ZONE D AMENAGEMENT CONCERTE DE L ECO-QUARTIER DU PARC PRINCESSE

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1 ZONE D AMENAGEMENT CONCERTE DE L ECO-QUARTIER DU PARC PRINCESSE Etude de faisabilité sur le potentiel de développement des énergies renouvelables H4 28 novembre 2011 Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 1

2 Table des matières 1 Introduction Programmation Situation du Vésinet Etude des potentialités énergétiques Ressource solaire Le photovoltaïque La ressource solaire thermique Conclusion sur le potentiel solaire Ressource éolienne Le potentiel énergétique Les contraintes Conclusion sur le potentiel éolien Ressource géothermique La géothermie très basse énergie La géothermie basse et moyenne énergie La géothermie haute énergie Conclusion Biomasse Le bois énergie Conclusion sur le potentiel de la biomasse Les déchets Traitement des déchets Conclusion Récupération de la chaleur des eaux usées Les réseaux existants Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 2

3 5.1 Le réseau de gaz Le réseau d électricité Evaluation de la demande en énergie Evaluation des puissances appelées Evaluation des consommations énergétiques Scénarios de desserte énergétique Scénario 1 : chaudière biomasse collective + photovoltaïque Scénario 2 : Géothermie sur nappe avec réseau de chaleur + photovoltaïque Scénario 3 : Géothermie sur nappe avec réseau d eau + photovoltaïque Conclusion Analyse financière Aides financières Principe des aides Attribution des aides Montants d investissement des solutions Le solaire photovoltaïque Biomasse La géothermie sur nappe Les contraintes des solutions Glossaire : Tableau de suivi Version Date Rédacteur Approbateur Version 1 Le 28/11/11 Nicolas ROBIN Philippe CERS Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 3

4 Le 28/11/11 1 Introduction La commune du Vésinet est située à l est du département des Yvelines à 18 km à l ouest de Paris. La commune souhaite réaliser un éco-quartier sur le site de l ancien Hôpital dans le quartier Princesse, au Sud de la commune. L éco-quartier du parc de l Hôpital, indissociable du quartier Princesse, doit devenir un espace habité, cœur d un quartier vivant, respectueux de l environnement et accessible à tous par le biais d aménagements de qualité. Le périmètre correspondant à une surface d environ 18,3 hectares, a été défini de la manière suivante: Zac de l éco-quartier du parc Princesse Le Vésinet Dans ce contexte, le potentiel énergétique local est exploré afin de produire chaleur, froid et électricité pour le quartier. Les ressources énergétiques suivantes pourront potentiellement être utilisées dans cet objectif : Biomasse, Géothermie de surface et géothermie profonde, Energie solaire photovoltaïque et énergie solaire thermique, Energie éolienne, Déchets, Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 4

5 Eaux usées. 2 Programmation Les bâtiments pris en compte dans cette analyse se décomposent en plusieurs zones : Au Nord-Ouest, le groupe scolaire existant comportant, une école primaire et une école maternelle. Une extension de 300 m 2 est prévue. Un immeuble de logements de fonction est également présent au Nord du Groupe Scolaire, Rue de Verdun. A l Est, le long de la Rue de l Ecluse, la crèche existante sera maintenue. Des commerces, des logements et un gymnase seront construits. Au sud de l hôpital, le programme prévoit la construction d immeubles de logements collectifs et d activités tertiaires et/ou artisanales en façade de la Rue de l Ecluse. Plan d ensemble non définitif Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 5

6 Le nombre de logements construits sur le site sera de l ordre de 400 dont environ 260 logements en accession et 140 logements sociaux. Les hauteurs maximales des bâtiments ne devront pas dépasser un R+2 maximum pour les bâtiments bordant la coulée verte et un R+3 sur le reste des terrains. Le tableau suivant donne les surfaces SHON construites par typologie : Nature des équipements Surface SHON (m 2 ) Logements collectifs Commerces 1000 Activités 3000 Gymnase 3500 Extension école 300 TOTAL Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 6

7 3 Situation du Vésinet La commune du Vésinet est localisée dans le département des Yvelines, et fait partie de la région Ilede-France. La carte ci-dessous présente la localisation de la commune sur le territoire français. Situation de la Commune du Vésinet Source : Wikipedia La commune du Vésinet est indiquée en rouge sur la carte suivante, du département des Yvelines : Le Vésinet Situation de la commune du Vésinet en Ile-de-France Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 7

8 Site étudié Plan Situation de la Zac de l éco-quartier du parc Princesse dans la commune du Vésinet Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 8

9 4 Etude des potentialités énergétiques 4.1 Ressource solaire Le photovoltaïque Le Vésinet se situe dans une zone bénéficiant d un ensoleillement faible, à l échelle du territoire national, comme l illustre la carte suivante : Moyennes annuelles de l énergie reçue sur une surface orientée au sud et inclinée d un angle égal à la latitude (en kwh/m 2.jour) Source : Tecsol L utilisation de l énergie solaire photovoltaïque consiste à transformer l énergie solaire en électricité, par l intermédiaire de panneaux. Il existe 3 catégories de panneaux photovoltaïques, présentant des rendements et des coûts d investissement divers : Les panneaux monocristallins, Les panneaux polycristallins, Les panneaux amorphes. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 9

