 11 juillet 2013
– Moyenne réseaux de chaleur sur 2011 : 0,189 kg/kWh
● (électricité : 0,180 ; gaz : 0,234 ; charbon : 0,384)
– RT2012 : majoration du Cepmax en fonction du contenu CO2 du réseau
auquel est raccordé le bâtiment

39. 30/09/14
44
Quelques éléments de dimensionnement
Qualité environnementale
● Contenu CO2 du réseau [kgeqCO2/kWh.an]
● Part d'énergie renouvelable et de récupération [%]
– Le seuil des 50% permet de bénéficier de plusieurs dispositifs (subvention
Fonds Chaleur, TVA réduite sur la partie combustible, classement du réseau...)
– Moyenne réseaux de chaleur 2012 : 38% (36% en 2011)
● Moyenne nationale toutes énergies (part des EnR dans la consommation
finale brute d'énergie) : 14,3% en 2013
● 16,7 % pour l’électricité
– RT2012 : un réseau vertueux (part EnR&R > 50%) permet de satisfaire
l'exigence d'EnR pour les maisons individuelles
Autres indicateurs sur Rapport 2009 de l’IGD : Indicateurs de performance pour les réseaux de chaleur et de froid

40. 4. Principales innovations techniques

41. 30/09/14
46
Principales innovations
Les réseaux de chaleur/froid restent-ils
pertinents avec la diminution des besoins en
énergie (bâtiments peu consommateurs) ?

42. 30/09/14
47
Quelques innovations
(1) Les réseaux de froid
● 16 réseaux de froid en France en 2012 (dont le plus grand d'Europe, à Paris)
● Développement probable car :
– Densification des villes
– Augmentation de la demande de confort
– Bâtiments de plus en plus isolés
photo geographica.net
● Centralisation donc meilleur gestion
des nuisances
● Accès à des sources EnR&R
● 5 à 10 fois plus efficace (énergie et
carbone) que les clim individuelles
classiques

43. 30/09/14
49
Quelques innovations...
(2) De nouvelles sources d’énergie
● Principe : élargir le panel
d’énergies renouvelables et de
récupération mobilisées
● Exemples : solaire thermique,
géothermie superficielle, eaux usées...
● Plutôt en appoint de sources
« massives » (bois, UIOM...)
● Quelques réalisations ponctuelles,
développement plutôt pour après 2020

44. ● Exemple au Danemark : réseaux intelligents multi-énergie
30/09/14
50
Quelques innovations...
(3) Les smart grids thermiques
Le réseau de chaleur
peut stocker le surplus
d'énergie produit par
les éoliennes
Optimisation en temps réel selon le besoin, la production instantanée
de chaque source, le prix de l’électricité...

45. 30/09/14
51
Conclusion
● Les réseaux de chaleur/froid sont
fortement mobilisateurs d’EnR&R
● Il y a une grande diversité de réseaux de
chaleur/froid
● Et ils ont leur place dans la ville de
demain

46. Fin
Messagerie du pôle réseaux de chaleur : reseaux-chaleur@cerema.fr
Mes coordonnées : muriel.bourrat@cerema.fr 02 40 12 84 48
30/09/14 52