Travailler sur ordinateur dans des tours aux larges baies vitrées, conserver des aliments périssables ou préserver des composants de haute technologie : les modes de vie du XXIe siècle augmentent la demande en ambiances refroidies. Le marché de la production de froid est en pleine expansion avec différentes solutions proposées, de la climatisation individuelle à la climatisation centralisée.
Et bien sûr, la solution souvent la plus pertinente, les réseaux de froid.
La construction d'un réseau de froid représente un investissement important, d'autant plus que les tuyaux qui apportent le froid et véhiculent la chaleur de retour sont d'un gros diamètre, et que l'eau envoyée doit être livrée très froide. Le réseau est une solution idéale lorsque trois conditions sont réunies : un volume conséquent de consommation en toute saison, une forte concentration d'activités industrielles et/ou tertiaires, et un aménageur ou un développeur immobilier qui soutient cette solution dès la conception du projet.
De plus, deux acteurs du développement urbain sont essentiels : les municipalités ou les aménageurs qui établissent les cahiers de charges généraux, et les promoteurs immobiliers qui décident des raccordements des immeubles neufs.
Si le parc de réseaux de froid représente une part modeste chez Dalkia, cette activité n'est pas nouvelle. Le réseau de la SUC à La Défense (voir encadré) est ainsi exploité depuis les années 1970. Cependant, les références se sont surtout multipliées au cours de ces dernières années.
Le déploiement futur annonce bon nombre de nouveaux projets, notamment dans les pays émergents, où Dalkia valorise son expertise.
Réseaux de froids, ou réseaux de chaleur, les clients sont sensibles aux mêmes arguments : qualité du service, efficacité énergétique, protection de l'environnement. Ainsi, un réseau de froid demande de grandes capacités d'optimisation de la production, d'autant plus qu'il faut intégrer des problématiques élargies : rareté de l'eau comme à Bahreïn (voir encadré), ou souci de concilier confort et politique d'économies d'énergie.
Côté chiffres
Comme les réseaux de chaleur, les réseaux de froid, en centralisant la production, font baisser son coût pour les clients finaux. Dans chaque tour ou chaque entrepôt, l'absence ou la disparition des équipements individuels libère de l'espace utile. Les bâtiments raccordés ne nécessitent pas non plus d'installations électriques puissantes et complexes. Les futurs occupants ont non seulement la garantie du confort de la climatisation, mais aussi l'assurance d'une plus grande sécurité.
35 ans d'expérience dans le quartier d'affaires parisien de La Défense
Roger Aguilera - Responsable d'exploitation SUC La Défense
La SUC (Société Urbaine de Climatisation) gère en bord de Seine, un réseau de production et de distribution d'eau glacée de 73,5MW. Ce réseau qui rafraîchit 50 % des immeubles de La Défense a totalement changé d'aspect depuis ses débuts en 1972. La centrale qui émettait un gros nuage de vapeur est aujourd'hui un élément invisible du quartier d'affaires, cachée sous un grand immeuble de bureaux : les tours de refroidissement ont en effet cédé leur place en 1992 à une station de pompage de l'eau de la Seine. La prise de conscience environnementale a provoqué de profonds changements. Ainsi, à la suite d'une nouvelle réglementation, les fluides frigorigènes type CFC (R500) ont été remplacés par des HFC(R134A), après un reconditionnement complet de la machine et de son environnement. Grâce à ces innovations, l'entreprise a obtenu dès 1999 une des premières certifications environnementales ISO 14 001 en France. Au quotidien, l'équipe de 17 personnes répond à des clients de plus en plus exigeants. «Seule une variation infime de la température de livraison de l'eau, fixée contractuellement à 4,5 °C, est aujourd'hui admise», explique Roger Aguilera, chef d'exploitation de la SUC. «Nous devons garantir la livraison de froid à des clients dont les installations sont névralgiques : par exemple, beaucoup de banques et d'assurances ont installé leurs salles de marché à La Défense... et les ordinateurs ne supportent aucune canicule» ! Roger Aguilera et son équipe doivent lancer la bonne puissance au bon moment, un savoir-faire résultant de plusieurs années d'expérience. «Il y a un pic de consommation à 11 h 30, lorsque les cuisines lancent les repas, ainsi qu'à 16 h 30, quand les premiers départs font entrer la chaleur par les portes battantes. L'hiver aussi, la climatisation est indispensable, car lorsqu'un soleil bas frappe horizontalement les parois vitrées, la température monte très vite à l'intérieur.»
