ETUDE DE FAISABILITE TECHNICO-ECONOMIQUE D UNE CHAUFFERIE AUTOMATIQUE AU BOIS AVEC RESEAU DE CHALEUR CAHIER DES CHARGES DENOMINATION DE L OPERATION

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1 ETUDE DE FAISABILITE TECHNICO-ECONOMIQUE D UNE CHAUFFERIE AUTOMATIQUE AU BOIS AVEC RESEAU DE CHALEUR CAHIER DES CHARGES DENOMINATION DE L OPERATION.... MAITRE D OUVRAGE... Adresse : Tél. :... Fax :... e.mail :... contact (nom et fonction) :... ADEME ORGANISMES PARTENAIRES DU DOSSIER 25 rue Gambetta BP BESANÇON cedex 6 Tél. : Contact : M. Michel CAIREY-REMONNAY (e.mail : michel.cairey-remonnay@ademe.fr) Conseil général du Doubs Direction de l économie, de l environnement et des collectivités locales (DEEC) Service de l environnement 7 avenue de la Gare d Eau BESANÇON Cedex Tél. : Contact : M. Pascal JOURNOT (e.mail : pascal.journot@doubs.fr)

2 SOMMAIRE A- OBJECTIFS DE L ETUDE B- DEROULEMENT DE L'ETUDE C- CONTENU DE L'ETUDE 1- ETUDE DES BESOINS THERMIQUES 1.1- Analyse de la situation actuelle 1.2- Situation envisagée 2- ETUDE DE L APPROVISIONNEMENT EN BOIS 3- CHOIX DES EQUIPEMENTS 3.1- Technologie de chaudière bois 3.2- Matériels et équipements spécifiques 3.3- Bâtiment chaufferie et silo de stockage du combustible bois 3.4- Fournisseurs et références 3.5- Réseau de chaleur et sous-stations 3.6- Réglementation 3.7- Réalisation des travaux et exploitation de la chaufferie 4- ETUDE ECONOMIQUE ET FINANCIERE 4.1- Récapitulatif des investissements 4.2- Plan de financement proposé 4.3- Estimation des charges prévisionnelles d exploitation de la chaufferie 4.4- Analyse économique du projet 5- MONTAGE JURIDIQUE ET FISCAL 5.1- Préconisation d un schéma d'exploitation 5.2- Relations avec les partenaires du projet et les usagers 5.3- Aspects fiscaux 6- PLANNING DE REALISATION DU PROJET ANNEXE 1 : Fiche récapitulative ANNEXE 2 : Méthode de calcul de référence Maître d ouvrage :... 2/15

3 A- OBJECTIFS DE L ETUDE Le présent cahier des charges concerne la réalisation d'une étude de faisabilité technico-économique pour la mise en place d une chaufferie automatique au bois avec réseau de chaleur. Le maître d ouvrage :., souhaite se doter d un tel équipement sur la commune de. dans le département du Doubs. Cette installation sera destinée à chauffer les bâtiments suivants :...,...,...,... Cette liste n est pas exhaustive : au cours de l étude, le bureau d études pourra proposer le principe du raccordement d autres bâtiments si cela lui semble pertinent. Le contexte et l historique du projet sont les suivants : Cette étude devra répondre aux objectifs suivants : vérifier la faisabilité technique et économique du projet dans son ensemble, proposer des solutions techniques adaptées au contexte et aux possibilités qu offre le site, comparer, en terme d investissement, d exploitation et d intérêt environnemental, la solution bois aux solutions existantes sur le site et envisageables, rechercher des solutions visant à assurer la pérennité de l approvisionnement et intégrer le projet dans une logique de développement local, de gestion des sous-produits des entreprises du bois et de valorisation du patrimoine forestier, proposer un montage juridique pour la construction et l exploitation de la chaufferie et du réseau de chaleur ainsi que pour les relations avec les usagers du service de chaleur à distance, proposer un échéancier de réalisation de l opération ainsi qu un plan prévisionnel de financement en fonction des aides publiques mobilisables, des participations des usagers (droit de raccordement) et des possibilités d autofinancement et d emprunt du maître d ouvrage. Maître d ouvrage :... 3/15

