D2Grids et le conseil municipal de Nottingham à l'avant-garde d'un avenir prometteur pour l'énergie minière au Royaume-Uni

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D2Grids Project

1904 Dernière modification le 24/04/2020 - 10:54
D2Grids et le conseil municipal de Nottingham à l'avant-garde d'un avenir prometteur pour l'énergie minière au Royaume-Uni

En tant que partenaire actif du projet D2Grids, le conseil municipal de Nottingham chargera l'autorité du charbon d'entreprendre une étude sur l'énergie minière pour un projet pilote de réseau de chauffage urbain au Crabtree Farm Estate, Bullwell, Nottingham, Royaume-Uni. Une soixantaine de maisons gérées par un fournisseur de logements sociaux pourraient bénéficier de ce projet, qui constituera un banc d'essai essentiel pour l'expansion de la technologie dans la région. Ce projet s'inscrit dans le sillage des aspirations du conseil municipal à devenir la première ville neutre en carbone du Royaume-Uni d'ici 2028. 

Nottingham a une riche histoire d'exploitation minière et de production de charbon qui a créé de la richesse économique et alimenté l'innovation. Nombre de ces villes du Royaume-Uni ont été développées grâce à leurs réserves de charbon. Environ un quart des foyers et des entreprises du Royaume-Uni sont situés dans des zones charbonnières. Cela signifie qu'il y a un bon chevauchement entre les zones charbonnières et la demande de chaleur. Suite à l'abandon des mines profondes du Royaume-Uni, de nombreuses anciennes communautés minières connaissent encore des niveaux élevés de dénuement social. L'utilisation de la chaleur des mines offre une solution pour la fourniture de chaleur à faible teneur en carbone lors d'une urgence climatique, qui peut également apporter des améliorations économiques et environnementales dans les lieux qui ont alimenté la croissance historique, industrielle et économique du Royaume-Uni.


Potentiel au Royaume-Uni

Au cours du siècle dernier, 15 milliards de tonnes de charbon ont été extraites du sous-sol britannique. Bien que le charbon soit extrait, commercialisé et brûlé depuis longtemps, les vides abandonnés contiennent de l'eau chaude qui pourrait être utilisée de nombreuses fois comme source de chaleur à faible teneur en carbone. L'eau dans les mines est tiède, à des températures de 12 à 20°C. Il est certain qu'elle n'est pas assez chaude pour prendre un bain, mais en utilisant une pompe à chaleur, les températures peuvent être augmentées à une température plus confortable de 40 à 50°C. La pompe à chaleur nécessite une alimentation électrique, mais c'est un appareil économe en énergie, car on peut s'attendre à obtenir 3 à 5 kW de chaleur (ou plus) de la pompe à chaleur pour chaque kW d'alimentation électrique.  Comme la teneur en carbone de l'électricité diminue avec l'écologisation du réseau, les émissions de carbone diminuent et les mines abandonnées du Royaume-Uni pourraient contribuer de manière significative à la décarbonisation de la demande de chaleur du Royaume-Uni pour de nombreuses années à venir.

L'autorité britannique du charbon est propriétaire des infrastructures minières abandonnées et gère plus de 75 systèmes de traitement des eaux minières dans tout le Royaume-Uni. On estime que l'eau qui s'écoule naturellement des mines abandonnées, ou qui en est pompée, contient plus de 80 MW de chaleur. Au Royaume-Uni, il existe déjà plusieurs sites où l'énergie thermique est extraite et utilisée utilement dans les installations de traitement des eaux de mine - et il est possible d'augmenter considérablement cette quantité. 

L'extraction de chaleur à partir du traitement des eaux de mine n'est que la partie émergée de l'iceberg du potentiel énergétique des mines au Royaume-Uni. Il existe une très grande ressource de chaleur dans les mines où aucun traitement de l'eau n'est actuellement nécessaire. L'Autorité du charbon estime que toutes les mines abandonnées et inondées du Royaume-Uni ont le potentiel pour répondre durablement à tous les besoins de chauffage des zones charbonnières. Les anciennes exploitations minières offrent également un potentiel de stockage de la chaleur.  
On accède à l'énergie de la mine en forant des trous dans les chantiers afin d'extraire l'eau de la mine dont on retire environ 5°C en la faisant passer par un échangeur de chaleur qui est en interface avec une pompe à chaleur, avant que l'eau refroidie ne soit réinjectée dans les chantiers. Il est normal d'extraire l'eau d'une veine plus profonde et de la réinjecter dans une veine moins profonde. Pour développer ces systèmes, il est nécessaire de demander l'autorisation de l'Autorité du charbon qui possède l'infrastructure souterraine et qui a l'expérience du forage dans les terrains miniers. Il est également important de bien comprendre comment les mines sont configurées pour augmenter les chances de trouver un bon écoulement de l'eau, ce qui est nécessaire pour amener la chaleur à la surface.
Pour explorer et maximiser le potentiel de l'énergie minière au Royaume-Uni, l'Autorité du charbon élargit actuellement son rôle traditionnel et met en place une équipe renforcée pour l'énergie minière.
 


