Brunssum, site pilote du projet D2Grids, fait green mine !
D2Grids Project
Dans le cadre du projet D2Grids, qui promeut la 5e génération de réseaux de chaleur et de froid depuis 2018, nous nous sommes entretenus avec Jibbe Bertholet, data analyste, à propos du déploiement de réseaux de chaleur et de froid de 5e génération sur le site pilote de Brunssum aux Pays-Bas.
Pouvez-vous nous en dire plus sur les raisons pour lesquelles Brunssum a postulé au projet D2Grids ?
Le site pilote de Brunssum est géré par Mijnwater B.V. Mijnwater s’est développée en 2005 en distribuant des réseaux de chaleur et de froid dans une ville voisine de Brunssum, Heerlen. Ces réseaux utilisent des mines – car nous sommes situés dans une zone minière – afin de produire de l’énergie. Beaucoup considèrent le réseau de Mijnwater à Heerlen comme le premier réseau de froid de 5ème génération au monde. Ce réseau s’est beaucoup étendu à travers divers réseaux et projets, mais tous ces nouveaux réseaux sont liés au tout premier.
C’est là où Brunssum est devenu novateur : l’idée était que si un réseau thermique intelligent est capable d'utiliser suffisamment de sources d’énergie vertes locales et de stockage, la disponibilité d'un réservoir d'eau de mine n'est plus une condition préalable au développement de ce type de réseaux 5GDHC. Ainsi, le concept 5GDHC peut être déployé dans diverses zones urbaines potentielles. Le site pilote de Brunssum est conçu comme un réseau autonome, non relié à un autre réseau ou à une source minière. À partir de cette idée de projet, Mijnwater a posé sa candidature au projet D2Grids, et est est devenue le partenaire principal. Travailler dans un tel projet international est - à mon avis - très intéressant en raison du partage des connaissances et de l'expérience entre les différents partenaires.
Qu'est-ce qui a été réalisé et que reste-t-il à faire sur ce réseau 5GDHC ?
Actuellement, Brunssum est un mini réseau 5GDHC : 200 logements ont été raccordés et utilisent un système de stockage d'énergie thermique en aquifère (ATES) combiné à des pompes à chaleur pour assurer le chauffage, le refroidissement/la climatisation et la production d'eau chaude sanitaire.
Cependant, le système ATES est actuellement déséquilibré, ce qui signifie que plus de chaleur est extraite de la source qu'elle n'est réinjectée, et qu'il s'épuise lentement. Cette situation n'est pas conforme au concept de la 5GDHC, dont le premier principe est d’avoir une boucle énergétique fermée. La principale raison est que le plan initial prévoyait de raccorder jusqu'à 1 000 habitations ainsi que des bâtiments commerciaux. Cela aurait permis de répartir les types de demande et d'augmenter le flux d'échange de chaleur entre les utilisateurs finaux. Pour des raisons politiques et économiques, cette expansion a été retardée, ce qui a créé un déséquilibre dans le système.
Il faut donc trouver un moyen d'équilibrer l'ATES à court terme. Cette solution a été soutenue par l'"appel à la capitalisation" du projet, autrement dit la demande d’extension. Le plan initial était d'ajouter des panneaux solaires photovoltaïques, thermiques et hybrides sur les toits, mais en raison d'un manque d'espace, cela n'a pas été possible. Le plan B consistera donc à installer une pompe à chaleur aérothermique pour produire de la chaleur supplémentaire au système pendant l'été.
Comme nous l'avons déjà mentionné, le site de Brunssum est un site pilote en phase d’aménagement. Pour devenir un réseau de 5e génération à part entière, il devrait se développer de manière significative. Aujourd’hui, il est nécessaire de raccorder davantage de bâtiments de services publics et de logements afin de permettre l'échange de chaleur et de froid entre ces raccordements, afin de fonctionner pleinement comme un réseau 5GDHC.
Le projet D2Grids a été élargi pour renforcer les synergies entre les énergies renouvelables et les réseaux de chaleur et de froid innovants. Pourquoi et comment Brunssum a-t-il décidé d'y participer ?
Il est difficile de répondre aujourd’hui à cette question. Pour qu’un réseau de chaleur et de froid ait les caractéristiques d’un réseau de 5e génération, il doit respecter au mieux les cinq principes qui définissent ce concept. Par exemple, le réseau va pouvoir utiliser plus de sources de chaleur comme la chaleur fatale du fait de son circuit fermé et des échanges induits entre utilisateurs ou encore d’autres sources d’énergies renouvelables basse température variées à l’échelle du territoire comme la géothermie peu profonde et basse température.
