Routes et nouvelles technologies, l innovation au cœur des territoires Cluny 15 novembre 2016 Chaussées chauffantes et récupératrices d'énergie Frédéric BERNARDIN, Cerema Centre-Est 1
Chaussées hors-gel et énergie Énergie solaire reçue par le RRN 196.10 9 Kwh/an (1400 kwh/m 2 /an d énergie solaire moyenne) Consommation énergétique annuelle de 4.10 9 m 2 d'habitations répondant aux exigences RT 2012 Besoin énergétique annuel pour le maintien hors-gel de 70 000 km de routes 2
Problématique, enjeux et solutions Viabilité hivernale, par le maintien de températures positives en surface de chaussée Utiliser le «bilan positif» des cycles de température annuels, vérifiés pour la plupart des climats Chauffage électrique Fonctionnement énergétique autonome des chaussées en certains points singuliers A terme, insérer les voiries dans les systèmes énergétiques urbains de chaleur et de froid Circulation d un fluide caloporteur 3
Innovation Cerema-IFSTTAR Substitution du serpentin par une couche d enrobé poreux Partenaires Objectifs «Modélisation, conception, construction et expérimentation de démonstrateurs de la route chauffante et récupératrice d énergie» Circulation d un fluide caloporteur 4
Le principe de l innovation Circulation gravitaire en circuit fermé d un fluide caloporteur dans la couche de liaison poreuse de la chaussée Etanchéité sous la couche de liaison Circulation d un fluide caloporteur 5
Les étapes de l innovation Action de recherche Cerema-Ifsttar (2013 - Modélisation Plusieurs thèses en cours au Cerema et à l IFSTTAR Maquette de laboratoire (2013-2014) Eprouver expérimentalement les modèles hydrauliques des thèses Démonstrateur échelle 1 (2014 - ) Chaussée 50 m par 4 m, non soumise au trafic Circulation d un fluide dans la couche de liaison drainante 6
Le démonstrateur d Egletons (19) Circulation hydraulique Eau dans la sous-couche poreuse Bac amont vers bac aval Pilotage par un logiciel opérable à distance Etanchéité Feuille d asphalte sous la couche de liaison poreuse (enrobé drainant) 7
Le démonstrateur d Egletons (19) Son intérêt Tester la mise en œuvre de l innovation E prouver l innovation avec des caractéristiques géométriques de route réelle et sous climat naturel E valuer le potentiel de récupération d énergie E valuer l énergie et la puissance de chauffage nécessaires au maintien hors gel de la surface de chaussée Développer des mode les pouvant rendre compte de ces énergies 8
Fonte de la neige Episode du 18 février 2016 9
Outils de dimensionnement énergétique Données d entrée Météorologie du site d implantation Géométrie de la chaussée Caractéristiques thermiques des matériaux de chaussée 10
Taux de récupération d énergie Taux de récupération Rapport entre l énergie gagnée par le fluide et l énergie solaire reçue par la chaussée Calcul Mesures en juillet 2015 Modèles Si injection à 10 C Longueur Taux 4 m 52 % à 66 % 7 m 54 % à 96 % Fort réchauffement du fluide Taux : 32 % en expérimental 31 % par modèle 11
Chauffage par géothermie Chauffage direct par géothermie : les modèles énergétiques développés permettent de dimensionner le système géothermique Chauffage à partir d un stockage : outils de dimensionnement à développer Echange thermique avec l atmosphe re Chaussée Echange thermique avec le sol support Stockage d énergie 12
Conclusions - Perspectives Prototype opérationnel de route chauffante et récupératrice d énergie solaire thermique Outils de dimensionnement énergétique disponibles pour un chauffage direct Outils disponibles pour l évaluation de l énergie récupérable Mise en place d un syste me de géothermie sur le démonstrateur en 2017 pour étudier le stockage intersaison Evaluation d'autres usages que la mise hors-gel (couplage avec le bâtiment via réseaux de chaleur par exemple) Des maîtres d ouvrage ont manifesté leur intérêt : déneigement automatique de parkings ou de points singuliers de réseaux 13
Merci de votre attention Frédéric BERNARDIN, Cerema Centre-Est frederic.bernardin@cerema.fr 14