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1
Réseaux de chaleur et énergies
renouvelables
Muriel Labonne – Cerema | ENTPE – 3è annéeVA bâtiment cours EnR – 16/11/18
24 j anvi er 2014
Les bases (techniques, économiques, juridiques et politiques)
Et les liens avec le bâtiment
2
Sud-Ouest
Méditerranée
Centre-Est
Est
Nord-Picardie
Normandie-
Centre
IdF
Ouest
Établissement public à caractère
administratif d’environ 2 900 agents sous
tutelle des ministères en charge de
l’écologie et des territoiresMoi je
suis là !
Pôle réseaux de chaleur en appui
aux ministères chargés de l’énergie
et de la construction : produit et
diffuse de la connaissance et de la
méthodo pour développer la chaleur
renouvelable sur les territoires
3
Quizz 1ère manche
● I. Réseaux de chaleur – Panorama
● I.1) Bases techniques
● I.2) Bases juridiques et économiques
● I.3) Bases politiques
Quizz 2ème manche
● II. Réseaux de chaleur et bâtiment
● II.1) Existant
● II.2) Neuf
4
Quiz – 1ère
manche
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
5
Quelle est la part de la chaleur dans la
consommation énergétique finale
française ?
● 10 % 30 % 50 %
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
6
Quelle est la part de la chaleur dans la
consommation énergétique finale
française ?
10 % 30 % 50 %
« En 2013, sur un total de
151Mtep de consommation
finale énergétique en
métropole (donnée corrigée des
variations climatiques), la
consommation de chaleur
atteignait 70,6Mtep, soit 47% de
la consommation finale totale
d’énergie. »
Source : ec.europa.eu travail pour la PPE
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
7
Quelle est la principale source
d’énergie renouvelable mobilisée en
France ?
● Le bois Le vent Le soleil
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
8
Quelle est la principale source
d’énergie renouvelable mobilisée en
France ?
● Le bois Le vent Le soleil
Source : SDES
Chiffres clés des énergies renouvelables
– édition 2018
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
9
Quelle est la principale source
d’énergie renouvelable mobilisée
dans le monde ?
● Le bois Le vent Le soleil
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
10
● Le bois Le vent Le soleil
Source : SDES
Chiffres clés des énergies renouvelables
– édition 2018
dans la consommation
finale brute d’énergie
Quelle est la principale source
d’énergie renouvelable mobilisée
dans le monde ?
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
11
Combien y a t-il de réseaux de chaleur et
de froid recensés en France ?
● Environ 70
● Environ 700
● Environ 7000
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
12
Combien y a t-il de réseaux de chaleur et
de froid recensés en France ?
● Environ 70
● Environ 700
● Environ 7000
669 réseaux recensés en 2017
petits réseaux (souvent biomasse) non recensés
≈ 2,32 millions d'équivalents logements
6% du chauffage consommé
usagers : 2/3 résidentiel, 1/3 tertiaire
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
13
Combien y a t-il de réseaux de chaleur et
de froid recensés en France ?
● Environ 70
● Environ 700
● Environ 7000
669 réseaux recensés en 2017
petits réseaux (souvent biomasse) non recensés
≈ 2,32 millions d'équivalents logements
6% du chauffage consommé
usagers : 2/3 résidentiel, 1/3 tertiaire
1 équivalent-
logement
≈ 12 MWh
≈ 1Tep
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
14
A quand remonte le 1er
réseau de
chaleur français ?
● 1332
● 1932
● 1982
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
15
A quand remonte le 1er
réseau de
chaleur français ?
1332
1932
1982
1950
création de
nbreux réseaux
géothermiques
en ÎdF suite aux
chocs pétroliers
1980
développeme
nt des rdc
renouvelable
2010
grandes villes
aux besoins de
chaleur
importants
(Paris, Grenoble,
Metz)
création de
rdc en lien
avec les
grandes
politiques
d'urbanisation
1960
1990
2000
1970
Réseau de chaleur de Chaudes-Aigues (Cantal),
chauffant des maisons à partir d’une source
géothermale.
Le 1er
RdC moderne français a
été créé à Paris en 1927.
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
16
Qu’est-ce qui circule dans les
canalisations d’un réseau de chaleur ?
● Du gaz
● De l’eau
● Un fluide calorifique autre que l’eau
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
17
Qu’est-ce qui circule dans les
canalisations d’un réseau de chaleur ?
Du gaz
● De l’eau
Un fluide calorifique
autre que l’eau
Pressenza – International press agency
Petit quiz, mais qui permet d’appréhender le :
Bilan des réseaux de chaleur/froid en France aujourd’hui
→ environ 700 réseaux, 6 % seulement du chauffage
→ longtemps une mauvais image des réseaux, regain pour l’augmentation
des EnR&R
I. 1) Réseaux de chaleur :
Les bases techniques
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
20
Les réseaux de chaleur/froid sont des systèmes
permettant de relier les besoins et les
gisements...
Réseau
Énergies
mobilisables
Besoins de
chaleur/froid
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
21
...De façon centralisée sous forme de chaleur
Chauffage décentralisé
● Les bâtiments sont alimentés en électricité ou
combustible (gaz, fioul, bois...)
● Ils assurent eux-mêmes la transformation de cette
énergie en chaleur
Lieu de production de chaleur
● La chaufferie est alimentée en énergie source
(gaz, charbon, bois, récupération...), pour
produire la chaleur
● Les bâtiments sont alimentés en chaleur
Réseau de chaleur
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
22
Schéma de principe d’un réseau de chaleur
réseau deréseau de
distributiondistribution
point depoint de
livraisonlivraison 3
2
unité deunité de
production deproduction de
chaleurchaleur
1
Chaufferie bois,
Lanester
Échangeur à plaques,
Réseau de Brest
Canalisations
calorifugées
bâtimentbâtiment
publicpublic
immeubleimmeuble
de bureauxde bureaux
logementslogements
collectifscollectifs
logementslogements
individuelsindividuels
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
23
(1) L’unité de production de chaleur
● Chaudière à combustibles (gaz, charbon, fioul,
bois...), unité de valorisation énergétique des
déchets, centrale géothermique, etc.
● Avec ou sans stockage de combustible
→ Contraintes d’intégration urbaine différentes
● Chaudière principale dimensionnée pour assurer
la base des besoins + unité d'appoint pour les
pics
→ Les chaufferies sont donc souvent multi-énergies
Réseau de chaleur géothermique
Réseau de chaleur solaire
Réseau de chaleur avec UIOM
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
24
(1) L’unité de production de chaleur
La chaleur fatale ou de récupération
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
25
(1) L’unité de production de chaleur
La chaleur fatale ou de récupération
● Étude ADEME 2017 :
● 109,5TWh de chaleur perdue par l’industrie
dont la moitié à plus de 100°C
✔ 8,4TWh de chaleur perdue par les UIOM, les STEP et
les Data Center
= 1/8 de la
consommation
de chaleur
nationale
Qui ?
Sous
quelle
forme ?
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
26
(1) L’unité de production de chaleur
La chaleur fatale ou de récupération
● Peut être utilisée directement en chaleur (<150°C) ou en
électricité (>150°C) ou en chaleur et électricité (>150°C) :
Production
de chaleur
c
o
g
é
n
é
r
a
t
i
o
n
Cycle organique de
Rankine : principe de
fonctionnement
Un fluide se
vaporise en
récupérant de la
chaleur à
l’évaporateur puis
est détendu dans
une turbine
accouplée à une
génératrice
Source : ADEME
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
27
(1) L’unité de production de chaleur
Récupération de chaleur
● Impact visuel nul : par définition, la source est un bâtiment déjà
existant (UIOM, industrie...)
Fig. A : UIOM rejetant sa chaleur dans la nature Fig. B : UIOM dont la chaleur est valorisée
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
28
(1) L’unité de production de chaleur
Les usines d’incinération des déchets
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
29
(1) L’unité de production de chaleur
Les usines d’incinération des déchets
Source : Panorama de la chaleur renouvelable 2015-2016
114 usines d’incinération sur 126 au total valorisent leur chaleur en énergie : 24 en chaleur
exclusivement, 26 en électricité exclusivement et 64 en chaleur + électricité
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
30
(1) L’unité de production de chaleur
Récupération de chaleur - exemple
Réseau Nantes Centre-Loire
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
31
(1) L’unité de production de chaleur
Récupération de chaleur - exemples
L’usine de traitement des déchets d’Issy-les-
Moulineaux
46% de la chaleur livrée par la CPCU (Paris et
proche banlieue) provient de l’incinération
des déchets. Cela représente le chauffage de
211 000 équivalents-logements.
A Brest, l’UIOM apporte 90% de l’énergie
distribuée par le réseau de chaleur qui
dessert 20 000 équivalents-logements.
http://www.ecochaleurdebrest.fr/6/
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
32
Récupération de chaleur – il n’y a pas
que l’incinération des déchets
La Communauté d’Agglo du
Bassin d’Aurillac utilise la
chaleur de l’incinérateur de
boue de la station d’épuration
pour chauffer le centre
aquatique et ses bassins via un
réseau de chaleur d’1 km
Source : https://www.caba.fr/reseau-chaleur/
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
33
(1) L’unité de production de chaleur
La biomasse
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
34
(1) L’unité de production de chaleur
Chaufferie bois
● Cheminée
● Principal élément visible, de qqs
mètres à qqs dizaines de mètres
● Les filtres préservent la qualité de
l’air
● Stockage de bois
● 2 MW : env. 1000 m² de stockage
● 4,5 MW : env. 2000 m² de
stockage
● Silo, hangar, fosse Photo
ADEME
C’est juste
de la
vapeur →
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
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Quelques exemples de chaufferies bois
Rixheim
3 MW bois + 5 MW gaz
2009
Images : MEDDE
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36
Nantes
Réseau Bellevue
2x6 MW
Quelques exemples de chaufferies bois
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
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(1) L’unité de production de chaleur
Exemple : la chaufferie de Bréteuil (Oise)
● 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
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
38
1 chaufferie bois que vous visiterez : celle de
Vaulx-en-Velin
Chaufferie bois
12 rue Jean Corona
ENTPE
20 min à pied
Site industriel
→ manches longues, pantalon et
chaussures fermées
→ casque prêté sur place
Le 7 décembre à 15h
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
39
Biomasse – il n’y a pas que le bois
Centrale thermique de Pécs
Source : consoglobe.com
Le réseau de chaleur de Pécs, ville de Hongrie à 20
km de Budapest, alimente 120 000 des 150 000
habitants de la ville en chaleur, à partir de…paille !
Les 200 000 tonnes de pailles utilisées chaque année
fournissent 60% de l’énergie alors que les 400 000
tonnes de bois en fournissent 40%.
Cet important pouvoir calorique n’est encore que très peu connu, notamment en France.
Il y a un projet avec les anas (frangment de paille) de lin en Picardie
Bottes de paille
Source : consoglobe.com
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
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(1) L’unité de production de chaleur
La géothermie
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
41
(1) L’unité de production de chaleur
La géothermie
Moyenne énergie [90;150]°C [2000;3000]mètres
Bassins parisien, aquitain et alsacien
Uniquement en réseau de chaleur ou de froid
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
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(1) L’unité de production de chaleur
La géothermie
Basse énergie [30;90]°C [200;1000]mètres
Disponible à peu près partout
Installations individuelles et collectives
Moyenne énergie [90;150]°C [2000;3000]mètres
Bassins parisien, aquitain et alsacien
Uniquement en réseau de chaleur ou de froid
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
43
(1) L’unité de production de chaleur
La géothermie Très basse énergie <30°C [0;200]mètres
Disponible partout
Petites installations avec PAC
Basse énergie [30;90]°C [200;1000]mètres
Disponible à peu près partout
Installations individuelles et collectives
Moyenne énergie [90;150]°C [2000;3000]mètres
Bassins parisien, aquitain et alsacien
Uniquement en réseau de chaleur ou de froid
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
44
(1) L’unité de production de chaleur
La géothermie – exemple RdCVillepinte
(vers Paris)
Source : villepinte.reseau-chaleur.fr
Passage du fioul/charbon au
gaz en 2011 et à la
géothermie en 2014
1 équivalent-logement ≈
1Tep ≈ 12 MWh
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
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(1) L’unité de production de chaleur
Le solaire
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
46
(1) L’unité de production de chaleur
Le solaire
Avec une ressource moyenne de 1300
kWh/m²/an, l’énergie solaire est
utilisable partout en France. Grâce à un
capteur solaire thermique, on peut
récupérer 50 à 80% de l’énergie du soleil
reçue.
Source : SOCOL
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
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(1) L’unité de production de chaleur
Solaire thermique
● Centralisé : ferme solaire
● Aucun impact visuel sur les
bâtiments
● Impact plus important sur le
paysage
● Libère de la contrainte
d’orientation du bâti
● Décentralisé : en toitures,
raccordé au réseau
● Impact visuel identique au solaire
individuel mais augmente
l’autoconsommation locale
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
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(1) L’unité de production de chaleur
Solaire thermique en réseau de chaleur
Voir vidéo AURAEE projet SDH
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
49
Exemple de solaire thermique en réseau
Ville de Châteaubriant (au Nord de Nantes) – 44 000 hab
Réseau de chaleur de 2011 avec chaufferie bois et maintenant solaire
thermique et cogénération gaz, de 10km
vidéo
Centrale solaire
Inaugurée fin 2017
● 2 MW
● 2 200 m²
● 900 MWh/an
● 1,5 M€
● aidée à 70 % par
le fonds chaleur
© Ville de Châteaubriant
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
50
Exemple de solaire thermique en réseau
Ville deVoreppe (vers Grenoble)
Réseau de chaleur avec chaufferie bois de 2015 et solaire thermique depuis 2018
pour conforter l’arrêt de la chaudière bois l’été, engagement de l’exploitant sur
92,5 % EnR (bois+solaire)
vidéo Centrale solaire
● 11 capteur de 16m²
● 100 MWh/an
● 7 % des besoins annuels,
30 % de la demande
estivale
● 153 k€HT dont 62 k€HT
dont structures support
● Aide ADEME 95,5 k€HT
© Ville de Châteaubriant
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
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(1) L’unité de production de chaleur
● Différentes formes
● Différentes sources
Réseau de chaleur
géothermique
Réseau de chaleur solaire
Réseau de chaleur avec UIOM
Les Herbiers (85) - 1 MW
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
52
Schéma de principe d’un réseau de chaleur
réseau deréseau de
distributiondistribution
point depoint de
livraisonlivraison 3
2
unité deunité de
production deproduction de
chaleurchaleur
1
Chaufferie bois,
Lanester
Échangeur à plaques,
Réseau de Brest
Canalisations
calorifugées
bâtimentbâtiment
publicpublic
immeubleimmeuble
de bureauxde bureaux
logementslogements
collectifscollectifs
logementslogements
individuelsindividuels
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
53
(2) Les canalisations
● Tuyaux acier isolés ou plastique (plus rare)
contenant de l’eau qui transporte la
chaleur
● Plusieurs régimes de température
● Réseaux anciens : eau chaude 90-110°C ou
surchauffée 110-180°C
● Réseaux récents dans quartiers neufs : basse
température 60-90°C
● Coût au mètre très variable notamment suivant le contexte urbain
(300€/ml en zone peu dense, plus de 1000€ en zone dense)
Photo Cerema
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
54
(2) Les canalisations
Mise en place = travaux de génie civil assez lourds, surtout en zone
urbaine dense
→ importance de la planification et de la coordination des travaux
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
55
(2) Les canalisations
Généralement le tracé
suit la voirie
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
56
B
● A. Dans l’arbre
● B. Sous la piste cyclable
● C. Dans le coffre de cette voiture
● D. Dans le ciel
A
C
D
(2) Les canalisations
Jeu : où sont-elles ?
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
57
B
● B. Sous la piste cyclable
(2) Les canalisations
Jeu : où sont-elles ?
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
58
Schéma de principe d’un réseau de chaleur
réseau deréseau de
distributiondistribution
point depoint de
livraisonlivraison 3
2
unité deunité de
production deproduction de
chaleurchaleur
1
Chaufferie bois,
Lanester
Échangeur à plaques,
Réseau de Brest
Canalisations
calorifugées
bâtimentbâtiment
publicpublic
immeubleimmeuble
de bureauxde bureaux
logementslogements
collectifscollectifs
logementslogements
individuelsindividuels
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
59
(3) Les sous-stations
● Échangeur thermique, correspondant
au point de livraison de la chaleur (donc
limite du réseau)
● Un par bâtiment ou par ensemble de
bâtiments
● Contrairement à une chaudière, la
sous-station n’accueille pas de
combustion (en général) aucune→
nuisance ; encombrement réduit
Schéma : Syndicat Intercommunal de
Chauffage Urbain Choisy/Vitry
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
60
(3) Les sous-stations
Sous-station individuelle
Installée dans le garage, à
côté du chauffe-eau
Sous-station 300kW
Pour env. 30 lgts anciens
ou 70 lgts RT2005
Photo CC Ulrichulrich / Wikimedia Commons
Sous-station 700kW
Pour env. 60 lgts anciens
ou 140 lgts RT2005
Photo CC Ulrichulrich / Wikimedia CommonsRéseau de chaleur de Saint-Jean-de-Boiseau
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
61
Du bâtiment au quartier
● Mutualisation des besoins de plusieurs bâtiments :
● Effet d’échelle sur les coûts d’investissement : chaqueW
installé coûte moins cher
● Moins de sur-dimensionnement (foisonnement)
● Centralisation des nuisances (donc meilleur traitement)
● Stockage collectif
● Plus d’EnR&R
Analogie avec voiture individuelle
VS
Autopartage ouTC
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
62
Le principe du foisonnement
10 kW
10 kW
Total à installer : 20 kW
Total à installer : 12 kW
12 kW
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
63
Indicateur : la densité thermique
● Densité moyenne
de 5,2 MWh/ml
● Seuil de rentabilité
à 3 MWh/ml
Source : Compétitivité des
réseaux de chaleur en 2016
– Amorce : payant pour les
non adhérents
2015 dispo gratuitement
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
64
Quelle est la densité thermique des
réseaux d’énergie français ?
8 MWh/ml/an
5,6 transport
0,34 distribution
MWh/m.an
11 transport
2,1 distribution
MWh/m.an
Réseau
français
de gaz
Réseaux de
chaleur
français Réseau
d’électricité
français
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
65
Et la climatisation ?
Les réseaux de froid
● 22 réseaux de froid en France (source :
données 2016 de l’enquête 2017), en fort développement
dans le tertiaire et rapide dans le
résidentiel
● Principe : réseau de chaleur inversé
● Intérêts :
● Meilleure efficacité énergétique
● Accès à des sources renouvelables
● Centralisation des nuisances liées à la
production de froid, et donc meilleur
traitement de ces nuisances (<1 % fuites
fluides frigorigènes)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
66
Climatisation décentralisée...
Photo geographica.net
En toiture... … ou en façade
Des équipements pour produire le froid / évacuer la chaleur, à
l’extérieur des bâtiments...
Photo Kari Pikkakangas /T&D World
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
67
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
I. 1) Réseaux de chaleur :
Les bases techniques – Synthèse
→ Principe de fonctionnement simple
→ Accès à toutes les EnR&R
→ Développement des réseaux de froid
I. 2) Réseaux de chaleur :
Les bases juridiques et
économiques
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
70
Définition juridique
● Pas de définition claire dans les texte
● Définition communément admise :
installation collective de production
de chaleur (chaufferie + réseau de
distribution), desservant au moins 2
usagers, avec vente de chaleur
Ça en parle ici :
BOI-TVA-LIQ-30-20-20-20121030
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
71
Réseau technique ou réseau de
chaleur - public ou privé ?
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
72
Réseau technique ou réseau de chaleur -
public ou privé ?