10 En faisant l hypothèse de 100 m 2 de cellules installées et orientées plein sud, avec une inclinaison de 20 par rapport à l horizontale, la quantité d éner gie qui serait produite sur une année au Vésinet est la suivante pour les principales technologies existantes : Amorphe Polycristallin Monocristallin Production d électricité (en kwh/an) pour 100 m 2 de panneaux La station météo prise en compte est Nanterre. A titre d indication, la consommation annuelle moyenne d un ménage français (hors chauffage) est de kwh (Source : ADEME). L installation de 100 m 2 de panneaux solaires permettrait donc d alimenter entre 1,5 et 3,7 logements selon la technologie choisie. Il est possible de raccorder ces installations au réseau d électricité et de bénéficier d un tarif de rachat de l électricité. Les tarifs de rachat de l électricité photovoltaïque sont définis pour des périodes trimestrielles en fonction de la puissance totale installée au niveau national le trimestre précédent. Ces tarifs sont en baisse constante depuis Les tarifs dépendent de la puissance installée et du type d intégration au bâti. Pour le 4 ème trimestre 2011, les tarifs sont les suivants : Puissances crêtes Tarifs de rachat Résidentiel Enseignement Autres bâtiments Intégration au bâti Intégration simplifiée au bâti Intégration au bâti Intégration simplifiée au bâti kwc c /kwh , , , , , , , ,61 Intégration au bâti ,82 Intégration simplifiée au bâti , ,61 Tout type d installation ,38 Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 10

11 4.1.2 La ressource solaire thermique L énergie solaire peut également être valorisée pour la production de chaleur. Ce type de panneaux est principalement utilisé pour la production de chaleur pour l eau chaude sanitaire. Besoins journaliers en Eau chaude sanitaire Source : ANAH Les besoins en eau chaude sanitaire (ECS) d une famille de 3 personnes sont compris entre 120 et 170 litres par jour selon les équipements. Afin d éviter une surchauffe des capteurs thermiques, la surface de panneaux installés est dimensionnée de manière à couvrir 50% de la demande en ECS. Les besoins annuels pour la production d ECS d une famille de 3 personnes sont de kwh environ. L installation de 5 m 2 de panneaux thermiques plans permettrait de couvrir environ 50% des besoins annuels en eau chaude sanitaire précédemment cités. Cette surface est calculée pour l installation de panneaux orientés plein sud avec une inclinaison de 45 par rapport à l horizontale. Ces panneaux sont adaptés aux besoins des logements. Ils ne pourront pas être installés pour d autres usages de manière optimale Conclusion sur le potentiel solaire Les surfaces de toiture des bâtiments du quartier peuvent être valorisées pour la production solaire sous forme d électricité et de chaleur. Environ 50% de la surface de toitures disponible peut être couverte de panneaux. L espace restant doit être conservé pour les gaines techniques et la maintenance des toitures et panneaux. La définition de l aménagement du quartier et des surfaces de toiture permettra de calculer le potentiel productible. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 11

12 4.2 Ressource éolienne Le potentiel énergétique Selon l ADEME, la puissance installée d énergie éolienne en Ile-de-France est de 0,06 MW, pour un total de MW sur le territoire national. Un seul site est aujourd hui en exploitation dans la Région. Il s agit du site de Guitrancourt dans les Yvelines. Le territoire de la région Ile-de-France est peu propice au développement de cette énergie. Les régimes de vents y sont faibles et le territoire fortement urbanisé, avec de multiples obstacles. Source : Ademe Le Vésinet se situe en zone 3 et bénéficie de régimes de vents avec des vitesses moyennes intermédiaires. Le fonctionnement et le rendement de production d une éolienne sont dépendants de 2 facteurs liés à la ressource locale : La constance du vent, La vitesse du vent. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 12

13 Le milieu urbain, créant des obstacles et perturbant l écoulement du vent est peu propice au développement de ces installations. La vitesse minimale du vent, actuellement disponible, pour produire de l énergie avec les éoliennes, est de 4,5 m/s. La vitesse optimale pour la production d énergie est d environ 15 m/s. Une étude menée par l ARENE Ile-de-France et l ADEME, en 2003, évaluait le potentiel éolien Francilien à 100 MW, à l horizon Cette étude se base sur les critères suivants : Densité du gisement francilien, Répartition du gisement, Possibilités territoriales d implantation d éoliennes qui éliminent les zones habitées ou boisées, Tarifs de rachat de l électricité d origine éolienne, Données techniques et environnementales Les contraintes L éco-quartier étudié s inscrit dans un environnement urbain dense et ne permettra pas la mise en place d éoliennes de grandes hauteurs. Seul le petit éolien est envisageable. Ce type de technologie a une production d électricité faible et apparaît très onéreuse par rapport au gain escompté Conclusion sur le potentiel éolien L intérêt de l éolien est faible sur l éco-quartier Parc Princesse, en considérant la ressource et les contraintes. La ressource : les régimes de vents locaux sont faibles. Les rendements de production en milieu urbain sont faibles. Les contraintes : le développement de l éolien est fortement déconseillé sur ce territoire, en raison des enjeux de préservation du patrimoine. Pour conclure, le développement de l éolien semble peu adapté au quartier. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 13

14 Le 28/11/ Ressource géothermique Plusieurs systèmes géothermiques permettent de valoriser la chaleur du sous-sol. On distinguera essentiellement la géothermie basse ou très basse énergie, peu profonde et la géothermie profonde La géothermie très basse énergie La ressource géothermale très basse énergie est constituée par la chaleur contenue dans les terrains géologiques compris entre 0 et 100 m de profondeur. La géothermie très basse température, qui exploite l énergie présente dans le sous-sol, à quelques dizaines, voire centaines de mètres, dans les aquifères, est particulièrement adaptée pour le chauffage de logements collectifs ou de locaux d activités. La ressource géothermale peu profonde peut être valorisée à partir des eaux des nappes souterraines, mais aussi par l emploi de capteurs horizontaux ou de sondes géothermiques. La carte suivante présente le potentiel des aquifères superficiels pour des opérations de géothermie, au niveau de la commune du Vésinet : Carte des potentiels géothermiques superficiels, au Vésinet Source : BRGM Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 14

