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Les réseaux de chaleur solaires

Actuellement, les réseaux de chaleur intégrant une contribution solaire thermique, plus communément appelés Solar District Heating (SDH) au niveau européen, connaissent un développement important.

Introduction

De nombreuses centrales fonctionnent aujourd'hui en Suède, au Danemark, en Allemagne et en Autriche. L'intérêt pour cette solution est croissant et de plus en plus de centrales solaires sont intégrées à des réseaux de chaleur existants et exploités commercialement. Au Danemark et en Suède, des capteurs solaires thermiques au sol sont aujourd'hui en fonctionnement et raccordés à des réseaux de chaleur. Ils fournissent de la chaleur à un prix compétitif. En Allemagne, des capteurs solaires thermiques intégrés en toiture combinés à un stockage inter-saisonnier permettent de couvrir jusqu'à 50% des besoins de chaleur de plusieurs quartiers résidentiels. En Autriche, la production solaire thermique est directement injectée sous forme de chaleur dans de grands réseaux de chaleur, et un programme a été initié pour équiper plus de 100 réseaux à horizon 2020, avec une volonté de développer l’industrie nationale.

Ils sont aujourd'hui de plus en plus explorés dans les politiques urbaines, puisqu'ils permettent de relocaliser l'énergie et d'améliorer la qualité de l'air, dans un contexte où l'influence humaine sur le climat est plus que démontrée. Aux avantages multiples (ressource disponible partout, intérêt économique certain [pouvoir d'achat, transparence, emplois, externalités minimales...], il sera de plus en plus intéressant de coupler les installations de réseaux de chaleur présents ou à venir avec l'énergie solaire. Ce couplage permettra à terme d'alimenter la mise en place et en oeuvre d'un schéma de transition écologique et énergétique pour les territoires.

Au niveau du continent, les principaux développements ont été initiés au Danemark, en Suède, en Allemagne et en Autriche. En 2017, certains pays ont plus de 30 ans de retours d'expériences dans le domaine, et on cumule une surface capteur européenne supérieure à 1 400 000 m². En France, plusieurs réseaux de chaleur intègrent du solaire en 2017.

Par ailleurs, l'ADEME finance le programme SMART GRID Solaire Thermique.

PICsol : Intégration de réseaux de chaleur solaire dans les opérations d’aménagement

https://picsol.ines-solaire.org/

Les avantages de l’énergie solaire sur les réseaux de chaleur sont environnementaux, sociaux, économiques et techniques.

PICSol est un outil d’estimation du potentiel de solarisation d’un réseau de chaleur dans les opérations d’aménagement. Gratuit et à destination des maîtres d’ouvrage, des aménageurs et des concepteurs, il permet de vérifier la pertinence d’un approvisionnement de chaleur par le solaire thermique au regard de la performance énergétique du quartier, de sa densité, de ses besoins estivaux et des surfaces disponibles.

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SDHplus et SDHp2m

Les projets européens SDHplus et SDHp2m permettent de généraliser les recherches et les expériences au niveau européen. Le premier, SDHplus, a débuté en 2012 et s'est clôt en 2015. Impliquant 18 partenaires de 13 pays européens, il a débouché sur le second projet, SDHp2m, sur la période 2016-2019. celui-ci développe une approche "from policy to market".

Au cours de SDHplus, plus de 40 études de cas européennes ont été réalisées, dont 8 en France. Plusieurs guides techniques et supports de communication ont été réalisés, et sont disponibles sur le site de SolarDistrictHeatingPlus. En France, trois partenaires étaient mobilisés: AMORCE, CEA INES, et TECSOL.

L'objectif du second projet, p2m, est de mobiliser des investissements sur les réseaux de chaleur solaire et lancer la filière, dans 9 régions européennes partenaires. Il s'agit d'améliorer la politique régionale et le cadre légal, de faciliter l'accès au financement d'installations et de rendre plus compétents les régulateurs et acteurs clés, tout en renforçant les capacités des acteurs du marché, l'acceptation du public, et en soutenant le développement de la filière régionale.

