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Centrale à bois produisant chaleur, froid et électricité

Par Frédérick CAUVIN - Directeur adjoint en charge de l'énergie à la SERM

La centrale de trigénération de Port Marianne à Montpellier est unique en France. Inauguré en février 2015, ce réseau de chaleur fonctionnant à partir du bois produit chaleur, froid et électricité. Il bénéficie aux écoquartiers de Port Marianne de Montpellier qui, à terme, compteront 5 200 logements et 600 000 m² de bureaux, commerces et équipements publics.

centrale de trigénération de Port Marianne à Montpellier
La centrale de trigénération de Port Marianne à Montpellier - Crédit photo Marie-Caroline Lucat

Une installation innovante contribuant au respect de l’environnement à l’échelle de la ville

La Ville de Montpellier et Montpellier Méditerranée Métropole sont pleinement engagées dans la transition écologique et s’emploient à développer des équipements durables pour son territoire. Le réseau montpelliérain de chaleur et de froid est un service public local confié à la SERM qui s’est développé avec succès depuis plus de trois décennies grâce à des réalisations innovantes et performantes en matière énergétiques et environnementales.

En valorisant biomasse, biogaz, chaleur perdue, géothermie et soleil, ce réseau urbain est devenu en moins de 10 ans le 1er moteur de développement des énergies renouvelables sur le territoire communal, en alimentant, au total, plus d’un 1.3 million de m² de logements, bureaux, commerces, équipements publics.

Chaudière bois de la centrale
Chaudière bois de la centrale

Cette nouvelle centrale de trigénération dessert 6 quartiers et alimente plus d’un million de mètres carrés de logements, commerces, établissements scolaires, de santé et bureaux.
En matière de respect de l’environnement, Port Marianne est déjà un quartier exemplaire.

Périmètre du projet
Périmètre du projet

La trigénération au bois expliquée

Cycle de production de la chaleur
La centrale de trigénération au bois permet de produire sur place, eau chaude et électricité, et de façon décentralisée, du froid grâce aux machines à absorption à eau installées dans les immeubles.
La chaleur renouvelable permet d’assurer les besoins en eau chaude sanitaire et de chauffage des quartiers de Port Marianne, ainsi que les besoins de rafraichissement des programmes de bureaux et de commerces.

Le bois forestier est issu des forêts du Languedoc-Roussillon gérées de manière durable (label PEFC ou PSG). Il est complété par du bois d’élagage ou du bois d’emballage.
Une plateforme locale de préparation et de stockage garantit la qualité du bois et de son approvisionnement. Une fois le bois livré par camion banalisé (depuis l’A9), il est ensuite mis en stockage fermé permettant de couvrir 5 jours de fonctionnement à pleine puissance.

L’électricité verte produite est autoconsommée pour les besoins de la centrale et revendue à un fournisseur d’électricité verte.


Fonctionnement de la centrale

module à Cycle Organique de Rankine
La Centrale de trigénération est équipée d’une machine thermodynamique, le module ORC (module à Cycle Organique de Rankine ci-contre) qui permet des performances exceptionnelles.

Ce module ORC transforme la chaleur en électricité et fonctionne comme une Pompe à Chaleur à l’envers.

Éprouvée depuis des décennies, la technologie ORC est particulièrement bien adaptée pour valoriser des sources de chaleur à basse température
(< 300°C) au sein de petites ou moyennes unités de production.

Comment produire de l'électricité à partir du bois

Comment produire de l'électricité à partir du bois

Contrairement à une cogénération classique, la production d’électricité suivra les évolutions des besoins de chaleur du réseau urbain garantissant un rendement de production exceptionnel :


  • Chaufferie au bois de 8,5 MW,
  • Production d’électricité de 700 kWe par turbine alimentée en chaleur renouvelable,
  • Chaufferie au gaz naturel pour assurer l’appoint et le secours,
  • Rendement de cogénération > 84 %,
  • Une chaleur renouvelable à plus de 90 % toute l’année,
  • Production de chaleur globalement sans impact carbone (impact faible compensé par l’électricité produite),
  • Économie de carbone de 6 200 t /an.

La chaleur produite est ensuite transportée jusqu’aux immeubles raccordés par un réseau de canalisations enterrées sous la voie publique et relié à des postes de livraison. Ce mode de transport est discret et les pertes thermiques sont très faibles. Des postes de livraison dans les immeubles permettent :


  • Le transfert de la chaleur dans les circuits secondaires de l’immeuble ou de l’équipement concerné pour desservir chaque utilisateur,
  • La production du froid dans les immeubles grâce à des machines à absorption alimentée par le réseau de chaleur,
  • Le transfert du froid créé par les machines à absorption à eau chaude.

