PDCEN: COMMUNE DE MONTREUX Recensement des infrastructures existantes : les chauffages à distance Document No 2.2.1
2 SOMMAIRE 1. Introduction... 3 1.1 Intérêt du chauffage à distance... 3 1.2 Fonctionnement du chauffage à distance... 4 1.3 Les différences de température d un CAD... 4 1.4 Les critères de réussite d un chauffage à distance... 5 1.5 Un procédé innovant de chauffage à distance au gaz... 5 2. Recensement et présentation des chauffages à distance existants... 6 2.1 Méthodologie employée... 6 2.2 Karmalabois :... 6 2.3 Station de pompage : eau du lac... 7 3. Cartographie du réseau... 9 Version N Date Auteur Relecteur Distribution à 01 17.09.2013 Hervé Rychtarik Martin Kernen Commune de Montreux 02 07.02.2014 Hervé Rychtarik Martin Kernen Commune de Montreux
3 1. Introduction Dans le cadre de la réalisation du PDCen de la Commune de Montreux, il était important de recenser et de présenter les infrastructures structurantes du territoire existantes. Ce rapport a pour objectif de recenser les chauffages à distance de la commune et de déterminer les opportunités qui leurs sont liées. Seront présentés les éléments suivants : Les avantages et les inconvénients des chauffages à distance, les techniques disponibles et les innovations, les caractéristiques des chauffages à distance présents sur le territoire communal, les opportunités des réseaux existants. 1.1 Intérêt du chauffage à distance Le chauffage à distance est un vecteur énergétique, et non un producteur. Il permet de transporter de l énergie thermique d un endroit à un autre. Cette chaleur peut être produite par différents agents énergétiques renouvelables (bois, géothermie, solaire, pompe à chaleur sur l eau du lac ou sur les eaux usées/épurées de la STEP) ou fossiles (gaz, mazout). Le niveau de température est fixé par les besoins des preneurs. Les pertes dues au réseau seul représentent en général entre 5 et 15 % suivant la densité énergétique de preneurs et sont compensées par la meilleure efficacité de la chaufferie par rapport à un chauffage individuel. Il peut très bien servir pour la fourniture de chaleur ou pour du rafraichissement. Suivant que l on soit le propriétaire/exploitant ou un preneur de chaleur, le chauffage à distance dispose d avantages ou d inconvénients différents. Propriétaire/gestionnaire Avantages rationalisation des coûts infrastructure structurante pour la commune maîtrise du développement du chauffage à distance facilite le développement de filière énergétique indigène et développe l économie locale facilite l indépendance par rapport aux énergies fossiles disposer d une centrale de chauffe limite les émissions polluantes par rapport à des petites installations Preneurs de chaleur Avantages sécurité de l approvisionnement gain de place pas de gestion de stock investissement faible par rapport à d autres solutions coût de fonctionnement prenant en compte la fourniture, la maintenance et le financement service clé en main
4 Propriétaire/gestionnaire Inconvénients investissement lourd nécessité d ouvrir les routes et de couper temporairement la circulation choix du mode d exploitation et gestion à mettre en place Preneurs de chaleur Inconvénients dépendance du gestionnaire pour la mise en route du chauffage difficulté à appréhender la structure tarifaire du coût de la chaleur 1.2 Fonctionnement du chauffage à distance Le fonctionnement du chauffage à distance se fait au travers de quatre parties bien spécifiques : le preneur : il sollicite le chauffage à distance pour subvenir à ses besoins en énergie (chaud, rafraichissement, froid), l échangeur : c est l organe qui permet de transférer l énergie du chauffage à distance à l installation du preneur. Il permet également de réaliser une séparation physique entre le réseau primaire (réseau CAD) et le réseau secondaire (installation chez le preneur). le réseau : c est le vecteur énergétique, il permet d amener l énergie de la production aux preneurs. Il transporte un fluide caloporteur, de l eau ou de l eau surchauffée, qui alimentera les échangeurs. Il faut une adéquation entre la température de fonctionnement du réseau et les besoins du preneur, la production d énergie : c est la source de l approvisionnement énergétique du réseau. Elle peut être froide ou chaude. Ci-dessous sont présentés les avantages et les inconvénients de ces deux sources. 