5ème génération de réseaux de chaleur : 5 indicateurs clés de performance pour évaluer votre système

En Septembre 2021, les partenaires du projet européen D2GRIDS se sont réunis pour une session de trois jours. L'objectif ? Déterminer un ensemble d'indicateurs clés de performance (KPIs) pour quantifier les principes fondamentaux de la 5GDHC. Ces KPIs permettront de mieux comprendre les performances des réseaux énergétiques actuels. Dans cet article, vous découvrirez comment les 5 principes des réseaux de chaleur et de froid urbains de 5ème génération peuvent être évalués à l'aide d'indicateurs concrets.

L'objectif : définir un benchmark des réseaux 5GDHC

Afin de définir un point de référence ambitieux, mais réaliste pour comparer les réseaux 5GDHC aux réseaux moins performants, les données de plusieurs réseaux de chaleur et de froid seront nécessaires. Elles permettront de voir comment leurs indicateurs se classent par rapport aux indicateurs clés de performance définis par le projet D2Grids.

Travaillez-vous sur un réseau de chaleur et de froid qui pourrait être évalué selon les KPIs ? Découvrez comment nous envoyer vos données à la fin de cet article !

Les 5 indicateurs clés de performance

Les principes avec leurs indicateurs clés de performance sont :

1. Une boucle énergétique fermée

Le premier principe concerne l'autosuffisance du système énergétique grâce à l'utilisation de sources internes (durables) et à l'optimisation des échanges (de chaleur et de froid) entre les bâtiments des consommateurs. Un système 5GDHC idéal fonctionne en circuit fermé, c'est-à-dire que l'énergie doit provenir exclusivement de sources situées à l'intérieur des limites du système. L'un des défis ici est que la boucle doit fonctionner toute l'année, le stockage de l'énergie joue donc également un rôle important.

Pour ce principe, deux KPIs ont été développés, l'un identifiant la part d'énergie échangée entre les bâtiments des consommateurs et l'autre indiquant la part d’énergie issue de sources internes. Lorsqu'un réseau 5GDHC est totalement autosuffisant, ce dernier indicateur atteint 100%. Lorsque des sources géothermiques sont utilisées, seule la quantité d'énergie qui peut être produite en maintenant la température moyenne annuelle de l’aquifère à son niveau habituel peut être considérée comme une source interne. Ceci est particulièrement intéressant lorsqu'on travaille avec des sources géothermiques profondes.

2. Valoriser l’énergie à faible valeur ajoutée

Le deuxième principe concerne la qualité des sources d'énergie. Pour rappel, le chauffage et le refroidissement de la plupart des bâtiments de nos villes ne nécessitent pas des sources d’énergie à très hautes ou très basses températures. La température d'un réseau 5GDHC doit donc être proche de la température ambiante/du sol pour correspondre à la demande de faible qualité (à faible pouvoir calorifique) de la plupart des consommateurs, afin que les sources d’énergie à haute température puissent être privilégiées pour les usages qui le nécessitent (process industriels, électricité, …). L’énergie à faible température est définie comme une énergie dont la température est comprise entre 10°C et 50°C. En outre, l'énergie doit provenir de sources d'énergie renouvelables. La chaleur résiduelle est également considérée comme une énergie renouvelable dans notre recherche, car il s'agit d'une énergie réutilisée, qui serait autrement perdue dans l'air.

3. Système décentralisé piloté par la demande 

Ce principe souligne l'importance de l'efficacité d'un système énergétique. L'énergie thermique doit parcourir la plus petite distance possible pour éviter les pertes et être aussi efficace que possible. Idéalement, tous les utilisateurs du réseau sont des « consom’acteurs » : ils consomment et produisent de l’énergie à la fois, l'approvisionnement en énergie est donc décentralisé. Afin de quantifier ce principe, les pertes d'énergie du système seront calculées. Un deuxième KPI mesure le nombre de sous-stations actives (une station où le niveau de température est modifié activement par des pompes à chaleur par exemple) par rapport au nombre d'utilisateurs finaux connectés au système.

4. Une approche intégrée des flux énergétiques

Le quatrième principe concerne l'(inter)connexion d'autres flux énergétiques (par exemple, le réseau électrique, la conversion de l'hydrogène, les centrales solaires, etc…) au réseau de chaleur et de froid. Il vise à éviter le gaspillage d'énergie entre les secteurs et à réduire les pics de charge. Ce KPI détermine la puissance énergétique minimale nécessaire pour que le réseau soit opérationnel. Cette puissance minimale virtuelle est comparée à la capacité nominale prévue (phase de conception) ou réellement installée (phase d'exploitation) du système. Cela permet d’identifier un éventuel surdimensionnement de l'installation.

5. Priorité aux sources locales

Le dernier principe concerne l'orientation locale du système. Une approche plus locale permet d'éviter les pertes d'énergie pendant le transport, de stimuler l'économie locale et même de créer des emplois locaux. Ce KPI évalue la performance locale d'un système pour les sources thermiques et électriques. Le KPI concernant les sources thermiques est déterminé en utilisant une catégorisation sur 4 niveaux : municipalité (< 10 km + sources internes), régional (< 50 km), national et international. L'électricité fournie au réseau de chaleur est classée en deux catégories : électricité autoproduite au sein du système ou électricité provenant du réseau électrique national.

Vers un ensemble de référence pour évaluer les réseaux 5GDHC.

L'ensemble des indicateurs clés de performance a été testé sur les cinq sites pilotes du projet D2Grids. Les premières données recueillies ont permis de commencer à définir une grille de lecture de la performance des réseaux 5GDHC, mais comme certains de ces réseaux ne fonctionnent pas encore à plein régime, ils n'atteignent pas encore tout leur potentiel. Par exemple, l’électricité nécessaire aux réseaux des sites pilotes est majoritairement issue du réseau électrique national. Mais cela va changer avec le 2e appel à capitalisation Interreg NWE et l'extension du projet avec les futurs panneaux solaires.

Aidez-nous et partagez vos données !

Si vous opérez, avez conçu ou connaissez un réseau de chaleur qu'IL vous semble pertinent de comparer aux réseaux de chaleur 5G, n’hésitez pas à nous contacter.

Nous ne sommes pas seulement intéressés par les réseaux 5GDHC, mais par toutes sortes de réseaux de chaleur et de froid, afin de pouvoir tester les KPIs sur un large panel de réseaux. Pour le réseau concerné, c'est une véritable opportunité de se comparer à d'autres réseaux et de comprendre comment il pourrait être amélioré.

Si vous êtes intéressé ou si vous avez des questions, des conseils ou des idées, n'hésitez pas à prendre contact avec nous.

Informations :

Jibbe Bertholet
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