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Chauffage Urbain : Comment ça marche et en quoi cela favorise l’Efficacité Énergétique dans les municipalités

Plus de 50 % de la consommation énergétique annuelle de l’UE provient de l’énergie consommée par les systèmes de chauffage et de refroidissement utilisés dans les bâtiments. L’installation de réseaux de chauffage urbain dans les villes et les municipalités contribue à améliorer leur efficacité énergétique, ce qui se traduit par des économies d’énergie et des coûts réduits pour leurs habitants.

Si vous songez à mettre en place un tel réseau dans votre municipalité, cet article vous aidera à mieux comprendre ce concept et à découvrir des exemples d’autres villes qui vous inspireront.

Qu’est-ce que le Chauffage Urbain ?

Le chauffage urbain, également connu sous le nom de réseau de chaleur ou de réseau de chauffage à distance, est un système de distribution d’eau chaude sanitaire et de chauffage qui, par un réseau de canalisations, atteint différents bâtiments depuis une ou plusieurs chaufferie(s) centrale(s).

Au-delà de cette définition, il est peut-être plus facile de comprendre le concept d’un réseau de chauffage central avec un exemple simple. Pensez au fonctionnement du chauffage au gaz naturel dans une maison. La chaudière prélève l’eau du réseau, la chauffe et la fait circuler dans la maison.

Dans un réseau de chauffage central, l’eau est chauffée dans une chaufferie centrale qui n’est pas dans notre maison. Elle peut se trouver dans le bâtiment, dans le quartier, ou même plus loin, comme à l’entrée de notre quartier.

Ce type de systèmes centralisés peut varier à la fois dans les sources d’énergie utilisées et dans leur taille. Et ils peuvent couvrir un petit nombre de bâtiments ou d’habitations, des zones métropolitaines entières et même de grandes exploitations.

Fonctionnement Chauffage Urbain

Comme pour le chauffage, ce modèle centralisé peut être appliqué au refroidissement. On parle alors de réseaux de froid urbain (RFU). Et, bien sûr, des systèmes combinant les deux commencent également à être déployés.

Structures de Chauffage et de Refroidissement Urbain

Pour comprendre le fonctionnement d’un réseau de chaleur, d’un réseau de froid ou d’un système combiné, il est nécessaire d’en comprendre les différentes parties. Voici la structure la plus courante dans les réseaux urbains de chaleur et de froid :

La centrale de production de chaleur / froid : C’est là que sera généré la chaleur, le froid ou l’eau chaude, que le réseau installé dans votre municipalité ou votre ville requiert. Elle se situe habituellement à l’extérieur des zones urbaines et peut être alimentée par de nombreuses sources d’énergie: énergies conventionnelles (fioul, gaz, charbon, etc.), énergies renouvelables (biomasse, solaire, etc) ou énergies de récupération. De plus, ce type de centrale peut permettre de produire simultanément de la chaleur utile et de l’électricité, c’est ce qu’on appelle la cogénération. Le fonctionnement est le même qu’une centrale électrique classique mais au lieu de rejeter la chaleur produite dans la nature, la chaleur est réinjectée dans le réseau de chauffage. 

– Le réseau de distribution primaire:  Il s’agit d’un réseau de canalisations souterraines qui distribue le produit de la centrale aux bâtiments de votre ville. Les canalisations ont deux directions : propulsion et retour. Le réseau de distribution peut être aussi étendu que nécessaire pour acheminer la chaleur, le froid ou l’eau chaude de la production à la consommation.
Vous devez garder à l’esprit que cette extension influencera l’efficacité du réseau. Par exemple, plus les deux points sont proches, moins il y aura de pertes d’énergie dans le réseau.

Les sous-stations dans les bâtiments: Elles permettent de distribuer l’énergie aux consommateurs. Dans un bâtiment résidentiel, elles assurent par exemple la distribution étage par étage. Les sous-stations sont responsables de l’adaptation de la pression et de la température du réseau de distribution aux conditions de chaque bâtiment.

Pourquoi les Réseaux Urbains de Chaleur et de Froid sont-ils efficaces ?

Plus de 50% de la demande finale d’énergie utile dans l’Union Européenne provient de la consommation des systèmes de chauffage et de refroidissement. Saviez-vous que le chauffage urbain représente plus de 9 % de l’énergie consommée pour le chauffage dans l’UE ?

Par ailleurs, un système de chauffage urbain peut intégrer les énergies renouvelables ainsi que les énergies géothermiques et solaires, les déchets municipaux et la chaleur résiduelle. Cela est très intéressant si votre ville veut tirer le meilleur parti des sources d’énergie dont elle dispose déjà.

Dans certains cas, ces réseaux centralisés disposent également d’un approvisionnement en eau réfrigérée à partir de la même centrale où l’eau chaude est produite.

Les « Bâtiments Intelligents » connectés à un réseau intelligent de commande à distance ou de chauffage et de refroidissement automatisé pourront gérer plus efficacement les appareils en fonction de la date et de l’heure, de l’humidité, du refroidissement éolien externe et, bien sûr, de l’occupation du bâtiment.

