L’analyse détaillée du système énergétique présentée dans ce rapport a été réalisée sur une année glissante du 4 juin 2013 au 4 juin 2014. Celle-ci sera appelée « année 2013-2014 » dans la suite de ce rapport. La raison de ce choix est principalement liée à la disponibilité des données.
1.6.1 Données techniques et énergétiques Source des données
Le suivi énergétique a nécessité la récolte, le traitement puis l’analyse de données acquises à partir d’une centaine de points de mesures (cf. annexe B, p.211), fournies principalement par :
• SIG - Pôle Environnement : Déchets incinérés, production de vapeur vive, consommation et production thermique et électrique de l’UVTD
• SIG - Pôle Energies : Consommation d’énergie fossile et production thermique de la chauf-ferie centrale du Lignon et des chaufchauf-feries décentralisées, échanges thermiques à la station d’échange, consommation des SST raccordées sur CADSIG
• CGC Energie : Données générales sur le réseau CADIOM, échanges thermiques à la station d’échange
Combustibles fossiles
L’acquisition des données relatives aux consommations de combustibles fossiles de la chaufferie centrale du Lignon, des chaufferies décentralisées et de l’UVTD (essentiellement du gaz naturel) proviennent des relevés de compteurs mensuels. Pour effectuer le bilan énergétique, les quantités de gaz ou mazout consommées ont été converties en énergie en se basant sur les pouvoirs calo-rifiques inférieurs proposés par l’Office fédéral de l’environnement : 11.8 kWh/kg pour le mazout et 10.2 kWh/m3 pour le gaz (OFEV, 2014a).
Déchets
Le tonnage de déchets incinérés est mesuré aux Cheneviers par un pesage. Les données sont récoltées mensuellement. La quantité de déchets incinérés sur un pas de temps horaire a été estimée à partir de la mesure horaire de la production de vapeur vive en sortie des deux fours.
Pour convertir le débit de vapeur en tonnage de déchets incinérés, le ratio suivant est utilisé : 3.624 tonnes de vapeur sont produites par l’incinération d’une tonne de déchets. Ce chiffre correspond au rapport annuel moyen mesuré de 2011 à 2013 (SIG, 2013b).
Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) des déchets est utilisé pour quantifier la quantité d’énergie contenue dans les déchets. Le PCI en moyenne annuelle est calculé chaque année par l’UVTD à partir d’une formule standardisée donnée par l’OFEN (Rytec AG, 2013). Cette formule se base sur la quantification du contenu énergétique de la vapeur produite et des pertes de combustion par les fumées. Les inputs énergétiques d’appoint y sont déduits. Le PCI de l’UVTD en moyenne annuelle a été de 3.01, 2.99 et 2.99 MWh/t respectivement en 2010, 2011 et 2012. La valeur moyenne de 3 MWh/t a été utilisée dans cette étude.
Production thermique
La majorité des données concernant la production thermique sur les réseaux ont été récoltées sur un pas de temps de 15m ou horaire. Ces données proviennent des compteurs de chaleur (énergie, puissance, températures aller-retour et débit) situés aux endroits suivants (figure 1.19) :
• Station de pompage de la centrale SIG du Lignon
– Chaleur fournie à la branche « GD-PRE/VIEUSSEUX » :Qvie
– Chaleur fournie à la branche « AVANCHETS/COINTRIN/MEYRIN » :Qava
– Chaleur fournie à la branche « LIGNON » :Qlig – Chaleur fournie par CADSIG à CADIOMa:Qfour,sig – Chaleur reçue par CADSIG de CADIOMb:Qr´ecep,sig
• Centrale CADIOM à l’usine des Cheneviers
– Chaleur fatale fournie au réseau par l’usine d’incinération :Qchen
• Station d’échange
– Chaleur fournie par CADIOM à CADSIG (mesuré du côté CADIOM) :Qfour,cadiom
– Chaleur reçue par CADIOM de CADSIG (mesuré du côté CADIOM) :Qr´ecep,cadiom
A partir de ces données, les demandes thermiques des deux réseaux sont calculées de la façon suivante :
• Demande du réseau CADSIGc :Qcadsig =Qvie+Qava+Qlig
• Demande du réseau CADIOM :Qcadiom=Qchen−Qfour,cadiom+Qr´ecep,cadiom
a. Uniquement en valeurs mensuelles b. Uniquement en valeurs mensuelles
c. Ne tient pas compte de la production thermique des chaudières décentralisées fonctionnant de façon découplée du réseau
CADIOM
Compteurs de chaleur, données 15 min Compteurs de chaleur, données mensuelles CADSIG: Branche GD-PRE/VIEUSSEUX
CADSIG: branche AVANCHETS/COINTRIN/MEYRIN CADSIG: branche LIGNON
Station d’échange Chaudières
gaz Lignon
UVTD
FIGURE1.19 – Localisation des compteurs de chaleur sur les réseaux thermiques
La production de chaleur annuelle des chaudières gaz du Lignon est déterminée de la façon sui-vante :Qgaz =Qcadsig+Qfour,sig −Qr´ecep,sig
Les données concernant la production thermique des chaudières décentralisées proviennent des relevés de facturations mensuels.
Consommation thermique des sous-stations
Les consommations des sous-stations connectées aux réseaux sont issues des relevés mensuels des compteurs de chaleur situés chez les clients (relevés qui servent à la facturation). Seules les données des SST du réseau CADSIG ont pu être récupérées dans le cadre de cette étude.
