[D2Grids] De l'extraction du charbon à l'extraction de chaleur : l'approvisionnement innovant en chaleur et en froid de terrains industriels et commerciaux à Bochum

En 1859, la mine de charbon « Dannenbaum » voit le jour à Bochum-Laer, faisant suite à une période d’extraction de surface au cours du 18ème siècle. Dannenbaum était l'une des 150 mines de la région de la Ruhr, la plus grande agglomération d'Allemagne. Jusqu'en 1958, la mine a été exploitée pendant près de 100 ans et a parfois atteint une production annuelle de plus de 700.000 tonnes. En huit niveaux, des profondeurs de plus de 800 m ont été atteintes.

Avec le déclin de la production de charbon dans la région de la Ruhr, les premiers changements ont commencé sur le site. La mine est fermée, mais en 1962, la société Adam Opel AG ouvre une usine automobile sur l'ancien site de la mine et produit - parfois avec plus de 20 000 employés - jusqu'à 360 000 voitures par an. Cette époque est révolue en 2014 avec la fermeture du site d’Opel.

Bochum et sa région étaient désormais confrontés à la question de savoir comment gérer le site et la région qui avaient été façonnés par l'industrie pendant plus de 200 ans. D'une part, on reconnaissait la possibilité d'une utilisation novatrice et durable du site ; d'autre part, il faudrait déployer de grands efforts pour préparer le site de manière à ce que de nouvelles utilisations deviennent possibles.

Point 51°7 - Perspective pour Bochum

La ville de Bochum et Opel ont fondé une société commune - Bochum Perspektive 2022 GmbH - pour préparer l'ensemble du site d'environ 70 hectares de manière à ce qu'il puisse continuer à être utilisé comme site industriel et commercial. La marque MARK 51°7 est le titre sous lequel l'ancienne friche industrielle est commercialisée. Les objectifs de la coopération entre la ville et l'ancien propriétaire Opel sont la préparation de la zone et la démolition des anciens bâtiments, le développement de l'infrastructure nécessaire, la création d'un concept pour l'utilisation de la zone et son aménagement et enfin la commercialisation des zones. Environ 130 millions d'euros - dont environ 65 millions d'euros de subventions publiques - ont été et sont nécessaires pour atteindre cet objectif. D'ici 2022, 45 ha de la surface devraient être commercialisés, 23 ha supplémentaires seront aménagés en espaces ouverts et en espaces verts.

Concept pour le développement et l'usage futurs

L'idée directrice pour l'implantation de nouvelles entreprises a toujours été de pouvoir offrir des emplois innovants et durables aux jeunes universitaires de Bochum et de la région de la Ruhr. Si les travaux se poursuivent avec autant de succès qu'auparavant, 6 000 personnes y produiront, rechercheront, développeront et travailleront déjà au cours de la décennie 2020.

Concept énergétique pour Bochum-Laer - La mine historique, une opportunité à saisir

Le nouveau développement de la zone a également soulevé la question de savoir comment l'approvisionnement futur en chauffage et en refroidissement des nouveaux propriétaires et utilisateurs devrait être assuré. Outre les alternatives classiques - l'approvisionnement en gaz naturel ou en chauffage urbain conventionnel- la Stadtwerke Bochum Holding et sa filiale FUW GmbH en tant que fournisseur d'énergie local ont discuté avec le Centre Géothermique International (GZB) de l'Université des Sciences Appliquées de Bochum en tant qu'institut de recherche d'un approvisionnement en chauffage et en refroidissement raccordé au réseau sur la base d'énergies renouvelables. Il s'est avéré que l'histoire de la région - l'ancienne mine - représente également un potentiel pour l'avenir. Des parties de l'ancienne mine, en particulier les sections de l'ancienne mine sur les huit niveaux, sont maintenant entièrement remplies d'eau et forment ainsi un vaste réservoir géothermique qui peut servir de base à un réseau de chauffage et de refroidissement.

Intéressé(e) ? Rejoignez la communauté D2Grids pour en savoir plus sur le projet.

Fourniture de chaleur et de froid à faible consommation d’énergie (Low-Ex) de la dernière génération

Pour l'approvisionnement durable de la Mark 51°7, un réseau de chauffage et de refroidissement à faible consommation d'énergie a été envisagé sur la base de la géothermie de l'ancienne mine, ce qui - conformément aux entreprises commerciales et industrielles tournées vers l'avenir - garantit un approvisionnement en énergie orienté vers l'avenir et économe en ressources.

