Réseau de chaleur de Bayonne alimenté par une chaufferie biomasse

Par Jean-Philippe LARTIGUE, gérant d'AZWATT

La Ville de Bayonne a réalisé un réseau de chaleur au « Egurretik », inauguré fin 2017, alimenté par une chaufferie biomasse dans le quartier des Hauts de Bayonne. Un choix d’une solution à la fois durable économiquement et socialement utile. Cette nouvelle installation permet de couvrir les besoins en chauffage et en eau chaude sanitaire de près de 10 % de la population bayonnaise. Le bois est issu de forêts locales gérées durablement et remplace à présent le gaz naturel. Le réseau de chaleur permet aux usagers de bénéficier d’un prix compétitif et stable à long terme.

Dans le cadre de la mise en place du Plan climat territorial, la Ville de Bayonne a confié à l’entreprise Dalkia, filiale d’EDF, une délégation de service public de 24 ans pour la conception, le financement, la réalisation et l’exploitation d’une chaufferie biomasse et d’un réseau de chaleur pour fournir en chauffage et en eau chaude sanitaire 70 bâtiments.
En effet, l’expérience de DALKIA dans ces solutions combinant énergie renouvelable, développement durable et économie locale par le circuit court et favorisant donc des créations emplois régionaux a été retenue comme étant la plus pertinente.

Cette nouvelle installation d’énergie liquide, optimisée par un système innovant d’hydro accumulation, permet de couvrir les besoins en chauffage et en eau chaude sanitaire de 4 000 équivalents logements des Hauts de Bayonne représentant à terme, 17 GWh de chaleur pour chauffer 225 000 m² pour un investissement réseau de 8,5 millions d’euros. Le développement des technologies de l’information et de la communication - TIC - permet de rendre les réseaux intelligents et une gestion dynamique de l’énergie.

Le projet architectural réalisé par Mathias Gulacsy est totalement intégré au quartier, conjuguant la modernité et l’exemplarité avec des matériaux durables et un espace pédagogique pour accueillir des visiteurs.

La chaufferie est construite sur un terrain au nord de l’avenue du 14-avril 1814. Elle est composée d’une chaudière bois de 5,3 MW et d’une chaudière gaz en secours de 8 MW destinée à alimenter de manière fiable et sécurisée certains quartiers dela ville de Bayonne via un réseau de canalisations enterrées de 7 km et 36 sous-stations installées au pied des bâtiments.

La chaleur est acheminée sous forme d’eau chaude jusqu’aux sous-stations, qui ne produisent ni fumées, ni poussières, ni odeurs et fonctionnent sans combustible, donc sans danger pour les usagers.
A terme, 17 GWh de chaleur seront livrés pour chauffer 225 000 m² soit l’équivalent de 4 000 logements.

L’investissement de 8,5 millions d’euros est porté par Dalkia avec le soutien de l’ADEME, de la Région Aquitaine et du FEDER.
L’exploitation du réseau de chaleur est assurée par les équipes de Dalkia et notamment via un système de pilotage de la performance énergétique numérique.
Le développement des technologies de l’information et de la communication (TIC) permet de rendre les réseaux intelligents et une gestion dynamique de l’énergie thermique en fonction des conditions de marché et au plus près de la demande finale. Le réseau est capable de gérer plusieurs sources d’énergie suivant plusieurs paramètres variables dans le temps (appel de puissance des abonnés, prix des énergies, température extérieure, etc.). Le système d’hydro-accumulation mis en place est un outil innovant supplémentaire pour maîtriser la consommation d’énergie.

Les principaux travaux réalisés :
- Construction de la chaufferie biomasse
- Réalisation des canalisations directement dans le sol pour assurer un circuit aller-retour de l’eau chaude depuis la chaufferie.
- Assurer pour chaque bâtiment le branchement au réseau avec la réalisation d’une sous-station.

Un chauffage central à l'échelle d'une ville
Le système de chauffage repose sur le principe d'un réseau souterrain qui véhicule de l'eau chaude (105°C maxi) à travers la ville. Alimenté par la nouvelle chaufferie bois, le réseau distribue la chaleur aux bâtiments qui lui sont reliés. Cette eau est acheminée par des canalisations desservant les immeubles équipés de postes de livraison appelés sous-stations.

Le réseau de transport de l'énergie ou circuit primaire
Le réseau proprement dit est constitué de canalisations dont :
- l'une assure le transport de l'eau chaude depuis la centrale thermique vers les points de livraison constitués de sous-stations alimentant les abonnés
- l'autre garantit son retour

L'eau circule, en fonction de la rigueur climatique, à des températures comprises entre 90 et 105°C à l'aller et, 70 et 90°C au retour.
Les canalisations font l'objet d'une isolation thermique permettant de limiter la perte de température entre le point de départ et le point de livraison le plus éloigné.

La sous-station
La sous-station est le poste de livraison de l'énergie thermique qui, dans chacun des immeubles, distribue le chauffage et l'eau chaude sanitaire collective.

^{Source Elyde, délégataire Dalkia}

Les sous-stations ou « skids » sont des équipements thermiques autonomes implantés dans les locaux techniques et assurant la distribution d’énergie.

