Formation Réseaux de chaleur Séquence 3 - CVRH de Nantes - Décembre 2015

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Formation qui était principalement destinée aux agents du MEDDE et du METL, et plus particulièrement les agents des services traitant des sujets énergie, aménagement, urbanisme et habitat, en lien avec les collectivités.

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Formation Réseaux de chaleur Séquence 3 - CVRH de Nantes - Décembre 2015

  1. 1. Direction territoriale Ouest Réseaux de chaleur Odile Lefrère – Pôle Réseaux de Chaleur | CVRH Nantes 2015 24 janvier 2014 Séquence III 
  2. 2. III.0) Rappel : Développement des réseaux de chaleur
  3. 3. 4 axes pour développer les réseaux de chaleur renouvelable sur un territoire Salut, nous sommes les 4 axes de développement des réseaux de chaleur renouvelable.
  4. 4. 1. Conversion Substitution d’une énergie fossile par une énergie renouvelable dans un réseau existant ● Solution la plus simple du point de vue aménagement/urbanisme Territoires concernés : zones urbaines (implantation majoritaire des réseaux existants)
  5. 5. Un exemple... Réseau de chaleur de Cergy-Pontoise : Avant 2009 : 2009 : installation d’une chaufferie bois Après 2009 : UIOM charbon f UIOM bois gaz Photobioenergie-promotion.fr 25000 logements et 600000m² de bureaux passent de 45 % à 70 % de chaleur renouvelable, sans travaux sur les bâtiments ou dans les rues
  6. 6. 2. Densification Raccordement de bâtiments proches du tracé d’un réseau existant ● Travaux de voirie : quelques mètres de canalisation par bâtiment ● Bâtiments : doivent être compatibles (pas de chauffage électrique) + nécessite l’accord du propriétaire Territoires concernés : zones urbaines (implantation majoritaire des réseaux existants)
  7. 7. 3. Extension Création de nouvelles branches sur un réseau existant ● Deux cas : vers quartier existant ou vers quartier neuf/réhabilité ● Existant : travaux de voirie + accès aux bâtiments  ● Neuf : plus simple mais le coût doit être compatible avec les besoins Territoires concernés : zones urbaines et péri-urbaines
  8. 8. Nantes Centre- Loire Un important projet d’extension en zone urbanisée ● Réseau créé en 1987 2013-2017 : ● Ajout chaufferie bois ● De 22 km à 85 km ● De 16000 à 41000 équivalents- logements Réalisation à suivre !
  9. 9. 4. Création Création d’un réseau neuf (chaufferie et réseau de distribution) ● Solution la plus lourde à insérer sur un territoire : travaux chaufferie + canalisations + bâtiments ; travail politique ● Plus facile lorsque lié à un événement urbain (rénovation urbaine, nouveau quartier...) Territoires concernés : urbain, péri-urbain, petites villes, communes rurales
  10. 10. 4. Création Création d’un réseau neuf (chaufferie et réseau de distribution) ● Exemple 1 - Rural : réseau de chaleur de Plouaret (Côte d’Armor) ● Petit réseau bois créé en 2004 pour alimenter des bâtiments publics ● Investissement amorti en seulement 11 ans, compte tenu de l’évolution du prix du fioul (vs. bois) depuis 2004
  11. 11. 4. Création Création d’un réseau neuf (chaufferie et réseau de distribution) ● Exemple 2 - Urbain : réseau de chaleur de l’écoquartier Ste-Geneviève (Nanterre) ● Petit réseau géothermie/chaleur des eaux usées/gaz ● Créé en même temps que l’écoquartier, sur une ancienne friche industrielle → facilite les travaux de canalisations, l’implantation de la chaufferie et élimine le problème de conversion des bâtiments ● DSP sur 25 ans
  12. 12. III.1) Sources d’énergie des réseaux de chaleur
  13. 13. Un atout important des réseaux de chaleur : l’évolutivité des sources d’énergie, la capacité à exploiter des sources très variées. Image CC bjornmeansbear / Compfight
  14. 14. Principales énergies utilisées par les réseaux de chaleur en France ● Bouquet énergétique actuel : Source : bilan de l’année 2013 – FEDENE pour MEDDE Décomposition des 40 % EnR&R
  15. 15. Charbon - Fioul ● Charbon = principal combustible utilisé historiquement ● Avantage : ● RAS ● Inconvénients : ✔ Pollution particules ✔ Empreinte carbone ✔ Dépendance énergétique
  16. 16. Gaz Naturel ● Avantages : ✔ Prix de la chaudière ✔ Flexibilité arrêt/marche ✔ Amplitude de fonctionnement ✔ Place ✔ Prix du combustible (aujourd’hui) ● Inconvénients : ✔ Dépendance énergétique du territoire ✔ Volatilité des prix ✔ Impact environnemental
  17. 17. Cogénération... ● Production « conjointe » d’électricité et de chaleur ● Avantages : ✔ Amélioration du rendement ✔ Plus faible empreinte carbone ✔ Possible avec la biomasse ● Inconvénients : ✔ Fin des contrats d’obligation d’achat ✔ Faible rentabilité sur le marché éléc ✔ Fonctionnement en base ✔ Besoin de chaleur... Source : bio énergie
