Plateforme pour l’eau, le gaz et la chaleur
Le programme-cadre de recherche et d'innovation de l'UE, Horizon 2020, encourage les moyens de relever les défis de la société dans son ensemble, tel que le changement climatique. Le projet RES-DHC – l’acronyme signifie: «Renewable Energy Sources for District Heating and Cooling» - a pour objectif de renforcer et développer massivement la part des énergies renouvelables dans les réseaux thermiques (fig. 1). Lancé en septembre 2021, il se poursuit jusqu'à l'automne 2023.
Pour ce projet, 15 partenaires issus de 8 pays se sont réunis: instituts de recherche, entreprises et villes d'Allemagne, de Suisse, d'Autriche, de France, de Pologne et du Danemark, ainsi que l'association faîtière européenne EuroHeat & Power, basée à Bruxelles en Belgique. Plus précisément, les 15 partenaires suivants participent au projet:
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Dans 6 régions modèles, le projet permet de recueillir des expériences sur la meilleure manière de réussir la transformation des réseaux thermiques. Il s'agit de former des acteurs tout au long de la chaîne de création de valeur et de les mettre en réseau. Le transfert de savoir-faire et des exemples de bonnes pratiques doit permettre d'augmenter la reproductibilité des résultats du projet et de maximiser leur impact.
Ce projet européen est l'occasion de renforcer le développement du marché des solutions renouvelables pour les réseaux thermiques en Suisse. Le projet concerne tout le pays et les actions s'adressent à tous les acteurs de la branche : exploitants de réseaux thermiques, planificateurs ainsi que les autorités cantonales et locales impliquées dans des projets concrets.
De nombreuses villes et zones urbaines de Suisse disposent depuis des décennies déjà de réseaux thermiques. Au début, ces grands réseaux thermiques étaient principalement alimentés par les rejets thermiques des usines d'incinération des ordures ménagères (UIOM), auxquels sont venues s'ajouter plus tard des centrales de chauffage au bois et des pompes à chaleur généralement alimentées par des cours d'eau. La part de la production de chaleur neutre en CO2 de ces réseaux thermiques se situe entre 60 et 80% [1]. Les combustibles fossiles sont souvent utilisés pour couvrir les pics de consommation et servent également à la redondance.
Dans les zones rurales, de nombreuses communes exploitent des réseaux thermiques avec leurs propres ressources régionales de biomasse, comme le bois énergie ou la biomasse fermentable. Traditionnellement, de nombreuses centrales de chauffage ont été dimensionnées de manière à ce que la biomasse couvre au moins 80% de la chaleur, tandis que la charge de pointe et, dans certains cas isolés, les besoins estivaux sont couverts par des énergies fossiles. Depuis quelques années, des solutions sans chauffage d'appoint fossile sont également développées et mises en œuvre. Pour cela, on utilise notamment des accumulateurs de chaleur et des installations à plusieurs chaudières ainsi que des concepts avec des chaudières à bois, des pompes à chaleur et des installations solaires thermiques.
Étant donné que les énergies fossiles doivent être réduites à zéro d'ici 2050 pour atteindre les objectifs climatiques, la stratégie de la Confédération en matière de chauffage mise sur une augmentation de l'efficacité et un développement global des énergies renouvelables [2, 3]. La plupart des villes sont donc confrontées au défi de parvenir à un approvisionnement en chaleur neutre en CO2 ou de décarboner la production de chaleur, et/ou d'étendre le réseau et de fournir plus de chaleur sans pour autant réduire la part de chaleur neutre en CO2 (par exemple, la ville de Zurich vise la neutralité climatique d'ici 2040 [4]).
Aujourd'hui, la Suisse dispose d'environ 1000 réseaux thermiques [5] qui, selon différentes données, fournissent entre 6 et 8 TWh de chaleur par an et couvrent ainsi environ 6 à 8% des besoins en chaleur [6-8]. Selon les données de 2019, l'approvisionnement des réseaux thermiques est assuré à environ 36% par les rejets thermiques des UVTD, 27% par les énergies renouvelables (biomasse ou pompes à chaleur), 19% d'autres sources de chaleur résiduelle et d'autres énergies renouvelables comme les rejets thermiques des centrales nucléaires, 17% par le gaz naturel et 2% par la géothermie. Avec un prix moyen de la chaleur de 15 ct./kWh [9], la chaleur vendue correspond à un chiffre d'affaires d'environ 1,2 milliard de francs par an.
