Conception et exploitation de systèmes de chauffage et de froid urbains alimentés par des sources d'énergie renouvelables

8 études de cas de systèmes de chauffage et de froid urbains sont analysées dans ce rapport publié par la Commission européenne. ^[1] L'étude porte sur la conception et le fonctionnement de ces systèmes de chauffage et de froid urbain principalement alimentés par des sources d'énergie renouvelables et des sources de chaleur et de froid résiduelles (excédentaires). Elle a été menée au Danemark, en France, en Espagne, en Allemagne, en Lituanie et en Italie. Les systèmes de chauffage et de froid urbain jouent un rôle important dans la stratégie de transition énergétique de l'Union européenne: il s’agit de l'une des principales infrastructures permettant la décarbonation grâce à l'intégration du secteur intelligent,  alors que le chauffage et le refroidissement des bâtiments et industries représentent la moitié de la consommation énergétique de l'UE, 75 % étant toujours assurée à partir de combustibles fossiles. 

Les 8 études de cas couvrent un large éventail de contextes, de technologies, de sources d'énergie et de modes de gestion, comme le montre le ci-dessous:

 

 

4 des 8 systèmes concernent des systèmes de chauffage et de froid urbains. Les autres concernent uniquement le chauffage urbain.

 

 

1. Taarnby, au Danemark.

Dans cette ville, le système de chauffage urbain a été installé au début des années 80. Il fournit 60 % du marché local du chauffage. Les 40 % restants sont fournis par le gaz naturel. En 2013, avec le développement des gros consommateurs de froid comme des hôtels ou des bureaux, le froid urbain a commencé à se développer. Il est produit par de grandes pompes à chaleur. Les principaux avantages sont : 

• un prix inférieur, permettant de bénéficier d'économies d'échelle,  
• une solution simple et flexible et clé en main,   
• la possibilité d'intégrer un réservoir d'eau glacée et des pompes à chaleur plus performantes,
• la possibilité de valoriser les synergies avec d'autres infrastructures urbaines,
• la réduction du bruit, des vibrations et de l'espace utilisé pour les équipements de refroidissement. 

 

Le système de chauffage combiné au froid urbain est entré en service en 2020 et présente des caractéristiques très innovantes telles que: 

 

• la  combinaison du chauffage et du refroidissement, en particulier avec l’utilisation du froid géothermique,
• les synergies avec la station d'épuration des eaux usées,
• les systèmes de stockage thermique permettent de dissocier demande et production, et d'optimiser cette dernière automatiquement en fonction des prix de l'électricité.,   
• l'intégration dans le système de chauffage et de froid urbain du Grand Copenhague, où la chaleur des pompes à chaleur de Taarnby peut être optimisée en combinaison avec d'autres unités de production de chaleur.  

 

2. Paris-Saclay, en France

 

25 bâtiments bénéficient d'un système de chauffage et de refroidissement efficace et à faible émission de carbone. Il est composé de plusieurs réseaux interconnectés: 

 

• un réseau géothermique reliant deux forages et transportant l'eau de la nappe d'Albien, la ressource géothermique, vers une installation centralisée,
• un réseau (boucle) moyenne température partant de l'installation centralisée pour alimenter les sous-stations semi-centralisées où sont implantées les pompes à chaleur. Ce réseau vise à valoriser les énergies à très basse température,
• plusieurs réseaux de distribution de chaleur et d'eau froide alimentant les sous-stations décentralisées à partir des sous-stations semi-centralisées.

 

3. Barcelone, en Espagne

 

Le système de chauffage et de froid urbain est alimenté à 97 % par la valorisation énergétique des déchets, l'électricité renouvelable et l'énergie ambiante de la mer Méditerranée, l’alimentation de secours étant assurée par des chaudières à gaz. Le système de refroidissement utilise deux machines à absorption, un réservoir de stockage d'eau froide de 5000m³, quatre refroidisseurs électriques et un système frigorifique à énergie ambiante avec trois échangeurs eau de mer/eau de refroidissement et une station de collecte d'eau de mer de 5000m³/h. 

 

4. Milan, en Italie

Le froid urbain est opérationnelau nord de la ville. Il alimente une université, un théâtre et certains clients privés. Le réseau de froid urbain représente 7 km de double tube et 6 GWh/an, générés par un refroidisseur électrique de 7,5 et des tours de refroidissement. 

 

L'étude vise à identifier les principaux facteurs de succès permettant l'intégration de ces sources, ainsi que les moteurs et conditions de leur reproductibilité dans d'autres villes et communautés.  Dix facteurs clés de succès ont été identifiés et suggèrent cinq domaines de travail pour favoriser la décarbonation par le chauffage et le froid urbains :  

 

1. accélérer l’intégration des sources d’énergie renouvelables et des sources d’énergie résiduelles dans le chauffage et le froid urbains grâce à un ensemble complet et cohérent de politiques et de programmes de soutien, 
2. construire une gouvernance locale et participative: coopération et partage de la valeur,   
3. appliquer le principe de l'efficacité énergétique d'abord dans tous les secteurs, pour évoluer vers des systèmes énergétiques plus intégrés, 
4. faire les bons choix technologiques pour intégrer progressivement les sources d'énergie bas carbone et le froid urbain, 
5. créer une analyse de rentabilisation solide pour un système de chauffage et de froid urbain moderne et évolutif. 

 

Pour plus d'informations, veuillez consulter l’étude mentionnée dans la source ci-dessous.

Sources:

^[1] https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/cc9516dc-7268-11eb-9ac9-01aa75ed71a1/language-en