  18. 18. ● La France, un mauvais élève : 17 % de la chaleur des RdC est issue de la cogénération contre 63 % en moyenne en Europe ✔ Problème : chaleur de récupération ou non ? Crédit photo : meteocity Cogénération... La cogénération en attente en France : ● Changement des contrats de rachat d'électricité issus des cogénérations ● Seules les installations <12MW ont le droit de reconduire ces contrats moyennant rénovation ● Marché de capacité pas encore en vigueur (pour 2016) ● Selon les collectivités et exploitants, la vente sur le marché de gros n'est plus assez rémunératrice
  19. 19. UIOM ● 32 % des déchets municipaux sont incinérés avec valorisation ● En 2012 production de 12 708 GWh (dont 8 494 GWth) ● 82 UIOM sur 113 valorisent les déchets sous forme thermique ou en cogé. ● 1231 kWhth/tonne contre 436kWhel/tonne ● Environ 25 % de la chaleur distribuée par les réseaux
  20. 20. UIOM
  21. 21. Chaleur Fatale Industrielle ● L’Europe et la France pousse à la valorisation de la chaleur fatale industrielle ● Étude de potentiel nécessaire (voir étude Ademe-forest ING en NPDC) ● Avantages : ✔ Lien industriel/territoire ✔ Énergie perdue autrement ✔ Permet aux industriels d’améliorer leur EE ✔ Revenu supplémentaire ● Inconvénients : ✔ Horizons de temps différents pour le TRI ✔ Quel back-up si délocalisation ou fermeture ?
  22. 22. Chaleur Fatale Industrielle ● En 2013, la consommation en Ef de l’Industrie =20 % ● Les industries utilisent de l’énergie pour transformer les matières premières en produits finis entre 20 à 50 % de cette énergie est dissipée en chaleur ● Cela représente environ 140 TWh (plus d’¼ de la consommation d’électricité du pays).
  23. 23. L’analyse coûts-avantages ● Transposition des articles 14.5 à 14.8 de la directive via le Décret n° 2014-1363 du 14 novembre 2014. ● L’Arrêté du 9 décembre 2014 précise les catégories d’installations visées et le contenu ● But : Initier le dialogue entre les industriels rejetant de la chaleur fatale et les propriétaires des réseaux de chaleur capable de l’exploiter ● Principe simplifié : ✔ Pour les nouvelles installation ICPE > à 20MW OU pour les nouveaux réseaux de chaleur ICPE il faut annexer au dossier ICPE une analyse coût-avantages de la valorisation de la chaleur fatale
  24. 24. ● Les exceptions : ✔ Si déjà valorisation in-situ ou optimisation ✔ Installation de production d’électricité ✔ Rejet <80°C ou <10 GWh/an ✔ Trop loin de la demande (4km si 50GWh/an, 12km si 50 à 250GWh/an et 40km si>250GWh/an) ● Le contenu de l’analyse : ✔ description de l'installation prévue/rénovée ✔ description de la solution valorisant la chaleur fatale ✔ un justificatif des échanges entre le gestionnaire et/ou le propriétaire de réseau et de l'installation industrielle ✔ une analyse économique et financière avec flux de trésorerie liés aux investissements et à l’exploitation L’analyse coûts-avantages
  25. 25. Exemple : Réseau de Dunkerque ● Construit en 1985 (2ème plus gros réseau du NPD) ● 100 MW, 40 km, 105 clients ● 140 000 MWh ● 50 000 eq logement ● Récupération de chaleur Arcelor-mittal représente 70 % des besoins ● 3 Centrales cogénération ● Des perspectives d’évolution importante toujours dans une optique EnR&R>50 %
  26. 26. ● Profonde (>200m, usage direct) ● Possible uniquement via RC (Mutualisation de l’investissement) ● Avantages : ✔ Pas d’intermittence ✔ Grosse quantité d’énergie ✔ Assurance possible sur la ressource ● Inconvénients : ✔ Forte territorialisation de la ressource (voir cartes BRGM pour connaître la ressource) ✔ Soumis au code minier ✔ Doublet onéreux La Géothermie (chaleur) Puits géothermal du réseau de chaleur de Chelles
  27. 27. La Géothermie (chaleur) VIDEO : http://www.dalkia.fr/fr/medias/multimedia/2029,geothermie- source-chaleur-renouvelable.htm
  28. 28. ● Profonde (>200m, usage direct) : ● Aujourd’hui 0,2Mtep soit 1,4TWh ( PPE prévoit en 2023 environ 0,5Mtep) ● 391 MWth ● Développement surtout en IDF mais autres zones prometteuses (Aquitaine, Limagne, Bresse, couloir rhodanien) La Géothermie (chaleur)
  29. 29. ● Superficielle (<200m chaleur ET froid) ● Individuel mais aussi collectif ● Objectif : 0,6Mtep pour PAC indi et 0,25Mtep géothermie intermédiaire ● Thalassothermie, lacs et rivière aussi ! ● Avantages : ● Très adapté au besoin de chaud et de froid concomitant (thermo-frigopompe) ● Aussi au besoin de chaud et de froid saisonniers (free-cooling) ● Facilitation grâce à la réforme du code minier ( plus d’info ici) ● Disponible partout ● Pertinent avec les nouveaux bâtiments ● Inconvénients : ● Nécessite PAC (et élec) ● Déséquilibre si uniquement chaud ou froid ● Emetteurs de chaleur spécifique La Géothermie (chaleur)
  30. 30. ● Exemple : bassin à flot Vidéo : http://www.bassins-a- flot.fr/reseau-de-chaleur/# La Géothermie (chaleur)
  31. 31. ● Focus sur les boucles d’eau tempérée ● Principe : boucle d’eau très basse température souvent associée à géothermie sur nappe ou sonde (peu de pertes thermiques) avec PACs décentralisées en sous-stations La Géothermie (chaleur) ● Difficultés : ● Système individuel ou collectif ? ● Réseau de chaleur ou non (au regard de la loi ? De la TVA ? De la RT?) ● Comment s’assurer de la performance sur le long terme ? ● Quid de la gestion des échanges ?
