Travail réalisé par : GHOUL Joseph, MILVILLE Romain et RIBES Johann, étudiants de l ENTPE

Transcription

1 Elaboration d une méthode d évaluation du développement de réseaux de chaleur : l usage de l outil cartographique dans la définition des axes de développement Travail réalisé par : GHOUL Joseph, MILVILLE Romain et RIBES Johann, étudiants de l ENTPE Face au changement climatique, il est nécessaire de s adapter, qu il s agisse de nos habitudes individuelles mais aussi de nos politiques d aménagement. C est bien vers un aménagement plus durable des territoires, qu il faut aujourd hui tendre. A ce titre, la question de l énergie et de sa maîtrise constitue un levier d action important, tant économique, social qu environnemental. Notre projet s inscrit dans ce cadre et consiste en l élaboration d une méthode permettant d évaluer le potentiel de développement des réseaux de chaleur. Cette démarche se veut complète et applicable par de nombreuses communes, notamment celles souhaitant développer ou mettre en place un réseau de chaleur Dans une première partie nous vous présentons la démarche que nous avons élaborée, à partir de différentes recherches. La deuxième partie présente son application à la commune de Vénissieux, Grand Lyon. La ville est déjà équipée en réseau de chaleur et nous étudions ici le potentiel de développement de ce réseau. 1) Une approche cartographique pour repérer les zones d action sur la base d initiatives menées en Angleterre et en Île-de-France a Etablir une carte de chaleur du territoire L Angleterre propose dès 2012, une carte de chaleur (the National Heat Map) dans l objectif d orienter les réflexions de développement des réseaux. Sont alors répertoriées et représentées les consommations de chaleur globales selon les zones géographiques ainsi que les différentes sources de chaleur (centrales thermiques, cogénération ). Néanmoins établir une telle carte nécessite d avoir un accès assez large aux données et aux compteurs de chaque type d usagers. Les informations concernant les types de bâtiments (âge, dégradation, chauffage électrique) ainsi que les fonctions qu ils occupent (scolaire, bureau, commerce ) sont un frein à lever. Bien qu avant-gardiste, la NHM ne présente pas ce type d information et omet d afficher les réseaux déjà existants, clés de la réflexion sur les stratégies de développement des réseaux. Le «+» innovant : L installation chez l usager de compteurs intelligents reliés au réseau, permettrait une approche en temps réel du problème. Il serait alors possible de conjuguer offre et demande et de passer d une approche statique à une approche dynamique. La signature de nouvelles DSP (délégation de service public) peut intégrer au cahier des charges l installation de ce type de compteur. b Adopter une échelle cohérente pour l action L identification des quartiers pouvant être connectés à des réseaux de chaleur a été au centre du développement du réseau francilien. L étude a souligné des zones «avantageuses» susceptibles de faire l objet d études de faisabilité plus complètes. Dans ce but, trois types de données géo-référencées ont été croisées : La consommation énergétique des bâtiments à l échelle de carrés de 250 m de côté ; le tracé de la voirie (afin d évaluer par l intermédiaire d un ratio les linéaires de réseaux à établir pour desservir les bâtiments présents à l intérieur d une zone donnée) ; le tracé des réseaux de chaleur existants ;