Le potentiel des réseaux thermiques en 2050 a été évalué pour différents scénarios décrits dans les Perspectives énergétiques 2050+ de la Confédération [6]. Outre le scénario "Poursuite de la politique actuelle", les scénarios "zéro net" (variante de base du scénario Zéro et variantes A, B et C) ont été examinés: ils se distinguent par le degré d'électrification ou l'importance que prendront le biogaz, l'hydrogène, les gaz synthétiques, etc., mais aussi les réseaux thermiques dans le futur système énergétique (voir également l'article de Thalmann et Nussbaumer dans Aqua & Gas, [10]). Avec un besoin en énergie finale prévu pour 2050 de 74 TWh/a, pour le chauffage des locaux, l'eau chaude et la chaleur industrielle [6], les potentiels pour les réseaux thermiques se situent entre un peu plus de 10 TWh/a (scénario Zéro B) et 18 TWh/a (scénario Zéro C), ce qui correspond à environ 14 à 24%. Le «Livre blanc du chauffage à distance en Suisse» [11] prévoyait déjà en 2014 un potentiel économique des réseaux thermiques de 17 TWh/a pour 2050, ce qui se situe entre les scénarios Zéro B et Zéro C prévus en 2020.
Afin de soutenir et de diffuser largement les activités et les résultats du projet, un groupe d'accompagnement national a été établi dès le début avec les principaux acteurs des entreprises, de l'industrie, des autorités et de la politique. Le groupe d'accompagnement est composé de membres des organisations suivantes:
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Les premières réunions du groupe d'accompagnement ont permis de définir les étapes prioritaires sur la base desquelles la planification et le travail se poursuivront:
Dans un premier temps, une analyse des conditions générales en Suisse a été réalisée afin d'obtenir une meilleure image de la situation actuelle, d'identifier les obstacles au développement des énergies renouvelables dans les réseaux thermiques existants et d'indiquer les possibilités d'action (voir tab. 1).
| Catégorie | Obstacles | Leviers |
| Aspects techniques |
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| Aspects Ă©conomiques |
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| Aspects légaux et promotion |
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| Aspects socio-Ă©conomiques |
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Tab. 1 Résumé des obstacles et des leviers au développement du marché du chauffage à distance renouvelable [12].
L'analyse a révélé que ces dernières années, en raison de la volonté politique et des stratégies de décarbonation, de plus en plus de villes prévoient d'importantes extensions de leurs réseaux thermiques. Cependant, dans les zones densément peuplées où les propriétaires sont répartis de manière hétérogène, ces projets prennent beaucoup de temps et le défi consiste à proposer aux sites et aux clients des zones d'approvisionnement potentielles, une offre de solutions de chauffage temporaire avant qu’ils ne mettent en œuvre des solutions renouvelables individuelles.
De plus, les réseaux existants, parfois anciens et inefficaces avec leurs températures de fonctionnement élevées, ne sont pas parfaitement adaptés à l'intégration des énergies renouvelables. En outre, dans un réseau existant, il n'est pas toujours facile de savoir quelles sources d'énergie sont les plus avantageuses à utiliser ou quelle flexibilité est acceptable lors de la transformation vers une production d'énergie renouvelable. Le rapport "Le chauffage à distance renouvelable en Suisse - Analyse des conditions cadres - Opportunités et obstacles au développement du marché" est public et peut être téléchargé sur le site de RES-DHC (https://www.res-dhc.com/ch/) [12].
Sur la base de ce rapport et en collaboration avec le groupe d'accompagnement national, diverses mesures ont été élaborées. Parmi celles-ci, cinq ont été sélectionnées pour être mises en œuvre en priorité dans le projet.
Pour le transfert de connaissances et l'échange d'expériences, les activités suivantes ont été organisées en 2021 en allemand et en français:
Les webinaires et les présentations de l'atelier peuvent être consultés sur le canal YouTube du projet. En outre, les exposés et les documents relatifs à l'atelier «La planification thermique, clé du développement des réseaux thermiques» sont disponibles via le lien suivant: https://owncloud.planair.ch/index.php/s/aPFgYnRmXtMA2X3
Les cinq mesures prioritaires suivantes doivent être élaborées, développées et mises en œuvre par l'équipe de projet entre 2022 et 2023:
Deux études de faisabilité exemplaires doivent être réalisées afin de démontrer la faisabilité technique et économique de l'intégration des énergies renouvelables dans les réseaux thermiques existants. Ces exemples seront utilisés pour la diffusion dans le secteur et doivent inciter à la mise en œuvre de projets pilotes. Dans ce contexte, des opérateurs exploitant des réseaux existants avec une vente d'énergie comprise entre 10 et 40 GWh par an ont été recherchés via le groupe d'accompagnement national et les exploitants.
Sur la base de l'offre de formation existante et d'une analyse des besoins des principaux groupes d'intérêt, l'offre doit être améliorée. L'objectif est de garantir à moyen et long terme, d'une part, que les spécialistes des réseaux thermiques soient formés et, d'autre part, que les collaborateurs du secteur reçoivent une formation complémentaire sur des thèmes importants pour la décarbonation des réseaux.
Il est prévu de rédiger un manuel présentant des approches méthodologiques pour la décarbonation des réseaux thermiques existants. Le manuel couvrira les aspects techniques, économiques, juridiques et organisationnels de la décarbonation. Il s'adresse à tous ceux qui sont impliqués dans l'exploitation et/ou le développement de réseaux thermiques en Suisse: Exploitants, bureaux d'études et de conseil, urbanistes et autorités locales.