  32. 32. La Géothermie (chaleur)
  33. 33. La Géothermie (chaleur) ● Pour en savoir plus : la géothermie dans les documents de planification énergétique territoriale ✔ http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-60967-FR.pdf
  34. 34. Le bois- énergie : ● Première énergie renouvelable de France (presque 50%) ● 1000m cube de bois= 1 emploi de proximité ● Objectif PPE (2023) : 13Mtep (pas que réseaux) ● Par les RC : 3 000 GWh (10%) ● Plus de détails demain....
  35. 35. La problématique de la ressource bois ● Le stock mobilisable est considérable au plan national (top 3 d’Europe): ● +8 Mtep/an immédiatement disponibles (déchets + part inexploitée de sylviculture) ● +25 Mtep/an possibles en menant une politique volontariste sur la filière bois ● Mais la filière bois est insuffisamment structurée ● Situation pouvant devenir tendue à court terme dans certaines régions ● Pour en savoir plus : étude Ademe sur l’évaluation du gisement bois énergie Schéma : Dalkia Gisement bois-énergie (IFN, 2004)
  36. 36. Exemple de projet : la chaufferie bois de Bréteuil ● Chaufferie combinant 2 chaudières : ● Bois (2 MW) : fonctionne en base ● Gaz (6 MW) : fonctionne lorsque la t° extérieure est inférieure à -5°C ● Le bois assure 92 % de la production de chaleur
  37. 37. ● Centralisé : ferme solaire ● Aucun impact visuel sur les bâtiments ● Impact plus important sur le paysage ● Libère de la contrainte d’orientation du bâti ● Tension sur l’usage des sols ● Décentralisé : en toitures, raccordé au réseau ● Impact visuel identique au solaire autoconsommé ● Améliore l’efficacité par la mise en réseau Le solaire thermique
  38. 38. ● Très peu développé sur réseau ● Objectif PPE : 0,3Mtep ● Avantages ● Meilleur rendement/m² que le photovoltaïque ● Besoin d’ECS toute l’année ● Inconvénients ● En appoint seulement ● Mauvaise prise en compte dans la RT sur réseau ● En savoir plus : solaire thermique et réseaux de chaleur (Amorce) Le solaire thermique
  39. 39. Territorialité des énergies ● Les réseaux de chaleur vertueux font appel à des ressources liées aux territoires : ● Le bois est prélevé localement ● La géothermie n’est pas disponible partout ● Les UIOM et autres gisements de chaleur fatale sont disséminés sur les territoires ● → Prioriser les ressources par ordre de disponibilité sur le territoire ✔ Ex : NPDC – chaleur fatale ✔ Ex : Aquitaine - géothermie puis biomasse ● L’Ademe sensible à ce point
  40. 40. Conséquences négatives : ● Le montage d’un projet de réseau de chaleur est plus compliqué qu’un projet de réseau gaz ou électricité : il faut s’assurer de la disponibilité pérenne des énergies sur le territoire concerné
  41. 41. Conséquences positives : ● Le développement d’un réseau de chaleur renforce la résilience du territoire : on investit dans des infrastructures (chaufferies, canalisations) et des organisations locales (ex. : filière bois) → on consolide le territoire par rapport aux aléas extérieurs ● Les factures de chauffage bénéficient à l’économie locale ● Déficit énergétique de la France : 70 milliards d’euros/an ● Gaz, pétrole : importés à 99 % ● Uranium : importé à 100 %
  42. 42. III.2) Quelques innovations
  43. 43. Les réseaux de froid ● Une vingtaine en France ● Principe : réseau de chaleur inversé ● Développement lié à : ● Densification des villes ● Augmentation de la demande de confort ● Bâtiments de plus en plus isolés ● Intérêt : ● Centralisation des nuisances liées à la production de froid ● 5 à 10 fois plus efficace (énergie et GES) que la climatisation électrique classique
  44. 44. Climatisation décentralisée classique Photo geographica.net En toiture... … ou en façade Des équipements pour produire le froid / évacuer la chaleur, au niveau des bâtiments... Photo Kari Pikkakangas / T&D World
  45. 45. Climatisation par réseau de froid Mairie de Chicago Aucun équipement à l’extérieur des bâtiments... … ni sur les toitures... Le Louvre … ni sur les façades Photo Wikimedia Commons VIDEO
  46. 46. Climatisation par réseau de froid
  47. 47. Les réseaux basse température ● Température habituelle des réseaux de chaleur : 90-110°C ● Réseau basse température : 70-80°C ● Intérêt : ● Réduction des pertes thermiques → meilleure efficacité énergétique ● Adaptation aux émetteurs basse température (planchers chauffants...) ● Capacité à mobiliser plus de sources de chaleur ● Inconvénients : ● Peu adapté au bâti ancien ● Nécessite des interventions sur le réseau de distribution → plutôt pour des réseaux neufs ● Tous les réseaux mis en place dans des quartiers neufs post-2010 sont en basse température ● Possibilité d'étendre en basse température un réseau haute température ● Également : sur-isolation, variabilité instantanée des températures ou des débits, optimisation des sous-stations, etc.