● Réseau de chaleur Centre-Loire de
Nantes Métropole (délégué à
Engie)
● ≈40 000
équivalents-
logements
● 84 % EnR&R
(déchets,
bois)
● 57 km
Source : erena-nantes.reseau-chaleur.com
Source : batiweb.com
● Réseau technique de chaleur
du Centre Hospitalier Henri
Laborit de Poitiers (PPP avec
Cofely) de 2012
● 2,2 km, 13 bâtiments
● 88 % bois
● Besoin de 4 060 MWh, 2158T
de bois plaquettes / an
● Réseau de chaleur de l’AFUL
Chantrerie, sur un campus
universitaire près de Nantes,
de 2011
● 2,5 km desservant 5
établissements
● 80 % bois et 20 % gaz
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
73
Techniquement pas de grosse ≠ mais cadre
des services publics pour un réseau public
● 3 réseaux sur 4 sont publics (source : données 2016 de l’enquête 2017)
● Cadre général des services publics :
● Égalité des usagers devant les charges et l’accès au service
● Continuité de service
● Contrôle de la collectivité
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
74
Différents montages, suivant la
répartition des rôles
● En régie, la collectivité porte le risque économique
● En Délégation de Service Public, le risque est porté par l’entreprise
délégataire
● Dans tous les cas, la collectivité contrôle le service
Construction Exploitation
Régie Collectivité Collectivité
DSP : Affermage Collectivité Entreprise
DSP : Concession Entreprise Entreprise
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
75
Modes de gestion réseaux français
Une majorité de concessions
● Une majorité de concessions (faible capacité de financement des
collectivités)
● Peu de régies : souvent petits réseaux
● De nouveaux réseaux de froids
privés se développent
Chaleur
Froid
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
76
Avant de voir les bases économiques
Un petit focus sur l’enquête des réseaux
de chaleur/froid
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
77
L’enquête sur les réseaux de chaleur
et de froid
● Enquête nationale réalisée chaque
année
● Par le SNCU (regroupe les exploitants
privés) pour le ministère en charge de
l’énergie
● Obligation pour les exploitants de
répondre
● enquete-reseaux.com/
p.1/8 du questionnaire de l’enquête
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
78
L’enquête sur les réseaux de chaleur
et de froid
● Rapport avec résultats nationaux et récemment régionaux
● Beaucoup de données par réseau récoltées mais seulement certaines
sont diffusées
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
79
L’enquête sur les réseaux de chaleur
et de froid
● Rapport avec résultats nationaux et récemment régionaux
● Beaucoup de données par réseau récoltées mais seulement certaines
sont diffusées
Début de la liste des contenus CO2 des réseaux de chaleur – Source : arrêté du 11 avril 2018
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
80
L’enquête sur les réseaux de chaleur
et de froid
● Rapport avec résultats nationaux et récemment régionaux
● Beaucoup de données par réseau récoltées mais seulement certaines
sont diffusées
Graphique extrait du rapport Amorce sur laComparatif des modes de chauffage et Prix de vente moyen de la chaleur de 2015 (1 rapport par an)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
81
L’enquête sur les réseaux de chaleur
et de froid
● Rapport avec résultats nationaux et récemment régionaux
● Beaucoup de données par réseau récoltées mais seulement certaines
sont diffusées
Début de la liste des parts renouvelables des réseaux dans leur mix énergétique et de leurs %ages de chaleur cogénérée –
Source : Référentiel énergie-carbone (préparant la future réglementation des bâtiments neufs)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
82
L’enquête sur les réseaux de chaleur
et de froid
● Rapport avec résultats nationaux et récemment régionaux
● Beaucoup de données par réseau récoltées mais seulement certaines
sont diffusées
Données à l’échelle du réseau de chaleur diffusées par le ministère en charge de l’énergie suite à la LTECV
(art. 179) – Source : SDES (service statistiques du ministère)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
83
L’enquête sur les réseaux de chaleur
et de froid
● Rapport avec résultats nationaux et récemment régionaux
● Beaucoup de données par réseau récoltées mais seulement certaines
sont diffusées
A venir (2021) : les consommations par point de
livraison ou bâtiment
Il manque encore les énergies utilisées
(Géothermie ? Gaz ? UVE ? Bois ?…), les tracés...
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
84
Fin du focus sur l’enquête des réseaux de
chaleur/froid
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
85
Modèle économique des RdC
●
Un investissement capitalistique
RdC Ecoquartier Hoche
Nanterre
1,6MW bois et 3,4MW
gaz
80 % EnR&R
~900 éq. logements
-930 tonnes Co2/an
€€€€€ ?
L’écoquartier du Fort-Issy-
les moulineaux
Doublet géothermique
basseT° (600m)
10 000MWh/an
78 % EnR&R
~1600 éq. logements
-2000 tonnes Co2/an
€€€€€ ?
Aéroport d’Orly
10MW doublet géothermique
(1800m) et 38MW gaz
40 000MWh/an
-9000 tonnes Co2/an
€€€€€€ ?
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
86
Modèle économique des RdC
●
Un investissement capitalistique
RdC Ecoquartier Hoche
Nanterre
1,6MW bois et 3,4MW
gaz
80 % EnR
~900 éq. logements
-930 tonnes Co2/an
3,45 millions d’€ HT
L’écoquartier du Fort-Issy-
les moulineaux
Doublet géothermique
basseT° (600m)
10 000MWh/an
78 % EnR
~1600 éq. logements
-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
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
87
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 (environ 13 % du total)
puissance bois 1 MW à 650€/kW
+ 500m de réseau à 315€/m
+ études/frais (environ 9 % du total)
puissance bois 4 MW à 500€/kW
+ 2km de réseau à 480€/m
+ études/frais (environ 8 % du total)
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
● Quelques ordres de grandeurs
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
88
Modèle économique des RdC
●
Quel est le prix pour l’usager ?
Prix moyen de la chaleur en 2016 : 72,7€TTC/MWh
Source : Compétitivité
des réseaux de chaleur
en 2016 – Amorce :
payant pour les non
adhérants
2015 dispo gratuitement
En moyenne, plus le
taux d’EnR&R est
important, plus le
prix baisse
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
89
Modèle économique des RdC
●
Quel est le prix pour l’usager ?
Attention...forte disparité d’1 réseau à l’autre, mais 90 % de la chaleur livrée est vendue à un
prix compris en -30 et +30% de la moyenne
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
90
Modèle économique des RdC
●
Qu’y a-t-il dans le prix ?
P r o d u c tio n d e
c h a le u r
3 3 %
C h a u f f e r ie ( h o r s
p r o d u c tio n d e
c h a le u r )
2 8 %
D is tr ib u tio n d e
c h a le u r
3 0 %
E tu d e s e t f r a is
9 %
C o û t s d 'in v e s t is s e m e n t : r é p a r t it io n p a r
p o s t e
Étude ADEME/Perdurance 2009 – Réseau de chaleur bois + appoint gaz
Coûts d’investissement HT et hors aides publiques
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
91
Modèle économique des RdC
● Qu’y a-t-il dans la facture ?
Une facture en 2 parties
● PartVariable : R1 [€/MWh]
● Combustible (P1)
● Part fixe : R2
[€/kW.an ou €/m².an]
● Exploitation (P2/P3)
● Amortissement (P4)
Une facture globale :
● Entretien
● Exploitation et
redevances
● GER
Source : Amorce
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
92
Modèle économique des RdC
● Evolution de la facture
La part variable (R1)
est indexée sur le prix
des combustibles : elle
est potentiellement
volatile.
La part fixe (R2) est
plus importante pour
les réseaux de chaleur
que pour les systèmes
individuels de chauffage
(chaudière gaz/fioul, …)
et plus prévisible et
stable dans le temps.
Plus d’info sur la
fiche 4 pages Cerema «
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
93
Modèle économique des RdC
● Variations en fonction de l’énergie principale
Source : Compétitivité
des réseaux de chaleur
en 2016 – Amorce :
payant pour les non
adhérants
2015 dispo gratuitement
Forage
géothermique cher
Chaleur
géothermique pas
chère
Pas
d’investissement
pour une chaufferie
car usine déjà
existante hors
réseau
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
94
Modèle économique des RdC
●
Les aides financières
Le fonds chaleur distribué par l’ADEME
● Conditions
● Au moins 50 % d’EnR (conseilADEME >65%)
● Densité thermique > 1,5MWh/an/ml
● Gros investissement
● Montant des aides
● Taux d’aides maximum = 60 % de l’investissement
● Niveau d’aide calculé « toutes aides confondues »
● Objectif de réduction de la facture de 5 %
Nouveauté 2018 : aide les
réseaux de froid renouvelable
Plus d’info sur
la page Le Fonds Chaleur en b
Et
les critères pour les réseaux d
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
95
Le fonds chaleur sur 2009-2014
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
96
Le fonds chaleur pour les réseaux
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
97
Comparaison des modes de chauffage
●
Retour sur l'étude Amorce – bâtiment RT2005
Source : Compétitivité
des réseaux de chaleur
en 2016 – Amorce :
payant pour les non
adhérents
2015 dispo gratuitement
En coût global pour
l’usager, les RdC
vertueux sont, en
moyenne, les moins
chers
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
98
Comparaison des modes de chauffage
●
Retour sur l'étude Amorce – parc locatif social moyen
Source : Compétitivité
des réseaux de chaleur
en 2016 – Amorce :
payant pour les non
adhérents
2015 dispo gratuitement
En coût global pour
l’usager, les RdC
vertueux sont, en
moyenne, les moins
chers
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
99
Comparaison des modes de chauffage
●
Retour sur l'étude Amorce – et avec l’enveloppe ?
Source : Compétitivité
des réseaux de chaleur
en 2016 – Amorce :
payant pour les non
adhérents
2015 dispo gratuitement
En coût global
chauffage+enveloppe,
les RdC vertueux sont,
en moyenne, les moins
chers pour le MOA
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
100
Comparaison des modes de chauffage
●
Attention à l’évolution du prix du gaz/fioul/propane/butane
Source : Compétitivité
des réseaux de chaleur
en 2016 – Amorce :
payant pour les non
adhérents
2015 dispo gratuitement
● Taxe sur les énergies carbonées (loi de finance 2014 :
contribution climat énergie) introduite en 2014 et en
augmentation avec valeur cible en 2030 (LTECV)
Les RdC, un coût aujourd’hui, des
économies demain
→ Une vision globale : pour comprendre l’intérêt économique des
réseaux de chaleur, il faut changer nos échelles : du logement au quartier
et du présent au futur.
I. 3) Réseaux de chaleur :
Les bases politiques
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
103
Avant de voir la politique française, faisons
un rapide tour du Monde de la situation des
réseaux de chaleur/froid
Pixabay.com
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
104
RdC/F aux États-Unis
● Développement comme moyen
d'utiliser la chaleur perdue lors de la
production d'électricité à la fin du 19è
siècle
● 1er réseau mondial : NewYork en 1877
● Maintenant, développement avec la
cogénération
● Augmentation du nb de réseaux de
froid de par :
– l'augmentation du prix de
l'électricité lors des pics en été
– l'interdiction d'utiliser des
réfrigérants de classe I
Carte des réseaux d'énergie aux Etats-Unis source IDEA
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
105
RdC/F aux États-Unis
● Principaux usagers : secteur
commercial et campus universitaires
● Fournissent 4 % des besoins de
chauffage
● Pas de politique de développement
claire (comme en France)
● L’image des réseaux comme système
permettant de mobiliser fortement les
EnR&R se renforce, l’International
District Energy Association (IDEA)
milite pour obtenir davantage de
politiques de soutien fédérales pour les
RdC
→ pour en savoir plus :
Mémoire de thèse sur l’Analyse comparative
de la situation des réseaux de chaleur et de
froid en France et aux Etats-Unis
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
106
RdC/F au Japon
● 1970 – 2000 : développement des
réseaux de froid
● Après 2000 : diminution des réseaux
● Fournissent 0,4 % du chauffage et 4 %
du refroidissement
● Peu d’EnR&R : 65% gaz naturel
18% EnR (combustion de déchets, biomasse, énergie
thermique des rivières, géothermie, énergie solaire, etc.)
16 % électricité
1% ressources pétrolières
→ pour en savoir plus :
Étude sur les réseaux de chaleur et de froid au Japon
Réalisée en 2018 par le pôle développement durable –
Service économique régional deTokyo
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
107
Objectifs de développement des EnR&R en
Europe
Chiffres clés des énergies re
SDES
Des objectifs
globalement plus
forts dans l’Est
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
108
Part de chauffage assurée par les RdC en Europe
Source : IEA
Plus de RdC dans
l’Est.
Lien avec les
objectifs EnR&R plus
ambitieux ?
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
109
Source : IEA
Pays-Bas
● Fin gaz naturel pour chaleur d’ici 2050
(89 % des foyers chauffés au gaz aujourd’hui)
● Augmentation géothermie et
utilisation chaleur fatale
● Prévision de 20 % du chauffage par les
RdC, dont 70 % chaleur fatale et 30 %
géothermie. Mais pas de mesures
concrètes pour l’instant.
Source : DHCnews
Part de chauffage assurée par les RdC en Europe
Des précisions par pays
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
110
Source : IEA
Pays-Bas
Fin gaz naturel pour chaleur d’ici 2050
(89 % des foyers chauffés au gaz aujourd’hui)
Augmentation géothermie et
utilisation chaleur fatale
Prévision de 20 % du chauffage par les
RdC, dont 70 % chaleur fatale et 30 %
géothermie. Mais pas de mesures
concrètes pour l’instant.
Source : DHCnews
Finlande
● Fin du charbon d’ici 2029 pour prod
chaleur et élec ? (projet de loi)
(26 % des besoins de chauffage urbain aujourd’hui)
● Augmentation gaz, biomasse et
géothermie
Source : DHCnews
Part de chauffage assurée par les RdC en Europe
Des précisions par pays
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
111
Source : IEA
Pays-Bas
Fin gaz naturel pour chaleur d’ici 2050
(89 % des foyers chauffés au gaz aujourd’hui)
Augmentation géothermie et
utilisation chaleur fatale
Prévision de 20 % du chauffage par les
RdC, dont 70 % chaleur fatale et 30 %
géothermie. Mais pas de mesures
concrètes pour l’instant.
Source : DHCnews
Finlande
Fin du charbon d’ici 2029 pour prod
chaleur et élec ? (projet de loi)
(26 % des besoins de chauffage urbain aujourd’hui)
Augmentation gaz, biomasse et
géothermie
Source : DHCnews
Royaume-Uni
● Aide de 320 millions de livres
(environ 360M€) pour chauffage à
faibles émissions dont RdC
● 2 % des logements raccordés RdC
● Objectif de x7 pour atteindre 8Mlogts
● Augmentation de la récupération de
chaleur des centrales électriques et
industries, réduction du gaz
Source : DHCnews
Part de chauffage assurée par les RdC en Europe
Des précisions par pays
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
112
Source : IEA
Pays-Bas
Fin gaz naturel pour chaleur d’ici 2050
(89 % des foyers chauffés au gaz aujourd’hui)
Augmentation géothermie et
utilisation chaleur fatale
Prévision de 20 % du chauffage par les
RdC, dont 70 % chaleur fatale et 30 %
géothermie. Mais pas de mesures
concrètes pour l’instant.
Source : DHCnews
Finlande
Fin du charbon d’ici 2029 pour prod
chaleur et élec ? (projet de loi)
(26 % des besoins de chauffage urbain aujourd’hui)
Augmentation gaz, biomasse et
géothermie
Source : DHCnews
Royaume-Uni
Aide de 320 millions de livres
(environ 360M€) pour chauffage à
faibles émissions dont RdC
2 % des logements raccordés RdC
Objectif de x7 pour atteindre 8Mlogts
Augmentation de la récupération de
chaleur des centrales électriques et
industries, réduction du gaz
Source : DHCnews
Allemagne
● 14 % du chauffage assuré par les RdC
● 30 % dans les villes > 100 000 hab
● Principales sources : gaz, charbon,
progression de la biomasse
● Image positive des RdC
● Rôle important confié aux RdC
pour réduire les émissions de GES
Part de chauffage assurée par les RdC en Europe
Des précisions par pays
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
113
Source : IEA
Pays-Bas
Fin gaz naturel pour chaleur d’ici 2050
(89 % des foyers chauffés au gaz aujourd’hui)
Augmentation géothermie et
utilisation chaleur fatale
Prévision de 20 % du chauffage par les
RdC, dont 70 % chaleur fatale et 30 %
géothermie. Mais pas de mesures
concrètes pour l’instant.
Source : DHCnews
Finlande
Fin du charbon d’ici 2029 pour prod
chaleur et élec ? (projet de loi)
(26 % des besoins de chauffage urbain aujourd’hui)
Augmentation gaz, biomasse et
géothermie
Source : DHCnews
Royaume-Uni
Aide de 320 millions de livres
(environ 360M€) pour chauffage à
faibles émissions dont RdC
2 % des logements raccordés RdC
Objectif de x7 pour atteindre 8Mlogts
Augmentation de la récupération de
chaleur des centrales électriques et
industries, réduction du gaz
Source : DHCnews
Allemagne
14 % du chauffage assuré par les RdC
30 % dans les villes > 100 000 hab
Principales sources : gaz, charbon,
progression de la biomasse
Image positive des RdC
Rôle important confié aux RdC
pour réduire les émissions de GES
Part de chauffage assurée par les RdC en Europe
Des précisions par pays
Danemark
● 60 % du chauffage assuré par les RdC
● 98 % à Copenhague
● 6 logements sur 10 raccordés à un
réseau
● Sources d’énergie : Charbon et
fioul en baisse, gaz en hausse et
EnR&R en hausse (chaleur de
récupération, UIOM)
Pour en savoir plus : rapport de stage 2014 Jérémy Cléro sur une
comparaison Bretagne Danemark des réseaux de chaleur
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
114
Source : IEA
Pays-Bas
Fin gaz naturel pour chaleur d’ici 2050
(89 % des foyers chauffés au gaz aujourd’hui)
Augmentation géothermie et
utilisation chaleur fatale
Prévision de 20 % du chauffage par les
RdC, dont 70 % chaleur fatale et 30 %
géothermie. Mais pas de mesures concrète
pour l’instant.
Source : DHCnews
Finlande
Fin du charbon d’ici 2029 pour prod
chaleur et élec ? (projet de loi)
(26 % des besoins de chauffage urbain aujourd’hui)
Augmentation gaz, biomasse et
géothermie
Source : DHCnews
Royaume-Unis
Aide de 320 millions de livres
(environ 360M€) pour chauffage à
faible émissions dont RdC
2 % des logements raccordés RdC
Objectif de x7 pour atteindre 8Mlogts
Augmentation de la récupération de
chaleur des centrales électriques et
industries, réduction du gaz
Source : DHCnews
Allemagne
14 % du chauffage assuré par les RdC
30 % dans les villes > 100 000 hab
Principales sources : gaz, charbon,
progression de la biomasse
Image positive des RdC
Rôle important confié aux RdC
pour réduire les émissions de GES
Danemark
55 % du chauffage assuré par les RdC
98 % à Copenhague
6 logements sur 10 raccordés à un
réseau
Sources d’énergie : Charbon et
fioul en baisse, gaz en hausse et
EnR&R en hausse (chaleur de
récupération, UIOM)
Suède
● + de 50 % logements chauffés par les RdC
● Quasiment 1 RdC par ville
● RdC alimentés à 65 % par de la biomasse
(déchets bois, agricoles, cultures
énergétiques et ménagers)
● Taxe carbone depuis 1981
● Ex ville d’Enköping (20 000 hab) : RdC bois
avec cogénération, 95 % des habitants sont
reliés, la centrale fournit 60 % de l’électricité
de la ville, aucune énergie fossile d’appoint
grâce à un silo calorifugé de 20m de haut
rempli d’eau chaude
Pour en savoir plus : article Cerema sur un GT en Suède
Part de chauffage assurée par les RdC en Europe
Des précisions par pays
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
115
The End of the world tour
→ Important développement des réseaux en Europe de l’Est
→ Développement des réseaux de froid aux États-Unis et au
Japon
Pixabay.com
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
116
Demande de chaleur française en 2016
(=50 % de la consommation énergétique)
Sources : CEREN – Ministry of Energy for the left graphic and SNCU’s report 2017 for the right graphic, RTE-Francefor the 16.7% renewable energy and recovery used for electricity
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
117
Indépendance énergétique française : qu’à
moitié !
Rapport du MTES Bilan énergétique de la France en 2016
On consomme
2x + que ce
qu’on produit
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
118
LTECV et PPE
● X5 la chaleur/froid EnR&R livrée par les réseaux de chaleur/froid à horizon 2030
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
119
Synthèse des réseaux de chaleur dans la loi
● LTECV
✔ renforcement du pouvoirs des collectivités en matière
d’énergie
✔ meilleure coordination des réseaux gaz, élec et chaleur
● MAPTAM
✔ Compétence à la métropole depuis le 1er
janvier 2015
● Directive Européenne
✔ Études pour récupérer la chaleur fatale (carte de chaleur,
étude valorisation chaleur fatale)
Lien article présentant la chronologie des principaux textes concernant les réseaux de chaleur
KWh
résidentiel-
tertiaire
200 m
KWh
industrie-
agriculture
1 km
Besoins de chaleur des
bâtiments
PPE
SRADDET
PCAET
SCoT
PLU(i)
Schéma
directeur
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
120
Oui mais pourquoi ?