Comment faire du froid avec de la chaleur

Comment faire du froid avec de la chaleur

Certains immeubles (bureaux, commerces) bénéficient de froid renouvelable grâce à l’installation d’absorbeurs à eau chaude raccordés au réseau. Une machine à absorption produit de l’eau glacée à partir d’eau chaude avec une très faible consommation d’électricité et en utilisant de l’eau comme fluide frigorigène. C’est donc une machine frigorifique dont le fonctionnement est sans impact sur l’environnement.

Bilan environnemental et économique - perspectives

Grâce à ce nouvel équipement d’un coût de 15,98M€, et à la modernisation des centrales les plus anciennes, le réseau montpelliérain de chaleur et de froid, conçu et exploité depuis plus de 30 ans par la SERM, et qui dessert aujourd’hui plus de 7000 logements, dépassera largement le seuil des 50% d’énergies renouvelables dans la production.

Les politiques énergétiques ambitieuses menées par la Ville de Montpellier et Montpellier Méditerranée Métropole sur leurs territoires ont déjà produit des résultats très significatifs, tant dans le domaine économique, par des baisses importantes des dépenses d’énergie des bâtiments communaux (- 57 M€ en trente ans), des créations d’emplois, et bien sûr aussi dans la préservation de l’environnement et de la qualité de l’air.

Cette nouvelle centrale de trigénération au bois a été dimensionnée pour optimiser la récupération de chaleur en hiver comme en été afin d’obtenir une efficacité énergétique du procédé de cogénération avec un rendement annuel supérieur à 84 %.

Un système d’échanges d’informations est installé entre la chaufferie centrale et certaines sous stations d’échanges d’immeubles pour optimiser la production, le stockage, la distribution et l’utilisation de l’énergie. Ce système permet de mieux garantir la livraison de chaleur aux abonnés du service et de réduire les pics de consommation d’énergies fossiles.


L'Etat a récompensé en France des territoires engagés dans une démarche résolument novatrice en matière de durabilité urbaine, grâce au programme baptisé « Ville de demain ».

Ce label a pour objectif de soutenir l’investissement dans les villes afin de faire émerger un nouveau modèle urbain et de favoriser un nouveau cycle de villes. Il permet aux collectivités d’obtenir des financements pour développer des actions démonstratrices et exemplaires de ce que sera la ville de demain.

Montpellier, avec l’ensemble des partenaires du projet métropolitain, a été distinguée en 2011 dans la catégorie : approche écologique globale.

La centrale de trigénération au bois présente en effet plusieurs innovations qui ont favorisé le soutien de l’Etat :

  • La production d’électricité à partir du bois à cette échelle urbaine,
  • La production de froid à partir de l’énergie renouvelable bois,
  • La priorité donnée à la production de chaleur (1ère cogénération thermique en France),
  • La production simultanée et sur toute l’année d’électricité, de chaleur et de froid renouvelables.

Grâce à son caractère vertueux en termes d’émissions de CO2 (obtention du titre V dans le cadre de la réglementation thermique 2012), les constructions de ces quartiers bénéficieront d’un véritable atout pour répondre à la norme Bâtiment basse consommation (BBC).
C'est une solution d’avenir pour réduire les gaz à effet de serre.

Eco-cité

Les acteurs du projet

Concédant
Ville de Montpellier

Maître d’ouvrage/ concessionnaire
SERM (Société d'Équipement de la Région Montpelliéraine)

Architecte
Imagine

Maître d’oeuvre centrale
SETEC environnement

Maître d’oeuvre réseau
ALTERGIS

Réseau de chaleur
SOGEA SUD

Process bois
WEISS France

Fournisseur de bois
EUROPEENNE DE BIOMASSE

ORC
ENERTIME

Génie climatique
SPIE SUD OUEST

Les chiffres clés

Coût des travaux
• Cogénération au bois 9 350 K€
• Réseau de chaleur et de sous stations d’échange 5 230 K€
• Production de froid par absorption 6 526 K€
Total des coûts de travaux 21 106 K€


Financement
• EcoCité - Trigénération au bois 4 962 K€
• Ademe - fonds chaleur 2 674 K€
Total des subventions 7 636 K€
SERM 13 740 K€



- Surface bâtie desservie à l'horizon 2020
600 000 m²

soit 5 200 logements et 300 000 m² de bureaux, commerces et équipements publics

- Chaufferie au bois de 8,5 MW

- Production d’électricité de 700 kWe par turbine alimentée en chaleur renouvelable,

- Démarrage des travaux : fin 2013
- Mise en service de la Centrale : février 2015



Par Frédérick CAUVIN
Directeur adjoint en charge de l'énergie à la SERM (Société d'Équipement de la Région Montpelliéraine)

SOURCES ET LIENS

Logos SERM, Montpellier



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