  • Retrouvez tous les documents élaborés au cours de SDHplus, ainsi qu'un lien vers ceux du projet SDHp2m ici.
  • Retrouvez ici la liste des installations solaire thermique de grande taille en Europe. 

Guide de conception de réseaux de chaleur solaire adaptés aux éco-quartiers

Dans le contexte de création d’un nouveau quartier, l’approvisionnement énergétique en chaleur et électricité doit être réfléchi dès les prémices du projet. Depuis 2009, une étude de faisabilité sur le potentiel de développement en énergies renouvelables doit être obligatoirement réalisée pour tout projet d’aménagement, conjointement à l’étude d’impact. Cette démarche a vocation à insuffler une véritable stratégie énergétique à l’échelle du territoire, en mettant en lumière les possibilités de raccordement à un réseau de chaleur ou de froid, ou en mesurant l’opportunité d’intégrer les énergies renouvelables ou de récupération (EnRR).

Le guide proposé par l'ADEME permettra aux acteurs d’un projet (maitre d’ouvrage, aménageur, concepteur) de vérifier la pertinence de ce choix d’approvisionnement au regard de la performance énergétique de l’éco quartier, de sa densité, de ces besoins estivaux de chaleur et des surfaces de toitures disponibles.

 

Retrouvez le Guide de conception de réseaux de chaleur solaire adaptés aux éco-quartiers de l'ADEME pour de plus amples informations.

 

Plusieurs installations en France

Aujourd'hui, plusieurs installations existent en France.

 

En projet/construction

  • Montmélian

Châteaubriant

Mis en fonctionnement à l’automne 2011, la chaufferie-bois et le réseau de chaleur urbain permettent d’alimenter en chauffage et eau chaude sanitaire plus de 500 logements sociaux, des équipements communaux dont les établissements scolaires, des structures intercommunales dont l’espace aquatique Aqua Choisel, mais aussi le pôle de santé de Choisel, la maison de retraite ou encore l’entreprise Castel Viandes… Le réseau de chaleur urbain atteint aujourd’hui près de 10 km, il est l’un des plus importants des Pays de la Loire.

Dans la continuité de ses actions en faveur de l’environnement, la Ville de Châteaubriant a décidé, par délibération du 3 novembre 2015, de construire une centrale solaire thermique qui sera raccordée au mois de juin prochain au réseau de chaleur urbain. Ce dispositif, pionnier en France, permettra de produire des calories solaires gratuites et donc de baisser de 5 % le prix de vente de la chaleur aux abonnés.

Lors de la séance du Conseil Municipal du mardi 4 avril 2017, un nouvel avenant relatif au réseau de chaleur urbain a été adopté. Cet avenant est également novateur en France.

En effet, dans la perspective d’un cercle encore plus vertueux d’économie d’énergie, cette décision vise à abaisser la température de retour sur le réseau de 70 à 50°C. Les calories solaires gratuites générées par la centrale solaire seront donc optimisées et permettront de diminuer en proportion l’énergie produite par la chaufferie-bois.

De plus, cet avenant prévoit un système d’intéressement pour les abonnés qui adopteront cette proposition de la municipalité. La Ville les accompagnera afin de les aider à identifier les dispositions techniques à adopter.

L’Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie (ADEME) soutient le réseau de chaleur urbain de Châteaubriant depuis sa réalisation et ne cesse d’accompagner la Ville dans ces démarches novatrices qui d’ailleurs ont été présentées en décembre 2015 à la COP21 à Paris.

L’association AMORCE (premier réseau français d’information, de partage d’expériences et d’accompagnement des collectivités dans le développement durable) soutient ce projet d’envergure et novateur en France, en le valorisant auprès de ses abonnés, qui d’ailleurs viennent en grand nombre visiter la chaufferie-bois.

La Ville de Châteaubriant est engagée pour la croissance verte et poursuit ses actions en faveur du développement durable.

