Dossier : Mieux utiliser la chaleur

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Réseaux de chaleur : une utilisation inégale dans le monde

L’utilisation des réseaux de chaleur est très contrastée dans le monde. Les États-Unis, qui en ont été le berceau à partir de 1877, n’assurent avec eux que 4 % de leurs besoins (voir encadré ci-dessous). La Russie est championne du monde (55 %) mais avec des réseaux petits et vieillis. La Chine se développe très vite. L’Europe présente de grandes disparités.

fr - Chaleur : une utilisation inégale dans le monde
La ville de New York est dotée d'un des plus grands et des plus anciens réseaux de chaleur © AFP / D.EMMERT

Une utilisation contrastée de la chaleur dans le monde

La France comptait en 2020 près de 800 réseaux de chaleur, essentiellement en zones urbaines. 

Les réseaux de chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière... destinés à chauffer les habitations existent depuis des décennies dans le monde et leur développement est très inégal1.

La Russie est championne du monde, avec plus de 17 000 systèmes de chauffage, desservant 44 millions de clients.  Elle représente à elle seule 55 % de la puissanceEn physique, la puissance représente la quantité d'énergie fournie par un système par unité de temps...  de chauffage urbain installée dans le monde. Mais il s’agit de petits réseaux, anciens et souvent mal entretenus, même si des efforts sont menés pour en moderniser la technique et la gestion (voir le décryptage « Moscou, une ville en transformation »). Ils sont alimentés à 98 % par des énergies fossiles, dont 75 % de gaz naturel.

En Chine, le chauffage urbain n’est apparu que dans les années 1980, mais il est moderne et se développe rapidement, parallèlement à la croissance du pays. En novembre 2020, la Chine a réalisé une première mondiale en récupérant la chaleur de la centrale nucléaireInstallation industrielle permettant de mettre en œuvre de manière contrôlée la fission de noyaux atomiques pour produire de la chaleur... de Haiyang, entre Pékin et Shanghai. A terme, la chaleur nucléaire, qui est bas carbone, devrait alimenter toute la ville de Haiyang (660 000 habitants)2.

Le Japon, qui développe fortement les « communautés énergétiques » au niveau des quartiers (voir le décryptage « Japon : la dynamique des « communautés intelligentes »), conçoit des réseaux de chaleur et des réseaux de froid, ces derniers devenant les plus importants.

En Europe, quelque 6 000 réseaux de chaleur et de froid chauffent 100 millions d’habitants dans 32 pays, avec des situations très différentes d’un pays à l’autre. Des taux de pénétration de 50 % sont atteints dans les pays scandinaves (et même 98 % à Copenhague, au Danemark). Il est de 95 % en Islande grâce à la géothermieLe terme géothermie désigne à la fois la science qui étudie les phénomènes thermiques internes au globe terrestre... . L’Allemagne (13 %) est bien mieux placée que la France (5 %) qui précède de peu le Royaume-Uni et les Pays-Bas. En Europe, 240 réseaux sont alimentés par la géothermie avec un recours croissant aux pompes à chaleur ( voir le dossier « Géothermie »).

En France, un observatoire des réseaux de chaleur a été mis en place3 Il a dénombré plus de 781 réseaux de chaleur, majoritairement situés dans les grands centres urbains. On estime à 3 millions le nombre de personnes raccordées dans le secteur résidentiel et 3 autres millions celles chauffées par un tel système dans le tertiaire (enseignement, administrations, santé…)

100 millions : le nombre de citoyens européens, dans 32 pays, qui bénéficient de quelque 6 000 réseaux de chaleur.

Quelques exemples de réseaux 

  • Dunkerque et Chevilly-Larue (France)

Le réseau de chauffage urbain des Deux Synthes à Dunkerque, lancé à partir de 1985, constitue le plus grand réseau français de récupération de chaleur industrielle, grâce à la présence du site sidérurgique d’ArcelorMittal4. Deux hottes de captation récupèrent la chaleur issue des hauts fourneaux. Elle assure de 55 à 60 % de la chaleur totale du réseau, le complément étant apporté par des centrales de cogénération La cogénération consiste à produire en même temps et grâce à la même installation de la chaleur (énergie thermique) et de l’électricité... (électricité + chaleur). Via 50 km de canalisation, la chaleur est distribuée à 180 bâtiments, 6 000 logements sociaux et privés, le centre hospitalier, des établissements scolaires et d’autres installations publiques. Le système est neutre carbone (hors installation) et 90 % des poussières industrielles sont récupérées, améliorant la qualité de l’air.