  48. 48. Quelle innovation urbaine a pu se développer plus facilement grâce aux réseaux de chaleur ? Le métro Les stations d’épuration collectives Les gratte-ciels
  49. 49. Quelle innovation urbaine a pu se développer plus facilement grâce aux réseaux de chaleur ? Le métro Les stations d’épuration collectives Les gratte-ciels CC Jiuguang Wang En centralisant la combustion nécessaire à la production de chaleur, on a pu éliminer le besoin de cheminées sur les toits des logements
  50. 50. Laquelle de ces sources d’énergie est exploitée par un réseau de chaleur ? Noyaux de fruits Chaleur d’un crématorium Chaleur de serveurs informatiques
  51. 51. Laquelle de ces sources d’énergie est exploitée par un réseau de chaleur ? Noyaux de fruits d’une usine Andros → réseau de Cransac (Aveyron) Crématorium → Halmstad (Suède), Aalborg (Danemark) Datacenter → réseau Val d’Europe (Marne-la-Vallée), campus Amazon (Seattle Noyaux de fruits Chaleur d’un crématorium Chaleur de serveurs informatiques
  52. 52. Les nouvelles énergies De nouvelles sources d’énergie ● Principe : élargir le panel d’énergies renouvelables et de récupération mobilisées ● Plutôt en appoint de sources « massives » (bois, UIOM...) ● Quelques réalisations ponctuelles, développement plutôt pour après 2020
  53. 53. Les nouvelles sources d’énergie ● Video data centers
  54. 54. Le stockage d’énergie ● Techniquement au point depuis l'invention de l'eau chaude ● Développement dans les réseaux de chaleur pour lisser les pics de demande d'énergie ● Stockage journalier (ballon) ● Stockage inter-saisonnier ● Amélioration de l'efficacité et du bouquet énergétique (pas d'appoint fossile pour les pointes) ● Innovations : ● Réduction de l'encombrement : stockage dans des aquifères souterrains (lien avec géothermie), stockage latent (changement d'état d'un fluide), stockage chimique... ● Stockage, par le réseau de chaleur, du surplus de production électrique (éolienne, solaire PV, cogénération...) Homme des cavernes dans sa piscine d'eau chaude – 250000 av. JC Photo Geico Photo Eurosun via INES Stockage inter-saisonnier de 12000m3 (Friedrichshaffen, Allemagne)
  55. 55. Les réseaux intelligents ● Réseau de transfert entre les bâtiments : ● Ville = cohabitation de bâtiments consommateurs d'énergie, de bâtiments passifs et de bâtiments producteurs d'énergie ● Le réseau de chaleur permet l'échange d'énergie entre bâtiments ● Le réseau de chaleur permet de décorréler l'instant de production et l'instant de consommation (stockage + mutualisation) ● Réseau capable de gérer plusieurs sources d'énergie suivant plusieurs paramètres variables dans le temps (ensoleillement, vent, appel de puissance, prix de l'électricité, température extérieure...)
  56. 56. ● Multi-source et décentralisation avec PAC ● Micro réseaux ● Boucle d’eau tempérée ● Réversibilité chaud/froid ● Stockage ● Smart grid multi énergie Solidarité énergétique des territoires : ne pas oublier les liens neufs/anciens Les réseaux intelligents
  57. 57. RT2012 BeposProduction d’EnR&R ● Attention énergie ≠ électricité seule...différents vecteurs Source : coolpac Source : www.developpementdurable.org Source : ville-levallois.fr Source : actu-environnement.fr Les réseaux intelligents et les bepos
  58. 58. ● Bâtiment ou quartier Bepos (quapos, tepos) : échelle ? ● Échange de chaleur et de froid entre bâtiments : Réseau centralisé Réseau diffus Mutualisation du stockage centralisé et diffus Un peu de smart Beaucoup de Smart Les réseaux intelligents et les bepos
  59. 59. Exemple Paris- Saclay
  60. 60. ● Quid du comptage et de la formule appropriée pour la chaleur donnée/consommée/produite? ● Quid du rachat de chaleur ou de froid et de la facturation ? ● Quid du froid renouvelable? ● Quid de l’échelle bâtiment/quartier et du lien code urbanisme et code construction (échange d’énergie quartier bâtiment) ? Les défis des réseaux 2.0
  61. 61. III.3) Les étapes d’un projet de RC
  62. 62. Source : réseaux de chaleur en Rhône alpes Comme beaucoup de projets...
