Réseau de chaleur très basse température à sources multiples

Les différentes sources de chaleur disponibles dans un territoire ne permettent pas d’atteindre les mêmes régimes de température. Les combustibles (fossile comme le gaz ou renouvelable comme le bois) permettent d’atteindre plusieurs centaines de degrés et peuvent donc aisément amener un fluide caloporteur à une température de 100°C.

A l’inverse, il est plus difficile d’atteindre de telles températures à partir de sources comme la géothermie superficielle (autour de 20-30°C) et la récupération sur eaux usées (10-20°C).

Le solaire thermique, la récupération de chaleur industrielle, la chaleur collectée dans un immeuble climatisé, etc. occupent autant de plages de température intermédiaires.

Principe du réseau “multipoints – multipoints”

Les nombreuses sources exploitables par un réseau très basse température sont dispersées dans le territoire urbain au sein duquel se trouvent le ou les quartier(s) à desservir. Alors qu’une chaufferie bois/gaz est un point bien localisé qui servira de tête de réseau, les panneaux solaires, les canalisations d’eaux usées, ou encore les forages géothermiques peuvent être beaucoup plus diffus, multipliant le nombre de points de collecte de la chaleur.

Certains points de consommation de chaleur sont eux-mêmes des sources potentielles. Un bâtiment équipé de panneaux solaires thermiques peut avoir besoin d’un appoint de chaleur apporté par le réseau en hiver ou le soir, et à l’inverse « déverser » dans le réseau son excédent de production solaire en été ou dans la journée. Un bâtiment climatisé par le réseau est également une source de chaleur, la livraison de froid étant, physiquement, un prélèvement de chaleur. De façon générale, ce type de réseau apporte un exutoire possible pour les bâtiments à énergie positive (produisant plus d’énergie qu’ils n’en consomment).

Le réseau ne repose ici plus sur un schéma classique « point-multipoints » à sens unique, mais sur un fonctionnement « multipoints-multipoints » et dans lequel le sens des échanges de chaleur peut varier sur une journée et sur l’année.

Les installations géothermiques peuvent fonctionner de façon réversible :

• en hiver, elles fournissent au réseau la chaleur qu’il livre aux bâtiments ;
• en été, elles stockent la chaleur prélevée dans les bâtiments climatisés, la chaleur fatale des usines ou encore les excédents de production des panneaux solaires.

Du fait de sa très basse température, le réseau peut servir de source chaude en hiver (température du réseau supérieure aux températures extérieures) et de source froide en été (température du réseau inférieure aux températures extérieures).

Vers des « smart grids thermiques »

La gestion de ces nombreuses sources et le besoin d’optimisation du fonctionnement du réseau nécessite l’introduction d’équipements intelligents.

A l’image des smart-grids désormais bien connus pour l’électricité, la mise en place de capteurs communicants, de capacités de calcul et d’interfaces de pilotage des différents éléments permet au réseau multi-sources de fonctionner de façon optimale (diminution des pertes ; augmentation du taux de couverture des besoins par les sources les moins coûteusessur le plan économique et sur le plan environnemental).

Smart-grids électriques et thermiques peuvent d’ailleurs être interconnectés, renforçant la souplesse de l’ensemble du dispositif : par exemple, l’excédent d’électricité produite à un instant donné peut être converti en chaleur, qui pourra être stockée s’il n’y a pas de besoin immédiat.

Voir aussi : Techniques d’optimisation des réseaux de chaleur

Une évolutivité renforcée

Un des atouts des réseaux de chaleur est leur évolutivité au niveau des sources. Cette capacité à faire évoluer les sources de chaleur et de froid et les lieux de stockage de l’énergie thermique est démultipliée avec un réseau spécifiquement organisé pour fonctionner avec un nombre important et une diversité de sources.

Une source initialement dimensionnée pour un unique bâtiment (exemples : petite installation de géothermie superficielle pour un immeuble tertiaire ; panneaux solaires thermiques individuels) peut être raccordée au réseau. Ceci facilite en outre le déploiement progressif du réseau : si, sur un aménagement neuf, on sait qu’une part significative des bâtiments ne sera pas construite avant plusieurs années, les premiers bâtiments peuvent être équipés de systèmes individuels qui pourront ensuite être reliés au réseau qui desservira l’ensemble du quartier.

Les objectifs du nouveau réseau sont multiples :

• Réseau de type nouvelle génération vecteur pour la transition énergétique
• Efficacité énergétique et pertes thermiques moindres
• Niveaux de température adaptés à la valorisation des énergies locales et renouvelables
• Réglementation allégée et coûts de construction inférieurs
• Renouvellement du patrimoine réseau et sous-station

Les éléments structurants du projet sont :

• Création d’un poste d’échange HP/BP de 36 MW sur l’emprise du foncier de la centrale Thermique

Biomax

• Création d’un réseau structurant BP à 120°C depuis la centrale Biomax
• Longueur de réseau estimée : 4500 ml
• Remplacement systématique des sous-stations primaires
• 26 sous-stations rénovées en BP d’ici à 2023
• Connexion de certains réseaux HP à la BP
• Mise en place d’unités mobiles de production pour répondre aux besoins pendant la période de coupure
• CAPEX global estimatif : 9 M€

Voir aussi : Projets “Réseaux de Chaleur” dans le cadre des EcoCités