Le réseau de chaleur des communes de Chevilly-Larue, l’Haÿ-les-Roses et Villejuif, en Ile-de-France, utilise un autre type de source : une nappe aquifèreUn aquifère est une formation géologique (ou une roche) réservoir contenant une nappe d'eau souterraine... géothermique à plus de 1 500 mètres de profondeur dont la température varie de 57 à 85 °C. Créé en 1985 et rénové en 2016, il dessert environ 45 000 habitants, via 29 réseaux, ce qui en fait le plus grand réseau de chaleur géothermique d’Europe4.

 

  • Göteborg (Suède)

60 % des habitants de l’agglomération de Göteborg, la deuxième ville suédoise, sont alimentés en chaleur et en eau chaude par un système collectif. La chaleur est assurée à 80 % par les processus de récupération (27 % par l’incinérationL’incinération est une technique de transformation des déchets en énergie... des déchets, 30 % par la chaleur des raffineries, 19 % par celle des centrales électriques, et 5 % par les eaux usées). Les sources renouvelables assurant 15 % de la production directe, les énergies fossiles ne représentent plus que 5 %. La caractéristique la plus remarquable du système est son développement très progressif, grâce à une action continue des autorités. Tout démarre en 1953, avec une, puis deux centrales au fuel. Dans les années 70, devant la montée du prix du pétrolePétrole non raffiné. , les solutions alternatives sont poussées, avec la récupération de la chaleur des eaux usées, de l’incinération de déchets et de deux raffineries. En 1990, un réseau de froid est ajouté, en utilisant les eaux d’une rivière. L’an 2000 voit l’arrivée de centrales à bois.
 

  • Fredericia (Danemark)

Grande ville portuaire du Danemark, Fredericia installa à partir de 1983 un réseau de chauffage urbain fondé sur la récupération de chaleur d’une usine d’engrais, d’une raffinerieUne raffinerie de pétrole est une installation industrielle dans laquelle on transforme le brut en produits pétroliers adaptés à différentes... et de centrales d’incinération. Quatre autres communes environnantes mirent en place des systèmes équivalents et s’interconnectèrent, donnant naissance à un vaste ensemble intégré, assurant l’alimentation de 55 000 foyers via un réseau de 75 km. Cette intégration reste la caractéristique du système : le pilotage, centralisé dans des salles de contrôle ultra modernes, assure un ensemble très performant, avec des pertes de chaleur réduites à 3 %. Il permet une économie annuelle estimée à 130 millions de litres de carburantsUn carburant est un combustible liquide (comme l'essence), gazeux (comme le GPLc) ou solide (comme un propergol)... fossiles.

 

Les vapeurs de New YorkDes nuages de vapeur qui surgissent du sous-sol et s’élèvent entre les gratte-ciel : l’image est partie intégrante du paysage new yorkais. La grande métropole nord-américaine a le plus grand réseau de chauffage urbain du monde et l’un des plus anciens - créé en 1882. Il irrigue Manhattan de ses 170 km de canalisations qui alimentent 1 800 bâtiments, de l'Empire State Building à l’immeuble des Nations Unies. Sa puissance est le double du réseau parisien, lui-même important. Notons que les volutes qui s’échappent du sous-sol ne sont pas des « fuites », mais proviennent du contact d’eaux souterraines avec les canalisations chaudes.

 

Sources :

(1) Voir CEREMA – Réseaux de chaleur et territoires
(2) Voir SFEN
(3) Site de l’observatoire
(4) Vidéo France 3
(5) Dossier CEREMA, "La centrale géothermique de Chevilly-Larue (94)"