15 Le projet de périmètre de l éco-quartier, signalé par un cercle rouge se situe sur une zone à fort potentiel géothermique superficiel. L évaluation du potentiel a été réalisée en fonction de 2 critères : Le débit d exploitation espéré, La profondeur de la nappe. Chaque critère a été noté de la manière suivante : Critère Débit espéré Note 1 Débit inférieur à 5 m 3 /h Note 2 Débit compris entre 5 et 15 m 3 /h Note 3 Débit supérieur à 15 m 3 /h Note 1 Note 2 Note 3 Critère Profondeur Profondeur supérieure à 30 m Profondeur comprise entre 15 et 30 m Profondeur inférieure à 15 m Le débit s exprime en m 3 /heure (m 3 /h). Nappe Potentiel Profondeur (m) Débit (m 3 /h) Epaisseur (m) Transmissivité (m 2 /s) La Craie Fort > >0,01 Forte Minéralisation Notes Débit : 3 Profondeur : 2 Source BRGM La nappe exploitable est la craie. Son épaisseur est comprise entre 75 et 150 mètres, selon les zones. Le débit est supérieur à 100 m 3 /h et la nappe est située à faible profondeur. La transmissivité est supérieure à 0,01 m 2 /s. Cette nappe est fortement minéralisée. Solution 1 : Pompe à chaleur sur nappe : Hypothèses : Afin de calculer la puissance thermique disponible, les hypothèses suivantes sont formulées : COP = 4 (COP : coefficient de performance pour une pompe à chaleur eau/eau performante et correctement dimensionnée) T = 6 C ( T : variation de température de l eau de la nappe) Avec un débit de 100 m 3 /h, la puissance de chauffage est au minimum de 930 kw. La puissance thermique disponible grâce à l exploitation d une pompe à chaleur sur un doublet géothermique dans la nappe de la craie est supérieure à 930 kw. La mise en place de cette solution nécessite le forage d un doublet géothermique. Le doublet géothermique est constitué de deux puits forés dans le sol pour atteindre la nappe. Le premier puits sert à puiser l eau de la nappe et le second à la réinjecter. Aucun forage n a été réalisé à proximité dans l aquifère de la craie (source DRIEE). Etant donné que le débit est supérieur à 80 m3/h et que la profondeur du forage sera supérieure à 10 m, un forage est soumis à autorisation en préfecture. Le délai d instruction est au minimum de 8 mois. Sur ce site, les dossiers sont instruits par la DRIEE. Le site étudié se trouve dans un périmètre de protection rapprochée d un champ captant d eau potable pour la consommation humaine. Pour s assurer de la possibilité de forer un puits géothermique dans cette zone, il est nécessaire de missionner un hydrogéologue agréé ou de déposer un dossier de demande d autorisation. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 15

16 Solution 2 : Mise en place de champs de sondes géothermiques verticales Cette solution consiste à mettre en place des sondes pour récupérer la chaleur du sol par échange thermique sans puiser dans l aquifère. Un forage peut faire de 100 à 150 m de profondeur. Le potentiel thermique peut être évalué entre 40 et 60 W/ml pour chaque sonde sous réserve de vérification par une étude plus approfondie des caractéristiques du sol La géothermie basse et moyenne énergie La carte suivante illustre le gisement français de géothermie profonde. Le Vésinet (représentée par le point rouge) se situe dans une zone où sont présents des aquifères continus profonds. Des projets de géothermie moyenne énergie peuvent être menés sur ce territoire. Gisement de géothermie profonde en France Source : BRGM Les principaux aquifères profonds du bassin parisien sont les suivants : Les sables du Néocomien, situés selon la zone du bassin parisien entre 750 et mètres de profondeur, avec une température d eau comprise entre 35 et 50 C, Les calcaires du Lusitanien, à une profondeur de mètres présentent une température d eau de 50 C, Les calcaires du Dogger, dont la température se situe entre 56 et 85 C pour une profondeur de à mètres, Les grès du Trias, dont l eau est à une température de 80 C. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 16

17 La nappe du Dogger La nappe du Dogger est la plus sollicitée en Ile-de-France pour la production de chaleur, avec 33 opérations dans la Région. Cette nappe est bien connue. Les projets exploitant cette ressource sont de mieux en mieux maîtrisés, après des difficultés rencontrées à cause de la minéralisation de la nappe. Carte des opérations de géothermie sur le Dogger en Ile-de- France La nappe du Dogger est une ressource avec un fort potentiel d exploitation de la chaleur. Elle présente des températures et des débits très élevés. Mais ce type de projets requiert un niveau d investissement très important, avec des coûts de forages élevés. De forts besoins de chaleur sont donc nécessaires pour garantir la rentabilité de ce type de projets. Il faut ainsi raccorder au réseau alimenté par la géothermie moyenne énergie : Un grand nombre de bâtiments, Des bâtiments avec de forts besoins de chaleur. Le seul projet de l éco-quartier Princesse est insuffisant pour justifier un tel investissement. Ce type d ouvrage pourrait être envisagé pour un projet de raccordement de ou équivalents logements au minimum. Par ailleurs, si le Dogger présente un fort potentiel en Ile-de-France, son exploitabilité n est pas optimale au Vésinet. La carte suivante présente l exploitabilité de cet aquifère en Ile-de-France. L exploitabilité de la ressource est déterminée à partir de 2 critères : La température de l aquifère, La transmissivité. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 17

18 Le 28/11/11 Carte d exploitabilité du Dogger en Ile-de-France Source BRGM La géothermie haute énergie La géothermie haute énergie est utilisée pour la production d électricité. Le principe de cette technique consiste à injecter de l eau sous pression dans des roches chaudes profondes (entre et mètres de profondeur). L eau est réchauffée au contact des roches chaudes profondes et cède son énergie à une unité de surface produisant de l électricité. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 18

