Chauffage urbain et réseaux de chaleur, solutions multi-énergies

Un réseau de chauffage urbain (RCU) est composé d’équipement de production d’énergie (chaufferie), d’un réseau de distribution et des récepteurs finaux (sous stations).

Les réseaux sont des ouvrages de grandes dimensions réalisés avec une vision à long terme. Les DSP ou délégation de service public sont établies couramment pour 25 ans. Les réseaux doivent donc s’adapter à l’état actuel de l’art et être compatibles aux futures évolutions des prochaines décennies.

Schéma type d'un RCU ou réseau de chaleur urbain

Cette partie est réalisée par des modélisations et simulations par rapport à la classification du réseau (petit, moyen, grand) et à la densification du réseau. Elle permet également de prendre en compte les extensions futures du réseau ainsi que la baisse de la consommation éventuelle dans le cas des réseaux existants suite aux rénovations énergétiques.

Couverture des besoins par répartition des différentes sources de production

Lorsque les besoins en énergie/puissance sont identifiés (monotones), il est nécessaire de réaliser un choix dans la stratégie à adopter sur la production et la couverture de ces besoins. Pour se faire, il est indispensable de respecter les points techniques thermiques suivants :

• Assurer la puissance totale appelée
• Avoir un taux de couverture maximal (100%)
• Assurer un secours de puissance minimale (à définir)
• Assurer la température mini (ECS) pour la sous-station la plus pénalisée
• Assurer des températures de retour les plus faibles possibles en vue d’augmenter les potentiels gain de rendement sur les producteurs
   

Dans le contexte actuel d’utilisation des EnR et les diverses valorisations de chaleur fatale, il est primordial de bien choisir les moyens de production adaptés aux caractéristiques techniques souhaitées et à la période d’utilisation concernée. La priorité sera toujours donnée à la valorisation de la chaleur fatale et aux EnR.

A ce titre, le mix énergétique répond parfaitement à ces critères.

Les producteurs doivent donc être sélectionnés pour offrir une couverture optimale en fonction des besoins.

Monotone puissance – Répartition des principaux producteurs

Consommation journalière - Priorisation des producteurs

A noter : il n’y a pas de modèle absolu dans le design d’un chauffage urbain. Les critères géographiques notamment impactent très fortement le design.

• Il sera donc important de veiller à réaliser des simulations sur un panel d’abonnés et non sur un seul abonné type : => foisonnement
   

• Tenir compte des plus gros consommateurs identifiés du réseau pouvant conduire à des designs particuliers de production. Les gros consommateurs devront être de préférence installés à proximité de la chaufferie.
   

Dans le cas des EnR, il est nécessaire d’avoir un recours à l’utilisation de systèmes de stockage de chaleur et/ou d’anticipation.

Ils permettent de lisser/écrêter les variations de consommation énergétique (pic ECS et chauffage du matin et du soir) ainsi que les variations de disponibilité des producteurs d’énergie sur la journée (panneaux thermiques solaires, PAC, cogénération, …).

Il est également possible de « stocker » de l’énergie au travers du réseau dans une certaine mesure (anticipation et augmentation de la consigne de température de départ). Cette solution reste toutefois qu’un palliatif car elle implique une montée en température des retours en chaufferie.