Du chauffage urbain issu d'une ancienne mine de charbon

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Publié par Marlie Dix

Mijnwater B.V. construit un nouveau réseau de tuyaux à Heerlen qui fournira du froid et du chauffage aux habitations, aux bureaux, aux magasins et aux entreprises industrielles. Il s'agit d'un réseau énergétique circulaire qui stocke la chaleur ou le froid pour une période ultérieure. Ce qui le rend unique, c'est qu'un tel réseau de chauffage et de refroidissement peut permettre d'économiser de 65 à 90 % de la consommation d'énergie dans n'importe quelle autre ville.

Le chauffage urbain des anciennes mines de charbon : l'or de l'énergie circulaire

En 2003, la municipalité de Heerlen a proposé de réaliser des forages d'essai dans les anciennes mines afin de trouver des sources d'énergie durables. Depuis leur fermeture il y a 60 ans, ces mines étaient inondées par les eaux souterraines. La municipalité a rapidement découvert que l'eau chauffée à une profondeur de 700 mètres pouvait être utilisée pour chauffer des bâtiments de manière durable. Heerlen a eu une initiative réussie : le projet "Mine Water".

Centrale électrique pour l'eau des mines

Pour les étapes suivantes de la mise en œuvre, le projet municipal a été converti en entreprise sociale en 2013 : Mijnwater B.V. Depuis lors, des travaux sont en cours sur la cinquième génération de chauffage et de refroidissement urbains, 5GDHC en abrégé. La première étape a consisté à forer une cinquième série de trous de forage, qui ont été reliés par un tuyau principal pour transporter l'énergie vers et depuis l'eau de la mine. Ensuite, 50 000 m2 de surface au sol dans des bâtiments ont été connectés à la première centrale électrique à eau de mine du monde. Des pompes à chaleur assurent la bonne température finale. La "colonne vertébrale" est la conduite principale qui relie le réservoir d'eau de la mine et a une longueur d'environ dix km. Il s'agit de la distance entre l'extrémité chaude et profonde de la mine (28°C) et l'extrémité plus froide et peu profonde (16°C). La colonne vertébrale transporte l'eau provenant des puits de la mine, y compris les gaz dissous et les minéraux. Cela entraîne des exigences particulières, notamment en ce qui concerne la pression de l'eau. C'est pourquoi une solution évidente consistait à construire un certain nombre de grilles en grappe selon le même principe, mais pour transporter de l'eau propre. Dans les installations souterraines, de grands échangeurs de chaleur assurent l'échange de chaleur et de froid entre la colonne vertébrale et chaque réseau en grappe.

Tampons

Le réseau de chauffage est à l'épreuve du temps, en partie parce qu'il ne dépend plus du gaz naturel, même pour le chauffage supplémentaire pendant les hivers rigoureux. L'eau chaude du robinet est produite par une petite pompe à chaleur et stockée dans une chaudière. Les deux font partie intégrante du système d'eau de la mine. Le principal avantage est que les pics de demande d'eau chaude sont couverts par le tampon thermique de la chaudière. De plus, la chaudière est contrôlée de manière optimale et est toujours remplie d'eau chaude pour les douches. La chaleur de la construction d'un bâtiment sert également de tampon.

L'eau du réseau de chauffage retient également la chaleur elle-même, ce qui permet potentiellement au réseau Mijnwater de réduire fortement les pics de demande de chaleur ou de froid. Par conséquent, la taille des systèmes reste limitée, ce qui constitue une mesure d'économie importante lorsqu'il s'agit de pompes à chaleur. Une gestion optimale de la demande de pointe permet aux réseaux de chauffage existants de desservir un plus grand nombre de raccordements, ce qui réduit l'investissement net par raccordement. Tout le monde en profite, car les coûts de l'investissement sont partagés sur un plus grand nombre de raccordements.

Communauté D2Grids, réseaux de chaleur et de froid 5e génération (5GDHC)
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Rôle des bâtiments