2 À l issue de l analyse cartographique, les lieux identifiés comme potentiellement intéressants et devant faire l objet d une étude approfondie vis-à-vis d un développement du réseau se classent en trois catégories. une zone de densification, qui comprend les bâtiments situés à proximité immédiate des réseaux actuels ; une zone tampon d extension, dans laquelle le raccordement des bâtiments implique un accroissement du linéaire du réseau d au maximum mètres ; des zones de création, situées au-delà de la zone tampon de mètres autour des réseaux existants. Le «+» innovant : Intégrer aux cahiers des charges des nouveaux projets la connexion au réseau de chaleur. Les répercutions sur le bilan énergétique de la collectivité peuvent être importantes! Il est primordial d accompagner le déploiement de nouvelles infrastructures par une politique de communication forte et innovante via les réseaux sociaux par exemple... Figure 2 Représentation cartographique des zones à plus fort potentiel de développement en Ile-de-France c Notre méthode pour l évaluation du potentiel de développement des réseaux de chaleurs Sur la base de nos précédentes recherches nous avons élaboré une démarche permettant d établir un outil cartographique qui servira de base à l évaluation du potentiel de développement des réseaux de chaleur. Nous avons également souhaité appliquer cette démarche au cas de la ville de Vénissieux qui souhaite développer son réseau de chaleur. La mairie de Vénissieux s est engagée depuis soixante ans dans le déploiement d un réseau de chaleur performant. Caractéristiques du réseau de chaleur : Nombre de centrales thermiques : 2 Puissance de la centrale principale : 44.8 MW Puissance de la centrale secondaire : 29 MW Type de chauffage : Fuel, Bois, Gaz naturel Cogénération à hauteur de 12 MW Pertes estimées sur le réseau : 7,5 % Consommation maximale du réseau : 55 MW en janvier (les deux centrales sont utilisées conjointement) Taille de réseau : 25 km Equivalent logements raccordés : Etape 1 : réaliser, si possible, une carte de chaleur du territoire d étude Etape 2 : inventorier les différents types d habitats sur le territoire Etape 3 : localiser le réseau existant et établir sa capacité actuelle ainsi que celles des réseaux voisins Etape 4 : identifier les différentes opérations d aménagement prévues sur le territoire et les sources de chaleurs annexes Etape 5 : définir l échelle d observation basée sur les éléments précédents Etape 6 : utiliser des outils de cartographie (logiciel de SIG) pour regrouper les données collectées Etape 7 : évaluer le potentiel de développement : amélioration de la qualité du réseau, densification du réseau, extension du réseau, création de nouveau réseaux...

3 2) Les stratégies de développement du réseau de chaleur de Vénissieux Les effets du changement climatique sont difficiles à quantifier. Pour le département du Rhône, la température devrait augmenter de 2 à 3 degrés par an d ici Mais cette différence de chaleur devrait dépendre de la saison et pourrait avoir comme impact d accentuer l amplitude thermique intrajournalière. Dans un contexte de vulnérabilité économique vis-à-vis de l énergie, développer un réseau de chaleur est une réponse en accord avec les enjeux du développement durable. Réalisation de cartes des réseaux de chaleur Tirant partie des données fournies par la mairie de Vénissieux, nous avons établi une carte représentant à la fois le réseau de chaleur ainsi que divers équipements et groupements de logements sociaux. Dans un second temps, nous avons mené une recherche autour des potentielles sources de chaleurs annexes (Datacenters, crématorium ). Les deux cartes sont complémentaires et ont permis d élaborer les actions qui suivent : Figure 3 Représentation du réseau de chaleur de Vénissieux, des équipements et logements sociaux à cibler Figure 4 Représentation du réseau de chaleur de Vénissieux et localisation des fournisseurs de chaleur potentiels

