Constitution d’un réseau de chaleur

De quoi est constitué un réseau de chaleur ?

Tout réseau de chaleur comporte les principaux éléments suivants :

• L’unité de production de chaleur qui peut être, par exemple, une usine d’incinération des ordures ménagères (UIOM) ou unité de valorisation énergétique (UVE)), une chaufferie alimentée par un combustible (fioul, gaz, bois…), une centrale de géothermie profonde, etc. Généralement, un réseau comporte une unité principale qui fonctionne en continu et une unité d’appoint utilisée en renfort pendant les heures de pointe, ou en remplacement lorsque cela est nécessaire pour des raisons de maintenance par exemple.

• Le réseau de distribution primaire composé de canalisations dans lesquelles la chaleur est transportée par un fluide caloporteur (vapeur ou eau chaude). Un circuit aller (en rouge sur le schéma) transporte le fluide chaud issu de l’unité de production. Un circuit retour (en bleu sur le schéma) ramène le fluide qui s’est délesté de ses calories au niveau de la sous-station d’échange. Le fluide est alors à nouveau chauffé par la chaufferie centrale, puis renvoyé dans le circuit. La conception du réseau vise à assurer une densité thermique (quantité de chaleur fournie en lien avec le nombre et le type de bâtiments raccordés, par kilomètre de conduite posée exprimée en MWh/ml.an) aussi élevée que possible, afin de permettre la viabilité économique du réseau (le coût d’investissement étant fortement lié au linéaire de conduite ; les recettes étant liées quant à elles au nombre d’usagers et à la quantité de chaleur consommée).

• Les sous-stations d’échange, situées en pied d’immeuble, permettent le transfert de chaleur par le biais d’un échangeur entre le réseau de distribution primaire et le réseau de distribution secondaire qui dessert un immeuble, un petit groupe d’immeubles, voire des maisons individuelles. Le réseau secondaire ne fait pas partie du réseau de chaleur au sens juridique, car il n’est pas géré par le responsable du réseau de chaleur mais par le responsable de l’immeuble.

L’unité de production de chaleur

La chaleur est produite dans des installations robustes et fiables, surveillées en permanence et entretenues par des professionnels. Elle peut provenir de diverses sources d’énergie :

• Les énergies fossiles telles que le gaz ou le fioul qui produisent de la chaleur par leur combustion ; ces énergies sont fortement émettrices de gaz à effet de serre. Elles sont bien adaptées à la fourniture de chaleur pendant les heures de pointes.

• Les énergies renouvelables : la biomasse (bois, résidus agricoles, cultures énergétiques, …) et le biogaz qui produisent de la chaleur par combustion dans une chaufferie spécifique, la géothermie profonde ou la géothermie de surface (dans les premiers 200 m de profondeur) qui permettent la récupération de la chaleur du sous-sol (via un échangeur) ou encore le solaire thermique pour la production de chaleur à partir de capteurs solaires.

• L’énergie de récupération telle que la chaleur fatale dégagée lors de l’incinération des déchets dans les UIOM, celle issue de sites industriels, de data-centers, de stations d’épuration des eaux usées …

Avec la consommation réduite des nouveaux bâtiments, d’autres sources de chaleur dites basses températures deviennent exploitables par les réseaux, comme la géothermie peu profonde ou encore la chaleur prélevée dans les eaux usées, récupérées sur les data-centers ... ; ces systèmes font appel à des pompes à chaleur qui permettent d’extraire l’énergie de la source pour la transférer au réseau.

Les installations produisant des fumées sont équipées de systèmes de traitement perfectionnés et contrôlés, ce qui permet de réduire fortement leur impact sur la qualité de l’air par rapport à des systèmes individuels.

Certaines unités de production de chaleur fonctionnent par ailleurs en cogénération, permettant de produire simultanément de l’électricité et de la chaleur nécessaire au réseau de chaleur.