Les réseaux de chaleur urbains intelligents basse température à énergie géothermique 

La chaleur renouvelable fera partie intégrante de la solution permettant d’atteindre les objectifs ambitieux de la transition énergétique. La géothermie est une source de chaleur renouvelable à fort potentiel en France et dans le monde. Son utilisation passe par la mise en place d’une boucle d’eau tempérée qui permet de valoriser cette ressource et de constituer la pierre angulaire d’un système intelligent multi-énergies.

De quoi est composé un réseau de chaleur basse température à énergie géothermique ?

Le réseau de chaleur géothermique basse température est composé des éléments suivants :

  • Un système de captage d’énergie géothermique à basse température constante (autour des 30°C) ;
  • Eventuellement un système d’appoint, gaz ou biomasse par exemple (70-100°C) ;
  • Une boucle tempérée, mutualisant l’énergie entre les différents points du réseau et alimentée par la source géothermique au moyen d’une installation centralisée d’échangeurs (20-30°C) ;
  • Des sous-stations d’ilot abritant des pompes à chaleur et thermo-frigo-pompes alimentées par la boucle tempérée et délivrant des calories et frigories aux consommateurs à la température de fonctionnement ;
  • Réseaux d’eau chaude et d’eau glacée : ils sont placés en aval des sous-stations d’ilot, et permettent de distribuer les calories et frigories jusqu’aux sous-stations de parcelle, postes de livraison de l’énergie (chaud : 50/60°C, froid : 10°C).

 

 

Quels sont les avantages de ces réseaux par-rapport à un réseau de chaleur classique ?

Le réseau de chaleur basse température peut être caractérisé par[1] :

  • Son évolutivité par rapport à un programme d’aménagement ;
  • De meilleures performances énergétiques (moins de pertes), environnementales (géothermie) et économiques
  • Son adaptabilité aux différentes demandes selon les usages des bâtiments (chaud et/ou froid)
  • Sa plus grande simplicité

De plus, la faible température du réseau facilite l’intégration d’intelligence pour un meilleur pilotage d’un ensemble multi-énergie pour la communauté.

 

Pourquoi et comment peut-on rendre intelligents les réseaux de chaleur ?

La mise en place d’intelligence dans les réseaux de chaleur permet d’apporter plusieurs bénéfices : éviter le recours à des énergies fossiles pour l’appoint de chaleur en hiver, éviter ou reporter des investissements de réseaux et/ou de systèmes de captage géothermique et valoriser la chaleur fatale.

Cela se fait grâce à l’apport de flexibilités qui permettent de synchroniser la consommation et la production, en jouant sur plusieurs échelles temporelles : court terme – heure, journée – et long terme – saisonnier.

Ces flexibilités peuvent prendre plusieurs formes :

  • Stockage thermique : Il peut être placé à différents points du réseau, boucle tempéré, réseau d’eau chaude et d’eau glacé ou encore en aval du point de livraison. Une grande capacité de stockage permet un équilibrage saisonnier de la chaleur. Il existe plusieurs technologies de stockage[2]: sensible en cuve ou souterrain, latent dans un matériau à changement de phase (MCP) ou encore thermochimique.
  • La gestion intelligente de la demande : Adapter la consommation à la production. Plusieurs systèmes et mécanismes sont possibles :
    • Des logiciels de coaching énergétique permettant d’inciter l’utilisateur grâce à des challenges collectifs par exemple ;
    • Un tarif différencié pour inciter économiquement l’utilisateur à consommer aux bons moments. Il faut pour cela majorer la part variable (€/kWh) de la facture lors des périodes de forte consommation ;
    • Un pilotage centralisé de la consommation par commandes envoyées à la GTB (Gestion technique du bâtiment).

 

géothermie

Figure 1 : Réseau de chaleur géothermique intelligent de Paris Saclay[3]

 

[1] http://www.afpg.asso.fr/parution-du-guide-de-la-boucle-deau-temperee-a-energie-geothermique/

[2] http://www.amorce.asso.fr/fr/espace-adherents/publications/rdc/developpement/le-stockage-thermique-dans-les-reseaux-de-chaleur/

[3] https://www.epaps.fr/projets/tous-les-projets/reseau-de-chaleur-et-de-froid/