19 La carte suivante illustre les zones avec les potentiels les plus forts pour l exploitation de cette technique. Le Vésinet ne se situe pas sur une zone avec des roches profondes à très haute température. Le Vésinet Carte des potentialités de géothermie profonde pour la production d électricité en France Source : BRGM Conclusion Le potentiel d exploitation de la géothermie de surface (très basse énergie) est élevé. La puissance thermique disponible par forage est supérieure à 930 kw. La nappe de la craie se situe à très faible profondeur sur une épaisseur très importante avec un débit très fort. Un frein technique et un frein réglementaire restent à lever pour l exploitation de ce potentiel majeur : la nappe étant fortement minéralisée, un traitement de l eau pourra s avérer nécessaire, une incertitude réglementaire subsiste compte tenu de la proximité d un champ captant. La géothermie moyenne énergie n est pas pertinente étant donné les investissements élevés qu elle nécessite par rapport à un potentiel qui n est pas optimal. La géothermie haute énergie n est pas disponible sur la région parisienne. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 19

20 4.4 Biomasse Le bois énergie La filière bois énergie fait apparaître 3 principaux gisements : Le gisement forestier (exploitation des parcelles forestières), Le gisement industriel (produits de scieries, menuiseries, bois de rebut, palettes, emballages, bois DIB ), Le gisement urbain (élagage et abattage). Le gisement en Ile-de-France est étudié dans un premier temps. Cependant, pour des raisons de disponibilité de la ressource et de situation géographique, nous nous intéresserons également au potentiel des départements les plus proches : l Oise en Picardie, l Eure en Haute Normandie et l Eureet-Loire en région Centre. La carte suivante indique le gisement brut issu des rémanents de l exploitation forestière. Les rémanents sont les restes de branches ou de troncs non conformes abandonnés en forêt par les exploitants pour leur faible valeur commerciale. Source : Inventaire Forestier National, 2004 Potentiel en Région Ile-de-France Le bois de forêt Ce gisement est constitué des sous-produits de l'exploitation et de l'entretien des forêts ainsi que des quantités de bois qui pourraient être prélevées dans les massifs forestiers actuellement non entretenus et exploités. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 20

21 Le bois valorisable pour l énergie est composé de 2 ressources qui forment les rémanents de l exploitation forestière. Il s agit du petit bois et du menu bois. La troisième ressource, le bois fort commercial, est exploitée comme bois d œuvre. Le schéma suivant représente ces 3 ressources : Source ADEME Une étude, réalisée en 2009, par l Inventaire Forestier National (IFN), l Institut Technique Forêt Cellulose Bois Ameublement (FCBA) et l association SOLAGRO pour le compte de l ADEME, évalue le gisement de biomasse forestière, populicole et bocagère disponible pour l énergie à l horizon 2020, à l échelle nationale. L étude détaille pour la ressource bois valorisable énergétiquement : La disponibilité brute annuelle, La disponibilité technico-économique nette, Les prélèvements actuels. La quantité directement exploitable pour un projet, dans les conditions technico économiques actuelles est représentée sur le schéma suivant par la fraction «disponibilité supplémentaire». La disponibilité brute permet d évaluer le potentiel de développement de la filière à plus long terme. Source : ADEME, Novembre 2009, Biomasse forestière, populicole et bocagère disponible pour l énergie à l horizon 2020 Les quantités de matière disponible sont indiquées dans le paragraphe suivant pour la région Ile-de- France. La quantité de bois industrie et bois énergie (BIBE) disponible dans les conditions technicoéconomiques actuelles est de 279 ktep/an soit environ tonnes de bois par an. Le menu bois (MB) peut également être utilisé pour une valorisation énergétique. Néanmoins, la mobilisation de Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 21

22 cette ressource est plus difficile. La quantité de menu bois disponible dans les mêmes conditions est de 38 ktep/an soit environ tonnes par an. La quantité de BIBE prélevée actuellement est de 227 ktep/an, soit environ tonnes de bois par an. Les disponibilités supplémentaires identifiées pour la région Ile-de-France sont les suivantes : En BIBE : 37 ktep/an soit environ tonnes de bois par an En menu bois : 38 ktep/an soit environ tonnes de bois par an. Le tableau suivant récapitule l'ensemble des quantités de bois disponibles identifiées en Région Ilede-France : Type de ressource Disponibilité brute Disponibilité technicoéconomique nette Disponibilité supplémentaire BIBE Menu bois En ktep/an En tonnes/an En ktep/an En tonnes/an La quantité de bois énergie susceptible d être utilisée immédiatement pour des projets en Ile-de- France est de tonnes par an pour le BIBE et tonnes par an pour le menu bois, soit au total tonnes de bois par an. La ressource bois énergie est présente en Ile-de-France et a un bon potentiel de développement à court comme à long termes. Cependant, de nombreux projets Franciliens faisant intervenir le bois énergie sont aujourd hui alimentés grâce aux ressources des régions avoisinantes. La filière bois énergie est en cours de structuration. Le réseau Francilbois vise à encourager son développement en Ile-de-France. La carte suivante illustre les quantités de bois issus de forêt. Le département des Yvelines est entouré en rouge et la commune du Vésinet est signalée en jaune. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 22

23 Le 28/11/11 Le Vésinet Cartographie des bois issus de forêt en Ile-de-France Source : CAIF La ressource disponible dans les Yvelines est de T/an. Le département des Yvelines est le deuxième département francilien en termes d abondance de la ressource bois (23% de la ressource francilienne). Cependant, cette ressource est essentiellement localisée dans le sud du département, alors que la commune du Vésinet est au nord-est des Yvelines. Les ressources des départements voisins (Val d Oise, Oise, Eure, Eure-et-Loire) pourraient également être valorisées. Leur disponibilité est à vérifier compte tenu de la proximité de la chaufferie bois de Cergy-Pontoise. Il s agit en effet d une chaufferie de forte puissance, 25 MW, mobilisant une importante quantité de ressource bois : tonnes par an. Le gisement industriel Les industries du bois génèrent des déchets valorisables. Elles rassemblent divers acteurs, comme les menuiseries, les scieries, les récupérateurs de palettes, les centres de tri de déchets industriels banals (DIB) ou les utilisateurs de cagettes en bois. Ce gisement est très diffus et présente 2 sous catégories de produits : Les bois propres et mobilisables pour la filière énergétique (essentiellement les bois de palettes et cagettes), Les bois souillés (par des adjuvants), qui sont détruits et ne peuvent être valorisés. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 23

