Chauffage urbain et réseaux de chaleur, solutions multi-énergies

Offres et demandes de chaleur au sein d’un nouveau smart grid thermique

Le chauffage urbain trouve ses racines dans les bains et les serres chauffées à l'eau chaude de l'ancien empire romain.

Par contre, c’est le système de distribution d'eau chaude installé au 14^e siècle à Chaudes-Aigues en France, qui est considéré comme le premier véritable système de chauffage urbain. Situé dans le Massif central, au cœur du parc des volcans d’Auvergne, ce petit village du Cantal abrite la source du Par, la plus chaude source d’Europe avec une température variant entre 80 et 82 °C. 

Les premiers développements du chauffage urbain public moderne remontent à 1876 et ont été réalisés en Amérique. Avant même la première fourniture publique d'électricité à New York, l'Américain Holly de Lockport a eu l'idée de "chauffer à distance" sa maison depuis la remise de sa propriété et, peu de temps après, celle de son voisin également. L'expérience a fonctionné, et M. Holly a breveté l'idée. Il n'a pas fallu longtemps pour que l'on parle de la commodité, de la sécurité incendie, de la propreté et de la rentabilité du système par rapport aux foyers individuels de l'époque. 

Cette première génération de réseau de chaleur était un système à vapeur alimenté par le charbon. Ce type de système a été à la pointe de la technologie jusque dans les années 1930. Il fonctionnait à des températures très élevées et utilisait des conduits en béton.

Depuis cette première génération de systèmes de chauffage urbain, d’autres se sont succédé.

La deuxième génération développée dans les années 1930, a été mise en œuvre jusque dans les années 1970 et fonctionnait au charbon et au pétrole. L'énergie était transmise par de l'eau chaude sous pression. Bien qu'ils aient également été utilisés dans d'autres pays, les systèmes typiques de cette génération étaient les systèmes de chauffage urbain de style soviétique construits après la Seconde Guerre mondiale dans plusieurs pays d'Europe de l'Est.

Dans les années 1970, la génération dite "scandinave" utilise des tuyaux préfabriqués et pré-isolés, qui sont directement enfouis dans le sol et fonctionnent à des températures plus basses, généralement inférieures à 100 °C. 

Ces systèmes utilisaient généralement le charbon, la biomasse et les déchets comme sources d'énergie. Dans certains systèmes, la géothermie et l'énergie solaire sont également utilisées dans le mix énergétique.

Les développements sur les systèmes de dernière génération intègrent une part importante d'énergies renouvelables, et peuvent être “multi sources” pour fonctionner à de très basses températures. 

Les bâtiments raccordés à ces réseaux sont alors équipés de pompes à chaleur permettant d’atteindre la température de distribution souhaitée.

Les nombreuses sources associées à des équipements intelligents d’optimisation de leur fonctionnement en font des “smart grids thermiques”.

Smart Grids thermique – source Cerema