Réseaux de chaleur

Le Mercredi 20 mars 2024

Les réseaux de chaleur, mis en place par les collectivités sur leurs territoires notamment afin de chauffer des bâtiments publics et privés à partir d'une chaufferie collective, permettent de mobiliser d'importants gisements d'énergie renouvelable difficiles d'accès ou d'exploitation, notamment en zones urbaines (bois-énergie, géothermie, chaleur de récupération...). Ces réseaux devront être fortement développés, modernisés, étendus et densifiés au cours des prochaines années, en les orientant au maximum vers les énergies renouvelables et de récupération afin de contribuer aux objectifs nationaux de la transition énergétique.

Présentation et enjeux des réseaux de chaleur

Qu’est-ce qu’un réseau de chaleur ?

Un réseau de chaleur est un système de distribution de chaleur produite de façon centralisée, permettant de desservir plusieurs usagers. Il comprend une ou plusieurs unités de production de chaleur, un réseau de distribution primaire dans lequel la chaleur est transportée par un fluide caloporteur, et un ensemble de sous-stations d’échange, à partir desquelles les bâtiments sont desservis par un réseau de distribution secondaire.

Tout réseau de chaleur comporte les principaux éléments suivants :

  • L’unité de production de chaleur qui peut être, par exemple, une usine d’incinération des ordures ménagères (UIOM), une chaufferie alimentée par un combustible (fioul, gaz, bois...), une centrale de géothermie profonde, etc. Généralement un réseau comporte une unité principale qui fonctionne en continu et une unité d’appoint utilisée en renfort pendant les heures de pointe, ou en remplacement lorsque cela est nécessaire.

  • Le réseau de distribution primaire composé de canalisations dans lesquelles la chaleur est transportée par un fluide caloporteur (vapeur ou eau chaude). Un circuit aller (rouge) transporte le fluide chaud issu de l’unité de production. Un circuit retour (bleu) ramène le fluide, qui s’est délesté de ses calories au niveau de la sous-station d’échange. Le fluide est alors à nouveau chauffé par la chaufferie centrale, puis renvoyé dans le circuit. La conception du réseau vise à assurer une densité thermique (nombre de bâtiments raccordés par kilomètre de conduite posée) aussi élevée que possible, afin de permettre la viabilité économique du réseau (coût d’investissement fortement liée au linéaire de conduite ; recettes liées au nombre d’usagers).

  • Les sous-stations d’échange, situées en pied d’immeuble, permettent le transfert de chaleur par le biais d’un échangeur entre le réseau de distribution primaire et le réseau de distribution secondaire qui dessert un immeuble ou un petit groupe d’immeubles. Le réseau secondaire ne fait pas partie du réseau de chaleur au sens juridique, car il n’est pas géré par le responsable du réseau de chaleur mais par le responsable de l’immeuble.

 

Schéma réseau de chaleur (source Cerema)

- L’unité de production de chaleur

La chaleur est produite dans des installations robustes et fiables, surveillées en permanence et entretenues par des professionnels. Elle peut être générée à partir de diverses sources d’énergie :

  • Les énergies conventionnelles (fossiles) telles que le gaz ou le fioul qui produisent de la chaleur par leur combustion ; ces énergies sont fortement émettrices de gaz à effet de serre. Elles sont bien adaptées à la fourniture de chaleur pendant les pointes.

  • Les énergies renouvelables : la biomasse (bois, résidus agricoles, cultures énergétiques...) qui produit de la chaleur par combustion dans une chaufferie spécifique, la géothermie profonde qui permet la récupération de la chaleur (via un échangeur) de nappes aquifères profondes (à partir de 1500m de profondeur).

  • L’énergie de récupération telle que la chaleur fatale dégagée lors de l’incinération des déchets dans les UIOM ou encore celle issue de sites industriels.

Avec la consommation réduite des nouveaux bâtiments, d’autres sources de chaleur deviennent exploitables par les réseaux, comme la géothermie peu profonde ou encore la chaleur prélevée dans les eaux usées ; ces systèmes font appel à des pompes à chaleur qui permettent d’extraire l’énergie de la source pour la transférer au réseau.