1.3 Les différences de température d un CAD Le niveau de température d un chauffage à distance peut varier pour la fourniture de chaleur, cela peut être un réseau chaud avec une production centralisée ou un réseau froid avec une production de chaleur décentralisée. Un exemple pour un réseau froid est d utiliser l eau du lac pour alimenter des pompes à chaleur installées chez les preneurs. Chauffage à distance froid Avantage faible perte de chaleur des conduites possibilité de faire du rafraichissement ou du chaud meilleure efficacité chez le preneur (pas de sous-station entre la pompe à chaleur et la distribution) Chauffage à distance chaud Avantage production centralisée dans un local rendement de production optimisé un contrat d entretien pour la centrale de chauffe maîtrise de la production et de la distribution de chaleur Faciliter de changer d agent énergétique
5 Inconvénients un local de distribution et des productions décentralisées place nécessaire chez le preneur pour installer une pompe à chaleur définition de la limite de propriété et des responsabilités multiplicité des contrats d entretien Difficulté de changer d agent énergétique Inconvénients pertes importantes de chaleur des conduites production de chaud uniquement 1.4 Les critères de réussite d un chauffage à distance Dans le cadre d un déploiement d un chauffage à distance, il y a nécessité de vérifier certains critères pour s assurer de sa rentabilité et de la réussite du projet : densité thermique minimum de 400 MWh/ha.an 1 pour déployer un chauffage à distance ou fournir 1500 MWh/ml de conduite principale, délai de 5 ans pour raccorder les bâtiments, nécessité de changement de certaines chaudières des bâtiments à raccorder, ouverture des routes prévues, évaluation des besoins futurs en fonction de l évolution des bâtiments de la zone considérée (nouveaux développements et/ou assainissement de bâtiments). 1.5 Un procédé innovant de chauffage à distance au gaz Dans des milieux urbains, il n est pas rare d avoir besoin de chaud et de froid en même temps. De plus, la chaleur des tours de refroidissement des uns pourrait servir à chauffer les bâtiments ayant besoin de chaud. Le laboratoire d énergétique industrielle (LENI) de l EPFL est en cours de développement d une solution qui permettra des synergies pour récupérer les rejets thermiques de certains bâtiments et les valoriser en répondant aux besoins des autres. Ce système nécessite l installation de deux tuyaux, un pour le chaud et un pour le froid qui alimenteraient des pompes à chaleur ou des climatiseurs suivant les besoins. Pour le chaud, le fluide caloporteur serait en phase gazeuse et pour le rafraichissement, il serait en phase liquide. Une centrale permettrait de fournir l énergie pour vaporiser le fluide. Dans les premières études, il est projeté de travailler avec du dioxyde de carbone (CO 2 ) en circuit fermé. L emploi de ce fluide caloporteur et de cette technologie en remplacement de l eau permet de gagner en place pour le passage des réseaux et d offrir du chaud et du froid. 1 Richtlinien für die territoriale Energieplannung de SuisseEnergie
6 2. Recensement et présentation des chauffages à distance existants 2.1 Méthodologie employée Les données présentées dans ce rapport sont issues des documents fournies 2&3 par la commune et des échanges avec les services communaux : - M. Mullener et M. Progin du service des domaines et des bâtiments, - M. Jaton du 2m2c. 2.2 Karmalabois : 2.2.1 GENÈSE DU PROJET : En 2008, la Commune de Montreux a réalisé le remplacement des productions de chaleur de plusieurs bâtiments gros consommateurs d énergie, tels que la piscine de la Maladaire et l établissement horticole de la Karma. Depuis 1999, la Commune de Montreux est «Cité de l énergie», aussi elle a envisagé une solution faisant recours aux énergies renouvelables. Avec un potentiel forestier important sur la commune, le bois s est naturellement imposé comme une solution incontournable (Cf document 2.4.4). 