4 B- DEROULEMENT DE L'ETUDE La durée de l étude sera de. semaines. Le suivi de l'étude sera assuré par un comité de pilotage animé par le maître d'ouvrage et associant des représentants de l'ademe et du Conseil général du Doubs. Le bureau d'études devra désigner un chef de projet qui sera l'interlocuteur unique auprès du maître d'ouvrage et du comité de pilotage pendant toute la durée de l'étude. Il est prévu une réunion de lancement de l étude avec visite du site, une (ou plusieurs) réunion(s) de validation des scénarii proposés et des résultats intermédiaires des travaux du bureau d études ainsi qu une réunion de présentation finale de l ensemble de l étude. Des réunions complémentaires nécessaires à la collecte des données et au cadrage des réflexions à engager pourront être organisées à la demande du bureau d études. Les rapports intermédiaires ainsi que le rapport final provisoire devront êtres adressés par le bureau d études aux membres du comité de pilotage 15 jours avant la date des réunions au cours desquelles ils seront présentés et examinés. Le rapport final définitif sera remis en. exemplaires, dont un original reproductible. De plus, tous les documents constituant ce rapport (y compris les transparents présentés lors du rendu d étude) seront fournis sur support informatique exploitable par les logiciels de bureautique Word, Excel et Powerpoint sous Windows pour compatible PC. Le bureau d études s attachera à une présentation claire et pédagogique de ses travaux. Il fournira une note de synthèse de quelques pages avec tableaux présentant l ensemble des données clé de l étude, et reprenant la fiche descriptive de l installation jointe en annexe. L'étude se déroulera selon les 5 phases suivantes : phase 1 : ETUDE DES BESOINS THERMIQUES, phase 2 : ETUDE DE L APPROVISIONNEMENT EN BOIS, phase 3 : CHOIX DES EQUIPEMENTS, phase 4 : ETUDE ECONOMIQUE ET FINANCIERE, phase 5 : MONTAGE JURIDIQUE ET FISCAL. Maître d ouvrage :... 4/15

5 C- CONTENU DE L'ETUDE 1- ETUDE DES BESOINS THERMIQUES L étude débutera par une rencontre avec le représentant désigné par le maître d ouvrage et une visite du site Analyse de la situation actuelle données climatologiques du site (DJU, amplitude thermique, enneigement ), caractéristiques thermiques et données techniques de base des bâtiments et locaux concernés par le projet : surface, volume, orientation, isolation, surface vitrée, renouvellement d air, période d occupation,... caractéristiques et état d usage de l'installation en place de production de chaleur : type de chaudière, puissance, énergie, rendement, vétusté, disfonctionnements éventuels, description par bâtiment des installations de chauffage existantes, du réseau de distribution (puissance, type d émetteur de chaleur, température intérieure usuelle...) et du système de production d'eau chaude sanitaire (ECS), détermination des consommations énergétiques constatées Situation envisagée détermination des besoins énergétiques prévisionnels pour le chauffage des locaux et la production d ECS (création, rénovation ou extension des bâtiments, raccordement d autres bâtiments, ), variation des besoins (courbe monotone annuelle), détermination de la puissance de la chaudière bois et de la chaudière d appoint/secours éventuelle (optimisation de la puissance installée et selon contraintes réglementaires) et de leurs rendements, des consommations prévisionnelles en bois et en autres combustibles (MWh PCI), du taux de couverture des besoins par le bois, quantification des besoins (volumiques et massiques) annuels et hebdomadaires d'approvisionnement en combustible bois adapté au projet, en fonction de ses caractéristiques (nature, essence, humidité, densité, foisonnement...), détermination du site d'implantation de la nouvelle chaufferie ou de la chaudière bois avec ses équipements (conditionnement et stockage du combustible), selon la disponibilité des locaux et des terrains et les besoins en voirie d accès pour le remplissage du silo, propositions de principe du tracé du réseau de chaleur (selon différentes branches avec indication des longueurs correspondantes), du nombre et de la puissance des sous-stations à raccorder (des scénarii différents peuvent être envisagés), définition des besoins éventuels de production d ECS totalement ou partiellement délocalisée (types d énergie, puissances spécifiques à mettre en œuvre, consommations énergétiques associées), Les relevés de plans nécessaires seront effectués sur la base de documents existants collectés auprès du maître d ouvrage, ou bien sur site s ils ne sont pas disponibles ou s ils sont incomplets. Maître d ouvrage :... 5/15

