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
Table des matières 1 Introduction... 4 2 Programmation... 5 3 Situation du Vésinet... 7 4 Etude des potentialités énergétiques... 9 4.1 Ressource solaire... 9 4.1.1 Le photovoltaïque... 9 4.1.2 La ressource solaire thermique... 11 4.1.3 Conclusion sur le potentiel solaire... 11 4.2 Ressource éolienne... 12 4.2.1 Le potentiel énergétique... 12 4.2.2 Les contraintes... 13 4.2.3 Conclusion sur le potentiel éolien... 13 4.3 Ressource géothermique... 14 4.3.1 La géothermie très basse énergie... 14 4.3.2 La géothermie basse et moyenne énergie... 16 4.3.3 La géothermie haute énergie... 18 4.3.4 Conclusion... 19 4.4 Biomasse... 20 4.4.1 Le bois énergie... 20 4.4.2 Conclusion sur le potentiel de la biomasse... 25 4.5 Les déchets... 26 4.5.1 Traitement des déchets... 26 4.5.2 Conclusion... 26 4.6 Récupération de la chaleur des eaux usées... 26 5 Les réseaux existants... 28 Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 2
5.1 Le réseau de gaz... 28 5.2 Le réseau d électricité... 29 6 Evaluation de la demande en énergie... 30 6.1 Evaluation des puissances appelées... 30 6.2 Evaluation des consommations énergétiques... 31 7 Scénarios de desserte énergétique... 32 7.1 Scénario 1 : chaudière biomasse collective + photovoltaïque... 33 7.2 Scénario 2 : Géothermie sur nappe avec réseau de chaleur + photovoltaïque... 35 7.3 Scénario 3 : Géothermie sur nappe avec réseau d eau + photovoltaïque... 36 7.4 Conclusion... 36 8 Analyse financière... 37 8.1 Aides financières... 37 8.1.1 Principe des aides... 37 8.1.2 Attribution des aides... 39 8.2 Montants d investissement des solutions... 40 8.2.1 Le solaire photovoltaïque... 40 8.2.2 Biomasse... 42 8.2.3 La géothermie sur nappe... 43 9 Les contraintes des solutions... 45 10 Glossaire :... 49 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
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
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
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 30000 Commerces 1000 Activités 3000 Gymnase 3500 Extension école 300 TOTAL 37800 Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 6
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
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
4 Etude des potentialités énergétiques 4.1 Ressource solaire 4.1.1 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
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 5 400 10 250 13 150 La station météo prise en compte est Nanterre. A titre d indication, la consommation annuelle moyenne d un ménage français (hors chauffage) est de 3 500 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 2010. 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 0-9 40,63 9-36 35,35 0-36 24,85 36-100 23,61 0-9 33,25 9-36 33,25 0-36 24,85 36-100 23,61 Intégration au bâti 0-9 28,82 Intégration simplifiée au bâti 0-36 24,85 36-100 23,61 Tout type d installation 0-12000 11,38 Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 10
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 1 700 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. 4.1.3 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
4.2 Ressource éolienne 4.2.1 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 4 525 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
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 2010. 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. 4.2.2 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. 4.2.3 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
Le 28/11/11 4.3 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. 4.3.1 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
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 10-20 >100 75-150 >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
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. 4.3.2 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 1 100 mètres de profondeur, avec une température d eau comprise entre 35 et 50 C, Les calcaires du Lusitanien, à une profondeur de 1 500 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 1 800 à 2 000 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
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 4 000 ou 5 000 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
Le 28/11/11 Carte d exploitabilité du Dogger en Ile-de-France Source BRGM 4.3.3 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 4 000 et 5 000 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
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 4.3.4 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
4.4 Biomasse 4.4.1 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
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 850 000 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
