Ecoquartier Centre Sainte-Geneviève – Nanterre (Hauts-de-Seine)

Le PCT de la ville de Nanterre, engagé en 2006, a créé un contexte favorable au développement des énergies renouvelables sur le territoire de la ville. En 2009, une solution innovante a été imaginée pour le projet d’écoquartier Centre Saint-Geneviève : un réseau de chaleur alimenté par l’énergie récupérée sur les eaux usées et par la géothermie superficielle.

Présentation du réseau

650 logements neufs, 1000 m² de commerces et un groupe scolaire sur 5 hectares desservis par un réseau de chaleur mobilisant la géothermie et la récupération de chaleur des eaux usées.

zac_nanterre_centre-ste-genevieve300px-71754Ce réseau de chaleur mobilisant la géothermie et la récupération de chaleur des eaux usées s’inscrit dans la réalisation du quartier Boule/Sainte-Geneviève, implanté sur la ZAC Centre Sainte-Geneviève aménagée par la SEM d’aménagement de la Ville de Nanterre (SEMNA) sur une ancienne friche industrielle de 5 hectares.

Le programme général de la ZAC comprend l’aménagement de 650 logements neufs (360 en accession à la propriété à prix maitrisés ou encadrés, 240 en locatif social, une résidence pour apprentis, une résidence pour jeunes actifs). Des commerces de proximité seront installés en pied d’immeuble (1000m² de SHON) et des équipements seront créés, en particulier un groupe scolaire (15 classes couplées à un centre de loisirs). Les premiers bâtiments en construction satisfont à la certification. Les lots suivants satisferont a minima au label BBC.

Le quartier en quelques chiffres

  • composition du quartier : 650 logements neufs (dont 360 en accession à la propriété et 240 en locatif social), 1000m² de commerces, groupe scolaire
  • superficie du quartier : 5 hectares
  • dates clés :
    • premiers logements livrés en 2011
    • mise en service du réseau de chaleur en 2011

Le réseau de chaleurreseau_chaleur_zac_nanterre_ste_genevieve_500px-8adbd

  • ressources énergétiques du réseau : 53% renouvelable et récupération (calculé)
    • 200 mètres linéaires d’échangeurs thermiques dans le réseau d’assainissement (avec 2 PAC totalisant 800 kW) : 39% de l’énergie du réseau (calculé)
    • géothermie à 90-100m (3 forages), 25m3/h, eau à 14-15°C : 14% de l’énergie du réseau (calculé)
    • chaudière gaz condensation 3 MW en complément
  • contribution à la lutte contre le changement climatique : 800 tonnes de CO2 évitées par an
  • détails techniques :
    • linéaire du réseau : 800 m (14 sous-stations)
    • 4500 MWh/an
    • premier réseau de chaleur français mobilisant la récupération de chaleur des eaux usées
    • réseau de distribution basse température, tritube (ECS séparée)
  • montage juridique : DSP (25 ans)
  • exploitant : groupement solidaire entre Cofely et Lyonnaise des Eaux
  • investissement : 3,8 millions d’euros HT (1M€ aide ADEME)
  • projet inscrit dans la démarche du Plan Climat Territorial de la ville de Nanterre (adopté en 2007)
  • raccordement : adhésion volontaire de l’ensemble des promoteurs

Documentation complémentaire

 


 

Retour d’expérience

Ces éléments sont issus d’un entretien avec les services de la ville de Nanterre réalisé en avril 2012.