  63. 63. Étude d’opportunité ● Identifier le projet et les partenaires locaux (ALEC, Ademe, etc) ● Identifier le maître d’ouvrage ● Définir les contours du projet (avec des variantes) ● Établir la synthèse des consommations (besoins de chauffage, d’ECS...) ● Présentation technique succincte et pré- dimensionnement ● Décrire les possibilités locales d’approvisionnement en combustible bois ● Fournir les éléments économiques et juridiques de cadrage d’une future opération
  64. 64. Focus sur le foisonnement
  65. 65. Étude de faisabilité ● étudier et de montrer la faisabilité technique du projet, ● chiffrer le projet puis de réaliser une analyse technico-économique, ● étudier les solutions en matière de montage juridique, ● permettre au Maître d’Ouvrage de prendre une décision pour la réalisation ou non de son équipement ● Loi MOP (art2) ✔ Il appartient au maître de l’ouvrage, après s’être assuré de la Faisabilité et de l’opportunité de l’opération envisagée: -d’en déterminer la localisation, le programme, -d’en arrêter l’enveloppe financière prévisionnelle, -d’en assurer le financement, -de choisir le processus selon lequel l’ouvrage sera réalisé et -de conclure, avec les maîtres d’œuvre et entrepreneurs qu‘il choisit, les contrats ayant pour objet les études et l’exécution des travaux (...) Le programme et l’enveloppe financière prévisionnelle, définis avant tout commencement des avant-projets, pourront toutefois être précisés par le maître d’ouvrage avant tout commencement des études de projet.
  66. 66. Étude de faisabilité ● Ce que contient l’étude : ✔ Bilan existant ✔ Étude thermique ✔ Étude d’approvisionnement ✔ Étude technique ✔ Analyse économique ✔ Bilan environnemental ✔ Conclusion
  67. 67. Études de conception ● Etude technico-économique complémentaire (souvent une actualisation des données) ● Établissement du programme fonctionnel et organisationnel avec programmation des travaux,…) ● Dossiers de consultation pour le choix: ✔ Équipe de maîtrise d’œuvre (architecte, économiste, bureau de contrôle,…) ✔ Exploitant ✔ Fournisseur de combustible bois ✔ Délégataire (le cas échéant) ● Analyse des offres et rapports au maître d’ouvrage ● Assistance juridique : ✔ au montage de la régie (statuts, compte administratif prévisionnel, règlement de service, polices d’abonnement) ✔ à la définition de la délégation de service public
  68. 68. Réalisation ● S’assurer du planning et re-phaser avec les autres acteurs si nécessaire ● Communiquer sur les travaux et les nuisances entraînées pour les riverains ● Coordonner avec les autres domaines (aménagement, voirie, logement, etc.) ● Demande titre V, etc.
  69. 69. Exploitation ● Contrôler ● Communiquer ● Prévoir
  70. 70. III.4) Notions de dimmensionnement
  71. 71. Bilan énergétique Besoin des abonnés (kWh/an)
  72. 72. ● En chauffage, ECS, process ✔ Si bâtiment existant : facture ou ratio ✔ Si neuf : ratios (ratios des besoins RT) ● Clés de répartition horaire pour calculer la puissance horaire ✔ Méthode degré heure pour le chauffage (fichier météo RT) ✔ Scénario de puisage pour l’ECS, méthode Th-BCE ● Possibilité de recréer des scénarios d’occupation ● A cette étape, il est possible d’identifier et d’éliminer du périmètre des bâtiments dont le raccordement est délicat ou non pertinent. Étape 1 : évaluation des besoins
  73. 73. ● En choisissant le diamètre de tuyaux en fonction de la puissance/énergie des abonnées ● En choisissant l’emplacement des sous-station ● Cas idéal : gros consommateur à coté de la chaufferie principale ● Possibilité de servitude de passage ● Éviter les gros obstacles (surcoûts important) Étape 2 : tracé précis du réseau
  74. 74. ● Pertes réseau : ✔ Dépend des températures (A/R + extérieur), du diamètre, de l’isolation des canalisations, nbr d’heure de fonctionnement et du linéaire ✔ Outil de la commission titre V permet de calculer les pertes ✔ Abaques du fabricant Étape 3 : calcul des pertes
  75. 75. ● Pertes de génération au niveau de la chaufferie et du stockage : ✔ Il s’agit de la différence entre la quantité d’énergie entrant dans les systèmes de production et la quantité d’énergie fournie ● Il faut : ✔ Calculer les appels de puissance ✔ Classer les générateurs par ordre de priorité et connaître leurs conditions de fonctionnement (charge min/max, T°min/max) ✔ Calculer les appels de puissance horaire/générateur ✔ Calculer le rendement thermique horaire/puissance appelée ✔ Calculer les pertes de génération horaires ✔ Calculer les pertes de stockage / hydroaccumulation Étape 4 : calcul des pertes Rendement d’une chaudière bois par rapport à la puissance appelée