● Sans les réseaux de chaleur :
● Pas de développement du chauffage au bois en zone
urbaine (stockage, acheminement du bois, qualité de
l’air)
● Pas de chauffage par la géothermie profonde
(nécessité de mutualiser le forage)
● Pas de récupération de la chaleur rejetée par les
usines et les centrales électriques (nécessité de
collecter, transporter et distribuer la chaleur)
● Peu de flexibilité des sources d’énergie à moyen
terme
→ unique moyen de mobiliser certains gisements de chaleur renouvelable et
de récupération, en particulier en ville
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
121
Les EnR&R dans les réseaux de chaleur
80 % des réseaux utilisent au moins 1 source renouvelable ou de récupération
Source :
Enquête réseaux de chaleur/froid sur 2016
(SNCU, SDES)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
122
Les EnR&R dans les réseaux français
53 % EnR&R
19,6 % EnR&R
0,05 % EnR&R
Réseaux
de
chaleur
Réseau
français
d’électricité Réseau
français de
gaz
Panorama de l’électricité renouvelable en 2016
(RTE, Enedis, ADEeF)
Enquête réseaux de chaleur/froid sur 2016
(SNCU, SDES)
Panorama du gaz renouvelable en 2016 (GRDF,
GRTgaz, SPEGNN, SER,TIGF)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
123
x13
poussières
5 600 mg/kWh
Pollution aux particules du chauffage au bois mythe
ou réalité ?
France en contentieux européens sur les particules fines
Chauffage au bois = 41 % des émissions nationales de particules fines, allant jusqu’à 80 % dans
certaines zones en hiver (source : MTES sur senat.fr)
→ réalité !
Mais
Source : cheminée ouverte Muriel Labonne
x3
poussières
1 200 mg/kWh
1
poussières
420 mg/kWh
Source : poele à granules Muriel Labonne
Cergy-Pontoise - 25 MW
Source : MTES-ADEME
note de synthèse sur le
Bois énergie et la
qualité de l’air, 2009
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
124
Particules
x 1 000
Pollution aux particules du chauffage au bois mythe
ou réalité ?
Exemple du réseau de la
métropole de Grenoble
« MétroChaleur »
particules
Source :
MétroChaleur sur Batiactu
cciag.fr
Particules
x30
Source : cheminée
ouverte Muriel Labonne
Source : poele à granules
Muriel Labonne
Émissions de particules d’1
logement selon son mode
de chauffage au bois
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
125
Des contraintes réglementaires pour les
chaufferies bois
● Des lois strictes pour les émissions des chaufferies biomasses >20 MW
● 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’Ademe
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
126
L’évolution des EnR&R dans les
réseaux de chaleur
Source : DGEC, PPE
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
127
4 axes pour développer les réseaux de
chaleur renouvelable sur un territoire
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
128
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)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
129
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)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
130
3. Extension (voire interconnexion)
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
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
131
3. Extension
Création de nouvelles
branches sur un réseau
existant
● Exemple : réseau de Nantes
Centre-Loire
● Réseau créé en 1987
● 2013-2017 : de 22 km à 85 km
(objectif affiché)
● De 16000 à 41000 équivalents-
logements
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
132
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
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
133
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
Evolution du prix du bois
Source ADEME
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
134
4. Création
Création d’un réseau neuf (chaufferie et réseau de
distribution)
● Exemple 2 - Urbain :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
Une politique énergétique articulée sur le
développement des réseaux de chaleur
vertueux
→ Chaque filière énergétique peut et doit être mobilisée (bois, chaleur
fatale, géothermie, solaire, biogaz…)
→ Développement des réseaux selon les 4 axes (densification, extension,
verdissement, création)
136
Quizz – 2ème
manche
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
137
Quelle innovation urbaine a pu se
développer plus facilement grâce aux
réseaux de chaleur ?
● Le métro
● Les stations d’épuration collectives
● Les gratte-ciels
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
138
Quelle innovation urbaine a pu se
développer plus facilement grâce aux
réseaux de chaleur ?
Le métro
Les stations d’épuration collectives
Les gratte-ciels
En centralisant la combustion nécessaire à la production de
chaleur, on a pu éliminer le besoin de cheminées sur les toits des
logements, et donc concentrer davantage d’occupants sur une
petite surface au sol.
CC JiuguangWang
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
139
● 100€
● 500€
● 1000€
Combien de chaleur est rejetée dans la nature
par les centrales électriques, UIOM et industries
en Europe ?
(en € par an et habitant)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
140
Combien de chaleur est rejetée dans la nature
par les centrales électriques, UIOM et industries
en Europe ?
(en € par an et habitant)
100€
500€
1000€
Source : association Euroheat & Power
Coût annuel du chauffage d’un Français : ≈ 700€
x13
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
141
Laquelle de ces sources d’énergie est
exploitée par un réseau de chaleur ?
● Noyaux de fruits
● Chaleur d’un crématorium
● Chaleur de serveurs informatiques
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
142
Laquelle de ces sources d’énergie
est exploitée par un réseau de
chaleur ?
● Noyaux de fruits
● Chaleur d’un crématorium
● Chaleur de serveurs informatiques
Noyaux de fruits d’une usine Andros réseau de Cransac (Aveyron)→
Crématorium Halmstad (Suède), Aalborg (Danemark)→
Datacenter réseauVal d’Europe (Marne-la-Vallée)→
II. 1) Réseaux de chaleur et
Bâtiments existants
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
144
Bâtiment(résidentiel-tertiaire)
en France47 % de la
consommation
d’énergie finale
17 % des
émissions de gaz
à effet de serre
Source : SDES chiffres clés de l’énergie édition 2018
Source : SDES chiffres clés du climat édition 2018 p.37
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
145
50%
de l’énergie
consommée en
Europe et en
France l’est sous
forme de
chaleur
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
146
Graphique : CEREN, 2010
84%
de l’énergie
consommée dans le
logement en
France l’est sous
forme de chaleur
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
147
« Grâce aux bâtiments
basse consommation et
bientôt positifs,
nous n’avons plus
besoin de nous
préoccuper du
chauffage des
bâtiments. »
© 20th Century Fox
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
148
La ville de 2010, 2020, 2050
● 2010 :
● 100% du bâti existait avant la RT
2012
● 2020 :
● 90% date d'avant la RT 2012
● 45% du bâti date d'avant 1975
● 2050 :
● 70% de la ville française a été
construite avant la RT2012
● 30-40% avant 1975
Paris, 2010Paris, 2010
Paris, 2050 (à 30% près)Paris, 2050 (à 30% près)
Photo hdxwallpapers.com
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
149
→ Toujours plus des 3/4 des consommations énergétiques des
bâtiments sous forme de chaleur en 2050
Scénarios énergie-climat ADEME 2035-2050
84 %
de
chaleur
80 %
de
chaleur
1 %
froid
75 %
de
chaleur
1,6 %
froid
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
150
Donc : on ne peut pas compter sur la seule performance
énergétique des bâtiments pour résoudre le problème du
chauffage dans les délais impartis.
Le mythe du bâtiment qui sauve le monde en
ne consommant plus d’énergie
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
151
L’action sur le chauffage des
bâtiments existants est
indispensable
● Réduire les consommations (lorsque c’est possible)
● Remplacer les énergies non renouvelables et/ou émettrices
de GES par des énergies renouvelables et décarbonées
→ Ni la RT2005, ni la RT2012, ni le bâtiment à énergie positive ne
sauvent le monde en 2020 ou 2050 (peut-être plus tard...)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
152
Les sources de chaleur renouvelables et de récupération
en système individuel et en réseau de chaleur
Sources
Et part 2016 dans la chaleur renouvelable
Système individuel Réseau de chaleur
Chauffage ECS Chauffage ECS
Bois 71% X X X X
Géothermie directe 0,9 % X X X
Pompes à chaleur
(aérothermie, géothermie)
18,5 % X X X X
Solaire 1,4 % X X X X
Biogaz 1,4 % X X
UVE 6,8 % X X
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
153
Les questions à régler pour l’occupant du
bâtiment – et son voisinage
● Impact visuel
● Consommation d’espace
● Nuisances (bruit, pollution locale, ...)
● Maintenance
● Coût d’investissement, coût de fonctionnement
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
154
Bois-énergie décentralisé
La chaudière/poêle bois individuelle
● Impact visuel : cheminée en
toiture, stockage de bois
● Consommation d’espace :
foyer ou poêle dans une pièce
● Nuisances :
fumées/poussières/particules
● Maintenance : rangement du
bois, alimentation du foyer,
évacuation des cendres,
nettoyage du conduit
Photos MTES
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
155
Géothermie
La géothermie superficielle avec PAC
● Pré-requis : surface pour
installer les capteurs
● Impact visuel : -
● Consommation d’espace :
nulle en service, mais
emprise souterraine
importante (surfacique ou
en profondeur)
● Nuisances : appauvrissement du
sol parfois observé
Photo geothermie-perspectives.fr
● Maintenance : contrôle des fluides frigorigènes s’il y en
a
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
156
Aérothermie
Les PAC air-air
● Impact visuel : PAC ou partie à
installer en extérieur
● Consommation d’espace :
faible à moyenne
● Nuisances : bruit (certains
modèles de PAC), augmente la
t°C de l’air (problématique en
ville avec les îlots de chaleur)
● Maintenance : contrôle des
fluides frigorigènes, nettoyage
poussière... Photos MTES et distributeur de PAC
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
157
Solaire thermique
Chauffe-eau solaire
● Pré-requis : orientation de la
toiture
● Impact visuel : panneaux
solaires en toiture (+ ou - visible)
● Consommation d’espace :
aucune dans le bâtiment (mais
nécessite des m² de toiture)
● Nuisances : -
● Maintenance : panneaux à
entretenir
Images SDAP 04 / Cotita Centre-Est
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
158
Réseau de chaleur
Sous-station d’immeuble(s)
● Pré-requis : réseau à
proximité
● Impact visuel : échangeur
thermique dans un local ou
enterré
● Consommation d’espace :
● Quelques m² pour un
ensemble de logements
● Nulle, en général, pour un
logement
● Nuisances : -
● Maintenance : -
Sous-station
individuelle
Installée dans le
garage, à côté du
chauffe-eau
Photo CC Ulrichulrich /
Wikimedia Commons
Sous-station
700kW
Pour env. 60 lgts
anciens ou 140 lgts
RT2005
Photo CC Ulrichulrich /
Wikimedia Commons
Réseau de chaleur de Saint-Jean-
de-Boiseau
Sous-station 300kW
Pour env. 30 lgts
anciens ou 70 lgts
RT2005
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
159
Le raccordement à un
réseau de chaleur
permet une très forte
mobilisation des
EnR&R pour
le chauffage et l’ECS,
avec un
impact quasi nul sur
le bâtiment et pour les
occupants.Image CC bjornmeansbear / Compfight
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
160
Un exemple...
Réseau de chaleur de Cergy-Pontoise :
● Avant 2009 :
● 2009 : installation d’une chaufferie bois
● Après 2009 :
UIOM charbon
fio
ul
UIOM bois gaz
Photobioenergie-promotion.fr
25 000 logements et 600 000 m² de bureaux passent
de 45 % à 70 % de chaleur renouvelable, sans
travaux sur les bâtiments ou dans les rues
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
161
Aides pour le raccordement à un réseau de chaleur
renouvelable
● Crédit d’impôt (CITE) - BOI-IR-RICI-280-30-10-20180706
Paiement des travaux puis déduction d’une
partie des coûts sur les impôts à payer sur
l’année concernée pour le raccordement à
un réseau de chaleur vertueux
(branchement privé, échangeur,
comptage…)
● Certificats d’économie d’énergie (CEE) –
brochure CEE du ministère en charge de l’énergie
Les fournisseurs d’énergie sont obligés de
faire faire des économies d’énergie à ceux
qui en consomment. Aides pour le
raccordement à un réseau de chaleur ou de
froid vertueux
Quelleenergie.fr
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
162
Aides pour les bâtiments raccordés à un réseau de
chaleur renouvelable
● TVA réduite – BOI-TVA-LIQ-30-20-20-20121030
TVA à 5,5 % sur la part
consommation (R1) si la chaleur est
produite à + de la moitié par des
EnR&R
● Chèque énergie – décret du 6 mai 2016
Depuis le 1er
janvier 2018, chèque donné
aux ménages en précarité énergétique
(soumis à des conditions de revenus)
pour aider au paiement de la facture
énergétique. (voir guide chèque énergie du ministère en
charge de l’énergie)
rouchenergies.fr
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
163
Conséquence de la rénovation de bâtiments
existants raccordés à un réseau de chaleur
● Comptage obligatoire en sous-station
pour les réseaux de chaleur et de froid
depuis 2015 – loi Grenelle 2 +
art.27 de la loi de transition énergétique qui renforce
les sanctions (1500€)
● Réduction de la puissance souscrite
dans le contrat énergie en cas de
rénovation (isolation) –
décret du 28 décembre 2011 relatif au réajustement de la
puissance souscrite dans les contrats d’abonnement aux réseaux
de chaleur
Permet de réduire la facture (baisse du R2 en + du R1)
des usagers faisant des efforts de diminution des
consommations énergétiques
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
164
● Classement = procédure
permettant de rendre obligatoire
le raccordement à un réseau sur
certaines zones pour les bâtiments
neufs et rénovés - dispositif ancien
(1980), complètement revu par les lois
Grenelle et intégré le 30 déc 2015 au
code de l’énergie
Conséquence de la rénovation de bâtiments
existants raccordés à un réseau de chaleur
Cas particulier d’1 réseau classé
● Soumis à 3 conditions
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
165
● En cas de remplacement du système de
chauffage ou de refroidissement > 30kW
d’un bâtiment situé dans la zone de
raccordement d’un réseau classé, celui-ci
est obligé de se raccorder
● Il s’agit de gros bâtiments, peu nombreux, le classement oblige surtout le
raccordement des bâtiments neufs (voir partie suivante)
Conséquence de la rénovation de bâtiments
existants raccordés à un réseau de chaleur
Cas particulier d’1 réseau classé
L’action sur le chauffage des bâtiments
existants est indispensable
→ Les réseaux de chaleur sont un bon moyen de répondre aux besoins
des bâtiments avec un important panel d’EnR&R, peu de nuisances pour
les usagers et le voisinage
→ Plusieurs aides sont mobilisables au niveau bâtiment
II. 1) Réseaux de chaleur et
Bâtiments neufs
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
168
« Les bâtiments 
neufs sont 
maintenant passifs 
voire positifs* et ne 
consomment plus 
de chaleur»
© 20th Century Fox
*Point de vu exprimé par certains acteurs, mais faux (en France 
en tout cas)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
169
Résultats d’analyse de bâtiments basse
consommation
● La consommation
énergétique des
postes réglementés,
bien que diminuée,
reste importante
● Chauffage + ECS ≈
80 kWh/m².an dans
l’habitat collectif
Sources :ADEME 2012-2016
Bâtiments démonstrateurs à basse consommation d’énergie
Cerema 2012-2017
Bâtiments démonstrateurs à basse consommation
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
170
Résultats d’analyse de bâtiments basse
consommation
● Le chauffage reste
majoritaire dans la
consommation
● Chauffage + ECS ≈
75 % de la
consommation des
postes réglementés
dans l’habitat
collectif
Sources :ADEME 2012-2016
Bâtiments démonstrateurs à basse consommation d’énergie
Cerema 2012-2017
Bâtiments démonstrateurs à basse consommation
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
171
Les bâtiments basse consommation neufs ou
rénovés ont toujours besoin de chaleur.
→ il faut donc y répondre avec des énergies renouvelables et décarbonées
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
172
● Principe
Depuis le 1er
janvier 2008, le MOA d’une
opération de construction > 1000 m² doit
réaliser, avant le dépôt du PC, une étude de
faisabilité technique et économique des
diverses solutions d’approvisionnement en
énergie de la construction.
● Cette mesure est destinée à favoriser les
recours aux EnR&R et à utiliser les systèmes
les plus performants
Bâtiment en construction dans un écoquartier - METL
Les mesures pour développer les EnR&R
dans le neuf
●
Étude d’approvisionnement
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
173
1 000 m² 50 m²
Pour PC déposés après
le 1er
janvier 2014
- article R111-22 du Code de la construction
et de l’habitation
- arrêté du 18 décembre 2007
- décret du 30 octobre 2013 modifiant
l’article R111-22 du CCH
- arrêté du 30 octobre 2013
Depuis 2014, cela concerne les bâtiments > 50m²
Les mesures pour développer les EnR&R
dans le neuf
●
Étude d’approvisionnement
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
174
Les mesures pour développer les EnR&R
dans le neuf
●
Étude d’approvisionnement
4 solutions à étudier
dont au moins 3 de
cette liste
1 000 m² 50 m²
Pour PC déposés après le 1er
janvier 2014
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
175
• Exceptions
– Celles qui existaient déjà (lieux de culte, constructions
provisoires, etc.) ;
– + les bâtiments faisant l’objet d’une obligation de recours à 
une source d’énergie renouvelable du fait de la RT sont
également exemptés. C’est notamment le cas des maisons
individuelles.
– + les extensions de bâtiment
Les mesures pour développer les EnR&R
dans le neuf
●
Étude d’approvisionnement
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
176
Les mesures pour développer les EnR&R
dans le neuf
●
Étude d’approvisionnement
Conséquences pour les RdC
Un bâtiment situé dans la zone de raccordement obligatoire d’un réseau de
chaleur ou de froid classé est exempté d’étude d’approvisionnement
Schéma montrant des zones de développement prioritaire à l'intérieur
d'un périmètre de classement d'un réseau de chaleur/froid
Étude d’approvisionnement
en énergie
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
177
Comment sont pris en compte les RdC
dans la RT2012 ?
● Application obligatoire, pour les bâtiments de l’article R111-20-6 du CCH,
depuis le 1er
janvier 2013
●
Principe : Cep < Cepmax
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
178
Comment sont pris en compte les RdC
dans la RT2012 ?
●
Principe : Cep < Cepmax
● Application obligatoire, pour les bâtiments de l’article R111-20-6 du CCH,
depuis le 1er
janvier 2013
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
179
Comment sont pris en compte les RdC
dans la RT2012 ?
● Obligation de recours aux EnR pour les maisons individuelles
● L’article 16 de l’arrêté du 26 octobre 2010 précise que cette
exigence peut être atteinte par au moins l’une de ces 3 solutions :
● Produire de l’ECS à partir d’un système solaire thermique
certifié
● Être raccordé à un RdC alimenté à plus de 50 % par des
EnR&R
● Démontrer que la contribution des EnR au Cep du bâtiment est
≥ 5 kWhep/(m².an)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
180
● Contenus CO2 des réseaux publiés annuellement par arrêté (dit « arrêté
DPE ») → arrêté du 11 avril 2018
 Extrait de l’Arrêté du 11 avril 2018 relatif à la mise à jour des contenus en CO2 des réseaux de chaleur et de froid et modifiant l'arrêté du 15 septembre 
2006 relatif au DPE pour les bâtiments existants proposés à la vente en France métropolitaine
● Suite à l’enquête annuelle des réseaux de chaleur et de froid (voir le focus sur
l’enquête dans la partie précédente)
Comment sont pris en compte les RdC
dans la RT2012 ?
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
181
Calcul du contenu CO2
énergie entrante 1 x son contenu CO2 + énergie
entrante 2 x son contenu CO2...
[kg équivalent CO2]
Quantité d’énergie livrée
aux sous-stations [kWh]
Exemple
Réseau bois appoint gaz
● utilise 10 800 MWh de bois
● 1 000 MWh de gaz naturel
● livre 20 500 MWh en sous-
stations
?
Contenu CO2
[kgéqCO2
/kWhénergie finale
]
Bois, biomasse 0,013
Gaz naturel 0,234
Fioul domestique 0,300
Charbon 0,384
Gaz propane
ou butane
0,274
Électricité 0,180 en
saison de
chauffage
0,040 hors
saison de
chauffage
Contenus CO2 des
énergies de l’
annexe 4 de l’arrêté DPE
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
182
Exemple
Réseau bois appoint gaz
● utilise 10 800 MWh de bois
● 1 000 MWh de gaz naturel
● livre 20 500 MWh en sous-
stations
10 800 x 0,013 + 1 000 x
0,234
20 500
18 géqCO2
/kWh
Contenu CO2
[kgéqCO2
/kWhénergie finale
]
Bois, biomasse 0,013
Gaz naturel 0,234
Fioul domestique 0,300
Charbon 0,384
Gaz propane
ou butane
0,274
Électricité 0,180 en
saison de
chauffage
0,040 hors
saison de
chauffage
ContenusCO2 des
énergies de l’
annexe 4 de l’arrêté DPE
Calcul du contenu CO2
énergie entrante 1 x son contenu CO2 + énergie
entrante 2 x son contenu CO2...
