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Europe

Plusieurs projets de  recherche européens  ont eu  lieu ces  dernières années sur  les réseaux  thermiques,  par  exemple  EcoHeatCool  (http://www.euroheat.org/files/filer/ecoheatcool/ 

project.htm) qui concerne notamment les gisements globaux ou EcoHeat4 (http://www.ecoheat4.eu)  sur les différentes politiques législatives d’une douzaine de pays européen. Les données suisses sont  intégrées au premier projet EcoHeatCool. Un symposium bisannuel sur les réseaux thermiques  (http://www.dhc13.dk/) permet aux scientifiques et aux industriels de débattre des nouveautés et  des innovations dans ce domaine. 

Au niveau européen (32 pays), l’analyse des statistiques globales de 2003 montre une perte globale  de plus de 50% d’énergie entre l’énergie primaire et l’énergie utile (Figure 1) : 

 

Figure 1 : énergie primaire, finale et utile de 32 pays européen (yc Suisse) – année 2003 – en EJ (1 EJ = 278 TWh ≈  consommation finale de la suisse) – (Werner, 2007) 

 

La part de marché des réseaux thermiques selon l’énergie finale étaient de 6% en 2003. Les  principaux résultats montrent des gisements bruts très élevés (notamment dans la récupération des  productions centralisées d’électricité ou dans la géothermie), et des gisements encore mobilisables  de l’ordre d’un triplement de l’actuel (soit 6,8 EJ/an en plus des ventes actuelles d’environ 1.5 à 2  EJ/an). Surtout, la mobilisation d’une partie de ces gisements permettrait d’améliorer l’efficacité du  système énergétique tout en intégrant des ressources renouvelables (Werner, 2007).  

Les statistiques peuvent parfois être sujettes à débat et ne sont pas toujours très détaillées selon les  pays. Un effort d’agrégation, de compatibilité et de comparabilité est en cours au niveau européen. Il  existe par exemple aujourd’hui la statistique des citoyens raccordés à un réseau de chaleur urbain  qui n’inclut donc pas les ventes de chaleur aux industries et au tertiaire (Figure 2) : 

 

 

Figure 2: habitants raccordés à un chauffage à distance selon différents pays européens (Source :  http://www.euroheat.org/Comparison‐164.aspx) 

 

On constate dans cette figure une grande disparité des citoyens connectés à un réseau thermique,  avec certains pays comme le Danemark ou la Lituanie qui en ont plus de 50% tandis que des pays tels  que la France ou l’Allemagne n’ont que 6 à 12%. La valeur pour la Suisse n’est à notre connaissance  pas connue exactement aujourd’hui mais se situerait plutôt aux alentours de celle de la France. 

Actuellement, la feuille de route du développement du mix énergétique de l’UE pour 2050 (Energy  Roadmap  2050 :  http://ec.europa.eu/energy/energy2020/roadmap/index_en.htm)  définit  les  principaux  objectifs  de  la  commissions  européenne  en  matière  d’énergie,  notamment  la  décarbonisation  du  système  énergétique,  le  développement  du  renouvelable  et  l’efficacité  énergétique.  

Cette feuille de route insiste beaucoup sur la production d’électricité à l’aide des renouvelables, les  enjeux liés aux réseaux électriques et les futures possibilités de stockage d’énergie électrique. En  revanche,  il  n’y a  aucune explicitation mettant en avant les réseaux thermiques  comme un  instrument d’efficacité et d’intégration du renouvelable dans le mix énergétique. 

Les  associations  faitières  des  réseaux  thermiques  (EuroHeatPower,  http://www.euroheat.org/)  tentent de peser dans le débat européen à travers une stratégie intégrant les réseaux thermiques  comme élément clé d’une plus grande efficacité et d’une valorisation des chaleurs fatales et du  renouvelable  (Heat  Roadmap  Europe  2050 ;  http://www.euroheat.org/Heat‐Roadmap‐Europe‐

165.aspx). 

Cette volonté se retrouve dans les projets de recherche cherchant à diffuser les meilleurs pratiques  de valorisation de la chaleur fatale, qu’il s’agisse de celle des usines électrothermiques dans le cas du  Danemark ou de celle des usines d’incinération dans le cas de la Suède.  

La figure ci‐dessous montre dans trois domaines (production électrothermique, déchets municipaux  solides, rejets industriels) le pourcentage de valorisation d’électricité (en blanc) et le pourcentage de  valorisation thermique (en gris) par rapport au gisement brut (Figure 3 ‐ Persson 2012). Dans chaque 

cas, la moyenne de l’UE à 27 pays est comparée au pays possédant le meilleur rendement (Danemark  ou Suède selon les cas). 