6 2- ETUDE DE L APPROVISIONNEMENT EN BOIS Il s agit de déterminer les gisements potentiellement mobilisables dans le contexte local, et d identifier les circuits existants ou possibles d approvisionnement en combustibles bois : plaquettes forestières granulés déchets de bois industriels (palettes ) connexes de l industrie du bois 1 ère transformation (écorces, dosses et délignures) connexes de l industrie du bois 2 de transformation (chutes, rebus, copeaux ) autres Un tableau de synthèse présentera chaque gisement en fonction : des caractéristiques physico-chimiques du combustible (granulométrie, masse volumique, humidité, capacité calorifique), des quantités disponibles et mobilisables, des fournisseurs potentiels (pour la plaquette forestière, contact sera pris avec l association Pro-forêts qui regroupe les ETF producteurs), des contraintes techniques de mobilisation (gisements diffus/concentrés, éloignement du site de chauffe, fabrication, conditionnement, transport, manutention, ), des contraintes techniques de livraison et de stockage en chaufferie (moyens et volumes de livraison, type de remplissage, silo aérien ou enterré, ), des contraintes techniques d alimentation automatique de la chaudière (extraction de silo et convoyage) et de combustion (selon le type de foyer), des conditions d achat, de son évolution prévisible. Des propositions concrètes devront être définies permettant de dégager des solutions fiables et pérennes pour la fourniture du combustible, en tenant compte : de la proximité de la filière d approvisionnement et de son intégration dans une filière organisée plus vaste (à l échelle du département ou de la région), du coût du combustible en entrée chaufferie par tonne ou par MAP, de sa qualité, des possibilités de contrat de fourniture, de sources d approvisionnement multiples (gisement disponible et durable), des possibilités d inscrire ce projet dans une logique de développement local (emplois créés ou soutenus ), de l intégration du projet dans une politique locale de valorisation du patrimoine forestier (contact sera pris avec l agent patrimonial local de l ONF) ou de gestion des sous-produits de l industrie du bois, voire des déchets industriels. Maître d ouvrage :... 6/15

7 3- CHOIX DES EQUIPEMENTS 3.1- Technologie de chaudière bois La détermination de la technologie de chaudière bois tiendra compte notamment : du type de combustible de la puissance à installer du fluide caloporteur du lieu d'implantation du budget prévisionnel des besoins en autonomie Le choix définitif de la technologie envisagée portera sur : le type de foyer-échangeur les systèmes de chauffage les systèmes de régulation de puissance et de combustion les automatismes le traitement des fumées la gestion des cendres Une description du combustible acceptable pour la technologie envisagée présentera les paramètres suivants (valeurs moyennes et limites) : humidité essence PCI granulométrie masse volumique 3.2- Matériels et équipements spécifiques L ensemble des équipements périphériques nécessaires devra être défini : type de silo transfert silo-foyer décendrage automatismes, régulations comptage de l'énergie calorifique produite systèmes de sécurité traitement des fumées traitement des cendres Les équipements d appoint et/ou de secours éventuellement nécessaires seront déterminés (type d énergie, puissance, fonctionnement en relation avec la chaudière bois, matériel à implanter, ). Un point spécifique abordera les équipements de production d ECS (complémentaires ou intégrés à la chaufferie) et leur fonctionnement en période d été. Un document descriptif complet de l'installation (caractéristiques dimensionnelles, énergétiques, hydrauliques...), pour chaque solution retenue déterminée en fonction des choix technologiques, présentera les équipements proposés (justifiés suivant les résultats des études des besoins thermiques et de l approvisionnement en bois). Maître d ouvrage :... 7/15

