[D2Grids] Quel est l'avenir de l'approvisionnement en chaleur dans les villes?

Rédigé par

D2Grids Project

1494 Dernière modification le 13/01/2020 - 10:46
[D2Grids] Quel est l'avenir de l'approvisionnement en chaleur dans les villes?

Chaque automne aux Pays-Bas, le chauffage est remis en marche dans de nombreuses maisons, impliquant une consommation de gaz naturel considérable. En 2050, l'approvisionnement en gaz naturel des bâtiments du pays sera coupé afin d'assurer un avenir plus durable et plus écologique. Comment les Néerlandais vont-ils chauffer leurs maisons sans utiliser le gaz naturel ? Quelles sont les solutions innovantes pour chauffer les maisons dans les villes ?

Stef Boesten, doctorant, étudie comment les bâtiments des villes peuvent être chauffés à l'avenir, en partie dans le cadre du projet EU-INTERRREG D2Grids. L'Open University des Pays-Bas est un partenaire important de ce projet et est responsable de la stratégie à long terme ainsi que de la formation et de l'éducation. Le projet D2Grids comprend cinq sites pilotes dans le nord-ouest de l'Europe qui expérimentent des systèmes innovants de chauffage et de refroidissement urbains de cinquième génération. En menant des études pilotes dès maintenant, il est possible d'acquérir une grande expérience des nouvelles techniques de chauffage des maisons avant d'éliminer complètement les combustibles fossiles.

L’urgence d’un nouvel approvisionnement en chaleur

« Actuellement, aux Pays-Bas, nous utilisons principalement du gaz naturel provenant d'un seul gisement de gaz dans la province de Groningue pour le chauffage des habitations et des locaux commerciaux. Comme la production de gaz de ce gisement provoque actuellement de graves tremblements de terre dans les zones habitées, la production de gaz naturel est réduite à un rythme accéléré jusqu'à son arrêt complet d'ici 2022. D'ici là, les Pays-Bas ne seront plus en mesure de répondre à leurs besoins en gaz et devront importer du gaz naturel de pays comme les États-Unis, la Russie et la Norvège. Bien que le gaz naturel soit le combustible fossile le moins polluant, cette importation augmentera les émissions de gaz à effet de serre par rapport à l'utilisation de gaz provenant de gisements nationaux ». Bien que l’arrêt de la production de gaz à Groningue soit l'occasion de rechercher des moyens alternatifs de chauffage des bâtiments, l’étude de nouveaux concepts de chauffage répond également à des enjeux géopolitiques, financiers et de durabilité. En Europe, le chauffage des bâtiments est responsable d'environ 40% de la consommation d'énergie et les émissions de CO2 doivent être réduites dans le monde entier. Pour ce faire, les réseaux de chaleur et les systèmes locaux utilisant des sources de chaleur durables constituent des réponses pertinentes et les technologies sont nombreuses. On peut citer par exemple l'extraction de la chaleur du sous-sol (géothermie) ou des eaux de surface (énergie hydro-thermique), mais aussi la chaleur solaire ou la chaleur résiduelle provenant de diverses sources comme le traitement des déchets, les centrales électriques et les centres de données.

Le sous-sol comme lieu de stockage

Le défi consiste à stocker la chaleur quelque part pour l'utiliser au besoin. A Beijum à Groningen, cette méthode est appliquée avec succès depuis 1984. Un groupe de maisons et d'autres bâtiments sont connectés à un réseau de chaleur qui est alimenté par des capteurs solaires. La chaleur est stockée dans le sol. Aux Pays-Bas, le sous-sol est souvent bien adapté à cet usage : il y a par exemple deux couches aquifères sableuses, séparées par des couches d'argile peu perméables à l'eau. L'eau potable est extraite de la couche plus profonde, mais la couche supérieure d'eau stagnante est idéale pour le stockage de la chaleur. Les grands immeubles de bureaux utilisent souvent déjà le stockage souterrain de la chaleur et du froid pour chauffer et refroidir les bâtiments".