Electricité
Les données concernant la production électrique de l’UVTD ont été acquises via deux compteurs électriques placés sur les deux turbogénérateurs (données horaires). La somme des deux comp-teurs correspond à la production électrique totale de l’usine. La part de cette électricité directement consommée sur place par l’usine est calculée par différence entre la production totale des turbines et l’électricité réinjectée sur le réseau de distribution électrique mesurée au poste de transformation de Verbois, situé juste à côté de l’usine. La consommation d’électricité achetée par l’usine, égale-ment mesurée à ce poste de transformation, permet de déterminer l’électricité importée par l’UVTD (données mensuelles).
La consommation électrique de la chaufferie du Lignon provient d’un relevé de compteur (une seule donnée annuelle). Les consommations électriques des chaufferies décentralisées et de la station d’échange n’ont pas été récupérées.
Pertes d’énergie
Les pertes d’énergie des chaudières fonctionnant au gaz naturel ont été calculées par différence entre la production thermique des chaudières et le contenu énergétique des combustibles consom-més (PCI).
Les pertes sur les conduites de transport sur le réseau CADSIG ont été calculées par différence entre la chaleur injectée sur le réseau et la somme des consommations de l’ensemble des sous-stations.
Comme les données de consommation des SST sur le réseau CADIOM n’étaient pas disponibles, les pertes sur ce réseau ont été estimées à 10% de la chaleur injectée sur CADIOM pour les consom-mateurs "classiques", c’est-à-dire sans prendre en compte la chaleur de transit qui alimente la station d’échange (Schaedler, 2011 ; CGC, communications personnelles).
Les pertes de chaleur entre la station de pompage du CADSIG et la station d’échange sont calculées par différence entre les relevés du compteur de chaleur situé à la station de pompage et celui situé à la station d’échange (côté CADIOM des échangeurs). Dans ces pertes sont comprises les pertes sur les conduites et les pertes de chaleur sur les échangeurs à la station d’échange. Ces dernières n’étant pas mesurées spécifiquement, elles sont ici estimées à 1% de la chaleur échangée, selon les données fabricants.
Les pertes d’énergie à l’UVTD ont été déterminées en utilisant la méthode développée par RY-TEC AG (Rytec AG, 2013) et utilisée par l’OFEN pour comparer les UVTD suisses. Les pertes de combustion y sont calculées à partir des mesures de débits et de températures des fumées. Les pertes par condensation sont calculées par différence entre l’énergie contenue dans la vapeur vive produite et la somme de l’énergie exportée et autoconsommée en interne.
1.6.2 Données météorologiques
Les données météorologiques utilisées dans cette étude−température externe et ensoleillement− proviennent d’une station météorologique de l’Université de Genève (Ineichen, 2013) située en milieu urbain dans le quartier de la Prairie à Genèvea. Cette station, installée sur le toit d’un bâtiment, se situent à 2.2 km de la chaufferie du Lignon, 8 km de l’usine d’incinération, 3 km du centre de la cité nouvelle d’Onex et 4.5 km de la cité de Meyrin.
La raison du choix de cette station est liée d’une part à sa localisation géographique (relativement proche des consommateurs sur les réseaux thermiques et en milieu urbain), d’autre part à la pos-sibilité d’avoir un accès simple à un nombre important de données de bonne qualité sur un pas de temps horaire.
a. Données en libre accès sur http ://www.unige.ch/energie/forel/energie/activites/meteo.html
1.6.3 Données économiques
Les données économiques récoltées proviennent principalement des SIG et de CADIOM SA. Il s’agit notamment des investissements réalisés dans la connexion, du contrat de cession de chaleur qui lie l’usine d’incinération et le réseau CADIOM, ainsi que des exemplaires des contrats de vente de chaleur sur les deux réseaux thermiques étudiés. D’autres types d’informations ont pu être récoltées et discutées via des échanges directes auprès des acteurs concernés.
Pour effectuer une analyse comparative des coûts de chauffage avant/après raccordements aux réseaux thermiques, nous avons pu, grâce notamment à la coopération de la commune de Meyrin et de la régie Daudin, obtenir le détail des comptes de chauffage pour un ensemble d’immeubles sur une période de 6 ans.
CHAPITRE 2
Analyse énergétique et environnementale
2.1 Introduction
Ce chapitre présente l’analyse énergétique et environnementale complète du système sur une année de fonctionnement, de juin 2013 à juin 2014.
Le bilan énergétique global du système est présenté et met en avant l’influence de la connexion sur les ressources énergétiques utilisées, les émissions de CO2 et les rejets de chaleur.
Les caractéristiques de la demande des réseaux thermiques sont ensuite analysées en détail, avec des focus sur les courbes de charge, les signatures énergétiques, les variations journalières et sai-sonnières, les pertes réseaux et les niveaux de températures notamment.
Puis, après avoir montrer quelle était la disponibilité de la ressource déchet, les valorisations ther-mique et électrique des déchets sont étudiées.
Pour la valorisation thermique, le système d’approvisionnement des réseaux est analysé selon les périodes de l’année, les températures externes et le taux de charge de l’UVTD. Le fonctionnement de la station d’échange est mis en évidence et les mixes énergétiques des réseaux sont discutés. Le potentiel de récupération de chaleur fatale supplémentaire est également déterminé.
En ce qui concerne la valorisation électrique, c’est surtout sa relation avec la récupération de chaleur qui a été analysée.
Enfin, les performances énergétiques des installations de production, chaudières et UVDT, sont pré-sentées à l’aide de différents indicateurs. Le bilan énergétique détaillé de l’UVTD a été réalisé.