8 3.3- Bâtiment chaufferie et silo de stockage du combustible bois Le choix de la localisation du bâtiment qui abritera la chaufferie (chaudière bois + appoint/secours) se fera en concertation avec le maître d ouvrage, en fonction : des disponibilités foncières, des possibilités éventuelles d utilisation d un bâtiment existant, de l accès possible de camions gros porteurs de livraison du combustible bois, du tracé prévisionnel du réseau de chaleur, Le système de stockage du combustible bois le mieux adapté à la chaufferie (stockage total ou partiel sur site, besoin ou non d un hangar de stockage tampon, silo aérien ou enterré, attenant ou intégré à la chaufferie,...) sera déterminé en fonction : de l'environnement local (contraintes de surface et de volume disponibles, possibilités d accès hivernal, ), des besoins d autonomie de fonctionnement de la chaudière bois, du schéma d approvisionnement retenu, Les besoins en génie civil pour la construction de la chaufferie et du silo seront explicités après dimensionnement de la capacité de stockage optimisée et de l espace nécessaire à l implantation des chaudières et de leurs éléments périphériques. Des plans d implantation permettant de visualiser la configuration proposée (surface et volume de la chaufferie et du silo de stockage, et leur relation) seront établis après recherche d une optimisation spatiale du site. Une vue de l installation de combustion dans la chaufferie sera proposée. Les équipements nécessaires devront être définis : hangar éventuel moyens de manutention dispositif de livraison (trappe de remplissage, liaison pneumatique ) système d extraction de silo (racleur à échelles, bras rotatifs ) 3.4- Fournisseurs et références A titre indicatif, les fournisseurs possibles proposant les matériels adaptés aux choix technologiques retenus seront cités (le cas échéant, joindre les devis correspondants). Une liste de références d installations similaires existantes ou en cours de réalisation en Franche-Comté sera fournie. Maître d ouvrage :... 8/15

9 3.5-Réseau de chaleur et sous-stations Il sera recherché une optimisation technique et économique des raccordements envisagés et du rendement de distribution (des scénarii différents ou des variantes pourront être proposés, s agissant des bâtiments à desservir) en rationalisant le tracé du réseau (travaux induits de génie civil pour les tranchées en regard des consommations de chaleur attendues). Les modifications du tracé du réseau de chaleur existant, ou l aménagement d un réseau de distribution neuf, suivant la position envisagée de la chaufferie et de celle des bâtiments à raccorder, seront définis. Les besoins en desserte pour les accès au stockage, à la chaufferie et aux sous-stations seront présentés. Les raccordements, avec localisation et définition des sous-stations de livraison de chaleur, le comptage de l énergie calorifique consommée individuellement par chacun des bâtiments raccordés, seront précisés. Les possibilités techniques d extension ultérieure du réseau pour la desserte de nouveaux bâtiments devront être étudiées. Pour chaque solution technique retenue, un plan masse d'implantation de la chaufferie, du silo de stockage du bois et des réseaux de chaleur sur le site comprenant tous les bâtiments concernés, devra être présenté Réglementation L implantation de l installation devra tenir compte de toutes les contraintes réglementaires concernant la chaufferie, le stockage des combustibles et le réseau de distribution de chaleur. Les modalités particulières à respecter concernant la sécurité, le bruit, les rejets atmosphériques, la sécurité, les normes incendies et la gestion des cendre seront abordées. Un inventaire des contraintes locales (architecturales notamment) et des obligations en matière énergétique et environnementale sera présenté. Maître d ouvrage :... 9/15

10 3.7- Réalisation des travaux et exploitation de la chaufferie Pour chaque solution technique retenue, il sera présenté une planification des travaux à prévoir : génie civil (chaufferie, silo de stockage, réseau de chaleur,...), modification de chaufferie existante, rénovation de bâtiments, reprise ou création du réseau de distribution de chaleur, raccordements aux réseaux, sous-stations et chaudières existantes, pose et installation des équipements de la chaufferie, Selon le fonctionnement prévisionnel de l installation, il sera réalisé un planning de conduite de chauffe prenant en compte les besoins journaliers ou hebdomadaires en combustible bois et la cadence de remplissage du silo. Ce planning conditionne l'organisation des chantiers de conditionnement et le renouvellement du stock tampon de combustible. Enfin, un planning de maintenance de l installation, postes P2 et P3, sera proposé. 4- ETUDE ECONOMIQUE ET FINANCIERE 4.1- Récapitulatif des investissements Il s agira de déterminer les coûts d investissement concernant : le génie civil pour le bâtiment de la chaufferie, le silo de stockage du bois et le hangar tampon éventuel, les équipements relatifs au stockage et au transfert du combustible bois (trappe, extracteur, convoyeur ), les équipements thermiques à mettre en place (chaudière bois, alimentation du foyer, dépoussiérage, cheminée, décendrage, chaudière d appoint/secours et son stockage de combustible) ainsi que leur montage, la régulation et le contrôle (alarmes, traitement antipollution), le réseau de distribution de chaleur : génie civil, sous-stations, comptages énergie et hydraulique, le raccordement aux installations existantes et aux réseaux, les frais d'études et d ingénierie, Maître d ouvrage :... 10/15