4 Action 1 : Développer les centrales et la qualité du réseau Le développement des installations thermiques peut s accomplir sur différents niveaux : Installer une nouvelle centrale permettrait de fournir au réseau davantage de puissance. Mais ceci implique aussi d évaluer correctement la capacité actuelle du réseau, ainsi que celle qui est visée. En effet, le déploiement d une nouvelle chaufferie servirait d argument pour l extension ou la densification du réseau. Il serait intéressant d orienter les nouvelles centrales thermiques vers des technologies vertes (méthanisation, cogénération, trigénération ) afin d améliorer la part d énergie verte de la commune. Néanmoins cette piste représente un coût important. Optimiser les pertes en améliorant les canalisations donnerait au réseau une meilleure efficacité. Le réseau de Vénissieux est assez performant. Néanmoins l évaluation intrinsèque des pertes est biaisée par certaines inconnues (température du sol, température exacte du fluide, distance de la canalisation au niveau du sol, qualité thermique des bâtiments ). Amélioration considérable du réseau possible Prix important Beaucoup de variables Action 2 : Densifier ou étendre le réseau La densification et l extension du réseau représentent deux stratégies de développement cruciales. Elles sont axées sur les principaux consommateurs que sont les logements sociaux, les établissements médicaux où les maisons de retraites. La densification du réseau implique la liaison du réseau aux bâtiments immédiatement à proximité de celui existant. La plupart des logements sociaux et maisons de retraite étant déjà connectés au réseau de chaleur, la densification est difficilement envisageable. L extension du réseau représente la création de nouvelles conduites sur des distances supérieures à 1 km. Deux zones ont été repérées pour le déploiement de canalisations (quartier centre et quartier Gabriel-Peri). Les travaux représentent un coût d investissement d un million d euros par kilomètre linéaire de conduite. L ADEME propose un subventionnement intéressant pour ce genre de travaux. La localisation de l action nécessite d avoir une connaissance des projets urbains de Vénissieux. Ainsi d autres sites pourraient être moteurs dans l élargissement du réseau : la gare multimodale de Vénissieux et du site «du Puisoz» à proximité en centre-ville où se concentrent commerces, activités tertiaires et services publics ou encore le quartier du Moulin-à-Vent, secteur d activité qui concentre à la fois des entreprises, des établissements scolaires et de formation. La densité de ce quartier est de 26 hab/ha contre 15 hab/ha en moyenne pour la commune. Les deux sites sont localisés dans le nord de la commune et leur raccordement nécessiterait l installation d une nouvelle centrale. Quartier du Moulin-à-Vent Quartier Gabriel-Peri Site du Puisoz Figure 5 Plan d action Quartier centre

5 Prix d aménagement réduit Travaux de voirie uniquement Dynamique de création de logement favorable Peu de logements raccordables Capacité de la chaufferie existante limitée Action 3 : Raccorder aux réseaux existants ou en créer de nouveaux L interconnexion des réseaux a pour but d améliorer les rendements. Néanmoins, ceci implique d avoir localisé les réseaux adjacents et de pouvoir établir des stratégies partagées entre communes voisines. Ainsi deux réseaux de chaleurs ont été identifiés : les réseaux de Lyon-Sud et de Bron-Parilly. La connexion s effectue en outre via les différents sites identifiés ci-avant. Cette action permet de partager les coûts d investissement pour les communes. Dans la recherche de nouvelles sources d énergies, la cartographie a mis en avant des fournisseurs potentiels de chaleur : Datacenters ou crématorium, ces sources de chaleurs fatales sont à connecter au réseau. En outre la proximité avec la Vallée de la Chimie (deuxième zone industrielle de France) peut encourager le développement de nouveaux réseaux de chaleurs qui tireraient partie de la revalorisation des énergies fatales des industries (projet Valenthin). Ces liaisons impliquent cependant des politiques de confidentialités fortes (procédés chimiques, données privées ). Figure 6 Stratégie de développement du réseau à long terme Nombreuses sources d énergies possibles Prise en charge partagée des coûts Amélioration des performances du réseau Vulnérabilité aux aléas augmentée Gouvernance multiple Coûts d investissement importants En définitive... La loi MAPTAM donne à la Métropole de Lyon la compétence de maîtrise d ouvrage des réseaux de chaleur et de froid. Le renouvellement de la DSP apparaît au cœur des enjeux de cohérence territoriale de l autorité organisatrice qu est le Grand Lyon : est-il préférable pour la collectivité de mettre en commun ses réseaux de chaleurs (passage en régie généralisée) ou est-il plus opportun de rechercher la souplesse qu offre les DSP? Dans tous les cas, la modification du réseau de chaleur de Vénissieux devrait amener des coûts qui pourraient être répercutés sur l usager, d où la nécessité d une politique de communication efficace et de l instauration d une discussion (réunion de concertation, consultation en ligne, sondage ) afin d améliorer la qualité générale du service.