2.2.2 FONCTIONNEMENT Ce chauffage à distance est communal et alimente la piscine de la Maladaire, l établissement médico-social de Burier et l établissement horticole de la Karma. Un plan précis est fourni en annexe. Cette chaufferie fonctionne avec 3 énergies et plusieurs productions : - un couplage chaleur force (CCF) gaz existant de 148 kw thermiques et 80 kw électriques, - deux chaudières bois pour une puissance totale de 700 kw, - une chaudière au mazout de 600 kw (secours). Le CCF fonctionne «en ruban» et Les chaudières bois complètent la production. La chaudière à mazout sert de secours en cas de panne ou l arrêt des chaudières bois. L électricité produite par le CCF est utilisée en priorité en interne, seul une très faible partie (1%) est injectée sur le réseau. En 2013, le CCF a déjà fonctionné plus de 110 000 heures et une réflexion est engagée pour sa rénovation ou son changement et son optimisation. 2.2.3 POSSIBILITÉ D EXTENSION : Le responsable technique des installations et le délégué à l énergie qui a suivi la réalisation de la centrale de chauffe Karmalabois nous ont indiqué que le réseau dispose d une puissance complémentaire de 80 kw, elle est destinée à un projet d extension de l EMS qui n a pas encore vu le jour. Aussi le réseau dispose de cette puissance de réserve. 2.2.4 CONSEIL DE RÉALISATION : La puissance disponible n est pas très importante (80 kw) et est réservée pour une extension de l EMS. Avant de l exploiter pour des bâtiments proches non raccordés au réseau, il serait important de s assurer que : 2 Préavis pour la réalisation d une centrale de chauffage au bois à distance pour la piscine de la Maladaire, l établissement horticole de la Karma et l EMS de Burier. 3 Bileco 2009 de la Commune de Montreux
7 - l EMS de Burier n a pas de projet d extension, - les serres ou la piscine n ont pas de projet qui augmenterait leurs besoins en chaleur. Il faut également recenser les projets d assainissement sur les bâtiments raccordés qui permettraient de dégager une puissance complémentaire. A l occasion de l étude du remplacement du CCF actuel, nous conseillons d évaluer la possibilité de raccorder des bâtiments supplémentaires. 2.3 Station de pompage : eau du lac 2.3.1 GENÈSE ET ÉVOLUTION DU PROJET : Pour rendre le Centre de Congrès et de Musique de Montreux (2m2c) plus confortable, la Commune a fait le choix de mettre en place un système de refroidissement. La solution technique retenue est une station de pompage d eau de lac qui sert à alimenter directement le bâtiment pour le rafraîchir. Le 2m2c étant à proximité d un autre gros demandeur, le Montreux Palace, le réseau a été étendu pour alimenter cet établissement. La concession octroyée pour le pompage d eau du lac est de 33 360 l/min soit 2 016 m 3 /h pour une utilisation en rafraichissement ou climatisation 4. Un audit a été réalisé sur les installations de la station de pompage 5 en 2005 pour un assainissement et une automatisation de son fonctionnement. Ces travaux ont été réalisés par le changement des 6 pompes existantes par 3 pompes à débit variable et la conservation d une pompe pour le secours. La régulation a été assainie et permet une automatisation du fonctionnement de la station. Les travaux se sont terminés en 2013. La station de pompage se trouve dans une zone de densité énergétique élevée tant au besoin de chaleur que de froid. Les agents énergétiques employés dans ces zones pour la production de chaleur sont le gaz et le mazout. 2.3.2 FONCTIONNEMENT La station de pompage de l eau du lac fonctionne à basse température pour subvenir aux besoins de rafraîchissement de deux bâtiments. L eau du lac circule dans des conduites pour arriver aux échangeurs de chaleur des preneurs qui alimentent le réseau de rafraichissement. Le 2m2c se sert du rafraichissement principalement l été et ponctuellement lors de manifestation durant l hiver. Le Montreux Palace utilise le rafraichissement été comme hiver. Le pompage de l eau du lac est assuré par trois pompes neuves (travaux de 2013) avec un débit total de 1000 m 3 /h. Une pompe datant de l origine de l installation n a pas été changée lors des travaux de 2013 et sert de secours, son débit est de 400 m 3 /h. 2.3.3 POSSIBILITÉ D EXTENSION : Utilisation en rafraîchissement Une convention 6 entre la Commune de Montreux et l hôtel Montreux Palace définit la répartition de 5 000 kw de puissance en froid. Cette puissance est atteinte pour un débit de 860 m3/h et une différence de température de 5 C. 4 Informations sur la concession fournies par la direction de l environnement du Canton de Vaud 5 Audit de la station de Pompage de la Commune de Montreux réalisé par Weinmann-Energies SA. 6 Convention de juin 1989 et annexe à la convention du 22 novembre 2002.