11 4.2- Plan de financement proposé Afin de définir le mode de financement le plus satisfaisant pour les solutions retenues, des montages financiers adaptés (avec leurs coûts et leurs avantages) seront préconisés. Seront notamment envisagés les points suivants: capacité d'investissement : autofinancement location taxe de raccordement des usagers du service tiers investissement avec/sans garantie de résultat emprunt (poste P 4 annuités de remboursement) crédit bail aides publiques mobilisables : subventions autres incitations prêts 4.3- Estimation des charges prévisionnelles d exploitation de la chaufferie Les différentes consommations (postes P 1 et P 1 ) seront déterminées : coûts du combustible bois et des combustibles d appoint, coûts de fourniture en eau et électricité de la chaufferie. ainsi que les coûts d'exploitation et de maintenance, spécifiques à la chaufferie bois et au réseau de chaleur : frais de conduite et de petit entretien (poste P2), frais de gros entretien et de réparations (poste P3). La gestion des cendres fera l objet de préconisations techniques et d une estimation des coûts d élimination Analyse économique du projet Un document de synthèse sous forme de tableaux présentera les solutions techniques proposées en comparaison avec une solution de référence (situation existante ou à envisager) utilisant une énergie concurrente (fioul, gaz). coût des investissements à réaliser et surcoût du projet bois par rapport aux autres solutions, économie d'exploitation annuelle grâce à la solution bois et temps de retour brut du surcoût d'investissement (avec et sans subvention et selon le niveau de la taxe de raccordement), coût annuel des frais de fonctionnement (exploitation P 1, P 1, P 2, P 3 ) et du financement (P 4 ), et coût du kwh bois énergie, bilan annuel d'exploitation équilibré (dépenses/recettes) Maître d ouvrage :... 11/15

12 Dans le cas où le réseau de chaleur dessert plusieurs usagers différents, un tableau récapitulatif exposera pour chacun d eux : le mode de chauffage actuel (énergie, puissance, consommation) et le montant associé des charges de chauffage, les conditions de raccordement au projet (puissance de la sous-station prévue et montant de la taxe de raccordement) ainsi que le montant prévisionnel des charges de chauffage de la solution bois (R1 et R2). 5- MONTAGE JURIDIQUE ET FISCAL 5.1- Préconisation d un schéma d'exploitation Parmi les différents modes de gestion possibles qui seront présentés comparativement, le mieux adapté à l installation prévue, selon les souhaits et les capacités du maître d ouvrage, sera proposé. régie directe, avec ou sans marché d entretien délégation de service : concession, affermage, contrat d exploitation (marché de type MF, MT, MC,..., avec ou sans clause d intéressement) La vente de chaleur nécessite éventuellement la création par le maître d ouvrage d une structure juridique spécifique qui devra être explicitée (SPIC, SPA, ), avec une estimation des moyens humains à mettre en œuvre Relations avec les partenaires du projet et les usagers Une répartition des tâches et des rôles de chaque partenaire concerné sera précisée (mise à disposition de terrains ou de locaux, utilisation de chaufferies ou de réseaux existants, ). Les besoins de contrat d approvisionnement en combustible bois et de police d abonnement (contrat de fourniture de chaleur) seront définis Aspects fiscaux Les implications du projet sur les aspects fiscaux (TVA pour les investissements, l achat de combustible et la vente de chaleur) seront abordées. 6- PLANNING DE REALISATION DU PROJET Le bureau d études proposera un phasage dans le temps détaillant les différentes étapes (organisation administrative, ingénierie, construction, préparation des marchés d exploitation, communication) que le maître d ouvrage devra mettre en œuvre et qui permettront la réalisation du projet à l issue de l étude de faisabilité (avec illustration sous la forme d un diagramme synthétique). Maître d ouvrage :... 12/15