Un tel réseau de chauffage à basse température peut fonctionner en utilisant peu d'énergie externe. En effet, les pertes sont très faibles (environ 5%) et il y a un échange constant entre le chaud et le froid. Une condition importante est que les bâtiments aient été configurés pour un chauffage à basse température (< 55 °C). C'est déjà le cas pour de nombreux bâtiments, mais d'autres bâtiments peuvent être adaptés grâce à une isolation appropriée et, de préférence, à une ventilation avec récupération de chaleur (label de niveau A). De cette façon, les radiateurs existants ne devront pas être remplacés. Une autre option consiste à installer un chauffage et un refroidissement de l'air (supplémentaires) ou à ajouter un seul convecteur. Un grand avantage de l'insufflation d'air est que même les bâtiments existants peuvent être maintenus confortablement frais en été. Cela se fait en utilisant une faible puissance pour éviter les plaintes concernant le confort, mais pour 24 heures par jour. Les résidents ne paieront qu'une faible redevance pour cela, car fournir du froid signifie récolter de la chaleur. Et moins un bâtiment consomme d'énergie, plus les autres bâtiments peuvent être desservis par la même infrastructure. Tout le monde en profite. En outre, Mijnwater veut aider le secteur industriel à rendre sa propre utilisation de l'énergie plus efficace : en réutilisant la chaleur, par exemple, chaque fois que cela est possible, d'abord au sein de l'entreprise. La chaleur de repos à basse température qui reste alors est transportée vers la piscine publique de la région, les maisons, etc. par le réseau de Mijnwater. Ce qui reste finit par se retrouver dans la colonne vertébrale via le sous-sol du grappe pour être partagé avec d'autres grappes ou pour être stocké dans le réservoir d'eau souterrain de la mine.

Déploiement ailleurs

Le succès de la technologie de l'eau de mine sert d'exemple à d'autres villes qui recherchent ardemment des alternatives sans gaz naturel. En principe, il est possible de construire un réseau similaire dans d'autres villes qui, par exemple, relie le stockage d'énergie thermique (TES) existant aux maisons et autres sources de chaleur de la ville. Il peut s'agir par exemple de supermarchés (réfrigérés), de centres de données, d'immeubles de bureaux, etc. Installation d'un réseau local d'énergie thermique entraînera des économies importantes pour toutes les parties concernées. C'est parce que les plus gros investissements sont partagés ; c'est un défi qui doit être relevé à deux mains. La mise en place d'une telle collaboration nécessite un rôle de direction bien organisé, car plusieurs propriétaires d'immeubles devront travailler ensemble. La compagnie d'électricité n'est pas la seule à jouer un rôle important dans ce domaine, le gouvernement aussi. Un mini-réseau de 5GDHC doit avoir une certaine taille afin de couvrir l'infrastructure de base. Cela signifierait environ 30 000 m2 de surface de bâtiment, de préférence à usage mixte. Par exemple, un petit centre commercial, un certain nombre de bureaux, une école et 150 à 200 maisons. En collaboration avec les conseils scolaires et les associations de logement, les gouvernements municipaux peuvent assumer ce rôle de direction et servir de client de lancement. Dans le cadre du projet Interreg-NWE D2Grids, des experts étudient le fonctionnement de ce système et travaillent sur un modèle d'investissement. Mijnwater B.V. est le partenaire principal de ce projet d'une envergure de 20 millions d'euros. Les recherches menées par CE-Delft et IF-technologie montrent que jusqu'à trois millions de foyers aux Pays-Bas peuvent être déconnectés du gaz naturel grâce au 5GDHC. Pour le projet pilote national des districts sans gaz naturel, Mijnwater B.V. Heerlen déploie déjà le concept dans sa ville voisine, Brunssum. En plus des maisons nouvellement construites, il s'agit de la rénovation de projets de logement existants et de bâtiments privés. Mijnwater B.V. ne reliera pas Brunssum à la colonne vertébrale de Heerlen, mais développera plutôt le réseau thermique basé sur des systèmes TES connectés à un aquifère à 100 m de profondeur. Les systèmes TES fonctionnent comme un tampon et sont (temporairement) soutenus par des pompes à chaleur air/eau. Temporairement parce que de grands tampons ont également été prévus pour Brunssum, comme un Ecovat. Le plus grand atout reste le concept des 5GDHC.

Perspectives d'avenir

Le réseau 5GDHC a été adopté par la région urbaine de Parkstad-Limburg. Le document d'ambition PALET (Parkstad-Limburg Energy Transition) stipule que la région doit être neutre sur le plan énergétique d'ici 2040. Mijnwater y contribue de manière considérable en fournissant du chauffage et du refroidissement à presque tous les bâtiments d'ici 25 ans. La province a déclaré que le développement de Parkstad était le fer de lance de sa politique énergétique. Cela nous ramène à Heerlen. Avec un gouvernement local qui considère la transition énergétique comme une opportunité de bénéficier à la région. Avec le courage de prendre l'initiative en tant que gouvernement entrepreneur. Sans ce courage, nous n'aurions pas eu Mijnwater.

 

Marlie Dix

Marlie Dix (m.dix@mijnwater.com) travaille comme conseillère en communication chez Mijnwater B.V. (mijnwater.com).

Citation : "Le réseau local d'énergie thermique permettra à toutes les parties concernées de réaliser des économies importantes".

 Lien vers l'article original de Magazine Environment  (Tijdschrift Milieu) - NL 

Crédit photo: Pascal Moores

En savoir plus sur le projet D2Grids 

Modéré par : Alice Dupuy

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