Des solutions durables

Une autre possibilité consiste à relier les quartiers aux centrales à biomasse, comme dans le quartier Meerhoven d'Eindhoven. Les maisons sont alors chauffées par la chaleur dégagée par la combustion des élagages. A cette échelle, c'est une solution assez durable : les élagages sont brûlés et fournissent de l'électricité et de la chaleur. Le bois utilisé à cette fin pousse localement. Cependant, l'approvisionnement en biomasse n'est pas modulable : tout ce bois d’élagage doit provenir de quelque part et lorsque nous devons abattre des forêts en Amérique du Nord, par exemple, par manque d'approvisionnement local, la solution n'est plus "durable". Les réseaux de chaleur à partir de sources renouvelables sont une bonne idée, mais nous devons nous efforcer de trouver des solutions à long terme, explique Stef. On peut ici faire une comparaison avec le réseau électrique, où diverses sources locales sont connectées à un réseau plus vaste, comme les panneaux solaires et les éoliennes. C'est là où doivent se diriger notre réseau de chaleur, vers des sources de chaleur renouvelables locales qui peuvent être connectées à de grands réseaux de chaleur pour obtenir des solutions permanentes''.

Refroidissement et chauffage

Grâce à une conception intelligente du refroidissement et du chauffage, l'eau chaude peut être stockée, notamment pour être utilisée en hiver. Dans un article publié récemment, Stef et ses collègues expliquent comment les réseaux de chauffage et de refroidissement de cinquième génération peuvent approvisionner les villes avec des énergies renouvelables. Pendant une grande partie de l'année, les bâtiments, tels que les écoles, ont besoin de refroidissement au lieu de chauffage. L'eau froide qu'ils utilisent à cette fin est réchauffée lorsqu'elle est renvoyée dans le réseau. En hiver, vous pouvez utiliser cette eau chaude pour le chauffage. Ce principe d'échange de chaleur et de froid est actuellement appliqué dans les cas pilotes de D2Grids. En plus d'un système de chauffage, les immeubles d'habitation, les magasins et les maisons sont également équipés d'un système de refroidissement. A l'avenir, les étés chauds seront plus fréquents, le refroidissement prendra donc une importance croissante.

 

Communauté D2Grids, réseaux de chaleur et de froid 5e génération (5GDHC)
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Température ambiante

Un des principaux défis de la recherche réside dans la température d’alimentation des réseaux. Avec les réseaux de cinquième génération, la température est beaucoup plus basse, 40-50 degrés, que la température atteinte par une chaudière de chauffage central, 70-90 degrés. Cela représente un changement majeur dans la façon dont les gens chauffent leur maison. Le chauffage par le sol convient parfaitement aux températures plus basses. Cependant, cela peut représenter un investissement important et n'est pas toujours possible. Dans tous les cas, il est important de bien isoler les maisons : l'isolation des murs creux, le double vitrage et l'isolation du toit permettent de réduire la quantité de chaleur qui s'échappe et de faire en sorte qu'il fasse plus chaud dans la maison. Bien sûr, l'intention n'est pas que les gens souffrent du froid". Dans le projet, Stef examine les possibilités physiques des réseaux de chaleur intelligents et la manière d'impliquer les utilisateurs finaux. Alors que dans l'ancien système, ils sont principalement des consommateurs de chaleur, dans un réseau de chaleur intelligent, tout le monde peut être à la fois consommateur et producteur. Comment engager un dialogue constructif avec les habitants afin de créer de nouveaux réseaux de chaleur ? Quelle température le réseau de chaleur doit-il avoir pour atteindre un équilibre optimal entre les pertes de chaleur, la puissance et les coûts de construction ? Quelles sont les interventions minimales nécessaires dans le logement pour rendre le climat intérieur confortable ? Quelle doit être la taille des pompes (à chaleur) et des solutions de stockage ? Ce sont toutes des questions auxquelles nous cherchons actuellement des réponses à l'aide des recherches menées sur les sites pilotes, afin de pouvoir à l'avenir chauffer les quartiers et les villes de manière durable.

 

Crédit photo : Martin Adams via Unsplash

Article en ligne : https://www.ou.nl/-/toekomst-warmtevoorziening-steden

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