Récupérer, valoriser et échanger l'énergie : réussir la transition énergétique avec les réseaux de chaleur et de froid

Élément majeur de la stratégie énergétique de Paris-Saclay, le réseau de chaleur et de froid du Campus urbain est un projet ambitieux mobilisant  des énergies renouvelables locales et s'intégrant dans un vaste réseau multi-énergies intelligent. Depuis 2019, l'infrastructure a été sélectionnée comme démonstrateur européen des réseaux de 5ème génération dans le cadre du projet européen D2Grids. Entretien avec Nicolas Eyraud, Directeur de projet "réseau de chaleur et de froid" à la direction de la stratégie de l'innovation, EPA Paris-Saclay

En quoi ce réseau de chaleur et de froid se distingue-t-il ?

NE-Le réseau de chaleur et de froid du Campus urbain participe au réseau multi-énergies intelligent Smart Energy Paris-Saclay. À cette échelle, il s’agit d’une première mondiale qui se fera en lien avec des industriels mais également par des partenariats de recherche avec les institutions présentes sur le territoire.

En quoi est-il innovant ?

NE-Le fait que ce réseau raccorde entre eux des bâtiments eux-mêmes extrêmement performants et qu’il ouvre des perspectives de gestion vertueuse de l’énergie et de coopération scientifique en font un des principaux démonstrateurs technologiques en France.

Depuis quand la nappe de l’Albien est-elle une ressource énergétique ?

NE-Cette nappe a été utilisée à plusieurs reprises, notamment par un forage à Orsay creusé il y a un siècle, et beaucoup plus récemment pour alimenter des réseaux de chaleur à Issy-les-Moulineaux et sur la ZAC Clichy-Batignolles par exemple. La surface souterraine exploitable de cette nappe occupe une bonne part de la moitié ouest de l’Île-de-France.

Réseau de chaleur forages 2, Moulon, © Carlos Ayesta

En quoi est-elle liée au développement du plateau de Saclay et depuis quand ?

NE-Dès 2012, les équipes de l’EPA se sont interrogées sur la meilleure manière d’alimenter en énergie les futurs bâtiments des quartiers de Moulon et de l’École polytechnique. La question qui se posait à l’époque était de savoir s’il était préférable ou non de concevoir un système fédérateur. Après un temps d’études, le choix s’est porté sur un équipement mutualisé plus performant et moins coûteux qui irriguerait ces deux quartiers. Très vite, la nappe de l’Albien est apparue comme la première solution viable puisqu’elle peut couvrir 42% des besoins de chaleur. Mais il en existe d’autres, telles que la biomasse (valorisation des résidus agricoles ou forestiers en les brûlant ou en les transformant en gaz vert), ou la récupération de chaleur fatale, émise par certains bâtiments aux process très particuliers tels que le Synchrotron SOLEIL, l’accélérateur de particules, ou encore IDRIS le centre majeur du CNRS pour le calcul numérique intensif de très haute performance qui héberge des super calculateurs.

Depuis quand ce réseau de chaleur fonctionne-t-il ?

NE-Sa mise en service se déroule de manière progressive. Les travaux liés à l’installation des réseaux ont commencé en 2016, date à laquelle les premiers bâtiments ont été raccordés et chauffés, comme l’ENSAE  des logements étudiants, un restaurant inter-entreprises sur le quartier de l’École polytechnique. Fin 2016, nous avons poursuivi la mission en mettant en service le réseau dans les nouveaux bâtiments de CentraleSupélec et des logements étudiants.

Tous les bâtiments à construire sur le Campus urbain seront-ils systématiquement raccordés à ce réseau de chaleur ?

NE-En tant qu’aménageur, nous imposons le raccordement au réseau de tous les projets immobiliers à venir : écoles, logements, bureaux ou équipements publics comme des gymnases, la piscine de Moulon et l’hôpital à Corbeville. Le réseau de chaleur et de froid de Paris-Saclay fournit à la fois du chauffage, de l’eau chaude sanitaire et de l’eau glacée à 7°C qui servira notamment pour le rafraîchissement de certains laboratoires ou de salles serveurs qui, ont besoin de l’être toute l’année.

La logique est celle d’un réseau d’échange, concrètement comment cela va-t-il fonctionner ?

NE-L’ensemble des installations thermiques, pompes à chaleur, sous-stations d’échanges, sera géré de manière coordonnée pour optimiser la distribution d’énergie en fonction des différents usages et des caractéristiques des bâtiments mais aussi du coût des énergies et de leur intensité carbone. Par exemple, le chauffage des bâtiments tertiaires et d’éducation, peu occupés ou vides à partir de 18 heures, pourront être mis en veille au moment où les besoins des logements augmentent.

A-t-on déjà une idée des bénéfices que ce réseau de chaleur peut engendrer ?

NE-Le taux de couverture en énergie renouvelable de l’énergie produite atteindra 62%. Les émissions de gaz carbonique seront considérablement réduites avec une teneur inférieure à 100g de C92 par kWh ; c’est deux fois moins que le gaz. Les bénéfices sont donc environnementaux mais aussi économiques avec une énergie à un prix compétitif à court terme et stable sur le long terme. Ils seront aussi industriels car rien ne se perd ! Jusqu’ici on rejetait la chaleur dégagée par la production de froid ou par certains process industriels ou de recherche. Le réseau de Paris-Saclay récupère, valorise et échange toutes ces énergies. Enfin, sur le plan patrimonial, les infrastructures sont pensées pour avoir une très longue durée de vie. L’idée force est vraiment de construire une smart city, c’est-à-dire des quartiers sans déchets et où tout est ressource.