  76. 76. Focus sur le rendement biomasse Rendement d’une chaudière bois par rapport à la puissance appelée ● Dégradation du rendement avec la diminution de la charge ● Dégradation du rendement avec le taux d’humidité
  77. 77. ● Il reste à calculer : ✔ Consommation des auxiliaires de génération ✔ Consommation des auxiliaires de distribution (pompes) ● Tracer la courbe de charge ● Faire le bilan pour connaître la quantité de combustible en entrée ● Faire de test de sensibilité du projet ! ✔ Attention aux réseaux basés sur « un » abonné ✔ Fonctionnement été ? ✔ Chaudières en cascade ou une plus puissante ? ✔ Projection et extension Étape 5 : bilan de l’énergie entrante et incertitudes Faire plusieurs scénarios
  78. 78. Les étapes ne se suivent pas réellement mais sont plutôt itératives
  79. 79. ● Petit réseau : chute rapide ● Gros réseau : chute plus douce Focus sur la monotone de puissance Source : biomasse Normandie Pour du 100 % bois → plusieurs chaudières bois
  80. 80. ● <1000h : petit projet 100 % bois (moins de 100kW) ● Environ 2000 h : 100 % ou petit projet bi-énergie ● 2000 à 3000h : dimensionnement classique ● >3000h : gros projet ● Meilleure couverture bois si plusieurs chaudières ou hydroaccumulation ● Le dimensionnement est primordial ✔ Pour assurer le bon fonctionnement ✔ Pour améliorer la viabilité financière ✔ Attention au sur-dimensionnement « en prévision de » Focus sur certains ratios de fonctionnement
  81. 81. ● Il n’existe pas de formule magique ou de ratio pour savoir si un réseau sera rentable ou non ● Trop de paramètres géographiques ● Il est nécessaire de faire des études fines à chaque fois ● On peut retenir le ratio de 1,5MWh/ml comme un minium pour un rentabilité correcte (1 pour des petits réseaux ruraux) ● La technique ne fait pas tout, la communication aide aussi ! A retenir...
  82. 82. III.5) Notions de coût et analyse économique
  83. 83. Modèle économique des RdC ● Un investissement capitalistique RdC Ecoquartier Hoche Nanterre 1,6MW bois et 3,4MW gaz 80 % EnR ~900 logements -930 tonnes Co2/an €€€€€ ? L’écoquartier du Fort- Issy-les moulineaux Doublet géothermique basse T° (600m) 10 000MWh/an 78 % EnR ~1600 eq. Lgmt -2000 tonnes Co2/an €€€€€ ? Aéroport d’Orly  10MW doublet géothermique (1800m) et 38MW gaz 40 000MWh/an -9000 tonnes Co2/an €€€€€€ ?
  84. 84. RdC Ecoquartier Hoche Nanterre 1,6MW bois et 3,4MW gaz 80 % EnR ~900 logements -930 tonnes Co2/an 3,45 millions d’€HT L’écoquartier du Fort- Issy-les moulineaux Doublet géothermique basse T° (600m) 10 000MWh/an 78 % EnR ~1600 eq. Lgmt -2000 tonnes Co2/an 8,4 millions d’€HT Aéroport d’Orly  10MW doublet géothermique (1800m) et 38MW gaz 40 000MWh/an -9000 tonnes Co2/an 12,7 millions d’€HT Modèle économique des RdC ● Un investissement capitalistique
  85. 85. Étude ADEME/Perdurance 2009 – Réseau de chaleur bois + appoint gaz Coûts d’investissement HT et hors aides publiques Attention – prudence – Écart type important !!! puissance bois 250 kW à 1000€/kW + 125m de réseau à 300€/m + études/frais puissance bois 1 MW à 650€/kW + 500m de réseau à 315€/m + études/frais puissance bois 4 MW à 500€/kW + 2km de réseau à 480€/m + études/frais petit moyen gros qqs éq-lgts – dizaines éq- lgts dizaines – centaines éq- lgts centaines – milliers éq-lgts 330 k€ 880 k€ 3300 k€ Modèle économique des RdC Ordre de grandeur
  86. 86. Production de chaleur 33% Chaufferie (hors production de chaleur) 28% Distribution de chaleur 30% Etudes et frais 9% Coûts d'investissement : répartition par poste Source : Etude ADEME/Perdurance 2009 Coûts HT et hors aides publiques Modèle économique des RdC Ordre de grandeur
  87. 87. Modèle économique des RdC ● Qui a-t-il dans le prix ? Un prix global : ● Investissement initial ● Exploitation et redevances ● Gros entretien et renouvellement Une facture binomiale : ● Part fixe : R2 (fonction de la puissance) ✔ Exploitation (P2/P3) ✔ Amortissement (P4) ● Part Variable : R1 (fonction de la conso) ✔ Combustible (P1)
  88. 88. R1 : ● R1 gaz ● R1 bois ● R1 fuel ● R1 XXX Exemple d’Indexation: ● R1g prix du gaz (STS) ● R1b « prix du bois » attention à ne pas indexer le bois sur du fuel, voir des prix ici http://www.cibe.fr/travaux-cibe-combustibles_143_fr.html ● R1f prix du fuel (FOD) R1 global ● R1= a.R1g+b.R1b+c.R1f+dR1x ● Avec : ● a,b,c,d ϵ [0,1] proportion du combustible associé dans le mix énergétique Modèle économique des RdC La facture
