Réseaux thermiques multi-ressources efficients et renouvelables

Acronyme: REMUER

Mots clés
Réseaux thermiques, efficacité énergétique, énergie renouvelable

Cadre du projet

Auteur(s)
Jérôme FAESSLER, Pierre HOLLMULLER, Bernard LACHAL, Loïc QUIQUEREZ

Responsable du projet
Bernard LACHAL, Jérôme FAESSLER

Participants extérieurs 
Représentants de SIG, CGC Energie, OCEN, communes de Meyrin, Onex et Thônex, CPEG, SPG, CONTI

Résumé

De nombreux exemples montrent que les réseaux thermiques permettent une valorisation intensive de ressources renouvelables comme la géothermie, la biomasse, le solaire ou les chaleurs fatales (issues de l’incinération des déchets, de la production d’électricité thermique ou des rejets thermiques industriels et/ou de datacenters). Le projet REMUER, inscrit dans un cadre extrêmement favorable au niveau cantonal, pourrait contribuer à développer au niveau régional, voir national, des compétences sur l’efficacité énergétique, ceci: 

• aussi bien pour la filière thermique qu’électrique ;
• en prenant en compte les synergies et les conflits entre ces deux filières ;
• et sans favoriser l’approche par l’offre ou par la demande (concept de «both side management», BSM).

La question de base est : Sachant que les réseaux sont très capitalistiques et qu’ils ont besoin d’une densité minimale pour être rentable, existent-t-il des modèles de développement coordonné afin de rendre les investissements dans le domaine de l’énergie les plus efficaces possible?

Pratiquement, ce projet sera l’occasion d’un travail de thèse financé de façon égale par SIG et l’Université, travail appuyé par un groupe interdisciplinaire. En complément, ce projet est composé de deux retours d’expériences approfondis sur des projets pilotés par SIG, l’un sur la liaison entre deux grands réseaux (l’un fossile, l’autre chaleur « fatale »), l’autre sur le développement d’un réseau local avec intégration de chaleur géothermique.

Etude de cas 1 : Etude de cas de la connexion des réseaux thermiques CADIOM (chaleur fatale) et  CADSIG (gaz) à Genève et perspectives d’évolution

Le suivi énergétique a permis d’établir le bilan énergétique complet du système sur l’année 2013-14. Grâce à la connexion des réseaux, la valorisation thermique de la chaleur fatale a été améliorée de 77 GWh. Elle représente désormais 222 GWh, soit 56% de la chaleur délivrée aux réseaux. Cette amélioration a permis d’éviter l’émission locale de 18 ktCO2. Un potentiel d’optimisation subsiste et pourrait permettre de récupérer une trentaine de GWh supplémentaires. Cette augmentation a induit une baisse de la production électrique de l’usine d’incinération de 15 GWh, qui se chiffre désormais à près de 110 GWh. Malgré cette baisse, le rendement global de l’usine d’incinération a été nettement amélioré, passant d’environ 40% à 49%.

L’investissement dans la connexion, pris en charge par les Services Industriels de Genève, a été d’environ 20 millions de CHF. Le coût de revient de la substitution d’énergie fossile atteint un peu plus de 2 cts/kWh.

Un modèle a été développé pour élaborer des scénarios concernant les extensions de réseau, l’évolution de la demande, l’intégration de ressources fatales/renouvelables, le rôle du stockage thermique et la concurrence entre le réseau et le solaire thermique décentralisé. La comparaison de scénarios a montré que le développement des réseaux et l’intégration de nouvelles ressources permettraient de réduire significativement les consommations d’énergies fossiles, offrant une vision complémentaire à une approche basée exclusivement sur la réduction drastique de la demande.

Figure : bilan énergétique de la liaison CADIOM-CADSIG sur l’année juin 2013 à juin 2014

Etude de cas 2 : Retour d’expérience sur la rénovation de la chaufferie de quartier de Laurana-Parc à Thônex (GE)

Situé à Thônex (GE), le complexe de Laurana parc comporte six bâtiments datant des années 60 (SRE d’environ 33’000 m²), initialement chauffés par une chaufferie à mazout couplée à un CAD de quartier. Dès 2007, cette chaufferie n’étant plus conforme aux exigences de l’Opair, il fut prévu de la remplacer par une production de chaleur combinée gaz / pompe à chaleur géothermique. Le projet s’accompagne d’une réfection complète du CAD et de la création de sous-stations décentralisées dans les immeubles. Le financement et la réalisation du projet ont été confiés à SIG, sous la forme d’un contracting énergétique. Le périmètre initial a été construit en 2011 et il est en cours d’extension.

Le suivi a porté tant sur les aspects énergétiques qu’économiques. Les objectifs principaux de ce suivi étaient :

• Analyser le système en fonctionnement réel ;
• Etablir le bilan énergétique (production, chauffage, eau chaude sanitaire – ECS) ;
• Evaluer le bon fonctionnement du champ de sondes géothermiques et de la pompe à chaleur (PAC) ;
• Comparer les performances du système par rapport à la situation initiale ;
• Caractériser le taux de couverture de la PAC et taux de couverture en énergie renouvelable ;
• Analyser le coût de production de la chaleur selon les coûts fixes et variables ;
• Evaluer l’effet de scénarios alternatifs ;

Le rapport final sera livré courant 2016

Publications
REMUER : des opportunités pour augmenter l’efficience énergétique et la pénétration du renouvelable dans le système énergétique ? Projet basé sur deux retours d’expérience (pdf)

Réseaux thermiques multi-ressources efficients et renouvelables: Etude de cas de la connexion des réseaux thermiques CADIOM (chaleur fatale) et CADSIG (gaz) à Genève et perspectives d’évolution, Quiquerez, Loic; Faessler, Jérôme; Lachal, Bernard Marie (pdf)

Connection of the two largest district heating networks of Geneva for a more efficient and renewable overall energy system: monitoring, analysis and simulation of different scenarios based on actual data, Quiquerez, Loic; Faessler, Jérôme (pdf)

Increasing waste heat recovery by connecting existing thermal networks Quiquerez, Loic; Faessler, Jérôme (pdf) 

Réseaux thermiques multi-ressources efficients et renouvelables : Retour d’expérience sur la rénovation de la chaufferie de quartier de Laurana-Parc à Thônex (GE) (pdf)

Implementation challenges of geothermal heat pump with gas boiler in existing district heating (pdf)

Début: 2012-10-01
Fin: 2016-04-01