cette ressource est plus difficile. La quantité de menu bois disponible dans les mêmes conditions est de 38 ktep/an soit environ 115 000 tonnes par an. La quantité de BIBE prélevée actuellement est de 227 ktep/an, soit environ 680 000 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 110 000 tonnes de bois par an En menu bois : 38 ktep/an soit environ 115 000 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 331 1 000 000 55 165 000 279 850 000 38 115 000 37 110 000 38 115 000 La quantité de bois énergie susceptible d être utilisée immédiatement pour des projets en Ile-de- France est de 110 000 tonnes par an pour le BIBE et 115 000 tonnes par an pour le menu bois, soit au total 225 000 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
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 66 000 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 : 40 000 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
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 520 000 tonnes (hors bois de chantiers de démolition et de réhabilitation). Le potentiel de bois de rebut non valorisé était évalué à 156 000 tonnes. Ces données n ont pas été mises à jour depuis 1995. Le gisement urbain La quantité brute disponible de matière sèche est évaluée à environ 82 000 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 8 000 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 2009. 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 35 000 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 100 000 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 25 000 tonnes. La ressource potentielle supplémentaire de bois forestier mobilisable dans les conditions technico-économiques actuelles est évaluée entre 400 000 et 500 000 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 180 000 tonnes par an à court terme et 400 000 tonnes à moyen terme. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 24
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 100 000 tonnes par an (source Arbocentre). Le potentiel de développement supplémentaire identifié par Arbocentre est de 600 000 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 4 000 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. 4.4.2 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
4.5 Les déchets 4.5.1 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. 4.5.2 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
Source : Etude d impact Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 27
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
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
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 60 70 445 545 0 0 Extension Ecole 3 4 9 11 0 0 Logements de fonction 48 59 228 278 0 0 Logements BBC 405 495 635 776 0 0 Logements Passifs 243 297 608 743 0 0 Activités 284 347 100 122 149 165 Gymnase 95 116 243 296 0 0 Crèche 13 15 74 91 0 0 Commerces 95 116 33 41 45 55 TOTAL 1250 1500 2350 2900 190 220 Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 30
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 117 143 303 370 0 0 Extension Ecole 8 10 8 10 0 0 Logements de fonction 62 76 94 115 0 0 Logements BBC 540 660 419 512 0 0 Logements Passifs 540 660 338 413 0 0 Activités 149 182 89 109 108 132 Gymnase 85 104 139 169 0 0 Crèches 34 42 69 84 0 0 Commerces 50 61 30 36 36 44 TOTAL 1600 1950 1500 1800 140 180 Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 31
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) 63 500 Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 32
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
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 2240 430 620 215 72 24 MWh/an 60 20 % TOTAL Zone 1 Logements Activités Gymnase Crèches 2670 8333 750 1250 636 835 4167 75 75 318 96 475 9 9 26 80 430 8 8 15 81 60 3 11 105 TOTAL Zone 2 10969 4635 520 460 41 126 41 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
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
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
8 Analyse financière 8.1 Aides financières 8.1.1 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 2010. 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
La contribution au service public de gaz (CSPgaz) Il s agit de l équivalent de la CSPE pour financer le développement de la méthanisation. Grâce à cette mesure, les porteurs de projets bénéficient d un tarif de rachat pour le biogaz injecté sur le réseau dans le cadre de la valorisation des biodéchets traités par méthanisation. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 38
8.1.2 Attribution des aides Le tableau suivant présente les aides auxquelles les projets sont éligibles en fonction de leur nature au 1er janvier 2011. Systèmes énergétiques Individuel (sans réseau) Collectif (avec réseau) Raccordement à un RdC 50% EnR&R Solaire PV centrale au sol Petite hydraulique (500 kw environ) Eolien (grande hauteur) Cogénération gaz Réseau de chaleur (création de RdC bois) Biogaz production électrique (méthaniseur) Injection de Biogaz dans le réseau Cogénération bois Chaufferie bois Chaudière à condensation Insert bois individuel Pompe à chaleur eau/eau Solaire thermique (CESI) 1 Solaire photovoltaïque individuel Aide TVA X X Fonds chaleur X X X X X X X CEE 2 X X X X X X CSPE 3 X X X X X X X CSPGaz 4 X Aides régionales X X X X X 1 CESI : Chauffe-Eau Solaire Individuel 2 CEE : Certificat d Economie d Energie 3 CSPE : Contribution au Service Public de l Electricité 4 CSPgaz : Contribution au Service Public de Gaz Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 39