24 D après l étude de Planétude réalisée en 1995 pour l ARENE, l ADEME et le CPCU, le gisement annuel en bois de rebut en Ile-de-France s élevait à tonnes (hors bois de chantiers de démolition et de réhabilitation). Le potentiel de bois de rebut non valorisé était évalué à tonnes. Ces données n ont pas été mises à jour depuis Le gisement urbain La quantité brute disponible de matière sèche est évaluée à environ tonnes par an pour l Ilede-France. Cette ressource est essentiellement utilisée aujourd hui comme matière première pour le compostage. Seule une partie de la quantité brute est donc valorisable dans des chaufferies. Cependant, les quantités acheminées au centre de compostage sont parfois trop élevées et entraînent un excès de structurant (matières sèches). Une partie de la ressource destinée au compostage pourrait donc être récupérée. Cette quantité est difficile à évaluer. On supposera par la suite que 10% de la ressource brute sont disponibles pour des projets nécessitant du bois énergie, soit tonnes à l échelle de la région. Les installations proches existantes Une chaufferie bois alimentant en partie le réseau de chaleur de Cergy-Pontoise a été mise en service en Le bois utilisé pour l alimentation de la chaufferie est issu à 35% de résidus de bois propre de recyclage (palettes), à 25% de plaquettes urbaines d élagage de l ouest parisien, à 20% de plaquettes forestières des forêts d Ile-de-France et à 20% de criblat de compostage. La ressource provient du Val d Oise et des Yvelines. Elle est conditionnée sous forme de broyats pour être acheminée vers la chaufferie. Les fournisseurs de bois énergie La plateforme de Montesson collecte les ressources utilisées pour former le bois énergie dans les départements environnants : Oise, Val d Oise et Yvelines. La Zac de l éco-quartier du parc Princesse pourra être approvisionnée en bois énergie par cette plateforme car elle ne se situe qu à 7 km. Cette dernière fournit à ce jour tonnes de bois énergie par an, dont une grande majorité à la chaufferie de Cergy-Pontoise. La chaufferie des Champs-de-Villars est également approvisionnée par Montesson. Le potentiel identifié à moyen terme (3 ans environ) est la livraison de tonnes de bois énergie depuis la plateforme. Les produits livrés sont des plaquettes forestières, des plaquettes paysagères, des chutes courtes, des palettes et des refus de compostage. Le prix des plaquettes livrées aujourd hui est compris entre 70 et 75 /tonne en entrée de chaudière pour une matière à 35% d humidité. Potentiel dans le département de l Oise La consommation actuelle de bois énergie dans les chaufferies collectives picardes s élève à environ tonnes. La ressource potentielle supplémentaire de bois forestier mobilisable dans les conditions technico-économiques actuelles est évaluée entre et tonnes de bois énergie par an, d après une étude IFN Solagro. La ressource industrielle supplémentaire est très difficile à estimer. Le contexte industriel est variable, avec la fermeture de certaines industries. Le bois urbain et agricole représente également un gisement important, avec un potentiel mobilisable évalué à tonnes par an à court terme et tonnes à moyen terme. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 24

25 L évaluation des gisements disponibles pour les ressources de bois forestier, de bois urbain et agricole est effectuée hors projets BCIAT (Biomasse Chaleur Industrie, Agriculture et Tertiaire) et CRE (Commission de la Régulation de l Energie) dont le nombre de projets qui seront réellement mis en œuvre est difficilement prévisible. La Région Picardie présente un important potentiel de valorisation de son bois énergie. Les départements présentant les plus forts potentiels sont ceux de l Oise et de l Aisne, avec d importantes ressources forestières au sud de l Oise, à proximité des Yvelines. Potentiel dans le département de l Eure (Haute Normandie) D après l étude réalisée par Biomasse Normandie, datant de décembre 2008 et intitulée Bois énergie en Normandie : état des lieux et objectifs en 2020, le potentiel de bois disponible pour de nouveaux usages industriels ou énergétiques s élève à 1,2 millions de tonnes par an. La ressource régionale est donc très abondante. Par ailleurs, le département de l Eure est le département le plus boisé de Normandie (Haute et Basse Normandie confondues). Potentiel dans le département de l Eure-et-Loire (Centre) Selon la DREAL, «le bois est le premier gisement d énergies renouvelables de la région Centre et le potentiel de développement est particulièrement intéressant». Le taux de boisement de la région est de 22%. 650 entreprises d exploitation ou scieries sont présentes dans la région. Le gisement de bois énergie exploitable dans la région Centre est fort. L association Arbocentre participe à cette structuration. En Région Centre, la quantité de bois utilisée comme bois énergie est de tonnes par an (source Arbocentre). Le potentiel de développement supplémentaire identifié par Arbocentre est de tonnes par an. La ressource dont le potentiel de développement s avère le plus fort, est la plaquette forestière, actuellement peu exploitée. La filière biomasse n est pas encore structurée en Ile-de-France. Elle est en cours de structuration, sous l impulsion du réseau Francilbois. Plusieurs projets de création de plateforme de distribution de combustible biomasse sont en cours d étude en Ile-de-France. Parmi ces projets figure notamment celui de la coopérative agricole Val France. Ce projet consiste à valoriser sous forme d agropellets une quantité de tonnes par an environ de résidus de silos. Les agropellets sont des granulés combustibles fabriqués a partir de coproduits de l'agriculture. Ces résidus ne pourront représenter plus de 50% du pellet fabriqué. Des sources complémentaires de sciures ou résidus de bois sont recherchées. Les résidus de silos proviennent d un secteur situé entre Senlis et Fontainebleau Conclusion sur le potentiel de la biomasse Les ressources de biomasse exploitables sont les suivantes : Le bois énergie, issu des bois de rebut ou des bois de forêt, Les agropellets, mobilisant notamment les issues de silos. La filière bois énergie existe dans le département de des Yvelines. La plateforme de Montesson située prés du Vésinet pourra approvisionner le projet. Sa structuration se renforce sous l impulsion du réseau Francilbois. La filière des agropellets est au stade de l étude. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 25

