Au centre de la transition écologique, les réseaux de chaleur !

Très intéressants économiquement, et de plus en plus sou-vent alimentés par des énergies renouvelables ou de récupération, les réseaux de chaleur se développent de plus en plus.

Un réseau de chaleur, qu’est-ce que c’est, et comment ça marche ?

Un réseau de chaleur fournit du chauffage collectif – et souvent de l’eau chaude sanitaire – à l’ensemble d’un quartier, d’une ville ou d’une agglomération. Il est constitué de quatre éléments distincts :

  • Une (ou plusieurs) unité(s) de production assure(nt) la production de chaleur. Parfois, elles permettent aussi de générer de l’électricité ; on parle alors de « cogénération ».
  • Un réseau de canalisations dit primaire, le plus souvent enterré, relie les unités de production aux bâtiments à chauffer. De l’eau chaude (en général à une centaine de degrés) y circule en boucle afin d’acheminer les calories vers les différents bâtiments : immeubles d’habitation, écoles, équipements publics, usines, bureaux, hôpital... 
  • Des sous-stations sont installées dans les locaux techniques des bâtiments desservis par le réseau primaire. Chacune comprend un ou plusieurs échangeurs, qui transfèrent des calories depuis l’eau du réseau primaire vers celle du circuit de chauffage et d’eau chaude sanitaire du bâtiment (appelé réseau secondaire). Une fois passée dans les différentes sous-stations, l’eau revient refroidie aux unités de production, où elle est à nouveau chauffée.
  • Le réseau interne du bâtiment, ou réseau secondaire, est celui par lequel l’eau est conduite aux radiateurs, planchers chauffants et circuits d’eau chaude sanitaire.

Quels avantages cela présente-t-il ?

Un confort assuré : le système maintient un niveau de performances constant et garanti, avec une réelle continuité de service.

Une sécurité totale : pas de gaz, pas de stock de combustible, pas de chaudière dans l’immeuble, pas de conduits d’évacuation des fumées, et aucun risque d’exposition ou d’intoxication au monoxyde de carbone.

Des économies tous azimuts : l’énergie fournie par les réseaux de chaleur est proposée à un prix stable et bon marché, notamment parce qu’elle est produite en grande quantité et permet à la fois la mutualisation et l’optimisation des achats et des moyens de production. « Les rendements énergétiques sont optimisés, et les frais d’exploitation réduits et mutualisés, note Emmanuel Boonne, directeur technique grands projets de Dalkia. Une sous–station bien entretenue fonctionne pendant plus de vingt ans sans baisse de rendement. » Par ailleurs, les réseaux de chaleur bénéficient d’une TVA à taux réduit (5,5 %) quand ils sont alimentés à plus de 50 % par des énergies renouvelables ou de récupération. Enfin, parce qu’ils recourent en général à différentes sources d’énergie, les réseaux de chaleur peuvent s’orienter, au fil du temps, vers la plus compétitive. « Les réseaux de chaleur constituent ainsi un moyen efficace de lutter contre la précarité énergétique, qui touche un Français sur cinq », signale-t-il.

La préservation de l’environnement : à l’origine, les réseaux de chaleur étaient surtout alimentés par des énergies fossiles (fioul, gaz naturel, charbon…), mais en recourant maintenant majoritairement à des énergies renouvelables (biomasse, géothermie, thalassothermie) ou de récupération (valorisation des déchets ménagers, chaleur générée par des process industriels ou des serveurs informatiques…), ils ont significativement réduit leur empreinte carbone. Ajoutons qu’en matière de qualité de l’air et de santé publique, au regard des chaudières individuelles ou collectives auxquelles les centrales de production des réseaux de chaleur se substituent, les émissions de polluants sont considérablement limitées. 

L’indépendance énergétique : grâce au recours croissant à la biomasse, à la géothermie, à des énergies récupérées chez les industriels ou encore à la valorisation des déchets, les réseaux de chaleur rendent la France et ses territoires moins dépendants des énergies fossiles, des fluctuations de leurs cours de marché et des pays d’où elles sont importées.