L'avenir promet encore des défis. La crue centennale, en effet, pourrait théoriquement inonder la station de pompage;la SUC anticipe ce risque en construisant une deuxième station, capable de fonctionner en totale immersion. Par ailleurs, le plan de rénovation de La Défense obligera l'entreprise à multiplier par deux ses capacités de production d'ici 2015. La « vieille dame » a encore de beaux jours devant elle.
Au royaume de Bahreïn, une nouvelle île est en train d'émerger des eaux bleues du golfe Persique : « Bahrain Bay ». C'est un projet mixte de résidences, hôtels et bureaux d'un total de 1 500 000m2.
Le contrat d'un montant de 110 millions d'euros, signé en 2007, prévoit la gestion des utilités (eau glacée, eau d'arrosage, collecte et traitement des eaux usées, distribution de l'eau potable).
Il a été complété par un contrat de gestion globale des bâtiments pour toutes les infrastructures (jardin public, réseaux routiers, ponts, éclairage public, etc.).
Le contrat de gestion des utilités porte sur un important réseau de froid : 4,2 km de réseaux, 160MW de puissance frigorifique avec 20 groupes d'eau glacée, et une station de traitement d'eau usée d'une capacité de 7 000m3 par jour. Pour contourner la pénurie en eau de Bahreïn, Dalkia réutilisera les eaux usées de 20 000 personnes, et pompera directement l'eau de mer pour faire l'appoint en eau des tours de refroidissement, sans dessalement.
« Ce contrat a été gagné grâce à une approche globale, et pas seulement concentrée sur la production d'eau glacée », commente Arnaud Martinez, directeur de projet pour « Bahrain Bay ». « En plus de la gestion parcimonieuse des ressources en eau, nous avons appliqué une série de solutions techniques très innovantes. » Ainsi, l'installation de groupes frigorifiques, en parallèle, et non en série (pour optimiser les écarts de température sur les machines), et l'utilisation d'un débit primaire variable (pour diminuer le nombre de pompes)augmentent l'efficacité et la performance de la centrale, tout en économisant l'espace.
Arnaud Martinez voit un avenir très prometteur pour les réseaux de froid de Dalkia au Moyen-Orient. « Le contrat de "Bahrain Bay" et la présence d'une équipe sur place ont d'ores et déjà permis la signature du contrat d'Al Aren en mai 2007 (90MW). Ces contrats de distribution d'utilités devraient entraîner la signature de nombreux contrats de maintenance et de gestion globale de bâtiments ». De nouveaux projets sont en cours de négociation au Moyen-Orient, en particulier à Bahreïn et en Arabie Saoudite.
Et si on parlait technique ?
Les systèmes de refroidissement évacuent la chaleur excédentaire des locaux vers l'extérieur, comme l'explique Bertrand Guillemot, chef du département expertises et assistance technique à la Direction technique. «Un réseau de froid est composé, comme un réseau de chaleur, de trois éléments : la centrale de production, le réseau de canalisation et les postes de livraison. L'eau glacée va de la centrale vers le client, y prélève la chaleur et revient plus chaude à son point de départ. La centrale évacue cette chaleur vers l'extérieur : dans l'air, par des tours de refroidissement, ou dans la rivière ou la mer, par rejet d'eau. Le réseau est un circuit fermé, refroidi à une température située entre 2°C (voire 0,5°C sur certains réseaux que nous venons de reprendre aux États-Unis), et 12°C. L'eau revient à une température variant entre 10 et 20°C. La performance énergétique, le COP (Coefficient de performance), est mesurée selon le ratio quantité énergie sortante/quantité énergie entrante. Le COP se situe généralement entre 3 et 4.»
Deux types de machines produisent du froid
Freecooling et stockage de froid