Le réseau de chauffage et de refroidissement présente les caractéristiques suivantes :

• Développement du huitième niveau comme source de chaleur géothermique, 820m sous le niveau du sol, environ 30°C,
• Développement du quatrième niveau comme source de froid, 320m sous le niveau du sol, environ 18°C,
• Utilisation de pompes à chaleur ou de refroidisseurs pour augmenter ou diminuer les niveaux de température. Le froid (en mode chauffage de la pompe à chaleur) ou la chaleur (en mode refroidissement du refroidisseur) est remis en mémoire dans l'étage correspondant,
• Le fonctionnement du réseau de chauffage au niveau de température le plus bas (température aller 48°C, température retour 33°C), entraîne des pertes de réseau très faibles et permet une utilisation efficace de la pompe à chaleur,
• Le même principe s'applique au réseau de réfrigération 10°C / 16°C,
• Le coefficient de performance (COP) de la pompe à chaleur / du refroidisseur atteint 6 en mode chauffage et 5 en mode refroidissement,
• Le potentiel énergétique naturel de l'eau de mine peut être utilisé jusqu'à 85 % de la chaleur et du K
• Le potentiel énergétique naturel de l'eau de la mine peut couvrir jusqu'à 85 % des besoins en chauffage et en climatisation des consommateurs raccordés,
• Le reste des besoins en chauffage est couvert par le réseau de chauffage urbain de la société FUW GmbH, une filiale de Stadtwerke Bochum Holding. Les quantités de froid restantes sont générées par des systèmes de réfrigération conventionnels,
• Intégration de l'électricité photovoltaïque,
• Utilisation du stockage de chaleur et de froid, à la fois comme tampon et avec la possibilité de transférer la chaleur et le froid entre les clients (relations ProSumer).

Concept de la faible consommation d'énergie (Low-Ex) incluant le développement géothermique de la mine

Situation actuelle

À première vue, l'utilisation du potentiel souterrain de l'ancienne mine semble évidente. L'utilisation technique de la mine n'a pas encore été réalisée en Allemagne, mais il y a aussi de nombreuses questions ouvertes auxquelles il faut répondre à l'avance. Quelle est la position du propriétaire de l'ancienne mine au regard du droit minier en ce qui concerne les nouveaux types de plans d'utilisation ? Comment la mine et le sous-sol se comportent-ils en cas de modifications hydrauliques ou thermiques ? Quelle quantité de chaleur peut être extraite ou stockée de manière permanente dans les exploitations minières ? Comment peut-on effectuer des forages directionnels pour développer les quatrième et huitième niveaux comme prévu ?

Les Stadtwerke Bochum Holding, FUW GmbH et GZB se sont posé ces questions et bien d'autres encore. Dans le cadre du programme Interreg Europe du Nord-Ouest, les partenaires reçoivent un financement de projet (D2Grids) pour permettre le développement de la mine.

Le concept de forage et de développement est actuellement en cours d'élaboration, l'objectif étant de pouvoir mettre les deux puits en soumission en 2020. En même temps, Stadtwerke Bochum planifie le réseau de chauffage de surface, y compris la pompe à chaleur/le refroidisseur nécessaire, et vise déjà à acquérir un premier client de référence.

Image : vue du point 51°7 - état d'avancement de la construction

Vision pour l'avenir

Comme décrit ci-dessus, Stadtwerke Bochum est dans une première étape de négociation avec un premier client de référence. La fourniture comprendrait environ 960 MWh/a pour le chauffage et 400 MWh/a pour le refroidissement, avec des puissances correspondantes de 800 kW et 500 kW respectivement. En outre, une installation photovoltaïque de 90 kW de pointe est prévue, dont l'énergie électrique doit servir d'énergie d'entraînement pour la pompe à chaleur.

Le raccordement du client de référence n'est cependant qu'une première étape dans le développement de l'ensemble du site. Dans la phase finale, la société Stadtwerke Bochum pourra couvrir 80 % des besoins en chauffage et refroidissement du site - 11 400 MWh/a de chaleur et 6 800 MWh/a - jusqu'à 85 % grâce à la géothermie de la mine. Au moins 1 700 t de CO2 sont ainsi économisées chaque année.

Stadtwerke Bochum Holding, FUW GmbH et GZB sont convaincus que le projet - s'il est réalisé avec succès - peut également servir de référence pour d'autres communes, services municipaux et développeurs de projets. En Allemagne, la région de la Ruhr en particulier, mais aussi d'autres anciennes régions minières telles que la Sarre ou Aix-la-Chapelle, offrent un potentiel considérable qui peut être exploité grâce à des réseaux de chauffage et de refroidissement de dernière génération.

Contact et informations complémentaires

Stadtwerke Bochum Holding                                                    Centre international de géothermie

Dr. Frank Peper                                                                         Dipl.-Géophys. Gregor Bussmann

Senior Vice President                                                                Infrastructure et Applications projets de chauffage urbain, d'eau et d'énergie

Mail: Frank.Peper[a]Stadtwerke-Bochum.de                           Mail: Gregor.Bussmann[a]hs-bochum.de

Crédits photos : Photo 1 - Lutz Leitmann ; Image 2 - Bochum Perspektive 2022 GmbH, créé par skt umbaukultur - Partenariat des architectes, Bonn ; Image3 - Stadtwerke Bochum, FUW GmbH, Centre international de géothermie

En savoir plus sur le projet D2Grids