Installations centralisées du réseau de chaleur et de froid, © Carlos Ayesta

Y a-t-il d’autres énergies auxquelles vous ferez appel ?

NE-Parce qu’il est difficile de dimensionner des installations d’énergie renouvelable capables de répondre à de fortes consommations qui ont lieu quelques jours par an, il est prévu des chaufferies à gaz en complément. Elles fourniront une énergie d’appoint lors des pics de consommation. L’électricité, quant à elle, couvre un tiers des besoins et concerne l’alimentation des pompes à chaleur. Nous envisageons également de procéder à un stockage d’énergie, par exemple au moyen d’un grand bassin dans lequel serait conservée l’eau chaude toute l’année. L’idée force est d’optimiser constamment les échanges entre production et consommation, selon les heures et les saisons.

Quel est le rôle de la boucle tempérée ?

NE-La boucle tempérée est la colonne vertébrale du réseau de chaleur. Ce système de circulation va pomper dans la nappe de l’Albien –une eau à 30°C– dont la chaleur entre ensuite dans la boucle tempérée, il n’y a pas de perte en volume d’eau, seule la chaleur est prélevée.

Cette boucle tempérée va desservir des sous-stations d’îlots où se trouvent les pompes à chaleur qui, par un transfert de calories, produisent l’eau chaude à 60°C et de l’eau glacée à 7°C, le circuit nécessitant deux réseaux –le chaud et le froid– afin d’alimenter chacun des bâtiments.

Les bâtiments auront-ils leur propre autonomie ?

NE-Chaque bâtiment sera autonome, car le réseau de chaleur s’arrête en pied d’immeuble. La gestion du chauffage à proprement parlé appartiendra à l’immeuble qui la confiera à un exploitant, c’est exactement le même principe que pour la fourniture du gaz. Dans les immeubles de logements, la répartition de la facturation d’énergie sera établie par le gestionnaire de l’immeuble en fonction des consommations de chaque utilisateur via un compteur individuel.

Si cette nappe d’Albien n’avait pas existé, qu’auriez-vous fait ?

NE-Nous aurions privilégié les autres sources d’énergies renouvelables ou réfléchi à un autre système énergétique, car l’architecture de notre réseau de chaleur a été conçue sur mesure pour s’adapter au contexte local, à la fois en termes de besoins liés aux usages du Campus urbain et de ressources disponibles.

 

Le réseau de chaleur et de froid du Campus urbain

Le réseau de chaleur et de froid est l’infrastructure clé capable de répondre à ces nouveaux enjeux et valoriser de manière optimale des énergies locales et renouvelables. Cette réponse est collective, même si elle n’est pas la plus facile à mettre en oeuvre s’agissant de quartiers aussi diversifiés, où l’on trouvera aussi bien des logements, des bureaux que des laboratoires neufs et anciens. Reste que l’excellence énergétique ne doit pas être réservée à quelques privilégiés ni être la somme d’une collection de bâtiments à énergie positive.

Parce qu’il est le trait d’union entre différents réseaux énergétiques, le réseau de chaleur et de froid est la première brique d’un projet de gestion intelligente et dynamique de l’énergie sous toutes ses formes : le Smart Energy Paris- Saclay. Il multipliera les possibilités d’atteindre à chaque instant un optimum énergétique territorial.

Une énergie maîtrisée

Élément majeur de la stratégie énergétique de Paris-Saclay, le réseau de chaleur et de froid du Campus urbain mobilise une source d’énergie renouvelable à la fois locale et quasi-inépuisable : la géothermie dans l’Albien –une nappe d’eau souterraine située à près de 700m de profondeur qui fournit de la chaleur à 30°C. Grâce à la géothermie, le coût de l’énergie sera maîtrisé et stable dans le temps. L’utilisation d’une boucle tempérée rend possible la récupération de sources d’énergie résiduelle qui ne sont pas aujourd’hui valorisées, comme par exemple, la chaleur fatale des grands centres de calcul et dont le potentiel est estimé à plus de 10 Méga Watt dans le campus Paris-Saclay. Le réseau n’est donc pas qu’un moyen de distribuer de la chaleur renouvelable : il est conçu comme le support d’échanges énergétique entre les bâtiments.

Un opérateur public

Afin de mettre en oeuvre ce réseau de chaleur et de froid, le Conseil d’administration de l’EPA a adopté en 2014 le principe d’assurer la maîtrise d’ouvrage de la première phase opérationnelle (2015-2022) sous la forme d’un Contrat de conception, réalisation, exploitation et maintenance (CREM)  avec le groupe Idex, et en sous-traitance avec un groupement d’entreprises composé des sociétés Idex Énergies et Egis Projects.

Le CREM permet aussi d’intégrer le projet de réseau de chaleur et de froid au Smart Energy Paris-Saclay et à d’autres acteurs. Ceux-ci pourront alors interagir avec le réseau et proposer des solutions de production, de stockage ou de mise à disposition de l’énergie. Une fois optimisé, le réseau pourra être géré et exploité directement par les collectivités locales.

Entretien extrait du rapport "Praxis : L'innovation de tous les temps ; Paris-Saclay du Néolithique à aujourd'hui" (PDF)

 réseau de chaleur
 chauffage
 refroidissement
 géothermie
 énergies renouvelables

Auteur de la page


  • Autres actualités

    Plus d'articles

    Sur les mêmes thèmes

     réseau de chaleur
     chauffage
     refroidissement
     géothermie
     énergies renouvelables