[kg équivalent CO2]
Quantité d’énergie livrée
aux sous-stations [kWh]
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
183
Source : enquête réseaux de chaleur/froid sur 2016
Contenus CO2
●
Ordre de grandeur et situation des réseaux
[kgéqCO2
/kWh]
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
184
● Délais de publication des contenus CO2 longs et nécessite 1
an de fonctionnement :
Mise en service
juillet année N
1 an de marche
juillet N+1
Réponse enquête
juin N+2
Publication
juillet N+3
Exemple de délai de publication du contenu CO2 d’un nouveau réseau
3 ans
→ D’où leTitreV pour les nouveaux réseaux et les réseaux
changeant de mix énergétique
Comment sont pris en compte les RdC
dans la RT2012 ?
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
185
RdC et RT2012 –TitreV
● Commission titreV réseaux de chaleur
● Depuis fin 2011
● ≈ 6 commissions / an
● 59 réseaux ont eu leur contenu
CO2 agréé par cette commission
titreV pour l’instant
voir liste actuelle ici ou titreV réseaux ici
● La commission titreV agrée un contenu CO2 provisoire (pour les réseaux neufs et modifiés), c’est la
réponse à l’enquête annuelle qui prend le relais
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
186
186
Calcul du contenu CO2
méthodeTitreV
énergie entrante 1 x son
contenu CO2 + énergie
entrante 2 x son contenu CO2...
[kg équivalent CO2]
Quantité d’énergie livrée
aux sous-stations [kWh]
Exemple
Réseau bois appoint gaz
● utilise 10 800 MWh de bois
● 1 000 MWh de gaz naturel
● 8 MWh d’électricité l’hiver et 2 MWh l’été
● livre 20 500 MWh en sous-stations
Contenu CO2
[kgéqCO2
/kWhénergie finale
]
Bois, biomasse 0,013
Gaz naturel 0,234
Fioul domestique 0,300
Charbon 0,384
Gaz propane
ou butane
0,274
Électricité 0,180 en
saison de
chauffage
0,040 hors
saison de
chauffage
Contenus CO2 des
énergies de l’
annexe 4 de l’arrêté DPE
Conso électrique
des auxiliaires x
contenu CO2 de
l’électricité
● Prise en compte de la consommation électrique des
auxiliaires de génération (chaufferie) et de distribution
(pompes de circulation réseau primaire)
?
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
187
187
Calcul du contenu CO2
méthodeTitreV
énergie entrante 1 x son
contenu CO2 + énergie
entrante 2 x son contenu CO2...
[kg équivalent CO2]
Quantité d’énergie livrée
aux sous-stations [kWh]
Exemple
Réseau bois appoint gaz
● utilise 10 800 MWh de bois
● 1 000 MWh de gaz naturel
● 8 MWh d’électricité l’hiver et 2 MWh l’été
● livre 20 500 MWh en sous-stations
Contenu CO2
[kgéqCO2
/kWhénergie finale
]
Bois, biomasse 0,013
Gaz naturel 0,234
Fioul domestique 0,300
Charbon 0,384
Gaz propane
ou butane
0,274
Électricité 0,180 en
saison de
chauffage
0,040 hors
saison de
chauffage
Contenus CO2 des
énergies de l’
annexe 4 de l’arrêté DPE
Conso électrique
des auxiliaires x
contenu CO2 de
l’électricité
● Prise en compte de la consommation électrique des
auxiliaires de génération (chaufferie) et de distribution
(pompes de circulation réseau primaire)
10 800 x 0,013
+ 1 000 x 0,234
20 500
18 géqCO2
/kWh
8x0,180 +
2x0,040
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
188
RdC et RT2012 –TitreV
● GuideTitreV ● Et FAQ
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
189
Et après la RT2012 ?
Expérimentation E+C- (préparant la future RE2020)
C- pour diminution du Carbone (niveau C1 accessible et C2 plus performant)
Réduction des impacts environnementaux du bâtiment tout au long de son cycle de vie (de la production de ses éléments à sa déconstruction)
Niveau d’émissions de GES max sur l’ensemble du cycle de vie du bâtiment
[kgéqCO2
/m²SDP
]
Niveau d’émissions de GES max des produits de construction et équipements
sur le cycle de vie du bâtiment
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
190
Et après la RT2012 ?
Expérimentation E+C- (préfigurant la future RE2020)
E+ pour Énergie positive (bâtiment producteur pour E4)
réduction des besoins, efficacité des systèmes, recours aux EnR&R pour réduire la consommation fossile
La RT2012 s’applique encore.
Il y a donc toujours le Cepmax
limitant
la conso de chauffage,
refroidissement, éclairage, ECS et
auxiliaires
Cep,nr Pep,r,ex
Niveau d’émissions de GES max sur l’ensemble du cycle de vie du bâtiment
[kgéqCO2
/m²SDP
]
Niveau d’émissions de GES max des produits de construction et équipements
sur le cycle de vie
[kWhep
/
(m²SRT
.an)]
et
C- pour diminution du Carbone (niveau C1 accessible et C2 plus performant)
Réduction des impacts environnementaux du bâtiment tout au long de son cycle de vie (de la production de ses éléments à sa déconstruction)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
191
Prise en compte des réseaux de chaleur dans
l’expérimentation E+C- (préfigurant la future
RE2020)
Eges = IPCE
+ IConso&RejetEau
+ Ichantiier
+ IConsoEnergie
Cef,chaleur x contenu CO2 x 50 ans
ramené à la SdP
[kgéqCO2
/m²SdP
]
Annexe 7 de l’ « arrêté DPE » → arrêté du 11 avril 2018
maj tous les ans, puis contenu CO2 en ACV
Impacts du réseau
secondaire
C- pour diminution du Carbone (niveau C1 accessible et C2 plus performant)
Réduction des impacts environnementaux du bâtiment tout au long de son cycle de vie (de la production de ses éléments à sa déconstruction)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
192
Prise en compte des réseaux de chaleur dans
l’expérimentation E+C- (préfigurant la future
RE2020)
E+ pour Énergie positive (bâtiment producteur pour E4)
réduction des besoins, efficacité des systèmes, recours aux EnR&R pour réduire la consommation fossile
Toujours la McGES
qui augmente la
Cepmax
de 0 à 30 % selon le contenu
CO2 du réseau
BilanBEPOS
= Cep,nr – Pep,r,ex ≤ BilanBEPOSmax
Eges = IPCE
+ IConso&RejetEau
+ Ichantiier
+ IConsoEnergie
Cef,chaleur x contenu CO2 x 50 ans
ramené à la SdP
Cef,chaleur x (1 - part EnR&R)
Annexe 6 du référentiel E+C-
et
[kgéqCO2
/m²SdP
]
Annexe 7 de l’ « arrêté DPE » → arrêté du 11 avril 2018
maj tous les ans, puis contenu CO2 en ACV
Impacts du réseau
secondaire
[kWhep
/(m²SRT
.an)]
C- pour diminution du Carbone (niveau C1 accessible et C2 plus performant)
Réduction des impacts environnementaux du bâtiment tout au long de son cycle de vie (de la production de ses éléments à sa déconstruction)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
193
Et à l’échelle d’un quartier ?
Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers
Source : IAU-IDF
biblio.sarthe.fr Galerie multi-réseaux à
Copenhague
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
194
Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers
Facteurs favorisant
● Morphologie urbaine adéquate
linéaire réseau
L
linéaire réseau
3L
linéaire réseau
2L
Source : IAU-IDF
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
195
Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers
Facteurs favorisant
● Morphologie urbaine adéquate
● Densité énergétique correcte
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
196
Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers
Facteurs favorisant
● Morphologie urbaine adéquate
● Densité énergétique correcte
● Mixité d’usage (foisonnement) 10
kW
10
kW
Total à installer : 20 kW
Total à installer : 12 kW
12
kW
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
197
Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers
Facteurs favorisant
● Morphologie urbaine adéquate
● Densité énergétique correcte
● Mixité d’usage (foisonnement)
● EnR&R à proximité (UVE, datacenter,
géothermie…)
biblio.sarthe.fr
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
198
Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers
Facteurs favorisant
● Morphologie urbaine adéquate
● Densité énergétique correcte
● Mixité d’usage (foisonnement)
● EnR&R à proximité (UVE, datacenter,
géothermie…)
● Réseau existant à proximité
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
199
Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers
Facteurs favorisant
● Morphologie urbaine adéquate
● Densité énergétique correcte
● Mixité d’usage (foisonnement)
● EnR&R à proximité (UVE, datacenter,
géothermie…)
● Réseau existant à proximité
● Planning court et maîtrisé Conception PC
Travaux
lot 1
Travaux
lot 2
livraison
2017 Janv 2018 2018 2019 Fin 2019
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
200
Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers
Facteurs favorisant
● Morphologie urbaine adéquate
● Densité énergétique correcte
● Mixité d’usage (foisonnement)
● EnR&R à proximité (UVE, datacenter,
géothermie…)
● Réseau existant à proximité
● Planning court et maîtrisé
● Mutualisation des travaux de voirie
Galerie multi-réseaux à Copenhague
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
201
Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers
Facteurs favorisant
● Morphologie urbaine adéquate
● Densité énergétique correcte
● Mixité d’usage (foisonnement)
● EnR&R à proximité (UVE, datacenter,
géothermie…)
● Réseau existant à proximité
● Planning court et maîtrisé
● Mutualisation des travaux de voirie
● Besoin de froid et EnR&R basse température
(géothermie, fleuve…) ou chaleur fatale
Évolution des ventes d’énergie du réseau de chaleur
et de froid de Montpellier
Source : SERM
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
202
Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers
Facteurs favorisant
● Morphologie urbaine adéquate
● Densité énergétique correcte
● Mixité d’usage (foisonnement)
● EnR&R à proximité (UVE, datacenter,
géothermie…)
● Réseau existant à proximité
● Planning court et maîtrisé
● Mutualisation des travaux de voirie
● Besoin de froid et EnR&R basse température
(géothermie, fleuve…) ou chaleur fatale
● Présence d’1 ou plusieurs gros consommateur
stable (piscine, hôpital…)
Piscine du Grand Nancy
Source : grandnancy.eu
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
203
Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers
Facteurs favorisant
● Morphologie urbaine adéquate
● Densité énergétique correcte
● Mixité d’usage (foisonnement)
● EnR&R à proximité (UVE, datacenter,
géothermie…)
● Réseau existant à proximité
● Planning court et maîtrisé
● Mutualisation des travaux de voirie
● Besoin de froid et EnR&R basse température
(géothermie, fleuve…) ou chaleur fatale
● Présence d’1 ou plusieurs gros consommateur
stable (piscine, hôpital…)
● Volonté politique
Voeux 2018 St-Malo
Source : ouest-france
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
204Ces diapo sont librement inspirées voire reproduites de présentations de Stéfan Le Dû
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
205
Mobilisation massive des EnR&R
● Augmentation de la part EnR&R des réseaux de chaleur
● D’abord avec les gisements massifs et facilement mobilisables
20202010 2030 2040 2050
Source : enquête nationale sur les réseaux de chaleur et de froid
● Bois-énergie
● Incinération déchets
● Géothermie profonde
75 % EnR&R
?
2020
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
206
Réseaux basse température
20202010 2030 2040 2050
● Principalement dans les nouveaux quartiers, mais aussi au fur et à mesure
des rénovations de bâtiments, et de réseaux existants
Source : Cerema
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
207
+ de réseaux de froid
20202010 2030 2040 2050
● Augmentation du besoin, surtout en zone urbaine (îlot de chaleur urbain)
● Où l’air se refroidit plus
lentement la nuit
● De 2°C à + de 10°C
● sur les plus grosses agglo
Où est
75 % de la
population
Source : présentation Météo France au groupe d’échanges Amorce sur les réseaux de froid en octobre 2018
● Et des exigences : fluides frigorigènes, émissions de GES, EnR&R...
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
208
+ de sources d’EnR&R
20202010 2030 2040 2050
● Développement d’autres EnR&R :
● solaire thermique
● géothermie superficielle (avec PAC)
● récupération sur eaux usées, data-centers, bâtiments, etc.
● éolien (stockage thermique)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
209
Stockage de la chaleur
20202010 2030 2040 2050
● Techniquement au point depuis l’invention de l’eau
chaude
● Permet de lisser les pics de demande d’énergie
● Stockage journalier
● Stockage inter-saisonnier
● + d’efficacité et + d’EnR&R (évite l’appoint gaz pour les
pointes)
Homme des
cavernes dans sa
piscine d'eau chaude
– 250000 av. JC
P
h
o
t
o
G
e
i
c
o
Photo Eurosun via INES
Stockage inter-saisonnier de
12000m3 (Friedrichshaffen,
Allemagne)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
210
Réseaux très basse température
● Encore plus de sources EnR&R
● Réseau pour chaleur et froid avec PAC :
● En été, une eau à 20°C peut servir de source froide à
une PAC pour refroidir les bâtiments
● En hiver, une eau à 20°C peut servir de source
chaude à une PAC pour chauffer
● Selon les besoins des bâtiments, quelque soit la
saison, le réseau peut fournir du froid ou du chaud
(galerie marchande, chambres froides, etc. peuvent
avoir besoin de froid toute l’année)
Source : Cerema
20202010 2030 2040 2050
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
211
Réseaux très basse température
20202010 2030 2040 2050
● Exemples :
● Écoquartier Ginko au Nord de Bordeaux
réseau de chaleur 77 % bois, 7 % biogaz et
16 % gaz avec boucle d’eau décentralisée
entre 20 et 35°C pour galerie marchande,
EHPAD, bureaux et logements.
Utilisation de la chaufferie bois en hiver
des condenseurs adiabatiques l’été.
Normalement pas de production en mi-
saison. ● Réseau de chaleur et de froid
géothermique à Bègles (Bordeaux)
250m de profondeur sur nappe à 20°C +
PAC décentralisées réversibles.
✔ Produit 48 % de chaud en hiver à
50/30°C
✔ et 52 % de froid en été à 7/13°C
Source : Cofely
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
212
Smart Grid thermique
20202010 2030 2040 2050
● Capteurs communicants
● sous-stations intelligentes
● régulateurs intelligents
● Prise en compte des bâtiments intelligents, de la météo, des smart grid
électriques...
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
213
Smart Grid thermique
20202010 2030 2040 2050
● Réseau de transfert entre les bâtiments :
● Ville = somme de bâtiments consommateurs d’énergie, de bâtiments passifs et de
bâtiments producteurs d’énergie
● Le réseau de chaleur/froid permet l’échange d’énergie entre bâtiments
● Le réseau de chaleur/froid 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 des énergies, température
extérieure…)
● Exemple Smart Energy Paris-Saclay en
cours de construction : combinaison
du réseau de chaleur et de froid
(géothermie, data center) et d’un
smart grid électrique
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
214
Utiliser de la chaleur pour les besoins de
chaleur !
20202010 2030 2040 2050
● En France, les besoins d’énergie sont 50 % chaleur/froid, 35 % mobilité et 15 % électricité
● Avec la diminution du nucléaire, l’électricité produite doit être réservée aux besoins
d’électricité et de mobilité
● Avec la diminution des énergies fossiles, le gaz doit être réservé aux besoins de mobilité
● Il reste donc les réseaux de chaleur/froid pour répondre aux besoins de chaleur/froid !
● De nombreux appareils sont alimentés
en gaz et électricité alors qu’ils ont
besoin de chaleur/froid
● En Suède, les lave-linge et lave-vaisselle sont
raccordés au réseau de chaleur de Göteborg pour
un nouveau quartier et des immeubles existants
(les appareils sont en commun en bas
d’immeuble), ainsi que le ferry lorsqu’il est à quai
(bateau de liaison entre villes européennes) pour
son chauffage
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
215
Des réseaux couvrant plusieurs villes
20202010 2030 2040 2050
● Actuellement les réseaux de chaleur/froid couvrent moins de 6 % des besoins en France
● A l’horizon 2030 ce sera environ 5 x plus, et à l’horizon 2040 encore plus
● Pour assurer ce développement, les réseaux vont se densifier, s’étendre et s’interconnecter
● Exemple : au Danemark, où les réseaux de chaleur couvrent plus de 63 % des besoins de
chauffage, des interconnexion de réseaux parfois sur plus de 100 km (réseau de
Conpenhague de 50 km)
16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur
216
Des réseaux 100 % EnR&R
20202010 2030 2040 2050
● Les réseaux de chaleur/froid mobilisent toutes les EnR&R (bois, géothermie, solaire, éolien,
eau, industries, bâtiments, paille, noyaux de fruit…)
● Les smart grid thermiques et le stockage sont en place
● Les réseaux d’énergie sont répandus et fonctionnent de façon intelligente et
complémentaire
Le gisement mobilisable dans les bâtiments
neufs est plus faible que dans l’existant
mais reste conséquent
→ Les réseaux de chaleur peuvent s’adapter aux plus faibles besoins des
bâtiments neufs (mobilisation d’EnR&R pas chère, à plus basse température)
d’où leur prise en compte dans la RT2012 et la future RE2020
→ Vers une énergie 100 % EnR&R ?
La synthèse des synthèses de ce cours sur
les réseaux de chaleur/froid
→ Un système encore peu connu et avec une mauvaise image persistante
→ Regain pour leur contribution aux objectifs de réduction des émissions de GES
→ Permettent une mobilisation massive des EnR&R pour alimenter les bâtiments
→ Une vision en coût global, durable et élargie à l’échelle du quartier et de la ville
nécessaire pour pas se planter !
→ Un système qui a sa place pour atteindre une énergie française décarbonée
219
Muriel Labonne
Cheffe de projet énergie-climat au Cerema
03 85 86 67 30
Muriel.labonne@cerema.fr
Pôle Réseaux de Chaleur
reseaux-chaleur@cerema.fr
www.reseaux-chaleur.fr / blog.reseaux-chaleur.fr
twitter.com/reseaux_chaleur
Des diapo sont librement inspirées voire reproduites de présentations (innovations dans les réseaux de chaleur et 
bâti ancien) de Stéfan Le Dû

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2018_Presentation_reseaux_chaleur_coursEnR_ENTPE

  • 1. 1 Réseaux de chaleur et énergies renouvelables Muriel Labonne – Cerema | ENTPE – 3è annéeVA bâtiment cours EnR – 16/11/18 24 j anvi er 2014 Les bases (techniques, économiques, juridiques et politiques) Et les liens avec le bâtiment
  • 2. 2 Sud-Ouest Méditerranée Centre-Est Est Nord-Picardie Normandie- Centre IdF Ouest Établissement public à caractère administratif d’environ 2 900 agents sous tutelle des ministères en charge de l’écologie et des territoiresMoi je suis là ! Pôle réseaux de chaleur en appui aux ministères chargés de l’énergie et de la construction : produit et diffuse de la connaissance et de la méthodo pour développer la chaleur renouvelable sur les territoires
  • 3. 3 Quizz 1ère manche ● I. Réseaux de chaleur – Panorama ● I.1) Bases techniques ● I.2) Bases juridiques et économiques ● I.3) Bases politiques Quizz 2ème manche ● II. Réseaux de chaleur et bâtiment ● II.1) Existant ● II.2) Neuf
  • 5. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 5 Quelle est la part de la chaleur dans la consommation énergétique finale française ? ● 10 % 30 % 50 %
  • 6. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 6 Quelle est la part de la chaleur dans la consommation énergétique finale française ? 10 % 30 % 50 % « En 2013, sur un total de 151Mtep de consommation finale énergétique en métropole (donnée corrigée des variations climatiques), la consommation de chaleur atteignait 70,6Mtep, soit 47% de la consommation finale totale d’énergie. » Source : ec.europa.eu travail pour la PPE
  • 7. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 7 Quelle est la principale source d’énergie renouvelable mobilisée en France ? ● Le bois Le vent Le soleil
  • 8. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 8 Quelle est la principale source d’énergie renouvelable mobilisée en France ? ● Le bois Le vent Le soleil Source : SDES Chiffres clés des énergies renouvelables – édition 2018
  • 9. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 9 Quelle est la principale source d’énergie renouvelable mobilisée dans le monde ? ● Le bois Le vent Le soleil
  • 10. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 10 ● Le bois Le vent Le soleil Source : SDES Chiffres clés des énergies renouvelables – édition 2018 dans la consommation finale brute d’énergie Quelle est la principale source d’énergie renouvelable mobilisée dans le monde ?