8.2 Montants d investissement des solutions 8.2.1 Le solaire photovoltaïque Hypothèses - Pour la zone 1 (Groupe scolaire et logements de fonctions) : surface de 835 m 2. - Pour la zone 2 (Logements) : surface de 4160 m 2. - Pour la zone 2 (Activités) : surface de 470 m 2. Investissement Le tableau suivant présente les coûts d investissement : Panneaux photovoltaïques - Groupe scolaire Nature des investissements Prix minimum (en k HT) Prix maximum (en k HT) Panneaux 91 208 Toutes installations annexes (onduleurs) Système d intégration à la toiture 50 58 14 52 Installation et raccordement 30 50 TOTAL 190 370 Total en /m2 230 450 Panneaux photovoltaïques - Logements Nature des investissements Prix minimum (en k HT) Prix maximum (en k HT) Panneaux 457 1038 Toutes installations annexes (onduleurs) Système d intégration à la toiture 249 291 68 259 Installation et raccordement 30 50 TOTAL 810 1640 Total en /m2 190 400 Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 40
Panneaux photovoltaïques Activités et équipements (zone 2) Nature des investissements Prix minimum (en k HT) Prix maximum (en k HT) Panneaux 51 116 Toutes installations annexes (onduleurs) Système d intégration à la toiture 28 33 8 29 Installation et raccordement 30 50 TOTAL 120 230 Total en /m2 250 490 Aides Les aides à l investissement pour le photovoltaïque sont la CSPE. L évolution des tarifs n est pas favorable à l installation de panneaux photovoltaïques. Le financement peut être réalisé en ayant recours à un tiers investisseur. Cependant, étant donné l évolution des tarifs de rachat, le financement est actuellement difficile notamment sur le secteur de l Ile-de-France. D autre part, le conseil régional d Ile-de-France propose des aides spécifiques pour le photovoltaïque. Seules les collectivités et établissements publics et semi-publics ainsi que les syndics de copropriété sont éligibles à cette aide : - 0,6 /kwh annuel, pour les installations bénéficiant du tarif d intégration, - 1 /kwh annuel, pour les installations ne bénéficiant pas du tarif d intégration. L aide maximale est plafonnée à 1 000 000 et est versée une fois sur la base de la première année de production. La construction de 65 % des logements sera confiée à des promoteurs privés et ne seront donc pas éligibles à cette aide. Les projets éligibles seront le groupe scolaire, le gymnase ainsi que la crèche. Le reste à charge est donné en considérant la moyenne des coûts d investissements des tableaux précédents. Aide Conseil Régional - Photovoltaïque Bâtiment Montant (en k HT) Reste à charge (en k HT) Groupe scolaire 82 200 Activités et équipements 25 150 Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 41
8.2.2 Biomasse Hypothèses - La puissance de la chaudière biomasse est de 450 kw, - Deux chaudières gaz de 600 kw, - Un réseau de chaleur de 1300 ml. Investissement Le tableau suivant présente une estimation des investissements nécessaires à la mise en œuvre de la biomasse sur ce projet Chaudière Biomasse et réseau de chaleur Nature des investissements Prix minimum (en k HT) Prix maximum (en k HT) Etudes 52 67 Chaudière bois + stockage 320 380 Chaudière gaz appoint+secours 77 94 Réseau et sous-stations 1000 1300 TOTAL 1450 1850 Aides Chaudière biomasse Le dispositif le plus significatif pour les chaufferies biomasses est le fonds chaleur. L aide sur les chaudières ou cogénération bois s élève au maximum à environ 40% des investissements. L obtention de l aide est conditionnée au respect des critères suivants : - Approvisionner la chaufferie avec au minimum 20% de plaquette forestière - Production de 100 Tep/an (1163 MWh/an) de la chaudière bois 1 chaudière biomasse Hypothèse basse (en k HT) sur l investissement Hypothèse haute (en k HT) sur l investissement Fonds chaleur 130 150 Investissement restant à charge 190 230 Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 42
Réseau de chaleur L aide financière du Fonds Chaleur pour la création ou l extension de réseaux de chaleur peut atteindre au maximum 60% de l investissement réseau avec une assiette plafonnée. La création d un réseau de chaleur bénéficie d une aide fonds chaleur, sous réserve du respect des conditions d éligibilité : o Alimentation du réseau à partir de 50% d EnR&R au minimum o Opération en cohérence avec les documents d urbanisme o Densité thermique du réseau au moins égale à 1,5 MWh/an.mètre linéaire o Installations respectant la réglementation en vigueur Réseau de chaleur Hypothèse basse (en k HT) sur l investissement Hypothèse haute (en k HT) sur l investissement Fonds chaleur 600 780 Investissement restant à charge 400 520 8.2.3 La géothermie sur nappe Hypothèses - La puissance du doublet géothermique est de 930 kw. - Une chaudière gaz de 400 kw - Un réseau de chaleur de 1300 ml Investissement Le tableau suivant présente une estimation des investissements nécessaires à la mise en œuvre de la géothermie sur nappe pour ce projet. Le tracé du réseau considéré est le même que pour le scénario précédent sur la biomasse. Doublet géothermique et réseau de chaleur Nature des investissements Prix minimum (k HT) Prix maximum (k HT) Doublet géothermique +PAC 302 464 Chaudière gaz appoint 38 46 Réseau et sous-stations 1000 1300 TOTAL 1340 1800 Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 43