Les installations produisant des fumées sont équipées de systèmes de traitement perfectionnés et contrôlés, ce qui permet de réduire fortement leur impact sur la qualité de l’air par rapport à des systèmes individuels. Certaines unités de production de chaleur fonctionnent par ailleurs en cogénération, permettant de produire simultanément de l’électricité et de la chaleur nécessaire au réseau de chaleur.

 

- Le réseau de distribution primaire

Le réseau de distribution primaire constitue une boucle qui conduit le fluide caloporteur de l’unité de production de chaleur jusqu’à la sous-station d’échange. On emploie trois types de fluides.

- Les types de fluide caloporteur

Le réseau eau chaude a une température comprise entre 60° et 110°C. Il est généralement prévu pour les groupes d’immeubles d’habitation ou de bureaux, ou encore les hôpitaux et établissements industriels qui ne consomment pas de vapeur.

Le réseau eau surchauffée a une température comprise entre 110°C et 180°C. Il est principalement utilisé dans les réseaux de grande envergure qui alimentent des bâtiments nécessitant des températures élevées (laveries, abattoirs, industries textiles...).

Le réseau vapeur a une température de 200°C à 300°C. Son utilisation est de plus en plus limitée. Il est présent essentiellement pour la fourniture de chaleur industrielle, mais Paris l’utilise pour son réseau de chaleur (réseau de la CPCU).

- La tuyauterie et les différents types de pose

Les canalisations sont en général constituées d’un système double enveloppe : une gaine extérieure en acier (jusqu’à 800 mm de diamètre) à l’intérieur de laquelle se trouve une autre gaine en acier transportant le fluide caloporteur entourée d’une épaisseur d’isolant (laine de roche, mousse de polyuréthane, etc.).

La pose peut se faire en caniveau enterré, ce qui permet une protection mécanique et minimise les effets dus à l’humidité par ventilation de ces caniveaux. Elle peut également se faire en tranchée, solution moins coûteuse, mais nécessitant que les gaines soient entourées d’un film protecteur contre l’humidité et quelles soient installées à une profondeur suffisante afin d’absorber les efforts de la surface.

Le coût de pose d’un mètre de réseau est de l’ordre de 1000 à 2000€. Ce coût dépend bien sûr en réalité de très nombreux facteurs liés à chaque projet.

- Les sous-stations d’échange

Généralement située en pied de bâtiment, la sous-station d’échange se compose d’un échangeur thermique qui permet le transfert de la chaleur entre les deux circuits. La sous-station comporte aussi un compteur de chaleur transférée qui permet de connaître la consommation d’énergie du bâtiment, donnée nécessaire à la facturation.

- Le raccordement à un réseau de chaleur

Le raccordement à un réseau de chaleur consiste à installer une sous-station au pied de l’immeuble puis à tirer une canalisation pour brancher cette dernière au réseau de chaleur primaire. Le service public France Chaleur Urbaine vise à faciliter et accélérer les raccordements aux réseaux de chaleur en permettant à toute personne de vérifier si un réseau de chaleur passe près de son adresse et d’être mis en relation avec le gestionnaire du réseau de chaleur le plus proche, qui est alors en charge de traiter sa demande (confirmer la faisabilité du raccordement, fournir une estimation tarifaire) : https://france-chaleur-urbaine.beta.gouv.fr/

 

La nouvelle génération des réseaux de chaleur et de froid

La nouvelle génération des réseaux de chaleur et de froid fait appel aux développements technologiques de la basse température, de la prédiction et de l’ajustement rapide à la demande, de la décentralisation des sources de production avec les boucles d’eau tempérée, de l’intégration du numérique. Elle doit aussi s’appuyer sur les outils digitaux de planification et cartographies développés par les professionnels et les pouvoirs publics afin d'identifier notamment les besoins et densités de chaleur dans les zones urbaines.

