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Bois-énergie et petits
réseaux de chaleur




Stéfan Le Dû
CETE de l'Ouest
Mercredi 20 mars 2013




               Centre d'Études Techniques de l'Équipement de l'Ouest

                                     www.cete-ouest.developpement-durable.gouv.fr
 Panorama des « petits » réseaux de chaleur bois-
  énergie – État des lieux et développement
 Zoom sur les petits réseaux bois-énergie dans les
  quartiers neufs
 Techniques d'optimisation des réseaux dans un
  contexte basse consommation




                                                      2
Panorama des « petits » réseaux de
      chaleur bois-énergie




                                                              Source :
                                                           CIBE, 2009




  Part majoritaire de petits réseaux parmi les réseaux de chaleur bois
   → 65 % ont une puissance inférieure à 1,5 MW
   → plus du tiers ont une puissance inférieure à 500 kW
                                                                          3
Panorama des « petits » réseaux de
      chaleur bois-énergie
  3 réseaux bois sur 4 sont dans une commune de moins de 5000 hab., 1 sur
   2 dans une commune de moins de 2000 hab. source : enquête CIBE 2009
  La part du bois augmente quand la puissance de la chaufferie diminue
    source : enquête de branche 2011
                         Part bois          Puissance moyenne
                          < 30 %                   105 MW
                     Entre 30 et 80 %              21 MW
                          > 80 %                    6 MW
         NB : ces chiffres ne prennent pas en compte de nombreux petits réseaux

→ bois-énergie plus présent dans les petites communes et les
petits réseaux
Limite de l'exercice d'état des lieux : manque de statistiques nationales 
complètes et régulièrement actualisées
        Importance pour les exploitants de réseaux de chaleur (y compris petits) de se 
         faire recenser dans l'enquête annuelle de branche SNCU/MEDDE - 
         http://www.enquete-reseaux.com

                                                                                           4
Réseaux de chaleur : un développement
   suivant 4 axes complémentaires
1. Conversion « fossile → renouvelable » (réseaux existants)




2. Densification (réseaux existants, plutôt anciens) - Zone urbaine dense




3. Extensions (réseaux existants, plutôt anciens, taille moyenne ou
   grande) - Zone urbaine et péri-urbaine



4. Créations ex nihilo - Zone urbaine nouvelle et zone rurale



                                                                            5
Développement des petits
               réseaux bois-énergie
Petits réseaux bois : plutôt sur le 4ème axe – Création d'un réseau
 Peu de petits réseaux gaz/fuel à convertir
 Peu de possibilités de densifier un petit réseau (périmètre réduit)
 Peu de possibilités d'extension d'un petit réseau (puissance réduite)
 Opportunités en création neuve



Trois environnements pour ces créations de réseaux :
 Les petites communes rurales, pour des réseaux desservant plutôt du
  bâti ancien
 La zone urbaine existante, pour des réseaux souvent articulés autour de
  « gros clients » (hôpital, lycée, logements collectifs...)
 Les nouveaux aménagements avec une certaine densité, pour des
  réseaux desservant des bâtiments neufs (BBC / RT2012)
       Tendance plus récente, notamment dans certains écoquartiers
                                                                            6
Zoom sur les petits réseaux bois-énergie
       dans les quartiers neufs
 Le potentiel de développement des réseaux de chaleur (en quantité
  de chaleur livrée) est plus important dans l'existant, mais les
  nouveaux quartiers sont à prendre en compte :
    Caractère difficilement réversible des choix énergétiques sur un
     aménagement → engagement sur 20, 30, 50 ans...
    Un aménagement neuf doit être un aménagement durable
    Les quartiers neufs ont un impact direct faible sur la situation 2020, mais
     non négligeable sur 2050


 Depuis 2009, il est obligatoire d'étudier la faisabilité d'un réseau de
  chaleur alimenté par des énergies renouvelables dans les nouveaux
  aménagements soumis à étude d'impact - L128-4 Code Urbanisme
    Étudier une solution ne signifie pas choisir à tout prix cette solution...
    Voir guide des études EnR aménagement : http://bit.ly/guide-etudes-EnR


                                                                                   7
Pertinence d'un réseau bois-énergie
       dans un quartier neuf
 Éléments favorables :
    Seul moyen de développer l'utilisation
     du bois-énergie en ville sans mettre
                                                              A comparer avec les
     en péril la qualité de l'air
                                                              avantages et
    Stabilité du prix de la chaleur sur le                   inconvénients des
     long terme                                               autres solutions,
                                                              appliqués à chaque
    Ressource locale                                         projet.
    Évolutivité
                             Chaufferie de Négrepelisse
                                                              La comparaison doit
    ...                     source : ville-negrepelisse.fr   se baser sur le
 Éléments défavorables :                                     meilleur projet
                                                              possible (prise en
    Coût d'investissement                                    compte des mesures
                                                              permettant de
    Montage juridique et économique à                        renforcer la viabilité
     réaliser                                                 de chaque solution).
    ...