Synthèse des enseignements tirés de ce retour d’expérience

  • importance de l’existence d’une politique générale climat-énergie à l’échelle de la ville, partagée par tous les acteurs : facilite l’émergence des projets, des idées, et permet une acceptation plus facile de solutions collectives. Le PCET est un très bon outil pour cela.
  • sans remettre en cause l’intérêt de sources d’énergie “traditionnelles” comme le bois, cet exemple montre que réseau de chaleur peut aussi être synonyme d’innovation, en permettant de mobiliser de nouveaux gisements
  • la densité urbaine rend à la fois les solutions décentralisées à la fois plus compliquées à mettre en œuvre (moins d’espace sur les bâtiments ou les parcelles, moins de marge de manœuvre architecturale…) et les solutions centralisées plus performantes économiquement
  • la collaboration entre les services de la ville et l’aménageur est un point essentiel au bon déroulement de ce type d’opérations
  • les réflexions sur un écoquartier ne doivent pas se limiter à son strict périmètre ; pour l’énergie notamment, des gisements et des besoins peuvent se trouver en dehors du quartier et justifier des projets qui dépassent la seule échelle géographique du quartier
  • des écarts non négligeables peuvent apparaître entre les estimations des besoins en amont, et la réalité des appels de puissance et consommation d’énergie des bâtiments réalisés ; ces écarts doivent être pris en compte dans les études de faisabilité et de dimensionnement

Ce réseau de chaleur mobilisant la géothermie et la récupération de chaleur des eaux usées s’inscrit dans la réalisation du quartier Boule/Sainte-Geneviève, implanté sur la ZAC Centre Sainte-Geneviève aménagée par la SEM d’aménagement de la Ville de Nanterre (SEMNA) sur une ancienne friche industrielle de 5 hectares.

Le programme général de la ZAC comprend l’aménagement de 650 logements neufs (360 en accession à la propriété à prix maitrisés ou encadrés, 240 en locatif social, une résidence pour apprentis, une résidence pour jeunes actifs). Des commerces de proximité seront installés en pied d’immeuble (1000m² de SHON) et des équipements seront créés, en particulier un groupe scolaire (15 classes couplées à un centre de loisirs). Les premiers bâtiments satisfont à la certification THPE ; les lots suivants satisfont a minima au label BBC.

Le Plan Climat Territorial de la Ville : un outil pour mobiliser et faciliter l’apparition de projets de développement des énergies renouvelables

Dans les décisions d’équipement qu’elles prennent (aménagement, urbanisme, transport…), au titre du patrimoine qu’elles gèrent (bâtiments, éclairages publics…) et du fait des activités pour lesquelles elles assurent une compétence de gestion (transports, déchets, chauffages urbains…), les collectivités contribuent à émettre plus de 12% des émissions nationales de gaz à effet de serre (GES), soit une soixantaine de millions de tonnes éq.CO2 par an [1].

A Nanterre, cette contribution est beaucoup plus faible que la moyenne nationale : seulement 3% des émissions de GES du territoire proviennent du patrimoine et des activités de la Ville. Ceci s’explique en grande partie par le très fort taux d’emplois situés à Nanterre mais occupés par des habitants de communes voisines (92000 habitants à Nanterre, pour 95000 emplois dont seulement 30% sont occupés par des habitants de Nanterre), ce qui génère de nombreux déplacements. Le territoire de la commune accueille également 32000 étudiants.

pct-nanterre-120px-b2d9ePlus encore qu’ailleurs, pour la Ville de Nanterre, une stratégie ambitieuse de réduction des émissions de gaz à effet de serre et des consommations énergétiques ne peut donc pas se réduire aux seules actions directes de la collectivité. La notion d’usagers du territoire est ici essentielle : pour obtenir des réductions massives des émissions de GES et des consommations d’énergie, il est nécessaire d’agir à l’échelle globale, en mobilisant autour d’objectifs partagés tous les acteurs, population locale mais aussi promoteurs, transporteurs, entreprises…

Dès 2006, la ville de Nanterre a ainsi engagé une démarche de plan climat territorial (notion qui sera reprise en 2009 dans les lois Grenelle, avec les plans climat-énergie territoriaux). Adopté en 2007, ce document s’est appuyé sur plusieurs groupes de travail rassemblant des habitants, des associations et des élus.

