RES-DHC, un projet européen H2020 pour accélérer la décarbonation des réseaux de chaleur et de froid en Auvergne-Rhône-Alpes
Auvergne Rhône Alpes
En Auvergne-Rhône-Alpes, il existe près de 250 réseaux de chaleur et de froid, soit près de 1 000 km de canalisations. La part des énergies renouvelables dans la production représente 69% des 4800 TWh produits annuellement, selon les données de 2021. Les acteurs régionaux sont impliqués depuis 2020 dans un projet européen H2020, RES-DHC, qui vise à augmenter de 1% par an la part de renouvelable de cette production. Un objectif en phase avec la directive européenne RED II, mais qui nécessite de mobiliser des sources renouvelables jusqu’ici peu exploitées : le solaire thermique, la géothermie, la chaleur fatale.
Une stratégie et un plan d’action au service de la décarbonation des réseaux de chaleur et de froid
Les données de l’observatoire régional ORCAE sont sans appel : hormis la biomasse et la récupération de chaleur sur les incinérateurs, aucune autre filière d’énergie renouvelable thermique ne perce dans les réseaux de chaleur et de froid.
Plusieurs facteurs sont identifiés :
- Ces énergies produisent à des températures incompatibles avec le fonctionnement en température et en pression de la plupart des réseaux actuels. Il est donc nécessaire de trouver des solutions techniques permettant leur valorisation.
- Les acteurs des réseaux de chaleur ne sont pas toujours très sensibles à ces solutions, notamment par manque de références connues ou marqués par leurs habitudes de conception.
- Les contrats de délégation de service public qui régissent l’exploitation de la majorité des réseaux de chaleur publics sont des véhicules juridiques longs et complexes. Ils freinent, par leur lourdeur, les acteurs dans la recherche de solutions techniques innovantes pouvant apparaître en cours de contrat.
- Le modèle économique, du fait de la faible diffusion des solutions, reste encore à éprouver, dans un contexte de volatilité des prix des énergies conventionnelles.
Ces constats partagés ont permis aux acteurs régionaux de mettre en place une stratégie et un plan d’une dizaine d’actions concertées permettant de lever les freins identifiés.
Des outils pour faciliter la décision et la conception
Afin de faciliter la décarbonation des réseaux, le CEA développe des outils numériques permettant aux collectivités, bureaux d’études et opérateurs de réseaux de mieux intégrer et opérer les équipements de production dans les réseaux. Le logiciel Districtlab-H (start-up issue du CEA en cours de création pour la commercialisation du logiciel, https://www.districtlab.eu/) propose, quant à lui, des fonctionnalités permettant d’optimiser le design et l’opération des réseaux thermiques urbains, notamment grâce à un noyau dédié à la simulation thermo-hydraulique (voir figure ci-dessous).
Le logiciel ENRSim (codéveloppé avec l’INES PFE et INDDIGO), disponible en téléchargement libre, propose quant à lui une assistance à la définition et l’optimisation des architectures des systèmes de production et de stockage de chaleur intégrant aussi des énergies renouvelables (chaudière biomasse, solaire thermique, pompe à chaleur…).
La planification, une nécessité pour anticiper les difficultés
Trouver du foncier disponible pour du stockage de chaleur ou l’implantation de solaire thermique, à proximité d’un réseau existant en zone urbaine, c’est une gageure. Mobiliser des sources de chaleur exploitables sur un lac, une nappe ou un site industriel, ça s’anticipe.
La planification est donc essentielle. Le schéma directeur réseau est un outil fondamental pour tracer l’avenir du réseau de chaleur ou de froid et anticiper les difficultés urbanistiques et foncières.
En amont, l’outil de visualisation interactive de données TerriSTORY®, développé par Auvergne-Rhône-Alpes Energie Environnement (AURA-EE), permet désormais d’identifier les possibilités de déploiement des solutions de décarbonation et les opportunités de développement des réseaux.
Un travail en collaboration avec les agences d’urbanisme d’Auvergne-Rhône-Alpes permet également de cibler les zones de friches qui pourraient convenir pour des utilités liées aux réseaux de chaleur.
La réduction des températures, un préalable nécessaire
Un des leviers clé de la décarbonation des réseaux de chaleur est l’abaissement des températures de fonctionnement des réseaux, qui conditionnent la mise en œuvre de sources de chaleur renouvelables ou de récupération.
La distribution de chaleur à basse température et basse pression (avec des températures d'alimentation inférieures à 70 °C) augmentera la rentabilité de la mise en œuvre de la chaleur géothermique, des pompes à chaleur, de la chaleur résiduelle industrielle, des capteurs solaires thermiques, des condenseurs de combustion de gaz et des stockages de chaleur dans les systèmes de chauffage urbain.
La distribution de chaleur à basse température, associée à des prix du carbone plus élevés, seront un moteur économique clé pour atteindre les objectifs de décarbonation des réseaux et les réductions des émissions de dioxyde de carbone pour 2030. Le logiciel DistrictLab-H vient également soutenir cette stratégie de réduction des températures de fonctionnement.
Développer une vision intégrée de la chaine de la valeur
Les acteurs des réseaux de chaleur ont besoin d’un accompagnement soutenu pour mobiliser les moyens techniques, financiers, juridiques, fonciers indispensables à l’émergence de ces filières énergies renouvelables nouvelles.
Le projet RES-DHC permet aux acteurs d’Auvergne-Rhône-Alpes de se retrouver régulièrement pour faire avancer la connaissance et le déploiement de solutions de décarbonation des réseaux de chaleur et de froid. Visites d’étude au Danemark, webinaires sur le solaire thermique et la géothermie, séminaires et conférences sur la performance énergétique des réseaux… Les échanges entre les différents types d’acteurs (collectivités, exploitants, bureaux d’études, aménageurs, urbanistes, financeurs…) permettent de partager les solutions et de donner de la visibilité.
L’INES PFE et AURA-EE apportent une expertise spécifique sur le solaire thermique et réalisent des études d’opportunité pour les collectivités disposant de réseaux en régie qui ont un potentiel avéré. Des formations sont également organisées pour les bureaux d’études et exploitants sur le solaire thermique et la géothermie.
Des financements complémentaires sont aussi en train d’être mobilisés : le FEDER, sur le solaire thermique et le stockage, le dispositif des certificats d’économie d’énergie CEE et les programmes européens type ELENA, permettant de financer l’ingénierie, y compris juridique, nécessaire pour lever les barrières contractuelles des DSP… A cet effet, le projet RES-DHC permet de mobiliser un prestataire dédié au montage de dossier de financement.
La route est encore longue, les planètes commencent seulement à s’aligner, mais ces sujets qui rebutaient initialement commencent à être sérieusement étudiés par les acteurs régionaux des réseaux de chaleur. Les aménageurs sont quant à eux convaincus que la transition énergétique passera par les réseaux, ou ne passera pas…
Un article signé Nicolas Picou - Auvergne-Rhône-Alpes Énergie Environnement (AURA-EE)
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