                                                                                       8
Renforcer la viabilité d'un projet de petit
 réseau bois sur un aménagement neuf
 Outil juridique : le classement du réseau de chaleur
    Permet de maîtriser le taux de raccordement des bâtiments neufs
    Procédure réservée aux réseaux > 50 % EnR&R
    Voir le guide : http://bit.ly/rdc-classement
 Outils d'urbanisme et de construction :
    Prise en compte de la densité énergétique dans les choix
     d'aménagement                          d [kWh/(ml.an)]
    Modulation RT 2012 dans les bâtiments raccordés à un réseau
     émettant peu de CO2
 Outils techniques : l'optimisation du réseau
 Outils financiers :
    Le fonds chaleur (à partir de 100 tep/an)
    La TVA à 5,5 % sur la chaleur si réseau > 50% EnR&R
    Les certificats d'économie d'énergie
                                                                       9
Optimisation du réseau dans un contexte
     « basse consommation » - 1/3
 Réseaux basse température (passage d'un régime 90/70°C à un
  régime 75/35°C en moyenne)
  → adaptés aux nouveaux quartiers dont les bâtiments ont des
  besoins en énergie plus faibles et dont les équipements peuvent
  être adaptés (émetteurs basse température)

  + diminue les pertes de distribution et de génération
  + permet d'accéder à davantage de gisements énergétiques
  (solaire thermique, récupération sur eaux usées, géothermie de
  surface...)


 Sur-isolation des canalisations
  + en moyenne, le passage à une classe d'isolation supérieure
  permet de réduire les pertes de 15 à 20 %


                                                                    10
Optimisation du réseau dans un contexte
     « basse consommation » - 2/3
 Ajustement dynamique des
  températures
    Réseau équipé de capteurs et
     régulateurs capables de moduler la
     température du fluide en temps réel
    Réduction des pertes (-15°C en
     moyenne sur le départ → -16 % de
     pertes)
 Variation des vitesses de pompes
    Peut diminuer les consommations
     électriques d'environ 50 %            Effet de l'optimisation de la température
                                                          de départ - source : Termis




                                                                                        11
Optimisation du réseau dans un contexte
     « basse consommation » - 3/3
 Stockage de chaleur
    Stockage journalier, stockage inter-saisonnier
    Intéressant pour les sources intermittentes (solaires) ou peu adaptées
     pour la réponse aux pointes (bois-énergie, géothermie)
    Permet d'améliorer la durée de fonctionnement à pleine puissance des
     systèmes EnR
    Permet de réduire la part de l'appoint fossile
    Ouvre des possibilités de réversibilité du réseau → chaleur et froid
    Contrainte : coût d'investissement ; espace


 Sources multiples et diffuses + Optimisation
  en temps réel + Stockage =
  Smart Grid Thermique

                                                                              12
Conclusion
 Des réseaux en développement depuis près de 15 ans, croissance
  à poursuivre dans le cadre de la politique nationale de
  développement des énergies renouvelables
 Le développement du bois-énergie dans les petits réseaux de
  chaleur passe principalement par la création de nouveaux réseaux,
  en secteur rural, dans les petites villes et dans les quartiers neufs
 Dans les quartiers neufs, la faisabilité d'un réseau de chaleur
  alimenté par des énergies renouvelables doit obligatoirement être
  étudiée quand l'aménagement est soumis à étude d'impact
 Différents outils existent pour contribuer à la faisabilité des projets
  de réseaux de chaleur
 Une nouvelle ingénierie se développe pour adapter les réseaux à
  un contexte de basse consommation
     → Des solutions à faire valoir par les acteurs concernés dans le
            débat en cours sur la transition énergétique :
                 www.transition-energetique.gouv.fr

                                                                            13
Contact : pôle réseaux de chaleur – CETE de l'Ouest
    reseaux-chaleur@developpement-durable.gouv.fr 
    www.cete-ouest.developpement-durable.gouv.fr rubrique bâtiment-énergie
    www.twitter.com/reseaux_chaleur