  89. 89. R2 ● R21 coût de l’énergie électrique pour l’éclairage et le fonctionnement des installations de production ● R22 coût du petit entretien, frais administratifs, impôts, etc ● R23 coût du renouvellement et de modernisation des installations ● R24 annuité de financement de l’investissement initial ✔ R2 global ● R2= (d.R21+e.R22+f.R23+g.R24) Exemple d’Indexation: ● R21 prix électricité (El) ● R22 prix de prestation de service (fSD2) ● R23 prix BTP (IME, BT40) Attention ● Il s’agit d’exemples ● La formation du prix peut être différente ● Quoiqu’il en soit la collectivité doit être en mesure de la comprendre et de la contrôler ● L’abonné et l’usager aussi... Modèle économique des RdC La facture
  90. 90. ● La collectivité doit être en mesure de comprendre et de contrôler la facturation (même en DSP...) ● L’abonné et l’usager aussi... ● Certains réseaux sont critiqués pour l’opacité de leur facturation ● Certaines collectivités/exploitants mettent en place des dispositifs pédagogiques et d’échange avec les usagers Modèle économique des RdC La facture
  91. 91. Équation économique à résoudre ● Coût d’investissement ● Coût de fonctionnement ● Risque économique ≤ ● Facturation des usagers ● Aides publiques ● Bénéfices non économiques valorisés par la collectivité Approximativement :
  92. 92. Modèle économique des RdC ● Les paramètres aux impacts financiers forts Investissement initial : ● Travaux GC, voirie, chaufferie... ● Dimensionnement ● Type d’énergie ● Technologie
  93. 93. Modèle économique des RdC ● Les paramètres aux impacts financiers forts Investissement initial : ● Travaux GC, voirie, chaufferie... ● Dimensionnement ● Type d’énergie ● Technologique Les précautions : ● Mutualisation des travaux (autres réseaux, voiries) ● Dimensionnement (attention au surdimensionnent) ● Type d’énergie (connaître les ressources locales les plus disponibles et les moins chères) ● Avancées technologiques (nouvelles canalisations, chaufferies, etc)
  94. 94. Modèle économique des RdC ● Les paramètres aux impacts financiers forts Focus sur le type d’énergie Source : amorce – prix de vente de la chaleur 2011
  95. 95. Modèle économique des RdC ● Les paramètres aux impacts financiers forts Le temps ● Durée de l’engagement ● Durée des travaux ● Étalement des raccordements ● Durée des emprunts Dali
  96. 96. Modèle économique des RdC ● Les paramètres aux impacts financiers forts Le temps ● Durée de l’engagement ● Durée des travaux ● Étalement des raccordements ● Durée des emprunts Les précautions : ● Lecture du contrat DSP et du business model ● Planification des travaux en adéquation avec la livraison des immeubles (réalisation par tranches, chaudières mobiles...)
  97. 97. Le risque et l’incertitude ● Nombre de futurs abonnés ● Travaux d’efficacité énergétique ● Réseaux concurrents ● Consommations et puissances inconnues Modèle économique des RdC ● Les paramètres aux impacts financiers forts
  98. 98. Le risque et l’incertitude ● Nombre de futurs abonnés ● Travaux d’efficacité énergétique ● Réseaux concurrents ● Consommations et puissances inconnues Les précautions : ● Classement du réseau ● Schéma directeur du réseau ● Engagement des différents acteurs Modèle économique des RdC ● Les paramètres aux impacts financiers forts
  99. 99. Un quartier : ● Dense ● Mixité d’usages (logements, bureaux, équipements, etc) ● Proximité source(s) ● Chaud et froid ? Modèle économique des RdC ● Les paramètres aux impacts financiers forts
  100. 100. Un facteur favorable : La densité énergétique ● A consommation au m² équivalente, plus l’urbanisation est dense, plus le réseau est efficace technico-économiquement ● Mais densité urbaine ≠ densité thermique ● 2000m² de logements RT2012 sur une rue de 100m 1 MWh/ml→ ● 2000m² de logements RT2005 sur une rue de 100m 3 MWh/ml→ Extraits National Heat Map Angleterre
  101. 101. ● Exemple : réseau de chaleur de Plouaret (Côte d’Armor) ● Réseau bois créé en 2004 pour alimenter des bâtiments publics ● Investissement amorti en seulement 11 ans La création d’un réseau peut être viable même en zone peu dense
  102. 102. Autres facteurs favorables ● Mixité des usages des bâtiments raccordés ● Raccordement de bâtiments aux besoins importants ● Déploiement progressif du réseau au fil des raccordements ● Vision de long terme ● Valeur accordée aux gains sociaux et environnementaux Dans certains cas, la somme de ces facteurs rend le réseau de chaleur renouvelable viable. Dans d’autres cas, l’équation reste insoluble. Créer un réseau pénaliserait les usagers.