Le PCT de Nanterre définit une politique d’écologie urbaine autour de quatre objectifs dont :

  • Un niveau de haute performance énergétique de tout le bâti neuf construit sur le territoire de Nanterre (logements sociaux, logements privés, bâtiments publics, bâtiments tertiaires).
  • Une réduction des émissions des gaz à effet de serre du patrimoine communal et de ses activités de 10% en 5 ans par rapport au niveau estimé en 2006.

Un des champs d’action du PCT porte sur le “développement de la ville de demain” ; il s’agit d’utiliser les leviers dont la collectivité dispose en matière d’aménagement, de transports, d’activité économique, etc. pour agir sur l’essentiel des émissions. C’est de cet axe que relève plus particulièrement le développement des réseaux de chaleur sur le territoire de la collectivité, en particulier par les liens avec les projets d’aménagement tels que les écoquartiers Centre Sainte-Geneviève (réseau de chaleur récupération sur eaux usées et géothermie) ou Hoche (réseau de chaleur bois). Le PCT pose également plusieurs principes en faveur des énergies renouvelables dans les bâtiments :

  • “Pour l’ensemble des constructions nouvelles […], systématiser, pour chaque opération, l’utilisation d’une énergie renouvelable” (porte sur le résidentiel et le tertiaire)
  • “Pour les constructions relevant d’aménagement public : […] la SEMNA et l’EPASA élaborent des cahiers des charges où les promoteurs sont dans l’obligation d’obtenir le label Habitat & Environnement
  • “Dans l’habitat existant […] accompagner les propriétaires dans toute démarche visant à maîtriser leurs consommations énergétiques et recourir aux énergies renouvelables”

La promotion des énergies renouvelables, et de façon plus générale l’incitation de tous les acteurs et usagers du territoires – dont les aménageurs et les promoteurs – à adopter des comportements exemplaires dans leurs projets, via le PCT, ont ainsi contribué à créer un climat favorable à l’apparition de projets de réseaux de chaleur, et ce même si le PCT ne mentionne pas directement cette solution pour le développement des énergies renouvelables.

Ces réseaux de chaleur verts viennent se substituer à des solutions plus classiques telles que le chauffage au gaz, contribuant ainsi à la réduction des émissions de GES et au développement des énergies renouvelables sur le territoire de Nanterre, et ce durablement puisque la durée de vie des réseaux de chaleur est d’au moins 25-30 ans, et celle de l’aménagement est de 50 ans voire davantage.

Intérêt de la collectivité pour l’innovation

Pour l’écoquartier Centre Sainte-Geneviève, ce contexte favorable étant établi en grande partie par le PCT, l’élément déclencheur du projet de réseau de chaleur alimenté par la récupération de chaleur sur eaux usées et la géothermie fut une sensibilité particulière des élus aux solutions innovantes.

Suite à la visite d’une opération en Suisse utilisant la technologie de récupération de chaleur des eaux usées, puis à une étude des différents potentiels d’énergies renouvelables et de récupération mobilisables sur le territoire de la collectivité démontrant qu’un gisement important se situait dans les réseaux d’assainissement, une étude de faisabilité a été réalisée sur le projet de quartier Centre Sainte-Geneviève, aboutissant au lancement d’une délégation de service public.

Le réseau de chaleur du quartier Centre Sainte-Geneviève est le premier réseau de chaleur est France à mobiliser cette source d’énergie. La récupération de chaleur sur eaux usées a en effet fait l’objet depuis 2009/2010 de quelques réalisations ou projets, mais exclusivement à l’échelle des bâtiments (groupe scolaire Wattignies à Paris, Palais de l’Elysée, hôtel de ville de Valenciennes, piscine de Levallois, siège de la communauté urbaine de Bordeaux…).

