Focus sur le secteur de l’approvisionnement en chaleur

3.1.2.1 Bilan énergétique annuel

Le bilan énergétique du secteur de l’approvisionnement en chaleur des bâtiments en 2014, après correction pour prendre en compte l’effet du climat, est présenté dans la figure 3.2. La méthodolo-gie utilisée pour réaliser ce bilan est explicitée dans le chapitre 6. La somme des flux énergétiques en input de ce système d’approvisionnement se chiffre à 5’444 GWh, soit 40.6 GJ/hab.

Figure 3.2 – Bilan énergétique du secteur de l’approvisionnement en chaleur des bâtiments dans le canton de Genève en 2014, avec correction pour prendre en compte l’effet du climat. Diagramme réalisé à partir des statistiques de l’OCSTAT [82], des relevés de consommation des bâtiments du SITG [87], de données récoltées auprès des SIG et de plusieurs hypothèses sur les rendements des infrastructures (cf. chapitre 6). Unité : GWh/an

On relève que la production de chaleur est essentiellement réalisée directement dans les bâti-ments par des chaudières individuelles alimentées par du gaz ou du mazout. La chaleur à distance n’alimente qu’environ 10% de la demande. Cette chaleur est principalement fournie par les deux grands réseaux de chaleur historiques (CADIOM et CADSIG), désormais interconnectés, qui sont alimentés par les rejets thermiques de l’UVTD pour la charge de ruban et par des chaudières à gaz pour le complément (cf. chapitre 5). A eux deux, ils fournissent près de 90% de la chaleur à dis-tance totale dans le canton [88]. Enfin, la production thermique réalisée par les pompes à chaleur, les capteurs solaires et les chaudières à biomasse reste relativement marginale.

3.1.2.2 Objectifs cantonaux

Exprimés dans la conception générale de l’énergie du canton de Genève [86], qui reprend les grandes orientations de la stratégie énergétique fédérale 2050 [58], les objectifs énergétiques can-tonaux chiffrés pour 2035 sont de réduire la consommation énergétique pour l’approvisionne-ment en chaleur à 29 GJ/hab, dont seulel’approvisionne-ment 19 GJ/hab à partir d’énergies fossiles. Le solde restant, 10 GJ/hab, devrait donc être réalisé par des énergies renouvelables ou de récupération (EnR&R). Pour atteindre ces objectifs en considérant une population de 557’000 habitants en 2035 [89], la consommation énergétique totale pour l’approvisionnement en chaleur devrait donc pas-ser de 5’444 GWh en 2014 à 4’488 GWh en 2035, les énergies fossiles de 5’072 GWh à 2’945 GWh, et les EnR&R de 362 GWh à 1’543 GWh (tableau 3.1).

Unité 2014 2035 Consommation d’énergies fossiles GWh/an 5’072 2’945 Consommation d’EnR&R GWh/an 372 1’543

Total GWh/an 5’444 4’488

Tableau 3.1 – Consommation énergétique du secteur de l’approvisionnement en chaleur des bâtiments dans le canton de Genève en 2014 (cf. section 3.1.2.1) et objectifs pour 2035 [86], en considérant une population de 557’000 habitants en 2035 (+74’444 habitants)

3.1.2.3 Sources de chaleur locales renouvelables/fatales potentiellement accessibles

Les sources de chaleur locales, renouvelables ou fatales, potentiellement accessibles dans le can-ton ont déjà été étudiées en détail [90, 91]. Le potentiel est important et représenterait environ 6’800 GWh/an, soit davantage que la demande de chaleur actuelle. Les différents ordres de gran-deur sont indiqués dans le tableau 3.2.

Sources de chaleur GWh/an

Hydrothermie 4’000

Solaire thermique 200

Géothermie 1’000

Biomasse 180

Rejets thermiques de la climatisation 1’000 Rejets thermiques de l’UVTD 300 Rejets thermiques des STEP 100

Total 6’780

Tableau 3.2 – Sources de chaleur locales renouvelables/fatales potentiellement accessibles dans le canton de Genève, d’après les travaux de Faessler [90] et Hollmuller et al. [91]

La plus grande partie de ce potentiel est constitué par l’hydrothermie (environ 4’000 GWh), la géothermie (environ 1’000 GWh) et les rejets thermiques provenant de la climatisation (environ 1’000 GWh). Notons que le potentiel lié à l’aérothermie, difficilement quantifiable, n’est ici pas chiffré.

Chapitre 3. Les réseaux de chaleur dans le contexte du canton de Genève

Bien que le potentiel énergétique offert par ces sources de chaleur locales soit important, leur valo-risation dans le système énergétique peut néanmoins être limitée par des contraintes techniques (concordance de temps, de lieu et de qualité entre ressources et demande), économiques et d’ac-ceptabilité. Les réseaux de chaleur, en permettant de lever certaines de ces contraintes, pourraient faciliter la mobilisation d’une partie de ces sources de chaleur. Par ailleurs, il convient de préciser que l’exploitation de certaines d’entre elles (rejets thermiques de la climatisation et des STEP, hy-drothermie, une partie de la géothermie) nécessite le recours à des pompes à chaleur, impliquant donc une consommation d’électricité.