Doublet géothermique et réseau d eau de nappe Nature des investissements Prix minimum (k HT) Prix maximum (k HT) Doublet géothermique +PAC 350 540 Chaudière gaz appoint 38 46 Réseau et sous-stations 200 390 TOTAL 580 970 A noter que pour le scénario avec réseau d eau de nappe, il faut ajouter le coût de la production décentralisée d ECS si la puissance du doublet n est pas suffisante pour couvrir l ensemble des besoins. Aides Doublet géothermique : Le principal dispositif pour la production de chaleur par pompe à chaleur sur nappe est le fonds chaleur. L aide maximale 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). En supposant l obtention d une aide Fonds Chaleur à hauteur de 60% des dépenses éligibles, les aides allouées et l investissement restant à charge sont indiquées dans le tableau suivant : Doublet géothermique Hypothèse basse (en k HT) sur l investissement Hypothèse haute (en k HT) sur l investissement Aide Fond chaleur 210 350 Investissement pour la collectivité 140 240 Réseau de distribution : Pour le réseau de chaleur, le montant des aides est le même que pour la solution précédente basée sur l usage de la biomasse. Le tableau suivant montre le montant pour le réseau d eau sur nappe : Réseau d eau de nappe Hypothèse basse (en k HT) sur l investissement Hypothèse haute (en k HT) sur l investissement Fonds chaleur 120 230 Investissement restant à charge 80 160 Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 44
9 Les contraintes des solutions Le tableau suivant présente les risques, les impacts et les contraintes liés à différentes solutions d approvisionnement en énergie renouvelable. Les solutions retenues dans les scenarii précédents pour l éco-quartier Princesse sont indiquées en rouge. Code couleur Critère favorable Critère plutôt défavorable Critère très défavorable Solutions PAC sur nappe Production de chaleur Chaudière bois Récupération chaleur eaux usées Production d électricité Solaire thermique Photovoltaïque Cogénération bois Risques et impacts Phase exploitation Emissions de gaz à effet de serre (GES) directes Absence de combustion et d émissions directes de gaz à effet de serre Bilan neutre si gestion durable de la ressource Absence de combustion et d émissions directes de gaz à effet de serre Absence de combustion et d émissions directes de gaz à effet de serre Absence de combustion et d émissions directes de gaz à effet de serre Bilan neutre si gestion durable de la ressource Emissions de GES indirectes Emissions induites par la consommation d électricité pour la pompe de production et le compresseur de la PAC Emission de GES issues de la préparation du combustible. Les émissions liées au transport sont faibles dans ce cas Emissions induites par la consommation d électricité pour la pompe de production et le compresseur de la PAC Faibles émissions de GES indirectes Faibles émissions de GES indirectes Emission de GES issues de la préparation et du transport du combustible Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 45
Solutions Emission de fumées de combustion Production de cendres Risque hydrologique PAC sur nappe Absence de fumées de combustion Absence de production de cendres Risque de perturbation de la nappe (modification de la température et/ou pollution) Production de chaleur Chaudière bois Emission de fumées de combustion contenant : poussières fines, SO 2, NO X, CO, COV, HAP, dioxines et furannes Conséquences : acidification de l air, eutrophisation de l eau, émission de métaux toxiques dans l air et dans les sols Production de cendres liées à la combustion Récupération chaleur eaux usées Absence de fumées de combustion Absence de production de cendres Production d électricité Solaire thermique Photovoltaïque Cogénération bois Absence de fumées de combustion Absence de production de cendres Absence de fumées de combustion Absence de production de cendres Emission de fumées de combustion contenant : poussières fines, SO 2, NO X, CO, COV, HAP, dioxines et furannes Conséquences : acidification de l air, eutrophisation de l eau, émission de métaux toxiques dans l air et dans les sols Production de cendres liées à la combustion Faible à nul Faible à nul Faible à nul Faible à nul Faible à nul Fabrication et fin de vie du matériel Fabrication Forage (ciment + acier) Pompe à chaleur Chaudière Inox + silo de stockage (béton, ou métallique) + conduit de fumées + chaufferie dont cuvelage (béton) Pompe à chaleur Composé de verre, aluminium et cuivre essentiellement Forte consommation d eau, d énergie et de minerais (silicium, charbon, houille, etc.) Chaudière Inox + silo de stockage (béton, ou métallique) + conduit de fumées + chaufferie dont cuvelage (béton) Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 46