  • 11. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 11 Combien y a t-il de réseaux de chaleur et de froid recensés en France ? ● Environ 70 ● Environ 700 ● Environ 7000
  • 12. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 12 Combien y a t-il de réseaux de chaleur et de froid recensés en France ? ● Environ 70 ● Environ 700 ● Environ 7000 669 réseaux recensés en 2017 petits réseaux (souvent biomasse) non recensés ≈ 2,32 millions d'équivalents logements 6% du chauffage consommé usagers : 2/3 résidentiel, 1/3 tertiaire
  • 13. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 13 Combien y a t-il de réseaux de chaleur et de froid recensés en France ? ● Environ 70 ● Environ 700 ● Environ 7000 669 réseaux recensés en 2017 petits réseaux (souvent biomasse) non recensés ≈ 2,32 millions d'équivalents logements 6% du chauffage consommé usagers : 2/3 résidentiel, 1/3 tertiaire 1 équivalent- logement ≈ 12 MWh ≈ 1Tep
  • 14. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 14 A quand remonte le 1er réseau de chaleur français ? ● 1332 ● 1932 ● 1982
  • 15. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 15 A quand remonte le 1er réseau de chaleur français ? 1332 1932 1982 1950 création de nbreux réseaux géothermiques en ÎdF suite aux chocs pétroliers 1980 développeme nt des rdc renouvelable 2010 grandes villes aux besoins de chaleur importants (Paris, Grenoble, Metz) création de rdc en lien avec les grandes politiques d'urbanisation 1960 1990 2000 1970 Réseau de chaleur de Chaudes-Aigues (Cantal), chauffant des maisons à partir d’une source géothermale. Le 1er RdC moderne français a été créé à Paris en 1927.
  • 16. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 16 Qu’est-ce qui circule dans les canalisations d’un réseau de chaleur ? ● Du gaz ● De l’eau ● Un fluide calorifique autre que l’eau
  • 17. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 17 Qu’est-ce qui circule dans les canalisations d’un réseau de chaleur ? Du gaz ● De l’eau Un fluide calorifique autre que l’eau Pressenza – International press agency
  • 18. Petit quiz, mais qui permet d’appréhender le : Bilan des réseaux de chaleur/froid en France aujourd’hui → environ 700 réseaux, 6 % seulement du chauffage → longtemps une mauvais image des réseaux, regain pour l’augmentation des EnR&R
  • 19. I. 1) Réseaux de chaleur : Les bases techniques
  • 20. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 20 Les réseaux de chaleur/froid sont des systèmes permettant de relier les besoins et les gisements... Réseau Énergies mobilisables Besoins de chaleur/froid
  • 21. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 21 ...De façon centralisée sous forme de chaleur Chauffage décentralisé ● Les bâtiments sont alimentés en électricité ou combustible (gaz, fioul, bois...) ● Ils assurent eux-mêmes la transformation de cette énergie en chaleur Lieu de production de chaleur ● La chaufferie est alimentée en énergie source (gaz, charbon, bois, récupération...), pour produire la chaleur ● Les bâtiments sont alimentés en chaleur Réseau de chaleur
  • 22. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 22 Schéma de principe d’un réseau de chaleur réseau deréseau de distributiondistribution point depoint de livraisonlivraison 3 2 unité deunité de production deproduction de chaleurchaleur 1 Chaufferie bois, Lanester Échangeur à plaques, Réseau de Brest Canalisations calorifugées bâtimentbâtiment publicpublic immeubleimmeuble de bureauxde bureaux logementslogements collectifscollectifs logementslogements individuelsindividuels
  • 23. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 23 (1) L’unité de production de chaleur ● Chaudière à combustibles (gaz, charbon, fioul, bois...), unité de valorisation énergétique des déchets, centrale géothermique, etc. ● Avec ou sans stockage de combustible → Contraintes d’intégration urbaine différentes ● Chaudière principale dimensionnée pour assurer la base des besoins + unité d'appoint pour les pics → Les chaufferies sont donc souvent multi-énergies Réseau de chaleur géothermique Réseau de chaleur solaire Réseau de chaleur avec UIOM
  • 24. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 24 (1) L’unité de production de chaleur La chaleur fatale ou de récupération
  • 25. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 25 (1) L’unité de production de chaleur La chaleur fatale ou de récupération ● Étude ADEME 2017 : ● 109,5TWh de chaleur perdue par l’industrie dont la moitié à plus de 100°C ✔ 8,4TWh de chaleur perdue par les UIOM, les STEP et les Data Center = 1/8 de la consommation de chaleur nationale Qui ? Sous quelle forme ?
  • 26. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 26 (1) L’unité de production de chaleur La chaleur fatale ou de récupération ● Peut être utilisée directement en chaleur (<150°C) ou en électricité (>150°C) ou en chaleur et électricité (>150°C) : Production de chaleur c o g é n é r a t i o n Cycle organique de Rankine : principe de fonctionnement Un fluide se vaporise en récupérant de la chaleur à l’évaporateur puis est détendu dans une turbine accouplée à une génératrice Source : ADEME
  • 27. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 27 (1) L’unité de production de chaleur Récupération de chaleur ● Impact visuel nul : par définition, la source est un bâtiment déjà existant (UIOM, industrie...) Fig. A : UIOM rejetant sa chaleur dans la nature Fig. B : UIOM dont la chaleur est valorisée
  • 28. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 28 (1) L’unité de production de chaleur Les usines d’incinération des déchets
  • 29. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 29 (1) L’unité de production de chaleur Les usines d’incinération des déchets Source : Panorama de la chaleur renouvelable 2015-2016 114 usines d’incinération sur 126 au total valorisent leur chaleur en énergie : 24 en chaleur exclusivement, 26 en électricité exclusivement et 64 en chaleur + électricité
  • 30. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 30 (1) L’unité de production de chaleur Récupération de chaleur - exemple Réseau Nantes Centre-Loire
  • 31. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 31 (1) L’unité de production de chaleur Récupération de chaleur - exemples L’usine de traitement des déchets d’Issy-les- Moulineaux 46% de la chaleur livrée par la CPCU (Paris et proche banlieue) provient de l’incinération des déchets. Cela représente le chauffage de 211 000 équivalents-logements. A Brest, l’UIOM apporte 90% de l’énergie distribuée par le réseau de chaleur qui dessert 20 000 équivalents-logements. http://www.ecochaleurdebrest.fr/6/
  • 32. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 32 Récupération de chaleur – il n’y a pas que l’incinération des déchets La Communauté d’Agglo du Bassin d’Aurillac utilise la chaleur de l’incinérateur de boue de la station d’épuration pour chauffer le centre aquatique et ses bassins via un réseau de chaleur d’1 km Source : https://www.caba.fr/reseau-chaleur/
  • 33. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 33 (1) L’unité de production de chaleur La biomasse
  • 34. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 34 (1) L’unité de production de chaleur Chaufferie bois ● Cheminée ● Principal élément visible, de qqs mètres à qqs dizaines de mètres ● Les filtres préservent la qualité de l’air ● Stockage de bois ● 2 MW : env. 1000 m² de stockage ● 4,5 MW : env. 2000 m² de stockage ● Silo, hangar, fosse Photo ADEME C’est juste de la vapeur →
  • 35. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 35 Quelques exemples de chaufferies bois Rixheim 3 MW bois + 5 MW gaz 2009 Images : MEDDE
  • 36. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 36 Nantes Réseau Bellevue 2x6 MW Quelques exemples de chaufferies bois
  • 37. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 37 (1) L’unité de production de chaleur Exemple : la chaufferie de Bréteuil (Oise) ● 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
  • 38. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 38 1 chaufferie bois que vous visiterez : celle de Vaulx-en-Velin Chaufferie bois 12 rue Jean Corona ENTPE 20 min à pied Site industriel → manches longues, pantalon et chaussures fermées → casque prêté sur place Le 7 décembre à 15h
  • 39. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 39 Biomasse – il n’y a pas que le bois Centrale thermique de Pécs Source : consoglobe.com Le réseau de chaleur de Pécs, ville de Hongrie à 20 km de Budapest, alimente 120 000 des 150 000 habitants de la ville en chaleur, à partir de…paille ! Les 200 000 tonnes de pailles utilisées chaque année fournissent 60% de l’énergie alors que les 400 000 tonnes de bois en fournissent 40%. Cet important pouvoir calorique n’est encore que très peu connu, notamment en France. Il y a un projet avec les anas (frangment de paille) de lin en Picardie Bottes de paille Source : consoglobe.com
  • 40. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 40 (1) L’unité de production de chaleur La géothermie
  • 41. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 41 (1) L’unité de production de chaleur La géothermie Moyenne énergie [90;150]°C [2000;3000]mètres Bassins parisien, aquitain et alsacien Uniquement en réseau de chaleur ou de froid
  • 42. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 42 (1) L’unité de production de chaleur La géothermie Basse énergie [30;90]°C [200;1000]mètres Disponible à peu près partout Installations individuelles et collectives Moyenne énergie [90;150]°C [2000;3000]mètres Bassins parisien, aquitain et alsacien Uniquement en réseau de chaleur ou de froid
  • 43. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 43 (1) L’unité de production de chaleur La géothermie Très basse énergie <30°C [0;200]mètres Disponible partout Petites installations avec PAC Basse énergie [30;90]°C [200;1000]mètres Disponible à peu près partout Installations individuelles et collectives Moyenne énergie [90;150]°C [2000;3000]mètres Bassins parisien, aquitain et alsacien Uniquement en réseau de chaleur ou de froid
  • 44. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 44 (1) L’unité de production de chaleur La géothermie – exemple RdCVillepinte (vers Paris) Source : villepinte.reseau-chaleur.fr Passage du fioul/charbon au gaz en 2011 et à la géothermie en 2014 1 équivalent-logement ≈ 1Tep ≈ 12 MWh
  • 45. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 45 (1) L’unité de production de chaleur Le solaire
  • 46. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 46 (1) L’unité de production de chaleur Le solaire Avec une ressource moyenne de 1300 kWh/m²/an, l’énergie solaire est utilisable partout en France. Grâce à un capteur solaire thermique, on peut récupérer 50 à 80% de l’énergie du soleil reçue. Source : SOCOL
  • 47. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 47 (1) L’unité de production de chaleur Solaire thermique ● Centralisé : ferme solaire ● Aucun impact visuel sur les bâtiments ● Impact plus important sur le paysage ● Libère de la contrainte d’orientation du bâti ● Décentralisé : en toitures, raccordé au réseau ● Impact visuel identique au solaire individuel mais augmente l’autoconsommation locale
  • 48. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 48 (1) L’unité de production de chaleur Solaire thermique en réseau de chaleur Voir vidéo AURAEE projet SDH
  • 49. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 49 Exemple de solaire thermique en réseau Ville de Châteaubriant (au Nord de Nantes) – 44 000 hab Réseau de chaleur de 2011 avec chaufferie bois et maintenant solaire thermique et cogénération gaz, de 10km vidéo Centrale solaire Inaugurée fin 2017 ● 2 MW ● 2 200 m² ● 900 MWh/an ● 1,5 M€ ● aidée à 70 % par le fonds chaleur © Ville de Châteaubriant
  • 50. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 50 Exemple de solaire thermique en réseau Ville deVoreppe (vers Grenoble) Réseau de chaleur avec chaufferie bois de 2015 et solaire thermique depuis 2018 pour conforter l’arrêt de la chaudière bois l’été, engagement de l’exploitant sur 92,5 % EnR (bois+solaire) vidéo Centrale solaire ● 11 capteur de 16m² ● 100 MWh/an ● 7 % des besoins annuels, 30 % de la demande estivale ● 153 k€HT dont 62 k€HT dont structures support ● Aide ADEME 95,5 k€HT © Ville de Châteaubriant
  • 51. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 51 (1) L’unité de production de chaleur ● Différentes formes ● Différentes sources Réseau de chaleur géothermique Réseau de chaleur solaire Réseau de chaleur avec UIOM Les Herbiers (85) - 1 MW
  • 52. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 52 Schéma de principe d’un réseau de chaleur réseau deréseau de distributiondistribution point depoint de livraisonlivraison 3 2 unité deunité de production deproduction de chaleurchaleur 1 Chaufferie bois, Lanester Échangeur à plaques, Réseau de Brest Canalisations calorifugées bâtimentbâtiment publicpublic immeubleimmeuble de bureauxde bureaux logementslogements collectifscollectifs logementslogements individuelsindividuels
  • 53. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 53 (2) Les canalisations ● Tuyaux acier isolés ou plastique (plus rare) contenant de l’eau qui transporte la chaleur ● Plusieurs régimes de température ● Réseaux anciens : eau chaude 90-110°C ou surchauffée 110-180°C ● Réseaux récents dans quartiers neufs : basse température 60-90°C ● Coût au mètre très variable notamment suivant le contexte urbain (300€/ml en zone peu dense, plus de 1000€ en zone dense) Photo Cerema
  • 54. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 54 (2) Les canalisations Mise en place = travaux de génie civil assez lourds, surtout en zone urbaine dense → importance de la planification et de la coordination des travaux
  • 55. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 55 (2) Les canalisations Généralement le tracé suit la voirie
  • 56. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 56 B ● A. Dans l’arbre ● B. Sous la piste cyclable ● C. Dans le coffre de cette voiture ● D. Dans le ciel A C D (2) Les canalisations Jeu : où sont-elles ?
  • 57. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 57 B ● B. Sous la piste cyclable (2) Les canalisations Jeu : où sont-elles ?
  • 58. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 58 Schéma de principe d’un réseau de chaleur réseau deréseau de distributiondistribution point depoint de livraisonlivraison 3 2 unité deunité de production deproduction de chaleurchaleur 1 Chaufferie bois, Lanester Échangeur à plaques, Réseau de Brest Canalisations calorifugées bâtimentbâtiment publicpublic immeubleimmeuble de bureauxde bureaux logementslogements collectifscollectifs logementslogements individuelsindividuels
  • 59. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 59 (3) Les sous-stations ● Échangeur thermique, correspondant au point de livraison de la chaleur (donc limite du réseau) ● Un par bâtiment ou par ensemble de bâtiments ● Contrairement à une chaudière, la sous-station n’accueille pas de combustion (en général) aucune→ nuisance ; encombrement réduit Schéma : Syndicat Intercommunal de Chauffage Urbain Choisy/Vitry
  • 60. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 60 (3) Les sous-stations Sous-station individuelle Installée dans le garage, à côté du chauffe-eau Sous-station 300kW Pour env. 30 lgts anciens ou 70 lgts RT2005 Photo CC Ulrichulrich / Wikimedia Commons Sous-station 700kW Pour env. 60 lgts anciens ou 140 lgts RT2005 Photo CC Ulrichulrich / Wikimedia CommonsRéseau de chaleur de Saint-Jean-de-Boiseau
  • 61. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 61 Du bâtiment au quartier ● Mutualisation des besoins de plusieurs bâtiments : ● Effet d’échelle sur les coûts d’investissement : chaqueW installé coûte moins cher ● Moins de sur-dimensionnement (foisonnement) ● Centralisation des nuisances (donc meilleur traitement) ● Stockage collectif ● Plus d’EnR&R Analogie avec voiture individuelle VS Autopartage ouTC
  • 62. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 62 Le principe du foisonnement 10 kW 10 kW Total à installer : 20 kW Total à installer : 12 kW 12 kW
  • 63. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 63 Indicateur : la densité thermique ● Densité moyenne de 5,2 MWh/ml ● Seuil de rentabilité à 3 MWh/ml Source : Compétitivité des réseaux de chaleur en 2016 – Amorce : payant pour les non adhérents 2015 dispo gratuitement
  • 64. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 64 Quelle est la densité thermique des réseaux d’énergie français ? 8 MWh/ml/an 5,6 transport 0,34 distribution MWh/m.an 11 transport 2,1 distribution MWh/m.an Réseau français de gaz Réseaux de chaleur français Réseau d’électricité français
  • 65. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 65 Et la climatisation ? Les réseaux de froid ● 22 réseaux de froid en France (source : données 2016 de l’enquête 2017), en fort développement dans le tertiaire et rapide dans le résidentiel ● Principe : réseau de chaleur inversé ● Intérêts : ● Meilleure efficacité énergétique ● Accès à des sources renouvelables ● Centralisation des nuisances liées à la production de froid, et donc meilleur traitement de ces nuisances (<1 % fuites fluides frigorigènes)
  • 66. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 66 Climatisation décentralisée... Photo geographica.net En toiture... … ou en façade Des équipements pour produire le froid / évacuer la chaleur, à l’extérieur des bâtiments... Photo Kari Pikkakangas /T&D World
  • 67. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 67 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
  • 68. I. 1) Réseaux de chaleur : Les bases techniques – Synthèse → Principe de fonctionnement simple → Accès à toutes les EnR&R → Développement des réseaux de froid
  • 69. I. 2) Réseaux de chaleur : Les bases juridiques et économiques
  • 70. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 70 Définition juridique ● Pas de définition claire dans les texte ● Définition communément admise : installation collective de production de chaleur (chaufferie + réseau de distribution), desservant au moins 2 usagers, avec vente de chaleur Ça en parle ici : BOI-TVA-LIQ-30-20-20-20121030
  • 71. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 71 Réseau technique ou réseau de chaleur - public ou privé ?
  • 72. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 72 Réseau technique ou réseau de chaleur - public ou privé ? ● Réseau de chaleur Centre-Loire de Nantes Métropole (délégué à Engie) ● ≈40 000 équivalents- logements ● 84 % EnR&R (déchets, bois) ● 57 km Source : erena-nantes.reseau-chaleur.com Source : batiweb.com ● Réseau technique de chaleur du Centre Hospitalier Henri Laborit de Poitiers (PPP avec Cofely) de 2012 ● 2,2 km, 13 bâtiments ● 88 % bois ● Besoin de 4 060 MWh, 2158T de bois plaquettes / an ● Réseau de chaleur de l’AFUL Chantrerie, sur un campus universitaire près de Nantes, de 2011 ● 2,5 km desservant 5 établissements ● 80 % bois et 20 % gaz
  • 73. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 73 Techniquement pas de grosse ≠ mais cadre des services publics pour un réseau public ● 3 réseaux sur 4 sont publics (source : données 2016 de l’enquête 2017) ● Cadre général des services publics : ● Égalité des usagers devant les charges et l’accès au service ● Continuité de service ● Contrôle de la collectivité
  • 74. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 74 Différents montages, suivant la répartition des rôles ● En régie, la collectivité porte le risque économique ● En Délégation de Service Public, le risque est porté par l’entreprise délégataire ● Dans tous les cas, la collectivité contrôle le service Construction Exploitation Régie Collectivité Collectivité DSP : Affermage Collectivité Entreprise DSP : Concession Entreprise Entreprise
  • 75. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 75 Modes de gestion réseaux français Une majorité de concessions ● Une majorité de concessions (faible capacité de financement des collectivités) ● Peu de régies : souvent petits réseaux ● De nouveaux réseaux de froids privés se développent Chaleur Froid
  • 76. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 76 Avant de voir les bases économiques Un petit focus sur l’enquête des réseaux de chaleur/froid
  • 77. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 77 L’enquête sur les réseaux de chaleur et de froid ● Enquête nationale réalisée chaque année ● Par le SNCU (regroupe les exploitants privés) pour le ministère en charge de l’énergie ● Obligation pour les exploitants de répondre ● enquete-reseaux.com/ p.1/8 du questionnaire de l’enquête
  • 78. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 78 L’enquête sur les réseaux de chaleur et de froid ● Rapport avec résultats nationaux et récemment régionaux ● Beaucoup de données par réseau récoltées mais seulement certaines sont diffusées
  • 79. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 79 L’enquête sur les réseaux de chaleur et de froid ● Rapport avec résultats nationaux et récemment régionaux ● Beaucoup de données par réseau récoltées mais seulement certaines sont diffusées Début de la liste des contenus CO2 des réseaux de chaleur – Source : arrêté du 11 avril 2018
  • 80. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 80 L’enquête sur les réseaux de chaleur et de froid ● Rapport avec résultats nationaux et récemment régionaux ● Beaucoup de données par réseau récoltées mais seulement certaines sont diffusées Graphique extrait du rapport Amorce sur laComparatif des modes de chauffage et Prix de vente moyen de la chaleur de 2015 (1 rapport par an)
  • 81. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 81 L’enquête sur les réseaux de chaleur et de froid ● Rapport avec résultats nationaux et récemment régionaux ● Beaucoup de données par réseau récoltées mais seulement certaines sont diffusées Début de la liste des parts renouvelables des réseaux dans leur mix énergétique et de leurs %ages de chaleur cogénérée – Source : Référentiel énergie-carbone (préparant la future réglementation des bâtiments neufs)
  • 82. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 82 L’enquête sur les réseaux de chaleur et de froid ● Rapport avec résultats nationaux et récemment régionaux ● Beaucoup de données par réseau récoltées mais seulement certaines sont diffusées Données à l’échelle du réseau de chaleur diffusées par le ministère en charge de l’énergie suite à la LTECV (art. 179) – Source : SDES (service statistiques du ministère)
  • 83. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 83 L’enquête sur les réseaux de chaleur et de froid ● Rapport avec résultats nationaux et récemment régionaux ● Beaucoup de données par réseau récoltées mais seulement certaines sont diffusées A venir (2021) : les consommations par point de livraison ou bâtiment Il manque encore les énergies utilisées (Géothermie ? Gaz ? UVE ? Bois ?…), les tracés...