26 4.5 Les déchets Traitement des déchets Le traitement des déchets est confié au Syndicat de Traitement des Résidus Urbains de la Boucle de la Seine (SITRU) Le S.I.T.R.U. est propriétaire de l usine d incinération de Carrières-sur-Seine. Son exploitation est assurée par la société Novergie, dans le cadre d une délégation de service public. Seuls les encombrants font l objet d une valorisation énergétique Conclusion La production de déchet sur ce quartier sera trop faible pour imaginer une valorisation énergétique sur site. 4.6 Récupération de la chaleur des eaux usées Cette solution consiste à récupérer la chaleur contenue dans les eaux usées circulant dans les réseaux collecteurs. Etant donné la généralisation progressive de systèmes hydro-économes, la consommation d eau froide a tendance à diminuer. Cela entraîne une augmentation de la température des eaux usées. Les pompes à chaleur fonctionnant avec les eaux usées peuvent atteindre des températures d'utilisation de 50 C à 65 C. Les no uvelles constructions équipées de systèmes de chauffage à basse température (exemple: chauffages au sol) sont ainsi particulièrement appropriées pour la récupération de la chaleur des eaux usées. L'échangeur de chaleur permet non seulement de récupérer l'énergie thermique des eaux usées, mais garantit également une séparation d avec le système de chauffage proprement dit. Pour utiliser cette ressource, il est nécessaire de vérifier que le diamètre des conduits est supérieur à 80 cm pour des réseaux existants et 40 cm pour les réseaux neufs. Par ailleurs, le débit doit être au minimum de 12 l/s et la température doit être supérieure à 10 C la plupart du temps même en hiver. Il est indispensable d avoir une puissance minimale de 150 kw. Plus la densité de construction est élevée, plus l'exploitation d'un chauffage collectif par récupération de la chaleur des eaux usées est rentable. Tous les bâtiments situés dans un rayon de 100 m peuvent être raccordés à une seule chaufferie. Ce procédé est déjà utilisé sur l éco-quartier Boule/sainte-Geneviève de la commune de Nanterre. Sur ce projet, le réseau est équipé de 200 m d échangeur. La chaleur est valorisée grâce à deux pompes à chaleur pour une puissance totale de 800 kw. Ce système permet de couvrir 40 % des besoins de chaleur du quartier. Le reste de la chaleur est produit par de la géothermie basse énergie et des chaudières gaz. Le plan suivant montre que les conduits d eaux usées sur la ville du Vésinet ont des diamètres insuffisants pour accueillir des échangeurs pour la récupération de la chaleur des eaux usées puisqu ils sont au maximum de 200 mm. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 26

27 Source : Etude d impact Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 27

28 5 Les réseaux existants 5.1 Le réseau de gaz L éco-quartier Parc Princesse dispose d un accès au gaz à proximité immédiate. Source : Etude d impact Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 28

29 5.2 Le réseau d électricité Le réseau électrique traverse actuellement le site du futur quartier pour alimenter l hôpital. Source : Etude d impact Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 29

30 6 Evaluation de la demande en énergie Les consommations étudiées pour l évaluation de la demande en énergie sont les suivantes : Electricité, Chaleur pour chauffage et eau chaude sanitaire, Froid. L évaluation de la demande en énergie vise à fournir deux types d informations : - la demande maximum d énergie (électricité, chaleur, éventuellement froid) pour dimensionner précisément la puissance nécessaire et optimale des installations de production, - les consommations d énergie et les courbes de charge pour optimiser les régimes d exploitation des installations et le dimensionnement d éventuels équipements de stockage (ex : ballons d eau chaude). Il est prévu que la moitié des logements aura des performances BBC et que l autre moitié atteindra le niveau passif. Les bâtiments d activités seront soumis à la RT2012. Dans un premier temps, en l absence d éléments plus précis, l hypothèse est faite que 50% des logements se traduit par 50% de la surface SHON totale définie pour la zone de logements. En ce qui concerne le groupe scolaire, le plancher haut est isolé et des fenêtres double vitrages ont été mises en place. D autre part, l hypothèse est faite que la crèche fera l objet d une rénovation thermique permettant de diminuer les besoins en chaleur. 6.1 Evaluation des puissances appelées Les puissances appelées en électricité, chaleur et froid sont détaillées pour chaque îlot dans le tableau suivant : Consommations en MWh Electricité Chaleur Froid Min Max Min Max Min Max Groupe scolaire existant Extension Ecole Logements de fonction Logements BBC Logements Passifs Activités Gymnase Crèche Commerces TOTAL Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 30

31 6.2 Evaluation des consommations énergétiques Les consommations d électricité, chaleur et froid sont détaillées pour chaque tranche dans le tableau suivant : Puissances appelées en kw Electricité Chaleur Froid Min Max Min Max Min Max Groupe scolaire existant Extension Ecole Logements de fonction Logements BBC Logements Passifs Activités Gymnase Crèches Commerces TOTAL Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 31