Des technologies telles que l’Internet des objets (IdO) permettent une plus grande flexibilité, un meilleur contrôle et des synergies dans la gestion des bâtiments. Les systèmes intelligents de gestion technique des bâtiments peuvent s’appliquer non seulement à un bâtiment individuel, mais aussi aux systèmes de distribution d’énergie tels que les réseaux urbains de chaleur et de froid. Ces systèmes peuvent mesurer la consommation dans les zones où la demande est la plus forte et où l’offre peut être ajustée si elle n’est pas consommée à ce moment et ainsi de suite.

De plus, ce type d’installations n’est pas seulement intéressant pour les quartiers résidentiels

En termes d’efficacité énergétique pour les municipalités, les réseaux de chauffage central sont une solution idéale pour les complexes commerciaux, hôteliers et touristiques, ainsi que pour l’industrie et les immeubles de bureaux. En d’autres termes, dans n’importe quel type de bâtiment qui a besoin d’être chauffé et/ou refroidi. simultanément

Comme la production de chaleur et d’énergie se fait conjointement (cogénération), il s’agit d’une option très efficace pour les municipalités, tant pour la mesure de leur efficacité énergétique que pour l’amélioration de celle-ci.

Vous êtes curieux d’en savoir plus sur les technologies de gestion des bâtiments ? Pourquoi ne pas jeter un coup d’oeil à d’autres articles sur notre blog ? Technologies du bâtiment : Qui est qui ? (Anglais)

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Pourquoi les villes adoptent-elles le Chauffage Urbain ?

Le chauffage urbain est une longue tradition dans les pays aux hivers froids comme la Finlande, la Suède et la Norvège. Par exemple, dans la ville d’Helsinki (Finlande), 90 % de l’énergie consommée par les systèmes de chauffage est produite par des chaufferies et est ensuite distribuée par des réseaux de canalisations dans la ville.

L’installation de réseaux de chaleur et de froid ne présente pas seulement des avantages écologiques, en réduisant les émissions de CO2, mais aussi des avantages économiques :

  1. Réduit les coûts d’exploitation et d’entretien de l’installation.
  2. Cela génère des emplois locaux.
  3. Les installations sont amorties en moins de 10 ans et permettent l’accès à des subventions à l’échelle nationale ou dans le cadre des programmes européens sur les énergies renouvelables et sur l’efficacité énergétique. Les Certificats d’Économies d’Énergie (CEE) en est un exemple, et permettent aux particuliers et professionnels français d’obtenir des financements de la part des fournisseurs d’énergie pour leurs travaux d’efficacité énergétique.
  4. Cela réduit la puissance installée par logement et la consommation par logement.
  5. Cela permet d’éviter les problèmes liés à la faible efficacité énergétique des vieilles chaudières.
  6. Cela permet d’éviter la manipulation et le stockage de combustible dans le bâtiment, en améliorant des aspects tels que la sécurité, la propreté et l’espace.
  7. Et cela réduit le bruit des installations dans les bâtiments, puisqu’il n’y a pas d’installations thermos.

Tous ces avantages sont très attractifs pour votre mairie pour plusieurs raisons :

  • La législation en vigueur en France devient de plus en plus restrictive et oblige les grandes villes à réduire leurs émissions, ce qui peut être amélioré avec un réseau de chaleur ou de froid.
  • Cela améliore l’efficacité énergétique dans la municipalité, tout en offrant la possibilité de la contrôler et de la mesurer grâce aux applications de gestion énergétique offertes aujourd’hui par des technologies comme l’IdO.
  • Cela permet un meilleur accès aux aides et subventions pour les municipalités qui réduisent leurs émissions de CO2 (Fond chaleur de l’ADEME).

Villes européennes disposant d’un réseaux de chaleur et de froid

La moyenne européenne pour les systèmes de chauffage et de refroidissement urbains est supérieure à 12 %. Parmi les pays pionniers, nous trouvons les pays nordiques et l’Europe centrale, dans lesquels se trouvent Helsinki et Vienne, villes exemplaires en matière de réseaux centraux de chaleur et de froid.

Helsinki dispose d’un réseau de chaleur qui couvre plus de 90 % de la demande totale de chaleur de la ville. Il couvre une superficie de 1.200 km et alimente plus de 10.000 utilisateurs, ce qui reflète l’importance de ce type de systèmes d’approvisionnement énergétique pour la ville. Cependant, même si la ville est connue pour ses conditions climatiques particulièrement froides, elle a décidé de miser sur la complémentarité entre la chaleur et le froid avec un réseau qui permet également la distribution de froid.  L’UE considère qu’il s’agit d’un exemple de réseau urbain de chaleur et de froid.