  • 84. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 84 Fin du focus sur l’enquête des réseaux de chaleur/froid
  • 85. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 85 Modèle économique des RdC ● Un investissement capitalistique RdC Ecoquartier Hoche Nanterre 1,6MW bois et 3,4MW gaz 80 % EnR&R ~900 éq. logements -930 tonnes Co2/an €€€€€ ? L’écoquartier du Fort-Issy- les moulineaux Doublet géothermique basseT° (600m) 10 000MWh/an 78 % EnR&R ~1600 éq. logements -2000 tonnes Co2/an €€€€€ ? Aéroport d’Orly 10MW doublet géothermique (1800m) et 38MW gaz 40 000MWh/an -9000 tonnes Co2/an €€€€€€ ?
  • 86. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 86 Modèle économique des RdC ● Un investissement capitalistique RdC Ecoquartier Hoche Nanterre 1,6MW bois et 3,4MW gaz 80 % EnR ~900 éq. logements -930 tonnes Co2/an 3,45 millions d’€ HT L’écoquartier du Fort-Issy- les moulineaux Doublet géothermique basseT° (600m) 10 000MWh/an 78 % EnR ~1600 éq. logements -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
  • 87. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 87 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 (environ 13 % du total) puissance bois 1 MW à 650€/kW + 500m de réseau à 315€/m + études/frais (environ 9 % du total) puissance bois 4 MW à 500€/kW + 2km de réseau à 480€/m + études/frais (environ 8 % du total) 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 ● Quelques ordres de grandeurs
  • 88. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 88 Modèle économique des RdC ● Quel est le prix pour l’usager ? Prix moyen de la chaleur en 2016 : 72,7€TTC/MWh Source : Compétitivité des réseaux de chaleur en 2016 – Amorce : payant pour les non adhérants 2015 dispo gratuitement En moyenne, plus le taux d’EnR&R est important, plus le prix baisse
  • 89. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 89 Modèle économique des RdC ● Quel est le prix pour l’usager ? Attention...forte disparité d’1 réseau à l’autre, mais 90 % de la chaleur livrée est vendue à un prix compris en -30 et +30% de la moyenne
  • 90. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 90 Modèle économique des RdC ● Qu’y a-t-il dans le prix ? P r o d u c tio n d e c h a le u r 3 3 % C h a u f f e r ie ( h o r s p r o d u c tio n d e c h a le u r ) 2 8 % D is tr ib u tio n d e c h a le u r 3 0 % E tu d e s e t f r a is 9 % C o û t s d 'in v e s t is s e m e n t : r é p a r t it io n p a r p o s t e Étude ADEME/Perdurance 2009 – Réseau de chaleur bois + appoint gaz Coûts d’investissement HT et hors aides publiques
  • 91. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 91 Modèle économique des RdC ● Qu’y a-t-il dans la facture ? Une facture en 2 parties ● PartVariable : R1 [€/MWh] ● Combustible (P1) ● Part fixe : R2 [€/kW.an ou €/m².an] ● Exploitation (P2/P3) ● Amortissement (P4) Une facture globale : ● Entretien ● Exploitation et redevances ● GER Source : Amorce
  • 92. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 92 Modèle économique des RdC ● Evolution de la facture La part variable (R1) est indexée sur le prix des combustibles : elle est potentiellement volatile. La part fixe (R2) est plus importante pour les réseaux de chaleur que pour les systèmes individuels de chauffage (chaudière gaz/fioul, …) et plus prévisible et stable dans le temps. Plus d’info sur la fiche 4 pages Cerema «
  • 93. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 93 Modèle économique des RdC ● Variations en fonction de l’énergie principale Source : Compétitivité des réseaux de chaleur en 2016 – Amorce : payant pour les non adhérants 2015 dispo gratuitement Forage géothermique cher Chaleur géothermique pas chère Pas d’investissement pour une chaufferie car usine déjà existante hors réseau
  • 94. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 94 Modèle économique des RdC ● Les aides financières Le fonds chaleur distribué par l’ADEME ● Conditions ● Au moins 50 % d’EnR (conseilADEME >65%) ● Densité thermique > 1,5MWh/an/ml ● Gros investissement ● Montant des aides ● Taux d’aides maximum = 60 % de l’investissement ● Niveau d’aide calculé « toutes aides confondues » ● Objectif de réduction de la facture de 5 % Nouveauté 2018 : aide les réseaux de froid renouvelable Plus d’info sur la page Le Fonds Chaleur en b Et les critères pour les réseaux d
  • 95. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 95 Le fonds chaleur sur 2009-2014
  • 96. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 96 Le fonds chaleur pour les réseaux
  • 97. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 97 Comparaison des modes de chauffage ● Retour sur l'étude Amorce – bâtiment RT2005 Source : Compétitivité des réseaux de chaleur en 2016 – Amorce : payant pour les non adhérents 2015 dispo gratuitement En coût global pour l’usager, les RdC vertueux sont, en moyenne, les moins chers
  • 98. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 98 Comparaison des modes de chauffage ● Retour sur l'étude Amorce – parc locatif social moyen Source : Compétitivité des réseaux de chaleur en 2016 – Amorce : payant pour les non adhérents 2015 dispo gratuitement En coût global pour l’usager, les RdC vertueux sont, en moyenne, les moins chers
  • 99. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 99 Comparaison des modes de chauffage ● Retour sur l'étude Amorce – et avec l’enveloppe ? Source : Compétitivité des réseaux de chaleur en 2016 – Amorce : payant pour les non adhérents 2015 dispo gratuitement En coût global chauffage+enveloppe, les RdC vertueux sont, en moyenne, les moins chers pour le MOA
  • 100. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 100 Comparaison des modes de chauffage ● Attention à l’évolution du prix du gaz/fioul/propane/butane Source : Compétitivité des réseaux de chaleur en 2016 – Amorce : payant pour les non adhérents 2015 dispo gratuitement ● Taxe sur les énergies carbonées (loi de finance 2014 : contribution climat énergie) introduite en 2014 et en augmentation avec valeur cible en 2030 (LTECV)
  • 101. Les RdC, un coût aujourd’hui, des économies demain → Une vision globale : pour comprendre l’intérêt économique des réseaux de chaleur, il faut changer nos échelles : du logement au quartier et du présent au futur.
  • 102. I. 3) Réseaux de chaleur : Les bases politiques
  • 103. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 103 Avant de voir la politique française, faisons un rapide tour du Monde de la situation des réseaux de chaleur/froid Pixabay.com
  • 104. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 104 RdC/F aux États-Unis ● Développement comme moyen d'utiliser la chaleur perdue lors de la production d'électricité à la fin du 19è siècle ● 1er réseau mondial : NewYork en 1877 ● Maintenant, développement avec la cogénération ● Augmentation du nb de réseaux de froid de par : – l'augmentation du prix de l'électricité lors des pics en été – l'interdiction d'utiliser des réfrigérants de classe I Carte des réseaux d'énergie aux Etats-Unis source IDEA
  • 105. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 105 RdC/F aux États-Unis ● Principaux usagers : secteur commercial et campus universitaires ● Fournissent 4 % des besoins de chauffage ● Pas de politique de développement claire (comme en France) ● L’image des réseaux comme système permettant de mobiliser fortement les EnR&R se renforce, l’International District Energy Association (IDEA) milite pour obtenir davantage de politiques de soutien fédérales pour les RdC → pour en savoir plus : Mémoire de thèse sur l’Analyse comparative de la situation des réseaux de chaleur et de froid en France et aux Etats-Unis
  • 106. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 106 RdC/F au Japon ● 1970 – 2000 : développement des réseaux de froid ● Après 2000 : diminution des réseaux ● Fournissent 0,4 % du chauffage et 4 % du refroidissement ● Peu d’EnR&R : 65% gaz naturel 18% EnR (combustion de déchets, biomasse, énergie thermique des rivières, géothermie, énergie solaire, etc.) 16 % électricité 1% ressources pétrolières → pour en savoir plus : Étude sur les réseaux de chaleur et de froid au Japon Réalisée en 2018 par le pôle développement durable – Service économique régional deTokyo
  • 107. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 107 Objectifs de développement des EnR&R en Europe Chiffres clés des énergies re SDES Des objectifs globalement plus forts dans l’Est
  • 108. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 108 Part de chauffage assurée par les RdC en Europe Source : IEA Plus de RdC dans l’Est. Lien avec les objectifs EnR&R plus ambitieux ?
  • 109. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 109 Source : IEA Pays-Bas ● Fin gaz naturel pour chaleur d’ici 2050 (89 % des foyers chauffés au gaz aujourd’hui) ● Augmentation géothermie et utilisation chaleur fatale ● Prévision de 20 % du chauffage par les RdC, dont 70 % chaleur fatale et 30 % géothermie. Mais pas de mesures concrètes pour l’instant. Source : DHCnews Part de chauffage assurée par les RdC en Europe Des précisions par pays
  • 110. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 110 Source : IEA Pays-Bas Fin gaz naturel pour chaleur d’ici 2050 (89 % des foyers chauffés au gaz aujourd’hui) Augmentation géothermie et utilisation chaleur fatale Prévision de 20 % du chauffage par les RdC, dont 70 % chaleur fatale et 30 % géothermie. Mais pas de mesures concrètes pour l’instant. Source : DHCnews Finlande ● Fin du charbon d’ici 2029 pour prod chaleur et élec ? (projet de loi) (26 % des besoins de chauffage urbain aujourd’hui) ● Augmentation gaz, biomasse et géothermie Source : DHCnews Part de chauffage assurée par les RdC en Europe Des précisions par pays
  • 111. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 111 Source : IEA Pays-Bas Fin gaz naturel pour chaleur d’ici 2050 (89 % des foyers chauffés au gaz aujourd’hui) Augmentation géothermie et utilisation chaleur fatale Prévision de 20 % du chauffage par les RdC, dont 70 % chaleur fatale et 30 % géothermie. Mais pas de mesures concrètes pour l’instant. Source : DHCnews Finlande Fin du charbon d’ici 2029 pour prod chaleur et élec ? (projet de loi) (26 % des besoins de chauffage urbain aujourd’hui) Augmentation gaz, biomasse et géothermie Source : DHCnews Royaume-Uni ● Aide de 320 millions de livres (environ 360M€) pour chauffage à faibles émissions dont RdC ● 2 % des logements raccordés RdC ● Objectif de x7 pour atteindre 8Mlogts ● Augmentation de la récupération de chaleur des centrales électriques et industries, réduction du gaz Source : DHCnews Part de chauffage assurée par les RdC en Europe Des précisions par pays
  • 112. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 112 Source : IEA Pays-Bas Fin gaz naturel pour chaleur d’ici 2050 (89 % des foyers chauffés au gaz aujourd’hui) Augmentation géothermie et utilisation chaleur fatale Prévision de 20 % du chauffage par les RdC, dont 70 % chaleur fatale et 30 % géothermie. Mais pas de mesures concrètes pour l’instant. Source : DHCnews Finlande Fin du charbon d’ici 2029 pour prod chaleur et élec ? (projet de loi) (26 % des besoins de chauffage urbain aujourd’hui) Augmentation gaz, biomasse et géothermie Source : DHCnews Royaume-Uni Aide de 320 millions de livres (environ 360M€) pour chauffage à faibles émissions dont RdC 2 % des logements raccordés RdC Objectif de x7 pour atteindre 8Mlogts Augmentation de la récupération de chaleur des centrales électriques et industries, réduction du gaz Source : DHCnews Allemagne ● 14 % du chauffage assuré par les RdC ● 30 % dans les villes > 100 000 hab ● Principales sources : gaz, charbon, progression de la biomasse ● Image positive des RdC ● Rôle important confié aux RdC pour réduire les émissions de GES Part de chauffage assurée par les RdC en Europe Des précisions par pays
  • 113. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 113 Source : IEA Pays-Bas Fin gaz naturel pour chaleur d’ici 2050 (89 % des foyers chauffés au gaz aujourd’hui) Augmentation géothermie et utilisation chaleur fatale Prévision de 20 % du chauffage par les RdC, dont 70 % chaleur fatale et 30 % géothermie. Mais pas de mesures concrètes pour l’instant. Source : DHCnews Finlande Fin du charbon d’ici 2029 pour prod chaleur et élec ? (projet de loi) (26 % des besoins de chauffage urbain aujourd’hui) Augmentation gaz, biomasse et géothermie Source : DHCnews Royaume-Uni Aide de 320 millions de livres (environ 360M€) pour chauffage à faibles émissions dont RdC 2 % des logements raccordés RdC Objectif de x7 pour atteindre 8Mlogts Augmentation de la récupération de chaleur des centrales électriques et industries, réduction du gaz Source : DHCnews Allemagne 14 % du chauffage assuré par les RdC 30 % dans les villes > 100 000 hab Principales sources : gaz, charbon, progression de la biomasse Image positive des RdC Rôle important confié aux RdC pour réduire les émissions de GES Part de chauffage assurée par les RdC en Europe Des précisions par pays Danemark ● 60 % du chauffage assuré par les RdC ● 98 % à Copenhague ● 6 logements sur 10 raccordés à un réseau ● Sources d’énergie : Charbon et fioul en baisse, gaz en hausse et EnR&R en hausse (chaleur de récupération, UIOM) Pour en savoir plus : rapport de stage 2014 Jérémy Cléro sur une comparaison Bretagne Danemark des réseaux de chaleur
  • 114. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 114 Source : IEA Pays-Bas Fin gaz naturel pour chaleur d’ici 2050 (89 % des foyers chauffés au gaz aujourd’hui) Augmentation géothermie et utilisation chaleur fatale Prévision de 20 % du chauffage par les RdC, dont 70 % chaleur fatale et 30 % géothermie. Mais pas de mesures concrète pour l’instant. Source : DHCnews Finlande Fin du charbon d’ici 2029 pour prod chaleur et élec ? (projet de loi) (26 % des besoins de chauffage urbain aujourd’hui) Augmentation gaz, biomasse et géothermie Source : DHCnews Royaume-Unis Aide de 320 millions de livres (environ 360M€) pour chauffage à faible émissions dont RdC 2 % des logements raccordés RdC Objectif de x7 pour atteindre 8Mlogts Augmentation de la récupération de chaleur des centrales électriques et industries, réduction du gaz Source : DHCnews Allemagne 14 % du chauffage assuré par les RdC 30 % dans les villes > 100 000 hab Principales sources : gaz, charbon, progression de la biomasse Image positive des RdC Rôle important confié aux RdC pour réduire les émissions de GES Danemark 55 % du chauffage assuré par les RdC 98 % à Copenhague 6 logements sur 10 raccordés à un réseau Sources d’énergie : Charbon et fioul en baisse, gaz en hausse et EnR&R en hausse (chaleur de récupération, UIOM) Suède ● + de 50 % logements chauffés par les RdC ● Quasiment 1 RdC par ville ● RdC alimentés à 65 % par de la biomasse (déchets bois, agricoles, cultures énergétiques et ménagers) ● Taxe carbone depuis 1981 ● Ex ville d’Enköping (20 000 hab) : RdC bois avec cogénération, 95 % des habitants sont reliés, la centrale fournit 60 % de l’électricité de la ville, aucune énergie fossile d’appoint grâce à un silo calorifugé de 20m de haut rempli d’eau chaude Pour en savoir plus : article Cerema sur un GT en Suède Part de chauffage assurée par les RdC en Europe Des précisions par pays
  • 115. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 115 The End of the world tour → Important développement des réseaux en Europe de l’Est → Développement des réseaux de froid aux États-Unis et au Japon Pixabay.com
  • 116. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 116 Demande de chaleur française en 2016 (=50 % de la consommation énergétique) Sources : CEREN – Ministry of Energy for the left graphic and SNCU’s report 2017 for the right graphic, RTE-Francefor the 16.7% renewable energy and recovery used for electricity
  • 117. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 117 Indépendance énergétique française : qu’à moitié ! Rapport du MTES Bilan énergétique de la France en 2016 On consomme 2x + que ce qu’on produit
  • 118. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 118 LTECV et PPE ● X5 la chaleur/froid EnR&R livrée par les réseaux de chaleur/froid à horizon 2030
  • 119. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 119 Synthèse des réseaux de chaleur dans la loi ● LTECV ✔ renforcement du pouvoirs des collectivités en matière d’énergie ✔ meilleure coordination des réseaux gaz, élec et chaleur ● MAPTAM ✔ Compétence à la métropole depuis le 1er janvier 2015 ● Directive Européenne ✔ Études pour récupérer la chaleur fatale (carte de chaleur, étude valorisation chaleur fatale) Lien article présentant la chronologie des principaux textes concernant les réseaux de chaleur KWh résidentiel- tertiaire 200 m KWh industrie- agriculture 1 km Besoins de chaleur des bâtiments PPE SRADDET PCAET SCoT PLU(i) Schéma directeur
  • 120. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 120 Oui mais pourquoi ? ● Sans les réseaux de chaleur : ● Pas de développement du chauffage au bois en zone urbaine (stockage, acheminement du bois, qualité de l’air) ● Pas de chauffage par la géothermie profonde (nécessité de mutualiser le forage) ● Pas de récupération de la chaleur rejetée par les usines et les centrales électriques (nécessité de collecter, transporter et distribuer la chaleur) ● Peu de flexibilité des sources d’énergie à moyen terme → unique moyen de mobiliser certains gisements de chaleur renouvelable et de récupération, en particulier en ville
  • 121. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 121 Les EnR&R dans les réseaux de chaleur 80 % des réseaux utilisent au moins 1 source renouvelable ou de récupération Source : Enquête réseaux de chaleur/froid sur 2016 (SNCU, SDES)
  • 122. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 122 Les EnR&R dans les réseaux français 53 % EnR&R 19,6 % EnR&R 0,05 % EnR&R Réseaux de chaleur Réseau français d’électricité Réseau français de gaz Panorama de l’électricité renouvelable en 2016 (RTE, Enedis, ADEeF) Enquête réseaux de chaleur/froid sur 2016 (SNCU, SDES) Panorama du gaz renouvelable en 2016 (GRDF, GRTgaz, SPEGNN, SER,TIGF)
  • 123. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 123 x13 poussières 5 600 mg/kWh Pollution aux particules du chauffage au bois mythe ou réalité ? France en contentieux européens sur les particules fines Chauffage au bois = 41 % des émissions nationales de particules fines, allant jusqu’à 80 % dans certaines zones en hiver (source : MTES sur senat.fr) → réalité ! Mais Source : cheminée ouverte Muriel Labonne x3 poussières 1 200 mg/kWh 1 poussières 420 mg/kWh Source : poele à granules Muriel Labonne Cergy-Pontoise - 25 MW Source : MTES-ADEME note de synthèse sur le Bois énergie et la qualité de l’air, 2009
  • 124. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 124 Particules x 1 000 Pollution aux particules du chauffage au bois mythe ou réalité ? Exemple du réseau de la métropole de Grenoble « MétroChaleur » particules Source : MétroChaleur sur Batiactu cciag.fr Particules x30 Source : cheminée ouverte Muriel Labonne Source : poele à granules Muriel Labonne Émissions de particules d’1 logement selon son mode de chauffage au bois
  • 125. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 125 Des contraintes réglementaires pour les chaufferies bois ● Des lois strictes pour les émissions des chaufferies biomasses >20 MW ● 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’Ademe
  • 126. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 126 L’évolution des EnR&R dans les réseaux de chaleur Source : DGEC, PPE
  • 127. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 127 4 axes pour développer les réseaux de chaleur renouvelable sur un territoire
  • 128. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 128 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)
  • 129. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 129 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)
  • 130. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 130 3. Extension (voire interconnexion) 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
  • 131. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 131 3. Extension Création de nouvelles branches sur un réseau existant ● Exemple : réseau de Nantes Centre-Loire ● Réseau créé en 1987 ● 2013-2017 : de 22 km à 85 km (objectif affiché) ● De 16000 à 41000 équivalents- logements
  • 132. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 132 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
  • 133. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 133 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 Evolution du prix du bois Source ADEME
  • 134. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 134 4. Création Création d’un réseau neuf (chaufferie et réseau de distribution) ● Exemple 2 - Urbain :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
  • 135. Une politique énergétique articulée sur le développement des réseaux de chaleur vertueux → Chaque filière énergétique peut et doit être mobilisée (bois, chaleur fatale, géothermie, solaire, biogaz…) → Développement des réseaux selon les 4 axes (densification, extension, verdissement, création)
  • 137. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 137 Quelle innovation urbaine a pu se développer plus facilement grâce aux réseaux de chaleur ? ● Le métro ● Les stations d’épuration collectives ● Les gratte-ciels
  • 138. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 138 Quelle innovation urbaine a pu se développer plus facilement grâce aux réseaux de chaleur ? Le métro Les stations d’épuration collectives Les gratte-ciels En centralisant la combustion nécessaire à la production de chaleur, on a pu éliminer le besoin de cheminées sur les toits des logements, et donc concentrer davantage d’occupants sur une petite surface au sol. CC JiuguangWang
  • 139. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 139 ● 100€ ● 500€ ● 1000€ Combien de chaleur est rejetée dans la nature par les centrales électriques, UIOM et industries en Europe ? (en € par an et habitant)
  • 140. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 140 Combien de chaleur est rejetée dans la nature par les centrales électriques, UIOM et industries en Europe ? (en € par an et habitant) 100€ 500€ 1000€ Source : association Euroheat & Power Coût annuel du chauffage d’un Français : ≈ 700€ x13
  • 141. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 141 Laquelle de ces sources d’énergie est exploitée par un réseau de chaleur ? ● Noyaux de fruits ● Chaleur d’un crématorium ● Chaleur de serveurs informatiques
  • 142. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 142 Laquelle de ces sources d’énergie est exploitée par un réseau de chaleur ? ● Noyaux de fruits ● Chaleur d’un crématorium ● Chaleur de serveurs informatiques Noyaux de fruits d’une usine Andros réseau de Cransac (Aveyron)→ Crématorium Halmstad (Suède), Aalborg (Danemark)→ Datacenter réseauVal d’Europe (Marne-la-Vallée)→
  • 143. II. 1) Réseaux de chaleur et Bâtiments existants
  • 144. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 144 Bâtiment(résidentiel-tertiaire) en France47 % de la consommation d’énergie finale 17 % des émissions de gaz à effet de serre Source : SDES chiffres clés de l’énergie édition 2018 Source : SDES chiffres clés du climat édition 2018 p.37
  • 145. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 145 50% de l’énergie consommée en Europe et en France l’est sous forme de chaleur
  • 146. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 146 Graphique : CEREN, 2010 84% de l’énergie consommée dans le logement en France l’est sous forme de chaleur
  • 147. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 147 « Grâce aux bâtiments basse consommation et bientôt positifs, nous n’avons plus besoin de nous préoccuper du chauffage des bâtiments. » © 20th Century Fox
  • 148. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 148 La ville de 2010, 2020, 2050 ● 2010 : ● 100% du bâti existait avant la RT 2012 ● 2020 : ● 90% date d'avant la RT 2012 ● 45% du bâti date d'avant 1975 ● 2050 : ● 70% de la ville française a été construite avant la RT2012 ● 30-40% avant 1975 Paris, 2010Paris, 2010 Paris, 2050 (à 30% près)Paris, 2050 (à 30% près) Photo hdxwallpapers.com
  • 149. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 149 → Toujours plus des 3/4 des consommations énergétiques des bâtiments sous forme de chaleur en 2050 Scénarios énergie-climat ADEME 2035-2050 84 % de chaleur 80 % de chaleur 1 % froid 75 % de chaleur 1,6 % froid
  • 150. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 150 Donc : on ne peut pas compter sur la seule performance énergétique des bâtiments pour résoudre le problème du chauffage dans les délais impartis. Le mythe du bâtiment qui sauve le monde en ne consommant plus d’énergie
  • 151. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 151 L’action sur le chauffage des bâtiments existants est indispensable ● Réduire les consommations (lorsque c’est possible) ● Remplacer les énergies non renouvelables et/ou émettrices de GES par des énergies renouvelables et décarbonées → Ni la RT2005, ni la RT2012, ni le bâtiment à énergie positive ne sauvent le monde en 2020 ou 2050 (peut-être plus tard...)