32 Le 28/11/11 7 Scénarios de desserte énergétique Les ressources exploitables pour la production d électricité sont les suivantes pour le quartier : La production solaire photovoltaïque, La cogénération biomasse (bois énergie et agropellets). Les ressources exploitables pour la production de chaleur sont les suivantes : La géothermie très basse énergie, La biomasse (bois énergie et agropellets), Le solaire thermique. Les principaux scénarios envisageables pour la desserte du quartier sont les suivants : Scénario 1 : chaudière biomasse collective + photovoltaïque Scénario 2 : géothermie sur nappe avec réseau de chaleur + photovoltaïque Scénario 3 : géothermie sur nappe avec réseau d eau + photovoltaïque Deux zones sont distinguées ci-après. Le groupe scolaire situé au Nord-Est est traité à part. En effet, les scenarii envisagés requièrent la mise en place d un réseau de chaleur. Le groupe scolaire se trouve éloigné de la zone principale ce qui est très pénalisant pour la rentabilité du réseau. Les consommations de chaleur pour les bâtiments existants du groupe scolaire (zone 2) sont obtenues grâce aux factures : Consommations électriques (kwh/m2) Consommations gaz (kwh/m2) Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 32

33 Ces bâtiments sont actuellement équipés d une chaufferie avec deux chaudières gaz pour une puissance totale de 400 kw. Etant donné les besoins faibles et le caractère récent d une des chaudières, il est pertinent de conserver cette solution de chaufferie gaz quitte à remplacer la seconde chaudière. Dans la suite de la présente étude, cette zone ne sera étudiée que dans le cas du photovoltaïque. 7.1 Scénario 1 : chaudière biomasse collective + photovoltaïque Production de chaleur : chaudières biomasse Ce scénario s appuie sur l utilisation d une chaudière biomasse collective pour le quartier. La puissance de chaleur appelée est évaluée entre 1100 et 1300 kw. On peut prévoir l installation de chaudières dont la puissance nominale est égale à la moitié de la puissance appelée lors des pics de consommations. En l occurrence, la puissance de la chaudière est de 450 kw (en considérant la moyenne pour le pic d appel de puissance). La chaleur est alors distribuée sur les îlots grâce à un réseau de chaleur. Un appoint gaz doit être prévu pour faire face aux pics d appels de puissance ainsi qu une seconde chaudière gaz de secours. Deux chaudières gaz sont donc prévues (2* 600 kw). La taille minimale à prévoir pour le silo de stockage est de 80 m3 en considérant 3 jours d autonomie. Le nombre de livraisons est évalué à 50 par an. La réglementation : Pour les installations inférieures à 2MW PCI, seul le règlement sanitaire départemental s applique (installation non classée). Les actions à mettre en œuvre sont données dans le tableau suivant : Action Fréquence Chaudières de 400 kw à 20 MW Contrôle des émissions polluantes Tous les 2 ans Chaudières de 400 kw à 2 MW Entretien annuel des chaudières Chaque année civile Distribution : réseau de chaleur Pour distribuer la chaleur produite aux différents bâtiments, il est nécessaire de mettre en place un réseau de chaleur. Le régime de température sera à déterminer précisément lors des études ultérieures. Néanmoins, il est nécessaire que ce réseau soit calorifugé. Des sous-stations seront mises en place au niveau de chaque bâtiment. Un exemple de tracé possible est donné sur la figure suivante. Sa longueur est d environ 1300 m. La densité du réseau est de 1,45 MWh/an.mètre linéaire. L éligibilité aux aides impose d avoir une densité supérieure 1,5 MWh/an.mètre linéaire. L optimisation du plan masse permettra d atteindre le critère. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 33

34 Le 28/11/11 Exemple de tracé de réseau de chaleur avec emplacement de la chaudière Production d électricité : photovoltaïque Les panneaux occupent au maximum 50% de la surface de toitures, afin de garder un espace pour les gaines techniques ainsi que l entretien et maintenance. La puissance installée est limitée à 36 kwc par point de raccordement pour tenir compte des seuils des tarifs de rachat. Surface toiture Surface de panneaux Puissance crête m2 m2 kwc Production Taux couverture électricité Groupe scolaire existant Logements de fonction MWh/an % TOTAL Zone 1 Logements Activités Gymnase Crèches TOTAL Zone Aucun masque n est à signaler susceptible de diminuer les apports solaires sur les panneaux. Pour les constructions neuves, l intégration au bâti est privilégiée de manière à profiter de tarifs de rachat plus intéressants. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 34

35 Etant donné les tarifs de rachat, en ce qui concerne les constructions neuves, la puissance installée est limitée à 36 kwc pour les logements et 9 kwc pour le tertiaire. Pour les bâtiments existants, il faudra recourir à une intégration simplifiée. La puissance est limitée à 36 kwc, seuil pour le tarif de rachat en intégration simplifiée. Les résultats montrent que cette configuration permet de compenser les consommations électriques du groupe scolaire existant ainsi que de la crèche. Cela s explique par les consommations électriques peu élevées ainsi qu une surface de toiture importante. Par contre, comme il s agit d un bâtiment existant, il faudra recourir à une intégration simplifiée. Le tarif de rachat pour les bâtiments d enseignement rend alors la rentabilité du projet incertaine. Pour les scénarios suivants le dimensionnement photovoltaïque reste inchangé. 7.2 Scénario 2 : Géothermie sur nappe avec réseau de chaleur + photovoltaïque Forage d un doublet géothermique Les besoins de chaleur pour les activités et les logements (zone 2) sont les suivants : Puissance appelée (en MW) Entre 1,1 et 1,3 Besoins énergétiques (en MWh/an) Entre 1600 et 2000 La puissance disponible est au minimum de 930 kw. Ce n est pas suffisant pour couvrir l ensemble des besoins. Une chaudière gaz est donc prévue en appoint. Une pompe à chaleur eau/eau de 1 MW de puissance utile est installée. Il s agit d un scénario de production centralisé. La nappe n est pas utilisée l été pour permettre sa régénération. La chaudière gaz est donc dimensionnée pour couvrir a minima le besoin en eau chaude sanitaire estival. La chaudière est donc de 400 kw. Distribution : réseau de chaleur Le recours à l appoint gaz oblige à faire appel à un réseau de chaleur. Il dispose des mêmes caractéristiques que celui envisagé dans le cas du recours à la biomasse. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 35