  103. 103. Le fonds chaleur ● Environ 220 M€ par an ● Conditions ● Au moins 50 % d’EnR ● Densité thermique > 1,5Mwh/an/ml ● Montant des aides ● Taux d’aides maximum = 55 % de l’investissement ● Niveau d’aide calculé « toutes aides confondues » ● Objectif de réduction de la facture de 5 % (vs. gaz) Modèle économique des RdC ● Les paramètres aux impacts financiers forts
  104. 104. La fiscalité ● Récupération de TVA (investissement et fonctionnement) ● TVA sur les ventes aux usagers : ● 5,5% sur le R2 ● 5,5% sur le R1 si le réseau est alimenté majoritairement par des énergies renouvelables ou de récupération ● Pas de TVA sur les ventes si chiffre d'affaire < 80300€/an Modèle économique des RdC ● Les paramètres aux impacts financiers forts
  105. 105. Modèle économique des RdC ● Quel est le prix pour l’usager ? Prix moyen de la chaleur des réseaux : 67,5€ HT/MWh (source : AMORCE, 2011) ✔ ✔ 62,7 €TTC/ MWh pour les réseaux « vertueux » (EnR>50%) ✔ 76,2 €TTC/MWh pour les réseaux « fossiles » (EnR<50%)
  106. 106. Modèle économique des RdC ● Quels sont les prix pour l’usager ? Attention...forte disparité (qui s’atténue au fils des années)
  107. 107. Le compétitivité des Rdc Retour sur l'étude Amorce Hypothèse prix : ● Électricité : ✔ TRV :~150€HT/an et ~10,9 c€ TTC/kwh (HP) et 6,8 c€TTC/kwh (HC) ● Gaz : ✔ TRV :~150€HT/an et ~5,2 c€ TTC/kwh ● Sauf que le prix dans l’électricité et le gaz ne comprend pas la même chose qu’en réseau de chaleur ● ● D’où une comparaison en coût global (facture énergétique + petit entretien et électricité annexe + GES + amortissement)
  108. 108. Le compétitivité des Rdc Retour sur l'étude Amorce
  109. 109. Comparaison également réalisée pour d’autres types de logements : ● Bâtiment peu performant (300 kWh/m2/an) ● Parc social moyen (170 kWh/m2/an) ● Bâtiment RT2005 (120 kWh/m2/an) ● A voir sur le site d’AMORCE pour la dernière édition (réservée adhérents) ou ici pour les éditions précédentes : ● http://reseaux-chaleur.cerema.fr/ (chercher « enquête amorce ») Le compétitivité des Rdc Retour sur l'étude Amorce
  110. 110. En coût global enveloppe+chauffage les RC sont les plus économes Le compétitivité des Rdc Retour sur l'étude Amorce
  111. 111. Le compétitivité des RdC Dans le temps
  112. 112. La compétitivité des RdC ● L’évolution des prix Augmentation en 4 ans : 20 % Augmentation en 4 ans : 20 % Augmentation moyenne annuelle : 4,75 %
  113. 113. La compétitivité des RdC ● L’évolution des prix Chauffage classique RdC classique RdC basse température Augmentation limitée grâce à la part fixe stable et majoritaire
  114. 114. Modèle économique des RdC L’évolution des prix Ce qui peut sembler être un avantage (contrôle de la facture) peut être un inconvénient : ● Acceptation de l'usager d'un abonnement élevé ● Acceptation des autorités (politique de réduction et contrôle de sa consommation)
  115. 115. ● Prix de vente de la chaleur ● Augmentation en 4 ans de 20 % ● Augmentation moyenne annuelle de 4,75 % ● Prix de vente du gaz (TRV) ● Augmentation en 4 ans de 39 % ● Augmentation moyenne annuelle de 9,2 % Modèle économique des RdC L’évolution des prix
  116. 116. 08/01/16 Pour en savoir plus sur les réseaux de chaleur, leur place dans la transition énergétique nationale et territoriale, leurs liens avec la planification, l’aménagement et la construction : reseaux-chaleur.cerema.fr
  117. 117. Direction territoriale Ouest Odile Lefrère Chargée d’études Énergie/ Réseaux de Chaleur 02 40 12 85 43 Odile.lefrere@cerema.fr Pôle Réseaux de Chaleur reseaux-chaleur@cerema.fr reseaux-chaleur.cerema.fr / blog.reseaux-chaleur.fr twitter.com/reseaux_chaleur

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