Dans le cas de Vienne, la ville dispose d’un réseau de chauffage et de refroidissement alimenté par 3 centrales situées dans la zone urbaine. L’usine de Spittelau n’est pas seulement une entreprise de gestion des déchets qui fournit l’énergie pour une partie du système de chauffage urbain, c’est aussi une attraction touristique en raison du design de l’immeuble. Un exemple non seulement d’efficacité énergétique mais aussi d’intégration dans l’architecture urbaine.

Usine de Spittelau - Chauffage Urbain
Source: https://www.pinterest.com/pin/370984088052932857/

45% de l’énergie utilisée pour le chauffage et le refroidissement dans l’UE est consommée par le secteur résidentiel, 37% par l’industrie et 18% par le secteur tertiaire. Chaque secteur a la possibilité de réduire sa demande, d’accroître son efficacité énergétique et de se tourner vers les sources d’énergie renouvelables.

Villes françaises disposant d’un réseaux de chaleur et de froid

Selon l’enquête 2018 sur les réseaux de chaleur et de froid – données 2017 publiée par la Fédération des Services Énergie Environnement (FEDENE) avec la contribution du SNCU, la France dispose de plus 761 réseaux de chaleur et 23 réseaux de froid.

Ces réseaux s’étendent sur plus de 5.397 km et desservent plus de 38.000 bâtiments soit l’équivalent de 2,3 millions de logements. Ils permettent de réduire les émissions de 36% par rapport à l’électricité, de 50% par rapport au gaz naturel et de 61% par rapport au fioul, ce qui représente une économie totale de 5,5 Mt de CO2 par an.  

Chiffres sur le Chauffage Urbain en France
Source: https://www.fedene.fr/wp-content/uploads/sites/2/2018/12/20171214_Rapport-global_restitution-enquete-2018-donnees-nationale-2017_v1.1.pdf

Selon la FEDENE,  ces réseaux représentent 5% des consommations en chauffage et eau chaude sanitaire en France ce qui est encore loin des pays européens leaders en la matière tels que l’Islande (90% ) et le Danemark (60%). Mais la FEDENE espère une augmentation des livraison en chaleur en France afin de respecter les objectifs de la PPE en 2023, car ce type de réseaux centralisés permet de réaliser des économies d’énergie dans les foyers et dans l’ensemble du pays.

Paris et Nancy sont des exemples de villes qui ont réussi à développer un réseau de chauffage urbain important.

Le cas de Paris

Grâce notamment à sa forte densité de population, l’Île-de-France a pu se constituer un réseau de chaleur et de froid important : 45% de la chaleur livrée et 32% des métrés installées en France sur l’année 2017.

Avec ses 509 km de réseaux de distribution primaire et  5,2 TWh de chaleur livrée, Paris dispose du premier réseau de chaleur de France et permet de chauffer l’équivalent de 500.000 logements ce qui représente un tiers des besoins de chaleur de la ville.  A cela vient s’ajouter un réseau de froid de plus de 70 km, ce qui en fait le premier de France et d’Europe. 

Mais la capitale continue ses efforts et l’inauguration du réseau de chaleur et de froid pour le campus de Paris-Saclay, qui s’affiche comme « la plus grande boucle tempérée de France », va dans ce sens. Ce « réseau énergétique 5 e génération », le premier en France, permettra de livrer plus de 40 MW de chaleur et 10 MW de froid, et sera alimenté par 65 % d’énergies renouvelables et de récupération.

La cas de Nancy

Le premier réseau de chaleur de Nancy a été créé en 1964. Depuis, la métropole dispose de 5 réseaux de chaleur pour alimenter les quartiers résidentiels, établissements scolaires, établissements publics et les entreprises. 

Ses réseaux s’étendent sur 29,7 km et desservent près de 20.000 logements.  Ils sont alimentés par plus de 79% d’énergie renouvelable et de récupération, et permettent d’éviter 31.600 tonnes de CO2 par an. 

En plus de limiter les émissions de CO2, ces réseaux proposent des tarifs attractifs pour les consommateurs, avec des prix plus bas de 10 à 20% selon le réseau.

Mais la métropole de Nancy ne veut pas s’arrêter en si bon chemin et continue de développer son réseau. Ainsi, des travaux d’extensions ont été entrepris pour ajouter 6 km de canalisations supplémentaires au réseau.

Si vous gérez actuellement des projets énergétiques dans des municipalités, vous serez d’accord avec moi pour dire que parier sur une gestion intelligente de l’énergie est l’une des meilleures façons de réduire les coûts. C’est pourquoi de nombreuses municipalités investissent dans des installations de chauffage et de refroidissement urbain.

Le suivi de la consommation d’énergie et de l’exploitation de ces installations est crucial dans ce type de projet. Pourquoi ? Parce que ces systèmes nécessitent d’importants investissements économiques pour les réaliser. C’est pourquoi je vous propose d’aller plus loin, en effectuant des analyses avancées et en obtenant des rapports qui vous aideront à démontrer le RSI du projet.  La plateforme DEXCell Energy Manager est la plus avancée du marché et avec son aide, vous serez assuré d’obtenir des résultats et des rapports personnalisés. Nous vous encourageons à l’essayer ! 

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