  • 152. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 152 Les sources de chaleur renouvelables et de récupération en système individuel et en réseau de chaleur Sources Et part 2016 dans la chaleur renouvelable Système individuel Réseau de chaleur Chauffage ECS Chauffage ECS Bois 71% X X X X Géothermie directe 0,9 % X X X Pompes à chaleur (aérothermie, géothermie) 18,5 % X X X X Solaire 1,4 % X X X X Biogaz 1,4 % X X UVE 6,8 % X X
  • 153. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 153 Les questions à régler pour l’occupant du bâtiment – et son voisinage ● Impact visuel ● Consommation d’espace ● Nuisances (bruit, pollution locale, ...) ● Maintenance ● Coût d’investissement, coût de fonctionnement
  • 154. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 154 Bois-énergie décentralisé La chaudière/poêle bois individuelle ● Impact visuel : cheminée en toiture, stockage de bois ● Consommation d’espace : foyer ou poêle dans une pièce ● Nuisances : fumées/poussières/particules ● Maintenance : rangement du bois, alimentation du foyer, évacuation des cendres, nettoyage du conduit Photos MTES
  • 155. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 155 Géothermie La géothermie superficielle avec PAC ● Pré-requis : surface pour installer les capteurs ● Impact visuel : - ● Consommation d’espace : nulle en service, mais emprise souterraine importante (surfacique ou en profondeur) ● Nuisances : appauvrissement du sol parfois observé Photo geothermie-perspectives.fr ● Maintenance : contrôle des fluides frigorigènes s’il y en a
  • 156. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 156 Aérothermie Les PAC air-air ● Impact visuel : PAC ou partie à installer en extérieur ● Consommation d’espace : faible à moyenne ● Nuisances : bruit (certains modèles de PAC), augmente la t°C de l’air (problématique en ville avec les îlots de chaleur) ● Maintenance : contrôle des fluides frigorigènes, nettoyage poussière... Photos MTES et distributeur de PAC
  • 157. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 157 Solaire thermique Chauffe-eau solaire ● Pré-requis : orientation de la toiture ● Impact visuel : panneaux solaires en toiture (+ ou - visible) ● Consommation d’espace : aucune dans le bâtiment (mais nécessite des m² de toiture) ● Nuisances : - ● Maintenance : panneaux à entretenir Images SDAP 04 / Cotita Centre-Est
  • 158. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 158 Réseau de chaleur Sous-station d’immeuble(s) ● Pré-requis : réseau à proximité ● Impact visuel : échangeur thermique dans un local ou enterré ● Consommation d’espace : ● Quelques m² pour un ensemble de logements ● Nulle, en général, pour un logement ● Nuisances : - ● Maintenance : - Sous-station individuelle Installée dans le garage, à côté du chauffe-eau Photo CC Ulrichulrich / Wikimedia Commons Sous-station 700kW Pour env. 60 lgts anciens ou 140 lgts RT2005 Photo CC Ulrichulrich / Wikimedia Commons Réseau de chaleur de Saint-Jean- de-Boiseau Sous-station 300kW Pour env. 30 lgts anciens ou 70 lgts RT2005
  • 159. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 159 Le raccordement à un réseau de chaleur permet une très forte mobilisation des EnR&R pour le chauffage et l’ECS, avec un impact quasi nul sur le bâtiment et pour les occupants.Image CC bjornmeansbear / Compfight
  • 160. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 160 Un exemple... Réseau de chaleur de Cergy-Pontoise : ● Avant 2009 : ● 2009 : installation d’une chaufferie bois ● Après 2009 : UIOM charbon fio ul UIOM bois gaz Photobioenergie-promotion.fr 25 000 logements et 600 000 m² de bureaux passent de 45 % à 70 % de chaleur renouvelable, sans travaux sur les bâtiments ou dans les rues
  • 161. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 161 Aides pour le raccordement à un réseau de chaleur renouvelable ● Crédit d’impôt (CITE) - BOI-IR-RICI-280-30-10-20180706 Paiement des travaux puis déduction d’une partie des coûts sur les impôts à payer sur l’année concernée pour le raccordement à un réseau de chaleur vertueux (branchement privé, échangeur, comptage…) ● Certificats d’économie d’énergie (CEE) – brochure CEE du ministère en charge de l’énergie Les fournisseurs d’énergie sont obligés de faire faire des économies d’énergie à ceux qui en consomment. Aides pour le raccordement à un réseau de chaleur ou de froid vertueux Quelleenergie.fr
  • 162. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 162 Aides pour les bâtiments raccordés à un réseau de chaleur renouvelable ● TVA réduite – BOI-TVA-LIQ-30-20-20-20121030 TVA à 5,5 % sur la part consommation (R1) si la chaleur est produite à + de la moitié par des EnR&R ● Chèque énergie – décret du 6 mai 2016 Depuis le 1er janvier 2018, chèque donné aux ménages en précarité énergétique (soumis à des conditions de revenus) pour aider au paiement de la facture énergétique. (voir guide chèque énergie du ministère en charge de l’énergie) rouchenergies.fr
  • 163. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 163 Conséquence de la rénovation de bâtiments existants raccordés à un réseau de chaleur ● Comptage obligatoire en sous-station pour les réseaux de chaleur et de froid depuis 2015 – loi Grenelle 2 + art.27 de la loi de transition énergétique qui renforce les sanctions (1500€) ● Réduction de la puissance souscrite dans le contrat énergie en cas de rénovation (isolation) – décret du 28 décembre 2011 relatif au réajustement de la puissance souscrite dans les contrats d’abonnement aux réseaux de chaleur Permet de réduire la facture (baisse du R2 en + du R1) des usagers faisant des efforts de diminution des consommations énergétiques
  • 164. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 164 ● Classement = procédure permettant de rendre obligatoire le raccordement à un réseau sur certaines zones pour les bâtiments neufs et rénovés - dispositif ancien (1980), complètement revu par les lois Grenelle et intégré le 30 déc 2015 au code de l’énergie Conséquence de la rénovation de bâtiments existants raccordés à un réseau de chaleur Cas particulier d’1 réseau classé ● Soumis à 3 conditions
  • 165. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 165 ● En cas de remplacement du système de chauffage ou de refroidissement > 30kW d’un bâtiment situé dans la zone de raccordement d’un réseau classé, celui-ci est obligé de se raccorder ● Il s’agit de gros bâtiments, peu nombreux, le classement oblige surtout le raccordement des bâtiments neufs (voir partie suivante) Conséquence de la rénovation de bâtiments existants raccordés à un réseau de chaleur Cas particulier d’1 réseau classé
  • 166. L’action sur le chauffage des bâtiments existants est indispensable → Les réseaux de chaleur sont un bon moyen de répondre aux besoins des bâtiments avec un important panel d’EnR&R, peu de nuisances pour les usagers et le voisinage → Plusieurs aides sont mobilisables au niveau bâtiment
  • 167. II. 1) Réseaux de chaleur et Bâtiments neufs
  • 168. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 168 « Les bâtiments  neufs sont  maintenant passifs  voire positifs* et ne  consomment plus  de chaleur» © 20th Century Fox *Point de vu exprimé par certains acteurs, mais faux (en France  en tout cas)
  • 169. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 169 Résultats d’analyse de bâtiments basse consommation ● La consommation énergétique des postes réglementés, bien que diminuée, reste importante ● Chauffage + ECS ≈ 80 kWh/m².an dans l’habitat collectif Sources :ADEME 2012-2016 Bâtiments démonstrateurs à basse consommation d’énergie Cerema 2012-2017 Bâtiments démonstrateurs à basse consommation
  • 170. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 170 Résultats d’analyse de bâtiments basse consommation ● Le chauffage reste majoritaire dans la consommation ● Chauffage + ECS ≈ 75 % de la consommation des postes réglementés dans l’habitat collectif Sources :ADEME 2012-2016 Bâtiments démonstrateurs à basse consommation d’énergie Cerema 2012-2017 Bâtiments démonstrateurs à basse consommation
  • 171. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 171 Les bâtiments basse consommation neufs ou rénovés ont toujours besoin de chaleur. → il faut donc y répondre avec des énergies renouvelables et décarbonées
  • 172. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 172 ● Principe Depuis le 1er janvier 2008, le MOA d’une opération de construction > 1000 m² doit réaliser, avant le dépôt du PC, une étude de faisabilité technique et économique des diverses solutions d’approvisionnement en énergie de la construction. ● Cette mesure est destinée à favoriser les recours aux EnR&R et à utiliser les systèmes les plus performants Bâtiment en construction dans un écoquartier - METL Les mesures pour développer les EnR&R dans le neuf ● Étude d’approvisionnement
  • 173. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 173 1 000 m² 50 m² Pour PC déposés après le 1er janvier 2014 - article R111-22 du Code de la construction et de l’habitation - arrêté du 18 décembre 2007 - décret du 30 octobre 2013 modifiant l’article R111-22 du CCH - arrêté du 30 octobre 2013 Depuis 2014, cela concerne les bâtiments > 50m² Les mesures pour développer les EnR&R dans le neuf ● Étude d’approvisionnement
  • 174. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 174 Les mesures pour développer les EnR&R dans le neuf ● Étude d’approvisionnement 4 solutions à étudier dont au moins 3 de cette liste 1 000 m² 50 m² Pour PC déposés après le 1er janvier 2014
  • 175. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 175 • Exceptions – Celles qui existaient déjà (lieux de culte, constructions provisoires, etc.) ; – + les bâtiments faisant l’objet d’une obligation de recours à  une source d’énergie renouvelable du fait de la RT sont également exemptés. C’est notamment le cas des maisons individuelles. – + les extensions de bâtiment Les mesures pour développer les EnR&R dans le neuf ● Étude d’approvisionnement
  • 176. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 176 Les mesures pour développer les EnR&R dans le neuf ● Étude d’approvisionnement Conséquences pour les RdC Un bâtiment situé dans la zone de raccordement obligatoire d’un réseau de chaleur ou de froid classé est exempté d’étude d’approvisionnement Schéma montrant des zones de développement prioritaire à l'intérieur d'un périmètre de classement d'un réseau de chaleur/froid Étude d’approvisionnement en énergie
  • 177. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 177 Comment sont pris en compte les RdC dans la RT2012 ? ● Application obligatoire, pour les bâtiments de l’article R111-20-6 du CCH, depuis le 1er janvier 2013 ● Principe : Cep < Cepmax
  • 178. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 178 Comment sont pris en compte les RdC dans la RT2012 ? ● Principe : Cep < Cepmax ● Application obligatoire, pour les bâtiments de l’article R111-20-6 du CCH, depuis le 1er janvier 2013
  • 179. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 179 Comment sont pris en compte les RdC dans la RT2012 ? ● Obligation de recours aux EnR pour les maisons individuelles ● L’article 16 de l’arrêté du 26 octobre 2010 précise que cette exigence peut être atteinte par au moins l’une de ces 3 solutions : ● Produire de l’ECS à partir d’un système solaire thermique certifié ● Être raccordé à un RdC alimenté à plus de 50 % par des EnR&R ● Démontrer que la contribution des EnR au Cep du bâtiment est ≥ 5 kWhep/(m².an)
  • 180. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 180 ● Contenus CO2 des réseaux publiés annuellement par arrêté (dit « arrêté DPE ») → arrêté du 11 avril 2018  Extrait de l’Arrêté du 11 avril 2018 relatif à la mise à jour des contenus en CO2 des réseaux de chaleur et de froid et modifiant l'arrêté du 15 septembre  2006 relatif au DPE pour les bâtiments existants proposés à la vente en France métropolitaine ● Suite à l’enquête annuelle des réseaux de chaleur et de froid (voir le focus sur l’enquête dans la partie précédente) Comment sont pris en compte les RdC dans la RT2012 ?
  • 181. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 181 Calcul du contenu CO2 énergie entrante 1 x son contenu CO2 + énergie entrante 2 x son contenu CO2... [kg équivalent CO2] Quantité d’énergie livrée aux sous-stations [kWh] Exemple Réseau bois appoint gaz ● utilise 10 800 MWh de bois ● 1 000 MWh de gaz naturel ● livre 20 500 MWh en sous- stations ? Contenu CO2 [kgéqCO2 /kWhénergie finale ] Bois, biomasse 0,013 Gaz naturel 0,234 Fioul domestique 0,300 Charbon 0,384 Gaz propane ou butane 0,274 Électricité 0,180 en saison de chauffage 0,040 hors saison de chauffage Contenus CO2 des énergies de l’ annexe 4 de l’arrêté DPE
  • 182. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 182 Exemple Réseau bois appoint gaz ● utilise 10 800 MWh de bois ● 1 000 MWh de gaz naturel ● livre 20 500 MWh en sous- stations 10 800 x 0,013 + 1 000 x 0,234 20 500 18 géqCO2 /kWh Contenu CO2 [kgéqCO2 /kWhénergie finale ] Bois, biomasse 0,013 Gaz naturel 0,234 Fioul domestique 0,300 Charbon 0,384 Gaz propane ou butane 0,274 Électricité 0,180 en saison de chauffage 0,040 hors saison de chauffage ContenusCO2 des énergies de l’ annexe 4 de l’arrêté DPE Calcul du contenu CO2 énergie entrante 1 x son contenu CO2 + énergie entrante 2 x son contenu CO2... [kg équivalent CO2] Quantité d’énergie livrée aux sous-stations [kWh]
  • 183. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 183 Source : enquête réseaux de chaleur/froid sur 2016 Contenus CO2 ● Ordre de grandeur et situation des réseaux [kgéqCO2 /kWh]
  • 184. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 184 ● Délais de publication des contenus CO2 longs et nécessite 1 an de fonctionnement : Mise en service juillet année N 1 an de marche juillet N+1 Réponse enquête juin N+2 Publication juillet N+3 Exemple de délai de publication du contenu CO2 d’un nouveau réseau 3 ans → D’où leTitreV pour les nouveaux réseaux et les réseaux changeant de mix énergétique Comment sont pris en compte les RdC dans la RT2012 ?
  • 185. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 185 RdC et RT2012 –TitreV ● Commission titreV réseaux de chaleur ● Depuis fin 2011 ● ≈ 6 commissions / an ● 59 réseaux ont eu leur contenu CO2 agréé par cette commission titreV pour l’instant voir liste actuelle ici ou titreV réseaux ici ● La commission titreV agrée un contenu CO2 provisoire (pour les réseaux neufs et modifiés), c’est la réponse à l’enquête annuelle qui prend le relais
  • 186. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 186 186 Calcul du contenu CO2 méthodeTitreV énergie entrante 1 x son contenu CO2 + énergie entrante 2 x son contenu CO2... [kg équivalent CO2] Quantité d’énergie livrée aux sous-stations [kWh] Exemple Réseau bois appoint gaz ● utilise 10 800 MWh de bois ● 1 000 MWh de gaz naturel ● 8 MWh d’électricité l’hiver et 2 MWh l’été ● livre 20 500 MWh en sous-stations Contenu CO2 [kgéqCO2 /kWhénergie finale ] Bois, biomasse 0,013 Gaz naturel 0,234 Fioul domestique 0,300 Charbon 0,384 Gaz propane ou butane 0,274 Électricité 0,180 en saison de chauffage 0,040 hors saison de chauffage Contenus CO2 des énergies de l’ annexe 4 de l’arrêté DPE Conso électrique des auxiliaires x contenu CO2 de l’électricité ● Prise en compte de la consommation électrique des auxiliaires de génération (chaufferie) et de distribution (pompes de circulation réseau primaire) ?