La société 100% française AZWATT, fabricant d'équipements pour réseaux d’eau de chauffage, eau sanitaire et eau glacée et spécialisée en sous-stations préfabriquées, a été choisie comme fournisseur pour développer et fabriquer sur-mesure les sous-stations en préfabrication usine grâce à son expérience acquise sur plus de 100 réseaux de chaleur collectifs, sa capacité de production industrielle (2 sites de production en Nouvelle-Aquitaine), son adaptation sur-mesure de la solution préfabriquée et sa maîtrise interne du cahier des charges à la livraison :
→ B.E. interne - plans 3D, calculs, dimensionnements
→ Contrôle de l’intégralité de la chaine de fabrication (approvisionnements matières, débits, soudures, peintures, montage, électricité, chargement des programmes de régulation)
- Tests hydrauliques et électriques,
- Conditionnement, logistique,
- Mise au point sur site.

AZWATT a été également retenue pour ses solutions techniques innovantes qui assurent le bon fonctionnement hydraulique des installations et la pérennité des performances réseau :
- Filtration hydrodynamique anti-boues magnétique à 25 microns sans perte de charge ni consommation électrique sur les réseaux primaire et secondaire.
- Groupe de maintien de pression géré par automate, permettant un contrôle dynamique du réseau d'une extrême précision (inférieure à un mètre de colonne d’eau) pour ajuster le besoin de puissance chaufferie à son optimal. Cette solution développée intégralement en interne AZWATT est interactive avec communication montante et descendante, pour pouvoir modifier et adapter les paramétrages GMP.

Résidence Breuer

Le cas SOUS-STATION Breuer
Cette sous-station hors-norme d'une puissance de 3,5 MW compte 1.096 logements.
Son poids est de 3,5 tonnes (sans eau) et ses dimensions : L 7096 x H 2510 x l 1419 mm

Vue d'ensemble de la sous-station N°8 - 2 x 1750 kW - de la Résidence Breuer

Les performances des sous-stations ont été maximisées avec les équipements indispensables qui ont été retenus par l’exploitant. Cette sous-station taille XXXL, présentait un cahier des charges aux contraintes incompatibles a priori. Un local technique bien trop exigu pour respecter le cahier des charges hydrauliques. Nous avons dû développer une configuration de skid inédite quant à la distribution hydraulique et adapter une conception modulaire. Elle a donc bénéficié d’un développement spécifique de sous-station à 2 échangeurs montés en opposition.

Sous-station Breuer en atelier

Sous-station Breuer installée

Un dispositif de contrôle électronique des variations de pressions de haute précision - 1 kPa - avec transmission numérique et enregistrement des données, a été implanté dans l’hydraulique des sous-stations afin d’ajuster de manière optimale la distribution d’énergie ainsi qu'une filtration hydro-dynamique brevetée garantissant un pourcentage de débit filtré constant quelle que soit la variation du débit principal réseau, et ce, sans aucun apport électrique ni consommation de puissance.
Le résultat final particulièrement probant à la mise en service a permis de faire de cette conception sur-mesure une configuration standard !

Schéma de principe sous-station

Outre le bois-énergie, un système d’hydro-accumulation a été mis en oeuvre : il s’agit de stockage d’énergie produite (stockage sous forme d’eau chaude) lorsque les besoins du réseau seront inférieurs à la puissance fournie par les chaudières bois. Cet équipement de 2 ballons de 75 m³ chacun permet d’optimiser au maximum la récupération d’énergie et garantit ainsi au réseau urbain un bouquet énergétique fort en énergies renouvelables.

Stockage : le surplus de l’énergie produite par la partie biomasse sera stocké afin d’assurer un équilibre consommation/production. Déstockage : lorsque la puissance demandée par le réseau dépasse la puissance produite par la partie biomasse, l’énergie accumulée va être déstockée.

La chaudière biomasse est prioritaire, le système de stockage permettra donc de retarder voire d’empêcher l’enclenchement des autres générateurs. Une prédiction à court et moyen terme de consommation de chauffage permet de gérer le temps de stockage/déstockage.

Pilotage et communication du réseau de chaleur
Le pilotage du réseau de chaleur est assuré par les équipes de Dalkia mais également par un système de supervision qui contrôle l’ensemble des paramètres de la chaufferie et des sous-stations 24h/24, 365 jours par an.
Les équipes de Dalkia peuvent intervenir à distance sur plusieurs paramètres, et anticiper les besoins éventuels des clients au regard des conditions météorologiques.

L’installation est connectée et sera reliée d’ici la fin de l’année à un Espace Client disponible pour l’Autorité Délégante mais également pour les abonnés du réseau de chaleur.

A partir de l’Espace client, plusieurs informations seront disponibles avec un accès sécurisé, comme les capacités de production engagées, le bouquet énergétique du réseau, les puissances souscrites mais également les travaux en cours, les interventions réalisées par les techniciens, les factures en ligne et l’ensemble des documents techniques et juridiques de la délégation de service public.
Le site est également un outil pédagogique et des visites seront organisées à destination de différents publics.

La création du réseau de chaleur et de la chaufferie bois est une action concrète inscrite au Plan Climat territorial et à l’Agenda 21 municipal. À la clé, 90 000 tonnes de CO2 évitées sur la durée de la concession et un tarif stable, indépendant des fluctuations du prix du pétrole.

L’impact du projet en termes d’économie et d’emploi est conséquent avec la création de sept emplois non délocalisables et 21 000 heures de chantier confiées à des entreprises locales.

Quant à la filière bois de la région, elle se trouve consolidée, avec 7 000 tonnes de plaquettes forestières.

Par Jean-Philippe LARTIGUE, gérant d'AZWATT

SOURCES