Usage de la chaleur : les obstacles à surmonter

Publié le 16.09.2014

Lycée

Technologie

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La chaîne qui conduit la de son point de production à son point d’utilisation comporte de nombreux maillons…Les relier n’est pas une tâche facile. Cela implique des adaptations techniques, des investissements, des réglementations et une volonté politique.

Salle de contrôle centralisée régulant un réseau de chaleur

Plusieurs questions et défis se posent avant de bâtir des réseaux de chaleur :

Faire coïncider l’offre et la demande : Le chauffage des bâtiments n’est nécessaire que 6 à 7 mois sur 12. Et encore, dans cette période utile, il y a des « pics » et des « creux », selon les sautes de températures et les périodes diurnes et nocturnes. La demande est donc fluctuante. Mais l’offre l’est aussi ! Le site industriel qui produit la chaleur peut réduire son activité ou connaître des périodes de maintenance, parfois de plusieurs mois. La solution sera – mais avec bien sûr un coût supplémentaire - le stockage de la chaleur en sous-sol, réalimentant ainsi les sources géothermiques, ou, pour des périodes courtes, dans des cuves bien isolées associées aux réseaux de chaleur. Le transporte la chaleur avec le minimum de pertes, comme le avec le gaz et l’ avec le pétrole…
Abolir les distances : Les lieux de grande production ponctuelle de chaleur fatale, notamment les centrales thermiques ou les grandes installations industrielles, sont rarement proches des lieux de consommation. Il faut prévoir des « caloducs », qui peuvent transporter de la chaleur sur 100 km avec moins de 2% de perte. Mais leur efficacité dépend de la température assurée au départ, qui doit être élevée.
Choisir entre chaleur et électricité : Un cas exemplaire est celui du nucléaire. En théorie, la chaleur fatale, c’est-à-dire perdue, des centrales électronucléaires atteint en France 77 Mtep par an, donc beaucoup plus que toute la chaleur nécessaire au chauffage de tous les bâtiments de France… C’est la « disponibilité théorique ». Mais il s’agit d’une chaleur à basse température (entre 12 et 25°C de plus que la température ambiante) qui est inexploitable et intransportable en l’état. Il faudrait la porter à 140°C, ce qui impose de diminuer la production d’électricité. En matière de « disponibilité pratique », les chiffres sont moins spectaculaires : selon EDF, une diminution de 6% de la production électrique permettrait de libérer un potentiel de chaleur de 13 Mtep.
Densifier les réseaux de chaleur : A l’arrivée, il est souhaitable d’avoir un réseau de chaleur efficace pour distribuer l’énergie. Si Paris intra-muros à depuis longtemps un système assez bien développé, de nombreuses villes françaises n’en ont pas. En installer dans les quartiers déjà bâtis est un casse-tête. Pour les quartiers neufs, de nombreux experts plaident pour une obligation de les prévoir, dans le cadre de l’aménagement des VRD (Voiries et Réseaux divers), comme on installe déjà les réseaux d’eau pluviale, de câbles ou de fibres optiques.
Le besoin de dispositions réglementaires et fiscales : Les systèmes de soutien à la récupération de chaleur et l’installation de réseaux existent, mais les investissements restent encore en France largement à la charge des entreprises concernées. D’autres pays, comme le Danemark, sont plus offensifs dans ce domaine. Un Fonds chaleur, mis en place à la suite du Grenelle de l’environnement et géré par l’ADEME, a été doté d’1,2 milliard d'euros sur 5 ans. Il doit permettre la production supplémentaire de 5,5 millions de tep de chaleur renouvelable ou de récupération à l'horizon 2021.
Faire des choix stratégiques à long terme : L’effort actuel des pouvoirs publics français porte sur la réduction de la consommation énergétique des bâtiments. La réglementation dite RT 2020 imposée aux nouveaux projets immobiliers après 2020 vise à aller vers des bâtiments à énergie positive, produisant eux-mêmes de l’énergie et dont la consommation pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire se limitera à quelques dizaines de kWh par an et par m2. Mais alors quelle sera la rentabilisation de grandes conduites et réseaux de chaleur, conçus de façon centralisée et à des coûts élevés ? Leur amortissement se trouvera allongé au fur et à mesure de l’entrée en service des bâtiments « positifs ». Dans ce contexte, des experts plaident pour des micro-réseaux de chaleur, avec une utilisation locale de sources diffuses.

Les industriels face à la récupération

Pour un site industriel, la première démarche consiste à optimiser les réglages de son processus de combustion et de réduire au maximum les pertes. Puis la mise en place d’échangeurs thermiques et de hottes permet d’exploiter la chaleur fatale. Elle peut l’être en interne, pour améliorer le rendement du processus ou pour chauffer les locaux. Elle peut aussi être utilisée pour produire localement de l’électricité, qui permettra à l’entreprise de faire face aux coupures de courant, fréquentes dans de nombreux pays, ou d’apporter un complément lors des périodes de pointe de consommation. L’électricité peut aussi être réintégrée sur le réseau ou revendue à un autre industriel de la zone.