Quelques chiffres: 1 700 m² de surface capteurs, 1 MW de puissance, réinjection prévue de 900 MWh solaires par an sur la boucle de retour du réseau de chaleur. Stockage de 210 m3 qui permettra de restituer la chaleur accumulée la veille. En hiver, lorsque la centrale ne fonctionnera pas, ce stockage permettra de conserver l'eau chaude provenant de la chaudière bois de manière à améliorer le rendement de la chaudière. Coût estimé à 1,5 millions € HT, financé à 70% par l'ADEME, sous condition d'une maitrise d'ouvrage portée par la Ville.

 

 

Voreppe

C'est à l'automne 2015 que Voreppe a mis en service son premier réseau de chaleur bois énergie, alimentant en chauffage et eau chaude sanitaire près de 800 logements et 14 bâtiments publics. La ville a engagé la réalisation d'un second réseau de chaleur pour desservir le quartier des Banettes, contrat confié à Veolia et sa filiale, ECHM. Celle-ci a conçu et réalisé une chaufferie biomasse d'une puissance de 500 kW. Les travaux ont démarré en décembre 2016, et la mise en service est prévue pour juillet 2017, avec une exploitation d'une durée de 4 ans, jusqu'au 31 juillet 2021. Ce réseau de chaleur de 800 mètres linéaires desservira une quinzaine de bâtiments, dont une piscine, un EHPAD, deux écoles, des logements collectifs et individuels.

Lors de la consultation, la régie Voreppe Chaleur bois a souhaité ouvrir la possibilité aux candidats de proposer d'autres moyens de production d'énergies renouvelables, notamment le solaire thermique. ECHM a proposé un projet novateur et ambitieux, correspondant aux attentes de la collectivité, avec un appoint par production solaire représentant 6,5% de la production totale. Premier réseau de chauffage urbain à fonctionner avec une production de chaleur solaire en Auvergne-Rhône-Alpes, il s'agit du 3ème sur le territoire français.

 

Le réseau de chaleur en chiffres

  • Longueur : 800 mètres
  • Production totale : 1,5 GWh/an
  • Centrale thermique solaire de 200m² (100 MWh/an)
  • Chaudière bois de 500 kW
  • Appoint et secours : chaufferie gaz de la piscine municipale
  • Bâtiments desservis : école maternelle et primaire, Ehpad, piscine, et à terme une centaine de logements
  • Coût: 1,36 million €, dont 0,7 million € financés par l'ADEME.

Montmélian (en cours)

Montmélian est une commune de 4 000 habitants située au sein du Territoire Cœur de Savoie qui regroupe 43 communes et 34 000 habitants, à 300 m d’altitude, à 15 km de Chambéry et à 50 km de Grenoble. La commune est par ailleurs connue en France et en Europe comme ville pilote dans le domaine de l’énergie solaire, politique qu’elle développe depuis 1983. La commune compte 1564 m² de panneaux solaires thermiques soit 390 m² pour 1000 habitants (10 fois plus que la moyenne nationale qui est de 32 m²).
Championne de France de l’énergie solaire durant de nombreuses années, elle est l’une des quatre premières collectivités locales de France à s’être vue attribuer en décembre 2007 le label européen Cit’ergie pour l’exemplarité de sa politique “Energie-climat”, un label renouvelé en 2012.

La ville développe pour 2018 le nouveau quartier solaire « Triangle Sud », avec l’objectif de couvrir 50 % des besoins en énergie primaire par les énergies renouvelables et particulièrement le solaire, en s’appuyant sur un réseau de chaleur novateur destiné à répondre à 80 % de la demande thermique des 1 000 nouveaux logements. Le projet du Triangle Sud poursuit la dynamique d’innovation. Dans son nouveau PLU, la commune se fixe pour objectif d’accueillir une population nouvelle et de répondre aux besoins en logement de demain. Aux côtés d’un certain nombre de sites en renouvellement urbain, le Triangle Sud est confirmé comme zone d’urbanisation future avec une ambition environnementale forte : réaliser un quartier intégrant un réseau de chaleur solaire avec un taux de couverture solaire des besoins thermiques de 80%. L’étude d’urbanisme pré-opérationnelle pour la conception d’ensemble d’un nouveau quartier de 800 à 1000 logements a été lancée en 2012 sur cette base.


 

 

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