Le site pilote de Brunssum ne se concentre aujourd’hui que sur la mise en place d’un réseau autonome, donc ce n’est pas encore un véritable réseau de 5ème génération. Pour cela, le réseau doit être connecté à différents types de bâtiments, avec différents besoins en énergie. Aujourd’hui seuls des logements classiques y sont rattachés. Par exemple, un supermarché a besoin de froid toute l’année pour ses réfrigérateurs, tandis que les logements ont les mêmes besoins à un moment précis (lorsqu’il fait chaud tous les logements ont besoin de climatisation, lorsqu’il fait froid, tous les logements ont besoin d’être réchauffés).
Pour éviter une demande importante en approvisionnement énergétique externe, il est nécessaire de diversifier les consommateurs, avec par exemple des supermarchés, magasins, bureaux et data centers. Cette diversité signifie que l'énergie peut être partagée entre ces consommateurs par l'intermédiaire du réseau, ce qui fait d’eux des "consom’acteurs". De plus, les basses températures du réseau permettent d'injecter dans le réseau des sources d'énergie renouvelables de faible qualité et/ou la chaleur et le froid des déchets industriels. En revanche, les réseaux à basse température utilisant l'énergie des mines, des eaux usées, de l'aquathermie, etc. ne peuvent pas être utilisés directement pour fournir de l'eau chaude à 70 ou 80 degrés aux consommateurs. C'est pourquoi des pompes à chaleur décentralisées sont utilisées (dans les bâtiments ou dans les quartiers) pour augmenter les températures d'approvisionnement. Néanmoins, les sources d'énergie telles que les mines ou les stations d'épuration des eaux usées peuvent fournir de grandes quantités d'énergie (de basse qualité) pour alimenter ces pompes à chaleur locales et les faire fonctionner à un niveau de performance élevé.
Deux raisons principales ont motivé la demande d'extension (appel à propositions Interreg NWE). La première était d'ajouter de la chaleur locale au système puisqu'il était déséquilibré par l'utilisation de l'aquifère comme source unique. La seconde raison était la tendance à la congestion nette du réseau électrique. Nous voulions étudier l'impact de la 5GDHC sur la réduction des pics de consommation d'électricité en nous basant sur l'interaction entre différents secteurs.
Jusqu'à présent, le site pilote de Brunssum s'est principalement concentré sur la manière d'exploiter un réseau à distance avec un système ATES. Il ne s'agit donc pas encore véritablement d'un réseau 5GDHC.
Afin d'augmenter la synergie du réseau, des sources vertes substantielles devraient être ajoutées, comme des panneaux photovoltaïques, photovoltaïques thermiques ou solaires thermiques. Par ailleurs, des systèmes de stockage thermique et de batteries devraient être ajoutés au système. Ces caractéristiques étaient prévues pour cet appel à capitalisation, mais elles ont été retardées. Une solution alternative est une pompe à chaleur à air.
Quels sont les messages clés que vous souhaitez faire passer ?
Je pense que l'un des messages les plus importants que nous voulons faire passer est que nous devons adopter une approche ascendante, en forme d'entonnoir : quelle est la demande énergétique d'un bâtiment, d'un groupe de bâtiments et de l'ensemble du quartier, quelles sont les sources d'énergie locales disponibles, par exemple, les supermarchés, les datacenters, l'énergie géothermique, etc. Déterminez si cela est suffisant ou si vous avez besoin d’autre chose, par exemple une centrale d'énergie solaire, un système solaire thermique, etc.
Ce n'est qu'ensuite qu'il est possible de décider si un site convient ou non à un réseau de chaleur et de froid de 5e génération. Il est également nécessaire d'examiner l'investissement requis, le dimensionnement nécessaire et la question de savoir s'il reste du budget pour le reste du projet. Le réseau de chaleur et de froid de 5e génération n'est donc pas forcément la meilleure option pour toutes les régions !
Plus généralement, les réseaux de chaleur et de froid de 5ème génération reposent sur plusieurs principes qui définissent le concept et que l'on peut retrouver dans cet article.
Le projet D2Grids a également développé des indicateurs clés (KPI) qui peuvent être utilisés pour évaluer l'efficacité du concept.
Vous souhaitez développer un réseau de chaleur et de froid ? N'hésitez pas à nous contacter :
Gert Moermans : [email protected]
Jibbe Bertholet : [email protected]
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