13 Pour le bureau d'études Fait à :.., le :.. (Signature et cachet) Pour le maître d ouvrage Fait à, le : La personne responsable du marché, Le Maire de :... (Signature et cachet) Maître d ouvrage :... 13/15

14 ANNEXE 1 : FICHE RECAPITULATIVE A/ PLAN DE FINANCEMENT Répartition Autofinancement, ADEME, Conseil général du Doubs, Conseil Régional, Etat (Précisez : ), Europe (Précisez : ), Autres (Précisez : ), Autres (Précisez : ), Montant (précisez HT ou TTC) COUT TOTAL DU PROJET, B/ CARACTERISTIQUES DU PROJET Code Libellé Unité Valeur 01 Puissance Bois installée kw 02 TEP totaux consommés (bois + autres énergies) tep 03 Emissions CO 2 évitées (1) tonnes 04 Emissions SO 2 évitées (1) tonnes 05 Quantité Bois FORET consommée tep 06 Quantité Bois CONNEXES consommée tep 07 Quantité Bois DIB consommée tep 08 Quantité Bois AUTRE consommée tep 09 Installation neuve ou existante (2) - 10 Nature du combustible principal substitué (3) - 11 Prix du combustible TTC/kWh PCI 12 Taux de couverture annuel Bois (4) % 13 Existence d un contrat d approvisionnement - 14 Durée initiale du contrat années 15 Temps de retour brut avec subvention (1) années 16 Temps de retour brut sans subvention (1) années 17 Emplois permanents créés : mise en place et exploitation de la chaufferie (5) nombre 18 Emplois permanents créés: approvisionnement (5) nombre NB : (1) : conformément à la méthode de calcul de référence ci-dessous. (2) : NEUF si nouveaux besoins énergétiques ou EXISTANT si substitution de besoins énergétiques. (3) : FOD, FL2, FL2TBS, FL2TBTS, CHARBON20, CHARBON40, GAZ NAT, GAZ PROP., ELEC. (4) : rapport Energie utile bois produite (kwh) / Energie utile totale sur chaufferie toutes énergies confondues (kwh). (5) : emploi équivalent à temps-plein. Maître d ouvrage :... 14/15

15 ANNEXE 2 : METHODE DE CALCUL DE REFERENCE A/ CALCUL DES TEPS SUBSTITUEES ET DES QUANTITES DE CO 2 ET SO 2 EVITEES PCI MJ/kg PCI kwh/kg ( Combustion complète ) Quantité en tonnes pour une TEP de Masse CO 2 t/t de Combustible Masse SO 2 kg/kg de Combustible Masse CO 2 t/tep Masse SO 2 kg/tep FOD 42,900 11,917 0,979 3,142 0,006 3,076 5,874 FO2 (fioul lourd n 2 ordinaire) FO2BTS (fioul lourd n 2 basse teneur en soufre) FO2TBTS (fioul lourd n 2 très basse teneur en soufre) CHARBON pur sec à 20% de matières volatiles CHARBON pur sec à 40% de matières volatiles Gaz naturel (Groningue) Gaz naturel (Lacq) 39,700 11,027 1,058 3,113 0,078 3,293 82,524 40,800 11,334 1,029 3,128 0,0394 3,220 40,543 41,350 11,486 1,016 3,191 0,0198 3,241 20,100 36,500 (PCS) 34,000 (PCS moyen) 10,139 1,151 3,300 0,02 3,798 23,020 9,445 1,235 3,043 0,02 3,758 24,700 38,160 10,600 1,101 2,128 1,204 x 10E-6 2,343 1,326 x 10E-3 49,680 13,800 0,845 2,746 1,35 x 10E-5 2,320 0,0114 B/ CALCUL DU TEMPS DE RETOUR Le temps de retour brut est le rapport du nouvel investissement (ou du sur-investissement) sur le revenu escompté (économie annuelle d exploitation). Temps de retour brut Sans subvention : T brut SANS subvention = Cout. d' exploitation Investissement C out. d' exploitation solution.ré fé rence solution.avec.bois Temps de retour brut Avec subvention : T brut AVEC subvention = (1-taux d aide/100) x T brut SANS subvention Maître d ouvrage :... 15/15