36 7.3 Scénario 3 : Géothermie sur nappe avec réseau d eau + photovoltaïque L idée est de recourir à la géothermie uniquement pour le chauffage afin de couvrir l ensemble des besoins par la géothermie. Il est alors possible d utiliser un réseau faisant circuler l eau de la nappe. Forage d un doublet géothermique Les besoins de chauffage pour les activités et les logements (zone 2) sont les suivants : Puissance appelée (en kw) Entre 700 et 800 Besoins énergétiques (en MWh/an) Entre 750 et 950 La puissance disponible est au minimum de 930 kw. Ceci est suffisant pour assurer les besoins de chauffage. La nappe n est pas utilisée l été pour permettre sa régénération. Le taux de couverture des besoins de chaleur est moins bon que le scénario précédent puisque l eau chaude sanitaire hivernale n est pas produite grâce à la géothermie. La production d eau chaude sanitaire sera réalisée de manière décentralisée pour chaque bâtiment via par exemple un chauffe-eau thermodynamique. Distribution : réseau d eau de nappe Ce réseau fait circuler l eau de la nappe dans l éco-quartier. Il n est pas isolé. Son coût est donc plus faible que pour un réseau de chaleur. Chaque bâtiment est équipé d une pompe à chaleur de manière à récupérer les calories sur ce réseau. 7.4 Conclusion La géothermie dispose du potentiel le plus intéressant. Cependant, le site se trouve dans le périmètre de protection rapprochée d un champ captant d eau potable. Un dossier doit être déposé aux services de l Etat de manière à obtenir une autorisation. A noter qu un premier contact avec la DRIEE n a pas montré d opposition de principe du moment que la réinjection soit assurée. S il s avère que le forage n est pas autorisé, le recours à la biomasse sera à approfondir ainsi que l utilisation de solutions décentralisées pour les logements passifs ayant des besoins de chaleur plus faibles. En cas de recours à la géothermie, l analyse précédente a montré que la puissance minimum disponible avec le doublet n était pas suffisante pour couvrir tous les besoins. Un forage test serait nécessaire pour vérifier la puissance réellement disponible dans l aquifère. Ainsi, si la puissance est suffisante pour couvrir l ensemble des besoins de chaleur, le scénario basé sur le réseau d eau de nappe sera plus intéressant en permettant de couvrir l ensemble des besoins en hiver, eau chaude sanitaire comprise, avec un coût moins important du réseau. Si ce n est pas le cas, il faudra recourir à une solution de type chauffe-eau thermodynamique pour l eau chaude sanitaire. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 36

37 8 Analyse financière 8.1 Aides financières Principe des aides La réduction de TVA Un taux de TVA réduit est appliqué sur l intégralité du prix de vente de la chaleur des réseaux alimentés par au moins 50% d EnR&R. Le fonds chaleur Le fonds «chaleur renouvelable» est destiné à soutenir le développement de la production de chaleur de source renouvelable en incitant au remplacement d installations existantes ou à la mise en place de nouveaux équipements. L aide du fonds chaleur est généralement allouée en 3 versements : 50% à la notification, 30% à la réception de l installation, 20% sur présentation des résultats de 1 ou 2 ans en fonction de la taille de l installation. Le fonds chaleur concerne les entreprises et les collectivités. Cette aide est allouée pour des systèmes de production (pompe à chaleur géothermique, chaudières ou cogénération bois, solaire thermique) et de distribution d énergie (réseaux de chaleur). L aide pour la pompe à chaleur géothermique s élève à environ 60% des dépenses éligibles (études et travaux) pour des opérations neuves (système de production et de distribution). L aide sur les chaudières ou cogénération bois s élève à environ 40% des investissements. Le plafond d aide sur le solaire thermique est fixé à 60% du surcoût solaire. L aide financière du Fonds Chaleur pour la création ou l extension de réseaux de chaleur pourra atteindre 60% de l investissement réseau avec une assiette plafonnée. Ce soutien est conditionné au fait que la satisfaction des besoins de chaleur du réseau soit assurée par des EnR&R à hauteur de 50% minimum. Les certificats d économie d énergie (CEE) Dans les cas de maîtrise de l énergie et pour le chauffage au bois individuel, le calcul des économies d énergie est basé sur les données du dispositif des certificats d économie d énergie. Ce dispositif oblige les vendeurs d énergie à faire réaliser des économies d énergie aux consommateurs. Les fournisseurs peuvent également acheter des certificats ou payer une pénalité pour s acquitter de leur obligation. Dans le cas de systèmes de production individuels (solaire thermique, insert bois, pompe à chaleur eau/eau, chaudière gaz à condensation), ou de raccordement à un réseau de chaleur alimenté à plus de 50% par des énergies renouvelables ou de récupération, il est possible de vendre des certificats d économie d énergie. Les prix moyens des certificats d économie d énergie constatés dans les discussions entre collectivités et obligés s élèvent à 3,5 /MWh cumac pour l année La contribution au service public de l électricité (CSPE) Cette contribution permet de compenser à EDF et aux entreprises locales de distribution les surcoûts éventuels liés à la mission de service public qui leur incombe. La CSPE a été mise en place dans l objectif de compenser des surcoûts et en premier lieu le surcoût lié à l obligation d achat de l électricité produite par la cogénération et les énergies renouvelables. Cette contribution existe notamment pour le solaire photovoltaïque. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 37