  • 187. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 187 187 Calcul du contenu CO2 méthodeTitreV énergie entrante 1 x son contenu CO2 + énergie entrante 2 x son contenu CO2... [kg équivalent CO2] Quantité d’énergie livrée aux sous-stations [kWh] Exemple Réseau bois appoint gaz ● utilise 10 800 MWh de bois ● 1 000 MWh de gaz naturel ● 8 MWh d’électricité l’hiver et 2 MWh l’été ● livre 20 500 MWh en sous-stations Contenu CO2 [kgéqCO2 /kWhénergie finale ] Bois, biomasse 0,013 Gaz naturel 0,234 Fioul domestique 0,300 Charbon 0,384 Gaz propane ou butane 0,274 Électricité 0,180 en saison de chauffage 0,040 hors saison de chauffage Contenus CO2 des énergies de l’ annexe 4 de l’arrêté DPE Conso électrique des auxiliaires x contenu CO2 de l’électricité ● Prise en compte de la consommation électrique des auxiliaires de génération (chaufferie) et de distribution (pompes de circulation réseau primaire) 10 800 x 0,013 + 1 000 x 0,234 20 500 18 géqCO2 /kWh 8x0,180 + 2x0,040
  • 188. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 188 RdC et RT2012 –TitreV ● GuideTitreV ● Et FAQ
  • 189. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 189 Et après la RT2012 ? Expérimentation E+C- (préparant la future RE2020) C- pour diminution du Carbone (niveau C1 accessible et C2 plus performant) Réduction des impacts environnementaux du bâtiment tout au long de son cycle de vie (de la production de ses éléments à sa déconstruction) Niveau d’émissions de GES max sur l’ensemble du cycle de vie du bâtiment [kgéqCO2 /m²SDP ] Niveau d’émissions de GES max des produits de construction et équipements sur le cycle de vie du bâtiment
  • 190. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 190 Et après la RT2012 ? Expérimentation E+C- (préfigurant la future RE2020) E+ pour Énergie positive (bâtiment producteur pour E4) réduction des besoins, efficacité des systèmes, recours aux EnR&R pour réduire la consommation fossile La RT2012 s’applique encore. Il y a donc toujours le Cepmax limitant la conso de chauffage, refroidissement, éclairage, ECS et auxiliaires Cep,nr Pep,r,ex Niveau d’émissions de GES max sur l’ensemble du cycle de vie du bâtiment [kgéqCO2 /m²SDP ] Niveau d’émissions de GES max des produits de construction et équipements sur le cycle de vie [kWhep / (m²SRT .an)] et C- pour diminution du Carbone (niveau C1 accessible et C2 plus performant) Réduction des impacts environnementaux du bâtiment tout au long de son cycle de vie (de la production de ses éléments à sa déconstruction)
  • 191. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 191 Prise en compte des réseaux de chaleur dans l’expérimentation E+C- (préfigurant la future RE2020) Eges = IPCE + IConso&RejetEau + Ichantiier + IConsoEnergie Cef,chaleur x contenu CO2 x 50 ans ramené à la SdP [kgéqCO2 /m²SdP ] Annexe 7 de l’ « arrêté DPE » → arrêté du 11 avril 2018 maj tous les ans, puis contenu CO2 en ACV Impacts du réseau secondaire C- pour diminution du Carbone (niveau C1 accessible et C2 plus performant) Réduction des impacts environnementaux du bâtiment tout au long de son cycle de vie (de la production de ses éléments à sa déconstruction)
  • 192. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 192 Prise en compte des réseaux de chaleur dans l’expérimentation E+C- (préfigurant la future RE2020) E+ pour Énergie positive (bâtiment producteur pour E4) réduction des besoins, efficacité des systèmes, recours aux EnR&R pour réduire la consommation fossile Toujours la McGES qui augmente la Cepmax de 0 à 30 % selon le contenu CO2 du réseau BilanBEPOS = Cep,nr – Pep,r,ex ≤ BilanBEPOSmax Eges = IPCE + IConso&RejetEau + Ichantiier + IConsoEnergie Cef,chaleur x contenu CO2 x 50 ans ramené à la SdP Cef,chaleur x (1 - part EnR&R) Annexe 6 du référentiel E+C- et [kgéqCO2 /m²SdP ] Annexe 7 de l’ « arrêté DPE » → arrêté du 11 avril 2018 maj tous les ans, puis contenu CO2 en ACV Impacts du réseau secondaire [kWhep /(m²SRT .an)] C- pour diminution du Carbone (niveau C1 accessible et C2 plus performant) Réduction des impacts environnementaux du bâtiment tout au long de son cycle de vie (de la production de ses éléments à sa déconstruction)
  • 193. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 193 Et à l’échelle d’un quartier ? Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers Source : IAU-IDF biblio.sarthe.fr Galerie multi-réseaux à Copenhague
  • 194. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 194 Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers Facteurs favorisant ● Morphologie urbaine adéquate linéaire réseau L linéaire réseau 3L linéaire réseau 2L Source : IAU-IDF
  • 195. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 195 Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers Facteurs favorisant ● Morphologie urbaine adéquate ● Densité énergétique correcte
  • 196. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 196 Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers Facteurs favorisant ● Morphologie urbaine adéquate ● Densité énergétique correcte ● Mixité d’usage (foisonnement) 10 kW 10 kW Total à installer : 20 kW Total à installer : 12 kW 12 kW
  • 197. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 197 Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers Facteurs favorisant ● Morphologie urbaine adéquate ● Densité énergétique correcte ● Mixité d’usage (foisonnement) ● EnR&R à proximité (UVE, datacenter, géothermie…) biblio.sarthe.fr
  • 198. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 198 Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers Facteurs favorisant ● Morphologie urbaine adéquate ● Densité énergétique correcte ● Mixité d’usage (foisonnement) ● EnR&R à proximité (UVE, datacenter, géothermie…) ● Réseau existant à proximité
  • 199. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 199 Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers Facteurs favorisant ● Morphologie urbaine adéquate ● Densité énergétique correcte ● Mixité d’usage (foisonnement) ● EnR&R à proximité (UVE, datacenter, géothermie…) ● Réseau existant à proximité ● Planning court et maîtrisé Conception PC Travaux lot 1 Travaux lot 2 livraison 2017 Janv 2018 2018 2019 Fin 2019
  • 200. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 200 Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers Facteurs favorisant ● Morphologie urbaine adéquate ● Densité énergétique correcte ● Mixité d’usage (foisonnement) ● EnR&R à proximité (UVE, datacenter, géothermie…) ● Réseau existant à proximité ● Planning court et maîtrisé ● Mutualisation des travaux de voirie Galerie multi-réseaux à Copenhague
  • 201. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 201 Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers Facteurs favorisant ● Morphologie urbaine adéquate ● Densité énergétique correcte ● Mixité d’usage (foisonnement) ● EnR&R à proximité (UVE, datacenter, géothermie…) ● Réseau existant à proximité ● Planning court et maîtrisé ● Mutualisation des travaux de voirie ● Besoin de froid et EnR&R basse température (géothermie, fleuve…) ou chaleur fatale Évolution des ventes d’énergie du réseau de chaleur et de froid de Montpellier Source : SERM
  • 202. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 202 Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers Facteurs favorisant ● Morphologie urbaine adéquate ● Densité énergétique correcte ● Mixité d’usage (foisonnement) ● EnR&R à proximité (UVE, datacenter, géothermie…) ● Réseau existant à proximité ● Planning court et maîtrisé ● Mutualisation des travaux de voirie ● Besoin de froid et EnR&R basse température (géothermie, fleuve…) ou chaleur fatale ● Présence d’1 ou plusieurs gros consommateur stable (piscine, hôpital…) Piscine du Grand Nancy Source : grandnancy.eu
  • 203. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 203 Réseaux de chaleur/froid et écoquartiers Facteurs favorisant ● Morphologie urbaine adéquate ● Densité énergétique correcte ● Mixité d’usage (foisonnement) ● EnR&R à proximité (UVE, datacenter, géothermie…) ● Réseau existant à proximité ● Planning court et maîtrisé ● Mutualisation des travaux de voirie ● Besoin de froid et EnR&R basse température (géothermie, fleuve…) ou chaleur fatale ● Présence d’1 ou plusieurs gros consommateur stable (piscine, hôpital…) ● Volonté politique Voeux 2018 St-Malo Source : ouest-france
  • 204. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 204Ces diapo sont librement inspirées voire reproduites de présentations de Stéfan Le Dû
  • 205. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 205 Mobilisation massive des EnR&R ● Augmentation de la part EnR&R des réseaux de chaleur ● D’abord avec les gisements massifs et facilement mobilisables 20202010 2030 2040 2050 Source : enquête nationale sur les réseaux de chaleur et de froid ● Bois-énergie ● Incinération déchets ● Géothermie profonde 75 % EnR&R ? 2020
  • 206. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 206 Réseaux basse température 20202010 2030 2040 2050 ● Principalement dans les nouveaux quartiers, mais aussi au fur et à mesure des rénovations de bâtiments, et de réseaux existants Source : Cerema
  • 207. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 207 + de réseaux de froid 20202010 2030 2040 2050 ● Augmentation du besoin, surtout en zone urbaine (îlot de chaleur urbain) ● Où l’air se refroidit plus lentement la nuit ● De 2°C à + de 10°C ● sur les plus grosses agglo Où est 75 % de la population Source : présentation Météo France au groupe d’échanges Amorce sur les réseaux de froid en octobre 2018 ● Et des exigences : fluides frigorigènes, émissions de GES, EnR&R...
  • 208. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 208 + de sources d’EnR&R 20202010 2030 2040 2050 ● Développement d’autres EnR&R : ● solaire thermique ● géothermie superficielle (avec PAC) ● récupération sur eaux usées, data-centers, bâtiments, etc. ● éolien (stockage thermique)
  • 209. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 209 Stockage de la chaleur 20202010 2030 2040 2050 ● Techniquement au point depuis l’invention de l’eau chaude ● Permet de lisser les pics de demande d’énergie ● Stockage journalier ● Stockage inter-saisonnier ● + d’efficacité et + d’EnR&R (évite l’appoint gaz pour les pointes) Homme des cavernes dans sa piscine d'eau chaude – 250000 av. JC P h o t o G e i c o Photo Eurosun via INES Stockage inter-saisonnier de 12000m3 (Friedrichshaffen, Allemagne)
  • 210. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 210 Réseaux très basse température ● Encore plus de sources EnR&R ● Réseau pour chaleur et froid avec PAC : ● En été, une eau à 20°C peut servir de source froide à une PAC pour refroidir les bâtiments ● En hiver, une eau à 20°C peut servir de source chaude à une PAC pour chauffer ● Selon les besoins des bâtiments, quelque soit la saison, le réseau peut fournir du froid ou du chaud (galerie marchande, chambres froides, etc. peuvent avoir besoin de froid toute l’année) Source : Cerema 20202010 2030 2040 2050
  • 211. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 211 Réseaux très basse température 20202010 2030 2040 2050 ● Exemples : ● Écoquartier Ginko au Nord de Bordeaux réseau de chaleur 77 % bois, 7 % biogaz et 16 % gaz avec boucle d’eau décentralisée entre 20 et 35°C pour galerie marchande, EHPAD, bureaux et logements. Utilisation de la chaufferie bois en hiver des condenseurs adiabatiques l’été. Normalement pas de production en mi- saison. ● Réseau de chaleur et de froid géothermique à Bègles (Bordeaux) 250m de profondeur sur nappe à 20°C + PAC décentralisées réversibles. ✔ Produit 48 % de chaud en hiver à 50/30°C ✔ et 52 % de froid en été à 7/13°C Source : Cofely
  • 212. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 212 Smart Grid thermique 20202010 2030 2040 2050 ● Capteurs communicants ● sous-stations intelligentes ● régulateurs intelligents ● Prise en compte des bâtiments intelligents, de la météo, des smart grid électriques...
  • 213. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 213 Smart Grid thermique 20202010 2030 2040 2050 ● Réseau de transfert entre les bâtiments : ● Ville = somme de bâtiments consommateurs d’énergie, de bâtiments passifs et de bâtiments producteurs d’énergie ● Le réseau de chaleur/froid permet l’échange d’énergie entre bâtiments ● Le réseau de chaleur/froid 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 des énergies, température extérieure…) ● Exemple Smart Energy Paris-Saclay en cours de construction : combinaison du réseau de chaleur et de froid (géothermie, data center) et d’un smart grid électrique
  • 214. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 214 Utiliser de la chaleur pour les besoins de chaleur ! 20202010 2030 2040 2050 ● En France, les besoins d’énergie sont 50 % chaleur/froid, 35 % mobilité et 15 % électricité ● Avec la diminution du nucléaire, l’électricité produite doit être réservée aux besoins d’électricité et de mobilité ● Avec la diminution des énergies fossiles, le gaz doit être réservé aux besoins de mobilité ● Il reste donc les réseaux de chaleur/froid pour répondre aux besoins de chaleur/froid ! ● De nombreux appareils sont alimentés en gaz et électricité alors qu’ils ont besoin de chaleur/froid ● En Suède, les lave-linge et lave-vaisselle sont raccordés au réseau de chaleur de Göteborg pour un nouveau quartier et des immeubles existants (les appareils sont en commun en bas d’immeuble), ainsi que le ferry lorsqu’il est à quai (bateau de liaison entre villes européennes) pour son chauffage
  • 215. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 215 Des réseaux couvrant plusieurs villes 20202010 2030 2040 2050 ● Actuellement les réseaux de chaleur/froid couvrent moins de 6 % des besoins en France ● A l’horizon 2030 ce sera environ 5 x plus, et à l’horizon 2040 encore plus ● Pour assurer ce développement, les réseaux vont se densifier, s’étendre et s’interconnecter ● Exemple : au Danemark, où les réseaux de chaleur couvrent plus de 63 % des besoins de chauffage, des interconnexion de réseaux parfois sur plus de 100 km (réseau de Conpenhague de 50 km)
  • 216. 16 novembre 2018 – cours EnR-réseaux de chaleur 216 Des réseaux 100 % EnR&R 20202010 2030 2040 2050 ● Les réseaux de chaleur/froid mobilisent toutes les EnR&R (bois, géothermie, solaire, éolien, eau, industries, bâtiments, paille, noyaux de fruit…) ● Les smart grid thermiques et le stockage sont en place ● Les réseaux d’énergie sont répandus et fonctionnent de façon intelligente et complémentaire
  • 217. Le gisement mobilisable dans les bâtiments neufs est plus faible que dans l’existant mais reste conséquent → Les réseaux de chaleur peuvent s’adapter aux plus faibles besoins des bâtiments neufs (mobilisation d’EnR&R pas chère, à plus basse température) d’où leur prise en compte dans la RT2012 et la future RE2020 → Vers une énergie 100 % EnR&R ?
  • 218. La synthèse des synthèses de ce cours sur les réseaux de chaleur/froid → Un système encore peu connu et avec une mauvaise image persistante → Regain pour leur contribution aux objectifs de réduction des émissions de GES → Permettent une mobilisation massive des EnR&R pour alimenter les bâtiments → Une vision en coût global, durable et élargie à l’échelle du quartier et de la ville nécessaire pour pas se planter ! → Un système qui a sa place pour atteindre une énergie française décarbonée
  • 219. 219 Muriel Labonne Cheffe de projet énergie-climat au Cerema 03 85 86 67 30 Muriel.labonne@cerema.fr Pôle Réseaux de Chaleur reseaux-chaleur@cerema.fr www.reseaux-chaleur.fr / blog.reseaux-chaleur.fr twitter.com/reseaux_chaleur Des diapo sont librement inspirées voire reproduites de présentations (innovations dans les réseaux de chaleur et  bâti ancien) de Stéfan Le Dû

Notes de l'éditeur

  1. Sécurité également. Notamment pas mal de bailleur sociaux qui préferent car n’ont pas confiance avec chaudière individuelle gaz.
  2. Sécurité également. Notamment pas mal de bailleur sociaux qui préferent car n’ont pas confiance avec chaudière individuelle gaz.
  3. RdC comme c’estun moyen de chauffage du bâtiment mais à l’échelle du quartier statut un peu compliqué...surtout pour notre ministère coupé en deux ! (dgec chargé des RdC mais Dgaln qui fait la RT...)
  4. Capitalistique un mot savant pour dire que ça coute cher. Alors oui ça coute cher mais ça dure longtemps Combien ça coûte ? Combien ça rapporte ? Quel temps de retour de l’investissement ? Quels risques financiers ? Qui paie quoi à qui ?
  5. Régie pour les petits réseaux
  6. Régie pour les petits réseaux
  7. Attention il y a un ecart type assez important. C’est la difficulté en RdC...les gens veulent des formules magiques. Voila les consos annuels du quartier, un RdC me coute combien... IL faut des pas de temps horraires,pour la conso et la puissance, les tracés, donc savoir déjà ou on mettra la chaufferie, il faut aussi connaître le type de sous-sol et de voirie, le phasage possible des travaux. Etc... Donc dans des configurations a priori similaires au niveau puissance ettype de quartier, il peut y avoir des écarts énormes
  8. Capitalistique un mot savant pour dire que ça coute cher. Alors oui ça coute cher mais ça dure longtemps Combien ça coûte ? Combien ça rapporte ? Quel temps de retour de l’investissement ? Quels risques financiers ? Qui paie quoi à qui ?
  9. Pas de régulation ni de péréquation nationale, le prix dépend de chaque territorie
  10. Dans exploitation on a main d’oeuvre auxiliaire C’est pour cela que ce n’est pas évident de comparer avec d’autres solutions, parce qu’en général, le prix ne contient pas par exemple le GES dans son ensemble,
  11. Dans exploitation on a main d’oeuvre auxiliaire C’est pour cela que ce n’est pas évident de comparer avec d’autres solutions, parce qu’en général, le prix ne contient pas par exemple le GES dans son ensemble, Redevance de contrôle et d’exploitation
  12. Dans exploitation on a main d’oeuvre auxiliaire C’est pour cela que ce n’est pas évident de comparer avec d’autres solutions, parce qu’en général, le prix ne contient pas par exemple le GES dans son ensemble, Redevance de contrôle et d’exploitation
  13. Dans exploitation on a main d’oeuvre auxiliaire C’est pour cela que ce n’est pas évident de comparer avec d’autres solutions, parce qu’en général, le prix ne contient pas par exemple le GES dans son ensemble, Redevance de contrôle et d’exploitation
  14. Capitalistique un mot savant pour dire que ça coute cher. Alors oui ça coute cher mais ça dure longtemps Combien ça coûte ? Combien ça rapporte ? Quel temps de retour de l’investissement ? Quels risques financiers ? Qui paie quoi à qui ?
  15. Capitalistique un mot savant pour dire que ça coute cher. Alors oui ça coute cher mais ça dure longtemps Combien ça coûte ? Combien ça rapporte ? Quel temps de retour de l’investissement ? Quels risques financiers ? Qui paie quoi à qui ?
  16. Capitalistique un mot savant pour dire que ça coute cher. Alors oui ça coute cher mais ça dure longtemps Combien ça coûte ? Combien ça rapporte ? Quel temps de retour de l’investissement ? Quels risques financiers ? Qui paie quoi à qui ?
  17. Capitalistique un mot savant pour dire que ça coute cher. Alors oui ça coute cher mais ça dure longtemps Combien ça coûte ? Combien ça rapporte ? Quel temps de retour de l’investissement ? Quels risques financiers ? Qui paie quoi à qui ?
  18. Capitalistique un mot savant pour dire que ça coute cher. Alors oui ça coute cher mais ça dure longtemps Combien ça coûte ? Combien ça rapporte ? Quel temps de retour de l’investissement ? Quels risques financiers ? Qui paie quoi à qui ?
  19. Capitalistique un mot savant pour dire que ça coute cher. Alors oui ça coute cher mais ça dure longtemps Combien ça coûte ? Combien ça rapporte ? Quel temps de retour de l’investissement ? Quels risques financiers ? Qui paie quoi à qui ?
  20. Capitalistique un mot savant pour dire que ça coute cher. Alors oui ça coute cher mais ça dure longtemps Combien ça coûte ? Combien ça rapporte ? Quel temps de retour de l’investissement ? Quels risques financiers ? Qui paie quoi à qui ?
  21. Souplesse dans le temps comme par rapport à ce qu’on trouve localement
  22. Souplesse dans le temps comme par rapport à ce qu’on trouve localement
  23. Souplesse dans le temps comme par rapport à ce qu’on trouve localement
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