8 La station de pompage étant dimensionnée pour pomper 1000 m 3 /h, il reste 140 m3/h qui sont employé lors de grosses pointes. Si l on se base sur la concession, il reste une puissance disponible équivalente soit 5'000 kw en utilisation pour du rafraichissement. Ce potentiel est mobilisable sous la condition de changer la pompe d origine et de rajouter deux pompes en lieu et place de la pompe d origine qui n a pas été remplacée lors des travaux de 2013. Utilisation pour la production de chaleur Pour l exploitation de la station de pompage d eau du lac, la commune dispose d une concession de 2000 m 3 /h. Ce débit permet de disposer d un potentiel important pour la production de chaleur à partir de pompes à chaleur centralisée ou décentralisée. Le potentiel de cette solution est estimé à 6'900 kw en respectant les consignes de l ordonnance fédérale sur la protection des eaux 7. La valorisation de cette ressource avec des pompes à chaleur permettrait la production de 35 600 MWh soit l équivalent de la consommation de 3950 ménages. Cependant, certaines conditions sont à respecter pour la réalisation du projet : Les preneurs doivent utiliser un régime basse température, si possible inférieur à 65 C, si ce n est pas le cas, une optimisation de la chaufferie pourrait permettre d atteindre ce niveau. Suivant la température du lac, il faudra prévoir une solution pour éviter le gel : une chaudière de secours ou étudier la possibilité d une combinaison avec l eau de rafraîchissement rejetée. La commune disposant de dénivelés importants, il faudra faire attention à la pression dans le réseau qui pourrait empêcher un fonctionnement correct de la pompe à chaleur. Si le dénivelé du réseau dépasse 300 m, il faut étudier plus précisément ce paramètre. La concession étant prévue pour du rafraichissement, il faudra avertir le Canton de Vaud et discuter avec lui pour modifier le texte de la concession. 2.3.4 CONSEIL DE RÉALISATION : Pour le rafraîchissement, le canton est en train d établir un cadastre des demandeurs en froid. Il faut effectuer une veille sur ce document et engager une étude de faisabilité pour valider la faisabilité technique et économique. Pour les besoins en chaleur, il y a une opportunité de développer un chauffage à distance en utilisant le débit disponible en hiver grâce à une ou des pompes à chaleur. Une étude de faisabilité est nécessaire pour identifier plus précisément les preneurs et définir la solution de production de chaleur (centralisée ou décentralisée). Que ce soit pour le rafraichissement ou la production de chaleur, il faudra intégrer les éléments suivants dans le cahier des charges de l étude : conserver le fonctionnement automatique de l installation réalisé lors des travaux de 2013, intégrer les possibilités d évolution de changement d agent énergétique au cours de la durée de vie du chauffage à distance, 7 Annexe 2, chapitre 2 al.3 : «L'apport ou le prélèvement de chaleur ne doit pas modifier la température la plus proche possible de l'état naturel du cours d'eau de plus de 3 C.»
9 Assurer la continuité de la fourniture du rafraichissement pour le Montreux Palace. 3. Cartographie du réseau Figure 1 : Carte du réseau de chauffage à distance «Karmalabois» Hervé Rychtarik Collaborateur Martin Kernen Directeur adjoint PLANAIR SA; HRK/MKN ; Yverdon, 15 mars 2015