         Bibliographie : Enquête sur le bois-énergie dans les réseaux de chaleur (CIBE, 2009)
          Enquête de branche des réseaux de chaleur et de froid (SNCU pour MEDDE, 2012)
                         Optimisation des réseaux de chaleur (INDDIGO pour AMORCE, 2011)
                  Dossier Réseaux de chaleur et nouveaux quartiers (CETE de l'Ouest, 2012)

                                                               Centre d'Études Techniques de l'Équipement de l'Ouest

                                                                                     www.cete-ouest.developpement-durable.gouv.fr

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  • 1. Bois-énergie et petits réseaux de chaleur Stéfan Le Dû CETE de l'Ouest Mercredi 20 mars 2013 Centre d'Études Techniques de l'Équipement de l'Ouest www.cete-ouest.developpement-durable.gouv.fr
  • 2.  Panorama des « petits » réseaux de chaleur bois- énergie – État des lieux et développement  Zoom sur les petits réseaux bois-énergie dans les quartiers neufs  Techniques d'optimisation des réseaux dans un contexte basse consommation 2
  • 3. Panorama des « petits » réseaux de chaleur bois-énergie Source : CIBE, 2009  Part majoritaire de petits réseaux parmi les réseaux de chaleur bois → 65 % ont une puissance inférieure à 1,5 MW → plus du tiers ont une puissance inférieure à 500 kW 3
  • 4. Panorama des « petits » réseaux de chaleur bois-énergie  3 réseaux bois sur 4 sont dans une commune de moins de 5000 hab., 1 sur 2 dans une commune de moins de 2000 hab. source : enquête CIBE 2009  La part du bois augmente quand la puissance de la chaufferie diminue source : enquête de branche 2011 Part bois Puissance moyenne < 30 % 105 MW Entre 30 et 80 % 21 MW > 80 % 6 MW NB : ces chiffres ne prennent pas en compte de nombreux petits réseaux → bois-énergie plus présent dans les petites communes et les petits réseaux Limite de l'exercice d'état des lieux : manque de statistiques nationales  complètes et régulièrement actualisées  Importance pour les exploitants de réseaux de chaleur (y compris petits) de se  faire recenser dans l'enquête annuelle de branche SNCU/MEDDE -  http://www.enquete-reseaux.com 4
  • 5. Réseaux de chaleur : un développement suivant 4 axes complémentaires 1. Conversion « fossile → renouvelable » (réseaux existants) 2. Densification (réseaux existants, plutôt anciens) - Zone urbaine dense 3. Extensions (réseaux existants, plutôt anciens, taille moyenne ou grande) - Zone urbaine et péri-urbaine 4. Créations ex nihilo - Zone urbaine nouvelle et zone rurale 5
  • 6. Développement des petits réseaux bois-énergie Petits réseaux bois : plutôt sur le 4ème axe – Création d'un réseau  Peu de petits réseaux gaz/fuel à convertir  Peu de possibilités de densifier un petit réseau (périmètre réduit)  Peu de possibilités d'extension d'un petit réseau (puissance réduite)  Opportunités en création neuve Trois environnements pour ces créations de réseaux :  Les petites communes rurales, pour des réseaux desservant plutôt du bâti ancien  La zone urbaine existante, pour des réseaux souvent articulés autour de « gros clients » (hôpital, lycée, logements collectifs...)  Les nouveaux aménagements avec une certaine densité, pour des réseaux desservant des bâtiments neufs (BBC / RT2012)  Tendance plus récente, notamment dans certains écoquartiers 6
  • 7. Zoom sur les petits réseaux bois-énergie dans les quartiers neufs  Le potentiel de développement des réseaux de chaleur (en quantité de chaleur livrée) est plus important dans l'existant, mais les nouveaux quartiers sont à prendre en compte :  Caractère difficilement réversible des choix énergétiques sur un aménagement → engagement sur 20, 30, 50 ans...  Un aménagement neuf doit être un aménagement durable  Les quartiers neufs ont un impact direct faible sur la situation 2020, mais non négligeable sur 2050  Depuis 2009, il est obligatoire d'étudier la faisabilité d'un réseau de chaleur alimenté par des énergies renouvelables dans les nouveaux aménagements soumis à étude d'impact - L128-4 Code Urbanisme  Étudier une solution ne signifie pas choisir à tout prix cette solution...  Voir guide des études EnR aménagement : http://bit.ly/guide-etudes-EnR 7