 

Figure 3 : efficacité de conversion pour la valorisation de la chaleur électrothermique (best practice = Danemark), pour la  valorisation de la chaleur des usines d’incinérations (best practice = Suède) et pour la valorisation de la chaleur des rejets 

industriels (best practice = Suède) ‐ Persson 2012). 

 

On s’aperçoit que la Suède a un taux moyen de 82% de valorisation énergétique des ses déchets  municipaux (à comparer aux 42% des usines d’incinération suisses ‐ OFEN 2011), probablement grâce  à sa stratégie de longue date du tout à l’incinération avec une excellente valorisation thermique (par  rapport à de nombreux pays européens ayant longtemps pratiqués plutôt la mise en décharge). 

Quant à l’exemple danois, il est détaillé ci‐après : 

L’exemple danois :

Quelques dates clés sont retenues ici (selon Christensen, 2009) : 

 1976 : 1er “electricity supply act” 

 1979 : 1er “heat supply act” (avec à la clé un plan directeur des réseaux de chaleur) 

 1986 : promotion des CCF décentralisés (y compris biomasse) 

On citera également les points suivants ayant probablement joués un rôle important : 

 Une stratégie à deux niveaux, avec une supervision par les autorités centrales danoises et  une mise en œuvre par les autorités locales ; 

 L’obligation de connexion ; 

 L’importance du régulateur et de la stabilité du cadre politique et juridique ; 

 L’importance des taxes d’incitations pour le financement de ces infrastructures. 

Les résultats en matière de décentralisation (Figure 4) et de pénétration des CCF dans le mix  énergétique (près de 50% de l’électricité totale et 80% de la chaleur en 2010 – Figure 5) sont  impressionnants : 

HEAT ELECTRICITY

HEAT

ELEC

 

Figure 4: d’une production par CCF centralisée (1985) à une production décentralisée (Christensen, 2009) 

 

 

Figure 5: importance des CCF dans la production d’énergie danoise (Danish Energy Agency, 2011) 

 

Ces deux schémas interpellent et mériteraient un approfondissement car le couplage réel entre les  usages électriques et thermiques montre qu’il s’agit plus que « simplement » de la récupération de la  chaleur des productions électriques fossiles.  

 

A titre d’exemple, une des stratégies développée au Danemark est une valorisation de la chaleur  fatale en ruban en complétant les pointes de demande thermique avec d’une part des CCF situés au 

Thermal Electricity (80% of total electricity)

niveau du système de transport de la chaleur (« transmission system ») et d’autre part des CCF situés  au plus près des utilisateurs, comme le montre la représentation simplifiée du marché des réseaux  thermiques à Copenhague (Figure 6) : 

 

 

Figure 6: représentation simplifiée du marché des réseaux thermiques à Copenhague (Aronsson and Hellmer, 2009) 

 

La compagnie CTR qui gère le réseau de transport est en réalité possédée par les différentes  municipalités de Copenhague, permettant à ces dernières de contrôler l’ensemble de la chaîne, de la  production à la consommation. Deux autres cas au Danemark sont gérés de manière identique,  portant à 25% de la production de chaleur «  réseaux thermiques » ce mode de gestion (Aronsson  and Hellmer, 2009). 

Le contexte de certains pays européens montre un fort développement des réseaux thermiques et  est lié à une intense activité de recherche sur les thématiques de l’efficacité énergétique et de la  pénétration du renouvelable grâce à ces systèmes. 

   

Suisse

Au niveau suisse, différents objectifs énergétiques généraux sont exprimés en matière d’indicateurs  comme (CORE, 2012) :  

 « la société à 2’000W »  

 « la société à une tonne de CO2 », 

 «un total de 2’000W pour l’énergie primaire non renouvelable et de 2 tonnes d’équivalent  CO2 en 2050 ». 

Il faudrait y ajouter la sortie programmée de la production électrique par voie nucléaire en 2034. Il y  a ici nécessité de clarifier ces points, de confronter les points de vue et de rendre cohérent ces  indicateurs de long terme. Un des problèmes vient du fait que les données statistiques actuelles qui  servent de base au calcul de ces indicateurs sont issues d’un monde dominé par le fossile (80%) et  qu’il  sera  sans  doute  nécessaire  d’éprouver  leur  validité  dans  un  monde  où  ces  énergies  deviendraient minoritaires. Par exemple, si on n’intègre pas la production renouvelable (panneaux  solaires  pour la production d’eau chaude, sources froides des pompes à chaleur, geocooling,…) dans  la comptabilité énergétique alors que ces énergies deviennent majoritaires dans le chauffage, l’image  donnée va être fortement faussée.  