Une seconde innovation, moins mise en avant par la collectivité et le délégataire, est l’exploitant de la géothermie de faible profondeur pour alimenter un réseau de chaleur. La géothermie est en effet utilisée depuis longtemps en France pour alimenter des réseaux de chaleur, mais il s’agit traditionnellement de géothermie profonde (chaleur prélevée à 1000-2000m de profondeur, avec des températures importantes, bien adaptées au chauffage de très grandes quantités de bâtiments aux besoins assez importants). Il n’est bien entendu pas envisageable de réaliser une opération de géothermie profonde pour un unique quartier neuf, en raison du coût des forages et des faibles besoins à satisfaire. A l’inverse, la géothermie peu profonde est plus adaptée à un tel contexte “basse consommation” et “basse température”, mais jusqu’à présent cette technologie restait essentiellement utilisée à l’échelle individuelle du bâtiment (ou d’un ensemble de quelques bâtiments d’un même maître d’ouvrage). Au moins deux autres quartiers récents ou en projet font appel à cette ressource énergétique au travers de réseaux de chaleur (quartier Dock de Ris à Ris-Orangis ; quartier du Fort à Issy-les-Moulineaux).

Outre ces innovations sur les sources énergétiques, le réseau de distribution est à basse température, un régime à la fois plus adapté aux systèmes de chauffage des logements récents et permettant de réduire les déperditions de chaleur dans les canalisations.

Récupération de chaleur des eaux usées (image EcoSources.info)Récupération de chaleur des eaux usées : principe technique

Les réseaux d’eaux usées véhiculent une eau dont la température oscille selon les saisons entre 13 et 20°C. En hiver, elle est plus chaude que la température extérieure. La chaleur peut ainsi être récupérée. Ces calories sont acheminées vers une pompe à chaleur.

L’implantation de l’échangeur dans le réseau départemental d’égouts est réalisée avec le soutien du Conseil général des Hauts-de-Seine et le réseau de chaleur bénéficie d’un financement de l’Ademe. Les études de faisabilité ont été menées par Saunier & Associés, avec le concours de la Région Ile-de-France et de l’Ademe.

Impact de la densité et de l’environnement urbain du quartier

La densité importante de la zone urbaine dans laquelle se situe le quartier Centre Sainte-Geneviève pourrait être un obstacle au développement des énergies renouvelables si les systèmes étaient exclusivement conçus à l’échelle du bâtiment.

Mais cette densité se révèle être un atout pour la mobilisation de ces énergies par le biais d’un réseau de chaleur : alors que les bâtiments du quartier sont tous très performants (niveau BBC ou THPE), la faisabilité économique du réseau a été validée.

Par ailleurs, cette densité élevée est également un élément favorable pour le gisement énergétique particulier qu’est la récupération de chaleur sur les eaux usées : la quantité de chaleur récupérable est en effet directement liée à la quantité d’effluents qui transite sur une surface aménagée considérée (ou dans ses environs immédiats). Plus un quartier est dense, plus le gisement de chaleur récupérable dans les eaux usées est élevé. Pour alimenter le quartier Centre Sainte-Geneviève, la chaleur est récupérée sur 200 mètres de canalisations, le long d’un important axe voisin de l’aménagement. Cette chaleur de récupération permet de couvrir près de 40% des besoins du réseau, le complément étant assuré par la géothermie de faible profondeur (14%) et par le gaz.

Dernier élément notable : lors des études de faisabilité de réseaux de chaleur, il est recommandé d’étudier dans quelle mesure le réseau prévu pour satisfaire les besoins d’un nouveau quartier pourrait être étendu aux quartiers environnants, plus anciens. Ici on retrouve cette même perméabilité des périmètres de réflexion, mais avec une inversion : ce n’est plus le réseau mis en place pour le nouveau quartier qui est étendu aux bâtiments des quartiers voisins ; ce sont les bâtiments des quartiers voisins qui produisent une chaleur qui est collectée à l’extérieur du périmètre du quartier nouveau, pour y être importée. C’est, de façon générale, un élément très important de la démarche écoquartier : les écoquartiers ne doivent pas être des enclaves coupées du reste de la ville, mais bien des extensions ou reconstructions connectées au tissu urbain, notamment via les différents réseaux (énergies, transports, etc.).