  • 8. Pertinence d'un réseau bois-énergie dans un quartier neuf  Éléments favorables :  Seul moyen de développer l'utilisation du bois-énergie en ville sans mettre A comparer avec les en péril la qualité de l'air avantages et  Stabilité du prix de la chaleur sur le inconvénients des long terme autres solutions, appliqués à chaque  Ressource locale projet.  Évolutivité Chaufferie de Négrepelisse La comparaison doit  ... source : ville-negrepelisse.fr se baser sur le  Éléments défavorables : meilleur projet possible (prise en  Coût d'investissement compte des mesures permettant de  Montage juridique et économique à renforcer la viabilité réaliser de chaque solution).  ... 8
  • 9. Renforcer la viabilité d'un projet de petit réseau bois sur un aménagement neuf  Outil juridique : le classement du réseau de chaleur  Permet de maîtriser le taux de raccordement des bâtiments neufs  Procédure réservée aux réseaux > 50 % EnR&R  Voir le guide : http://bit.ly/rdc-classement  Outils d'urbanisme et de construction :  Prise en compte de la densité énergétique dans les choix d'aménagement d [kWh/(ml.an)]  Modulation RT 2012 dans les bâtiments raccordés à un réseau émettant peu de CO2  Outils techniques : l'optimisation du réseau  Outils financiers :  Le fonds chaleur (à partir de 100 tep/an)  La TVA à 5,5 % sur la chaleur si réseau > 50% EnR&R  Les certificats d'économie d'énergie 9
  • 10. Optimisation du réseau dans un contexte « basse consommation » - 1/3  Réseaux basse température (passage d'un régime 90/70°C à un régime 75/35°C en moyenne) → adaptés aux nouveaux quartiers dont les bâtiments ont des besoins en énergie plus faibles et dont les équipements peuvent être adaptés (émetteurs basse température) + diminue les pertes de distribution et de génération + permet d'accéder à davantage de gisements énergétiques (solaire thermique, récupération sur eaux usées, géothermie de surface...)  Sur-isolation des canalisations + en moyenne, le passage à une classe d'isolation supérieure permet de réduire les pertes de 15 à 20 % 10
  • 11. Optimisation du réseau dans un contexte « basse consommation » - 2/3  Ajustement dynamique des températures  Réseau équipé de capteurs et régulateurs capables de moduler la température du fluide en temps réel  Réduction des pertes (-15°C en moyenne sur le départ → -16 % de pertes)  Variation des vitesses de pompes  Peut diminuer les consommations électriques d'environ 50 % Effet de l'optimisation de la température de départ - source : Termis 11
  • 12. Optimisation du réseau dans un contexte « basse consommation » - 3/3  Stockage de chaleur  Stockage journalier, stockage inter-saisonnier  Intéressant pour les sources intermittentes (solaires) ou peu adaptées pour la réponse aux pointes (bois-énergie, géothermie)  Permet d'améliorer la durée de fonctionnement à pleine puissance des systèmes EnR  Permet de réduire la part de l'appoint fossile  Ouvre des possibilités de réversibilité du réseau → chaleur et froid  Contrainte : coût d'investissement ; espace  Sources multiples et diffuses + Optimisation en temps réel + Stockage = Smart Grid Thermique 12
  • 13. Conclusion  Des réseaux en développement depuis près de 15 ans, croissance à poursuivre dans le cadre de la politique nationale de développement des énergies renouvelables  Le développement du bois-énergie dans les petits réseaux de chaleur passe principalement par la création de nouveaux réseaux, en secteur rural, dans les petites villes et dans les quartiers neufs  Dans les quartiers neufs, la faisabilité d'un réseau de chaleur alimenté par des énergies renouvelables doit obligatoirement être étudiée quand l'aménagement est soumis à étude d'impact  Différents outils existent pour contribuer à la faisabilité des projets de réseaux de chaleur  Une nouvelle ingénierie se développe pour adapter les réseaux à un contexte de basse consommation → Des solutions à faire valoir par les acteurs concernés dans le débat en cours sur la transition énergétique : www.transition-energetique.gouv.fr 13
  • 14. Contact : pôle réseaux de chaleur – CETE de l'Ouest reseaux-chaleur@developpement-durable.gouv.fr  www.cete-ouest.developpement-durable.gouv.fr rubrique bâtiment-énergie www.twitter.com/reseaux_chaleur Bibliographie : Enquête sur le bois-énergie dans les réseaux de chaleur (CIBE, 2009) Enquête de branche des réseaux de chaleur et de froid (SNCU pour MEDDE, 2012) Optimisation des réseaux de chaleur (INDDIGO pour AMORCE, 2011) Dossier Réseaux de chaleur et nouveaux quartiers (CETE de l'Ouest, 2012) Centre d'Études Techniques de l'Équipement de l'Ouest www.cete-ouest.developpement-durable.gouv.fr