Où cela a-t-il déjà été fait ?

Une trentaine de projets d'énergie minière existent dans le monde, ils opèrent à différentes échelles et approvisionnent divers utilisateurs finaux, qu'il s'agisse de mines en activité ou de mines abandonnées. Cela fait de l'énergie minière une source de chaleur très polyvalente, mais rend difficile la généralisation des coûts d'investissement, de développement et d'exploitation, car sa configuration est fortement liée à la nature et à l'étendue des travaux miniers sous-jacents.

Un réseau de chaleur à grande échelle pour l'énergie des mines, très performant, fonctionne à Heerlen aux Pays-Bas depuis plus de dix ans (les exploitants du réseau de Heerlen sont également partenaires de D2Grids). Ce système permet de chauffer et de refroidir 200 000 m2 de bâtiments neufs et rénovés à usage mixte grâce à un réseau de chaleur de 7 km. Ce projet a permis une régénération économique grâce aux revenus générés par la vente de chaleur qui sont conservés dans la région plutôt que d'être versés à un fournisseur d'énergie national. En Pologne, l'eau pompée d'une mine de charbon opérationnelle est utilisée avec des pompes à chaleur pour chauffer les puits où les mineurs se lavent à la fin de leur rotation et en Espagne, l'eau de la mine de Barredo à Mieres est utilisée pour chauffer un hôpital.

Au Royaume-Uni, un système énergétique minier commercial fournit environ 4MW de chauffage pour deux entrepôts de vin et est considéré comme le plus grand système de chauffage géothermique du Royaume-Uni. Cela souligne le potentiel de fournir non seulement de la chaleur domestique à partir de l'énergie de la mine, mais aussi une série d'industries qui ont besoin de chaleur à basse température, comme l'horticulture.
 

En quoi consistera l'étude de Nottingham ?

L'étude de faisabilité de la Crabtree Farm consistera à examiner les plans d'abandon de la mine dans la région et à recueillir des données sur la qualité et le débit de l'eau à partir de tous les registres historiques, des systèmes de traitement des eaux de la mine à proximité et des points de surveillance de l'Autorité du charbon. Les plans et les cartes de la mine seront utilisés pour identifier le nombre de filons travaillés dans la zone et évaluer l'étendue et la profondeur des travaux. Pour un schéma de chauffage de la mine, l'idéal est que plusieurs filons soient présents afin que l'eau puisse être extraite d'un filon plus profond et réinjectée dans un filon moins profond après extraction de la chaleur, ce qui réduit le risque de refroidissement de la source. Il est également nécessaire de cibler les filons qui sont inondés, c'est pourquoi il est important de connaître la profondeur de l'eau de mine sous la surface. Une fois cette opération terminée, des zones cibles peuvent être sélectionnées et si le projet est poursuivi, ces informations seront utilisées comme base pour le forage de puits.


Regard vers l'avenir

Au Royaume-Uni, l'énergie des mines présente un intérêt croissant pour le gouvernement national et les autorités locales, qui élaborent des stratégies de décarbonisation, ainsi que pour ceux qui promeuvent et développent les réseaux de chaleur. Outre les travaux de Nottingham par le biais de D2Grids, de nombreux autres projets sont en cours de réalisation pour accroître l'utilisation de l'énergie des mines au Royaume-Uni.
À Seaham, dans le comté de Durham au nord-est de l'Angleterre, un nouveau projet de 1 500 maisons, ainsi qu'une école et des magasins, sera alimenté en chaleur par le système de traitement des eaux de la mine adjacente de Dawdon, qui peut fournir jusqu'à 6 MW de chaleur. Parallèlement, le conseil municipal du comté de Bridgend, dans le sud du Pays de Galles, développe également un projet visant à extraire la chaleur des anciens chantiers de la mine de charbon de Caerau pour chauffer environ 200 maisons et autres bâtiments situés à proximité.

Pour replacer le potentiel énergétique des mines dans le contexte du paysage énergétique britannique, plus de la moitié de la demande énergétique du Royaume-Uni est actuellement utilisée pour produire de la chaleur, dont une grande partie est consommée par le secteur domestique. La majeure partie de cette chaleur est fournie par la combustion du gaz. Le Royaume-Uni est un importateur net de gaz depuis plus de dix ans, ce qui a créé des dépendances vis-à-vis d'autres pays pour maintenir l'approvisionnement. Outre l'amélioration de notre sécurité énergétique, nous devons également décarboner nos approvisionnements en énergie pour atteindre les objectifs de réduction des émissions de carbone et lutter contre le réchauffement climatique. L'énergie minière offre une solution prometteuse pour la décarbonisation de la chaleur à l'échelle dans les anciennes zones minières. Le potentiel de développement de cet héritage et de réutilisation des infrastructures créées par nos ancêtres pour l'approvisionnement futur en chaleur offre une opportunité vraiment intéressante. 
 
Un article de Charlotte Adams (Autorité du charbon) et Philip James (Conseil municipal de Nottingham)


En savoir plus sur le projet D2Grids 

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