La chaleur de récupération est prélevée en dehors de l’écoquartier, puis amenée jusqu’à la chaufferie où elle est combinée aux autres sources (géothermie et gaz) pour fournir l’énergie du réseau de chaleur du quartier.

La chaleur de récupération est prélevée en dehors de l’écoquartier, puis amenée jusqu’à la chaufferie où elle est combinée aux autres sources (géothermie et gaz) pour fournir l’énergie du réseau de chaleur du quartier.

Importance de la phase d’estimation des besoins

Le quartier étant aménagé par phases, le réseau de distribution est déployé progressivement. En revanche, l’ensemble de la chaufferie (avec les 3 systèmes : récupération sur eaux usées, géothermie, gaz) a été mis en service à l’automne 2011, permettant de chauffer les premiers bâtiments avec le réseau dès leur livraison.

Les premiers retours suite aux raccordements font apparaître que les puissances demandées par les promoteurs sont parfois supérieures à ce qui était prévu au niveau des permis de construire – avec des écarts loin d’être négligeables. Or ce sont les valeurs des dossiers de permis de construire qui ont servi de base pour dimensionner les équipements de production de chaleur du réseau.

Indépendamment des raisons expliquant le cas précis du quartier Sainte-Geneviève, cette constatation illustre un point important à prendre en compte de façon générale lors des études amont à la mise en place d’un réseau de chaleur, telles que les études de faisabilité du développement des énergies renouvelables à l’échelle d’un aménagement (cf. art. L128-4 du Code de l’urbanisme) : il existe une marge d’erreur sur les valeurs prises comme référence – quelle que soit cette référence (qui est souvent basée sur la réglementation thermique). Les écarts peuvent provenir de différences entre les modèles construits sur la base de la réglementation et les équipements effectivement demandés par les chauffagistes, d’évolution des projets de construction entre le moment où les besoins sont estimés et le moment où le bâtiment est effectivement construit (modification des surfaces, niveaux d’isolation, orientation…), ou encore de différences entre la théorie et les pratiques réelles de consommations liées au comportement des usagers.

La tendance montre que les besoins réels sont plus souvent sous-estimés que sur-estimés par les études théoriques amont. Or la viabilité d’un réseau de chaleur est directement liée aux besoins à satisfaire, à travers les notions de densité thermique et de durée équivalente de fonctionnement à pleine puissance notamment. Une sous-estimation trop importante des besoins peut conduire à écarter cette solution, alors que la réalité des consommations s’avèrera finalement suffisante pour justifier économiquement un réseau – mais il sera alors trop tard pour revenir en arrière et mettre en place cette solution.

Il ne s’agit pas de tomber dans l’excès inverse en sur-estimant systématiquement, mais plutôt d’intégrer dans les réflexions le fait qu’il existe une marge d’erreur, et de la prendre en compte lorsque la viabilité de chaque solution est étudiée. Dans un second temps, une fois la solution identifiée, cette marge d’erreur est également à intégrer dans les études de dimensionnement (puissances des systèmes).

Au niveau de la conduite du projet, il est également essentiel que le service aménagement de la ville et le délégataire du réseau travaillent ensemble, afin qu’en continu soit vérifiée l’adéquation entre les puissances indiquées par les promoteurs et ce qui est prévu par le délégataire.

Tarification

Les tarifs fixés en juin 2011 pour le réseau du quartier Centre Sainte-Geneviève sont les suivants :

  • part variable R1 (hiver) : 44,23€/MWH
  • part variable R1 (été) : 20,8€/MWH
  • part fixe R2 : 115,55€/kW

Ces tarifs sont légèrement plus élevés que ce qui était initialement prévu dans la délégation de service public, du fait d’une évolution du plan de financement (diminution du niveau d’aides).

Liens

Voir aussi…

Le Cerema remercie les services de la ville de Nanterre pour leur participation à ce retour d’expérience.

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