En partenariat avec les acteurs publics, la filière des réseaux de chaleur représentée par le Syndicat national du chauffage urbain propose un outil digital avec la mise en ligne d'un recensement de chiffres clés et des ressources cartographiques existantes : http://www.observatoire-des-reseaux.fr/

Le classement d’un réseau de chaleur ou de froid

Le classement d'un réseau de chaleur ou de froid est une procédure permettant de définir des zones à l'intérieur desquelles toute nouvelle installation doit être raccordée au réseau.

La procédure de classement d’un réseau de chaleur ou de froid permet de rendre obligatoire le raccordement à ce réseau, pour les nouvelles constructions implantées sur des secteurs préalablement définis. Les contours et les modalités du classement des réseaux de chaleur et de froid ont été redéfinis en 2022.

Conditions et principe de fonctionnement d’un réseau de chaleur ou de froid

Le classement d’un réseau n’est possible que si plusieurs conditions sont respectées :

  • le réseau est alimenté à au moins 50% par des énergies renouvelables ou de récupération ;
  • un comptage des quantités d’énergie livrées par point de livraison est assuré ; 
  • l’équilibre financier de l’opération pendant la période d’amortissement des installations est assuré.

Le classement intervient de plein droit pour les réseaux de service public existants mentionnés par un arrêté du ministre chargé de l'énergie qui constate que les critères du classement sont satisfaits pour ces réseaux, pour les autres réseaux il est prononcé par délibération de la collectivité ou du groupement de collectivités compétent.

La collectivité ou le groupement de collectivités compétent peut s'opposer par délibération motivée au classement de plein droit précité.

La collectivité ou le groupement de collectivités compétent définit par délibération, à l’intérieur de la zone desservie par le réseau, des périmètres de développement prioritaires, en l'absence de définition positive de ces périmètres, le périmètre du contrat de concession ou en l'absence de concession, le territoire de la ou des communes desservies par le réseau constitue le ou les périmètres de développement prioritaire :

  • A l’intérieur de ces périmètres, le raccordement au réseau est obligatoire pour toute installation d’un bâtiment neuf ou faisant l’objet de travaux de rénovation importants, dès lors que la puissance pour le chauffage, la climatisation ou la production d’eau chaude dépasse 30 kilowatts.
  • Une dérogation à cette obligation est possible en cas d'incompatibilité technique ou à condition de démontrer que les installations ne peuvent être raccordées au réseau dans le délai nécessaire pour assurer la satisfaction des besoins des usagers ou dans le cas de mise en oeuvre d'une solution de chauffage alternative alimentée par des énergies renouvelables ou de récupération à un taux équivalent ou supérieur au réseau classé ou si le demandeur justifie de la disproportion manifeste du coût du raccordement et d'utilisation du réseau par rapport à d'autres solutions de chauffage.

Webinaire et guide pratique de la procédure de classement de réseau de chaleur ou de froid

- Liste des réseaux classés par arrêté du 23/12/2022 en application de l'article R. 712-2. du code de l'énergie

- Liste des réseaux déclassés par délibération des collectivités compétentes :

Chaleur et froid renouvelables : 25 mesures pour accélérer le développement des réseaux

Dans le cadre du Plan de libération des énergies renouvelables qui a pour but d’accélérer le déploiement des énergies renouvelables en simplifiant leur cadre réglementaire et incitatif, le ministère de la Transition écologique et solidaire, a lancé en mars 2019 un groupe de travail « Réseaux de chaleur et froid renouvelables ». Celui-ci a réuni les acteurs de la filière pour identifier et lever les freins au développement du secteur.

Élisabeth Borne, ministre de la Transition écologique et solidaire, et Emmanuelle Wargon, secrétaire d’État auprès de la ministre de la Transition écologique et solidaire, ont dévoilé le 7 octobre 2019 à Reims les conclusions de ces travaux, qui ont débouché sur 25 décisions concrètes : https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/gouvernement-lance-25-actions-accelerer-deploiement-des-reseaux-chaleur-et-froid-renouvelables

Dossier de presse : https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/sites/default/files/2019.10.07_eb_ew_dp_reseauxchaleurfroid.pdf

Un nouveau point d'étape de l'avancée des mesures a été organisé en octobre 2021, l'état d'avancement est publié ci-après :

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