En outre, un guide sur les solutions transitoires lors de l'élaboration de projets ou de l'extension de réseaux thermiques doit être élaboré. Ce guide doit montrer les possibilités de solutions transitoires d'un point de vue technique, économique et opérationnel. Les informations élaborées doivent soutenir une planification optimale et une bonne exploitation pratique, et contribuer à favoriser la rentabilité et l'extension des réseaux thermiques.
Enfin, un service d'information doit être conçu et établi de manière à ce que les informations sur les réseaux thermiques soient disponibles à long terme et à un niveau aussi central que possible. Dans le cadre du projet, l'équipe et le groupe d'accompagnement soutiennent l'association Chauffage à distance Suisse dans la mise en place d'un tel service d'information.
Le projet contribue à la décarbonation des réseaux thermiques existants et est soutenu par une large alliance des principaux acteurs du secteur. Toutes les personnes intéressées peuvent consulter les dossiers et documents publics des différents partenaires du projet sur le site web international. Une page a en outre été créée sur le site web de l'ASCAD pour la partie suisse du projet. Afin de rester au courant des activités et des résultats du projet, il est en outre possible de s'abonner à la newsletter internationale (en anglais) ou à la newsletter nationale (en allemand ou en français) (voir encadré ci-dessous).
Site web international: www.res-dhc.com
Site web Suisse: https://fernwaerme-schweiz.ch/fernwaerme-franz/le-chauffage-distance/projet-ue-res-dhc/
https://www.youtube.com/channel/UC-UX8ugY2zjeD9vzU-ZFClg/videos
De nombreux projets de recherche ont déjà développé des outils et des lignes directrices utiles sur le thème de la décarbonation des réseaux thermiques, et mis en ligne gratuitement. Une boîte à outils en ligne a été créée à partir de ces informations:
https://www.res-dhc.com/en/know-how/toolbox/
Bulletin d'information international: https://www.res-dhc.com/en/news-events/newsletter/
Newsletter Suisse allemand: https://survey.planair.ch/index.php/898417?lang=de
Newsletter suisse en français: http://survey.planair.ch/index.php/898417?lang=fr
[1] Information des opérateurs de réseau, état mars 2022: Lausanne, Zurich, Berne, Bâle
[2] Büchel, D.: Stratégie énergétique 2050. 16e symposium sur l'énergie du bois, EPF Zurich 11.09.2020, pages 25-29
[3] Kirchner, A. et al (2020): Perspectives énergétiques 2050+ - Rapport succinct. Prognos AG, INFRAS AG, TEP Energy GmbH et Ecoplan AG pour le compte de l'Office fédéral de l'énergie OFEN, Zurich et Berne.
[4] Ville de Zurich, Département de la santé et de l'environnement: Neutralité climatique de la ville de Zurich d'ici 2040. Accès Internet: 18 mars 2022, https://www.stadt-zuerich.ch/gud/de/index/departement/strategie_politik/umweltpolitik/klimapolitik/klimaschutz/netto-null-treibhausgase.html
[5] ConfĂ©dĂ©ration suisse (2019): GĂ©odonnĂ©es RĂ©seaux thermiques. geo.admin.ch, lien consultĂ© le 4 mars 2021: https://s.geo.admin.ch/86066fef19Â
[6] Kirchner, A. et al: Energieperspektiven 2050+ - Kurzbericht, Prognos AG, INFRAS AG, TEP Energy GmbH et Ecoplan AG sur mandat de l'Office fédéral de l'énergie OFEN, Zurich et Berne 2020.
[7]Â Jakob, M. et al. (2020): Approvisionnement en chaleur renouvelable et sans CO2 en Suisse. TEP Energy GmbH et ECOPLAN, Zurich et Berne
[8] Association suisse du chauffage à distance (2020): Rapport annuel 2019 & compléments de A. Hurni
[9] Thalmann, S.; Nussbaumer, T. (2014): Analyse de l'état actuel des réseaux de chauffage à distance. 13e symposium sur l'énergie du bois, EPF Zurich 12.09.14
[10] Thalmann, S.; Nussbaumer, T. (2021): Planification des stations de transfert de chaleur Ă distance. Aqua & Gas 5/2021: 20-26
[11] Sres, A. (2014): Livre blanc sur le chauffage à distance - Stratégie VFS, Rapport final phase 2. VFS, Berne
[12] Deschaintre, L.; Thalmann, S. (2021): Energies renouvelables dans les réseaux de chaleur et de froid - Analyse des conditions cadres, des leviers et des obstacles au développement du marché en Suisse. Planair SA et Verenum AG pour le projet RES-DHC D2.1 - Regional and EU level surveys, Yverdon-les-Bains et Zurich. https://www.res-dhc.com/en/know-how/publications/
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