3.1.2.4 Réseaux et structure territoriale de la demande

Le faible niveau de développement des réseaux de chaleur peut être illustré en comparant le dé-ploiement des différents réseaux énergétiques sur le territoire cantonal (figure 3.3).

(a) Réseaux thermiques (b) Réseau routier et oléoduc

(c) Réseau électrique (d) Réseau gaz

Figure 3.3 – Déploiement des réseaux de transport d’énergie dans le canton de Genève en 2014. Carte réalisée à partir des données du SITG [92]

On constate que le réseau de gaz, qui véhicule aujourd’hui une énergie essentiellement destinée à la production de chaleur, est très bien implanté sur le territoire. Le mazout et le bois peuvent quant à eux être transportés sur le réseau routier pour être acheminés sur les lieux de consommation.

Le canton est pourtant caractérisé par une forte concentration de la demande de chaleur qui, gé-néralement, est intéressante pour le développement des réseaux de chaleur. Actuellement, près de 70% de la demande de chaleur totale se situe dans des zones qui présentent une densité thermique supérieure à 500 MWh/ha/an (figure 3.4). Cette valeur est souvent citée comme seuil minimal pour assurer la viabilité technico-économique des réseaux de chaleur [4, 10, 93]. Dans les pays où ils sont déjà très compétitifs, ce seuil peut même être de 200 MWh/ha/an, voire 100 MWh/ha/an dans certains cas [12].

0 2 4km

Densité de la demande de chaleur MWh/ha/an

< 50 51 - 100 101 - 200 201 - 500 501 - 1000 1001 - 1500 1501 - 2000

> 2000

(a) Densité de la demande de chaleur

4% 1%

10%

12%

20%

18%

11%

25%

(b) Répartition de la demande totale par classes (total = 4’414 GWh/an) Figure 3.4 – Densité surfacique de la demande de chaleur par zones d’aménagement du territoire en 2014. Analyse réalisée à partir des données issues du SITG [87] et des travaux de Khoury [64] et Schneider et al. [94] (cf. chapitre 6)

Aujourd’hui, les réseaux de chaleur du canton alimentent essentiellement des zones situées dans la couronne suburbaine de Genève. En plus d’être caractérisées par une densité thermique relati-vement importante, ces zones offrent deux autres avantages majeurs qui ne sont pas directement intégrés dans cet indicateur :

• des voies de circulation relativement larges qui facilitent la pose des conduites ;

• des points de livraison (SST) qui fournissent directement de grandes quantités de chaleur, chaque chaufferie alimentant souvent des barres d’immeubles entières.

Chapitre 3. Les réseaux de chaleur dans le contexte du canton de Genève

Malgré une densité thermique élevée, le développement des réseaux peut toutefois s’avérer com-pliqué dans certaines zones urbaines lorsque le degré d’encombrement du sous-sol est important ou lorsque la taille des points de livraison est relativement faible. La carte présentée dans la fi-gure 3.5 permet de prendre en compte ce dernier point. Les portions de territoire y sont caractéri-sées de façon bivariée en fonction de la densité de la demande de chaleur d’une part (MWh/ha/an) et de la densité de chaudières d’autre part (nombre de chaudières recensées par hectare). Les zones les plus favorables aux réseaux de chaleur sont alors indiquées en rouge foncé, puisque la densité de la demande y est très élevée et la densité de chaudières parallèlement relativement faible. D’ailleurs, elles correspondent très souvent aux zones où sont développés les réseaux de chaleur actuels. A l’inverse, les zones grises-noires peuvent être potentiellement plus probléma-tiques d’accès. Elles correspondent principalement à l’hypercentre urbain, où chaque allée d’im-meuble est généralement alimentée par sa propre chaudière.

0 2 4km

Densité de la demande de chaleur [MWh/ha/an]

Densité de chaudières [nb/ha]

500-1000 1001-1500

>1500

>6 3-6 <3

(a) Densité de la demande de chaleur et densité de chaudières

27%

13%

5% 10%

4%

7%

3%

2%

1%

27%

(< 500 MWh/ha/an)

(b) Répartition de la demande totale par classes (total = 4’414 GWh/an) Figure 3.5 – Densité surfacique de la demande de chaleur en 2014 et densité surfacique de chaudières par zones d’aménagement du territoire. Analyse réalisée à partir de données issues du SITG [87] et des travaux de Khoury [64] et Schneider et al. [94]

Il est intéressant de noter que la quantité de chaleur demandée dans les zones où la densité de la demande est supérieure 500 MWh/ha/an et la densité de chaudières inférieure à 6 nb/ha−zones a priori particulièrement favorables pour le développement des réseaux de chaleur−représente encore 42% de la demande de chaleur totale.