Solutions PAC sur nappe Production de chaleur Chaudière bois Récupération chaleur eaux usées Production d électricité Solaire thermique Photovoltaïque Cogénération bois Traitement fin de vie de l installation Placement d un bouchon sur le forage Filière d élimination des équipements usagés Filière d élimination des équipements usagés Traitement thermique et chimique en fin de vie Filière d élimination des équipements usagés Contraintes Contraintes foncières Consommation de foncier pour : La tête de puits Les sous-stations Consommation de foncier pour : La chaudière Le silo de stockage L aire de retournement des camions Les sous-stations Les sous-stations Couverture d une partie des toitures Couverture maximale des toitures Consommation de foncier pour : La chaudière Le silo de stockage L aire de retournement des camions Les sous-stations Coût d investissement Investissement élevé, mais possibilité de financements (fonds chaleur) Investissement élevé, mais possibilité de financements (fonds chaleur) Investissement élevé, mais possibilité de financements (fonds chaleur) Investissement élevé, mais possibilité de financements (fonds chaleur) Fort investissement et baisse des tarifs de rachat Investissement très élevé, mais possibilité de financements (fonds chaleur) Disponibilité de la ressource Conflit d usage avec le captage d eau potable. Possibilité à vérifier. Distance minimale entre 2 doublets à respecter Pas de donnée sur les débits réels dans les conduits d eaux usées Seule limite à l exploitation de la ressource : la surface disponible Seule limite à l exploitation de la ressource : la surface disponible Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 47
Solutions Maîtrise de la production Démarches administratives PAC sur nappe Réglage d eau prélevée à la pompe Application de 2 codes : Code minier (permis d exploitation, demande d autorisation de travaux) Code de l environnement (loi sur l eau, ICPE) + éventuellement code de la santé publique Production de chaleur Chaudière bois Fonctionnement en base et très proche de la puissance nominale en continu : forte dégradation de la performance en cas de réduction de puissance Chaudières inférieures à 2 MW : absence de procédure ICPE Récupération chaleur eaux usées Application de 2 codes : Code minier (permis d exploitation, demande d autorisation de travaux) Code de l environnement (loi sur l eau, ICPE) + éventuellement code de la santé publique Production d électricité Solaire thermique Photovoltaïque Cogénération bois Régime de production discontinu et dépendant des conditions climatiques Impossibilité de contrôler la puissance Indication de l installation des panneaux dans le permis de construire Demande d avis de l ABF, en cas de périmètre monuments historiques Régime de production discontinu et dépendant des conditions climatiques Impossibilité de contrôler la puissance Signature d une convention de raccordement avec ErDF (fiche de renseignements à envoyer à ErDF avec copie du PC) Signature d une convention d exploitation Passation d un contrat d accès au réseau Passation d un contrat d achat de l électricité par EDF ou une régie locale Accord des Architectes des Bâtiments de France Fonctionnement en base et très proche de la puissance nominale en continu : forte dégradation de la performance en cas de réduction de puissance Chaudières inférieures à 2 MW : absence de procédure ICPE Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 48
10 Glossaire : COP : coefficient de performance. Ce coefficient représente le quotient de l énergie thermique produite sur le travail fourni. EnR&R : énergies renouvelables et de récupération. Les énergies de récupération sont la valorisation thermique des déchets et la valorisation de la chaleur fatale. kwc : kilowatt crête ; unité de mesure représentant la puissance électrique délivrée par une installation photovoltaïque dans des conditions standard. kwhcumac : kilowatt heure cumac ; unité de mesure des Certificats d'economies d'energie représentant l énergie consommée cumulée et actualisée sur la durée de vie du produit. Cela correspond à une quantité d'énergie qui aura été économisée grâce aux opérations d'économies d'énergie mises en place. MW : MegaWatt ; unité de mesure de puissance. MWh : MegaWatt heure ; unité de mesure d énergie. PAC : pompe à chaleur PCI : pouvoir calorifique inférieur ; énergie thermique libérée par la réaction de combustion d un kilogramme de combustible, à l exclusion de l énergie de vaporisation de l eau présente en fin de réaction. SHON : Surface hors-œuvre nette des bâtiments. Surface à considérer dans le cadre de l'instruction d'une demande de permis de construire ou déclaration de travaux Tep : La tonne d équivalent pétrole est une unité d énergie. Elle est notamment utilisée dans l'industrie et l'économie. Elle correspond à la quantité de chaleur qui peut être obtenue par la combustion d une tonne de pétrole. Cette notion est utilisée lorsque l'on fait des comparaisons de consommation de combustibles différents en ramenant l échelle à un combustible unique. Etude sur le potentiel en énergies renouvelables Zac de l éco-quartier du parc Princesse Page 49