Pourquoi est-ce une solution d’avenir ?

Parce que le potentiel de développement reste élevé En Europe, la chaleur, premier poste de consommation énergétique, représente la moitié des consommations d’énergie. Près de 12 % des besoins en chaleur sont couverts par les quelque 6 000 réseaux actuellement en service à travers le Vieux Continent. À ce jour, la France en compte plus de 750, majoritairement situés dans les grands centres urbains. Seulement 6 % de la population française bénéficient des services fournis par un réseau de chaleur, alors que ce pourcentage est beaucoup plus élevé dans les pays du Nord de l’Europe (Danemark, Finlande, Lituanie, Suède…).

La loi de transition énergétique pour la croissance verte (de 2015) fixe l’objectif de multiplier par cinq, à l’horizon 2030, les quantités de chaleur renouvelable et de récupération distribuées par ces réseaux, et le projet de programmation pluriannuelle de l’énergie (ou PPE, présentée par le gouvernement le 27 novembre 2018) prévoit 3,4 millions d’équivalents-logements raccordés à un réseau de chaleur d’ici 2023. En France, les énergies renouvelables et de récupération ont franchi le cap des 50 % du mix énergétique des réseaux de chaleur en 2015 (contre seulement 26 % en 2005). En 2017, ce taux atteignait 56 %.

« L’énergie fournie par les réseaux de chaleur est proposée à un prix stable et bon marché. »

Des réseaux d’eau tempérée

Pour produire simultanément du chauffage collectif, de l’eau chaude sanitaire et de la climatisation, il est également possible de construire des réseaux avec une boucle d’eau tempérée. Il s’agit d’un réseau de canalisations qui transporte une eau tiède dans laquelle chaque bâtiment peut non seulement puiser des calories (pour se chauffer ou fournir de l’eau chaude sanitaire) mais aussi en injecter (pour se refroidir). « Ce type de réseau convient à des clients regroupés sur une même zone et ayant des besoins en parallèle de chaud et de froid, précise Christophe Rodriguez, directeur technique et innovation chez Dalkia Smart Building. Plus les usages sont variés (logements, commerces, bureaux…), plus la boucle devient intéressante. »

Dans la mesure où les bâtiments échangent de l’énergie entre eux, le principe est celui d’une optimisation énergétique globale, pilotée sur l’ensemble de la boucle. On parle alors de « solidarité énergétique » entre les bâtiments. Chacun d’entre eux est généralement équipé de pompes à chaleur1 qui puisent (ou injectent) de la chaleur dans la boucle.

Par ailleurs, toutes les sources d’énergies renouvelables ou de récupération locales sont mises à profit pour équilibrer la boucle durant l’année. En hiver, elle peut être alimentée en calories par une installation géothermique, la chaleur d’un data center, les effluents d’une station d’épuration, une chaufferie biomasse... Et en été, elle peut être refroidie par la géothermie (« geocooling ») ou l’eau de mer… « En matière de mutualisation et de performance énergétique globale, on franchit encore un pas, souligne Christophe Rodriguez. Mais pour dimensionner au mieux une boucle, puis pour en optimiser le fonctionnement, il faut comprendre de façon dynamique tous les transferts d’énergie possibles, ce qui nécessite des approches assez sophistiquées ».

En France, les premières boucles d’eau tempérée « modernes » sont apparues il y a environ dix ans. Dalkia Smart Building a développé un vrai savoir-faire en matière de conception et de construction des installations, complété par l’expertise de Dalkia en matière de conception, de réalisation, d’exploitation, de maintenance et d’engagement de performance dans la durée, qui gère ainsi une dizaine d’installations.

1 - Une pompe à chaleur est un dispositif permettant de transférer de l’énergie thermique d’un milieu à basse température vers un milieu à haute température, et donc d’inverser le «sens naturel» du transfert spontané de l’énergie thermique. Selon le sens du dispositif de pompage, elle peut être considérée comme un système de chauffage si l’on souhaite augmenter la température de la source chaude, ou de réfrigération si l’on souhaite abaisser la température de la source froide.

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