Les nouvelles perspectives énergétiques 2050 (Conseil Fédéral, 2012a) et son premier paquet de  mesures (OFEN, 2012a), actuellement en phase de consultation politique, listent de très nombreux  points à mettre en œuvre. L’objectif principal étant de sortir de la production électronucléaire tout  en produisant la majorité de l’électricité sur le territoire suisse, l’approche confédérale reste très liée  aux usages électriques, par exemple pour le développement des énergies renouvelables (solaire  photovoltaïque, éolien, hydroélectricité, CCF biomasse). Il est question d’une planification commune  des zones de développement de l’éolien et de l’hydroélectricité avec une inscription dans la loi pour  élever certaines de ces futures zones au rang « d’intérêt national » égal ou supérieur aux intérêts  naturels, paysagers et/ou patrimoniaux.  

En revanche, la chaleur et ses infrastructures sont globalement peu considérées (sauf les rejets de  chaleur des futures centrales à cycles combinés à gaz), même s’il existe une volonté de créer un  programme d’encouragement pour la valorisation des chaleurs fatales dans les entreprises (dès  2015). Quant aux CCF, pour pouvoir toucher la rétribution à prix coutant (RPC), ils devront utiliser 

« entièrement la chaleur produite » (article 31, al.1, projet de nouvelle LEne, 2012).  

La définition et l’harmonisation des plans directeurs cantonaux des réseaux d’approvisionnement en  énergie (y compris des réseaux de chaleur à distance) devrait se faire dans le cadre de la révision du  modèle de prescriptions énergétiques des cantons (MoPEC 2014), soit d’ici 2018 (mesure G1, OFEN,  2012a). A l’heure actuelle, il n’existe pas de stratégie globale d’optimisation de la valorisation de la  chaleur, en complémentarité avec les valorisations électriques, et en relation avec les autres  politiques (déchets, eau, air, etc…). Cet état de fait est justifié par le fait qu’« en comparaison des  défis que doivent relever les réseaux électriques, les défis des autres structures énergétiques, comme  par exemple le réseau de gaz, sont considérés comme moins urgents, ils ne sont donc pas au cœur des  préoccupations. » (p. 61, OFEN, 2012a).  

Ces différences de priorisation et la non‐transversalité entre les usages thermiques et électriques se  retrouvent aussi dans le plan d’action pour la recherche énergétique en suisse (Conseil Fédéral,  2012b). Sur les 7 champs d’action proposés (voir détails dans le chapitre 2), la plupart traitent  uniquement de l’électricité (réseau électrique, stockage électrique, production de courant), tandis 

que la chaleur n’est incluse que partiellement pour l’efficacité énergétique (via les bâtiments), la  biomasse, ou encore comme un rejet de la production électrique. Les synergies et les conflits entre  les différentes filières électriques et thermiques ne sont pas réellement considérés comme un thème  potentiel de recherche.  

Le plan d’action de la recherche énergétique suisse promeut une vision de l’innovation que l’on  ressent linéaire : on invente un matériau, un procédé, un système, on le développe, on démontre sa  viabilité sur un pilote et on le transfert vers l’industrie. En fait, dans le domaine de l’efficience  énergétique et des énergies renouvelables, le dépassement par une innovation du stade des  pionniers pour devenir opérante dans l’organisation traditionnelle de la technologie en question est  un très long chemin, où les retours d’expérience et le suivi de la diffusion sont indispensables. La  seule voie de maturation d’une technologie énergétique face à des énergies aussi anciennes et bon  marché que le fossile reste le développement incrémental. Celui‐ci est basé sur l’essai‐erreur,  l’évaluation continue, les corrections et l’effet d’entraînement grâce à une communication reposant  sur de l’information sérieuse. Ces retours d’expérience sont des occasions uniques de recherche  interdisciplinaire, intégrant naturellement, au fur et à mesure que l’innovation progresse et devient  plus mature, les aspects économiques et d’appropriation par les acteurs en place. 

 

Au niveau quantitatif, les données suisses concernant les réseaux de chauffage à distance (pas de  statistiques liées aux réseaux de type Genève‐Lac‐Nations – GLN – qui utilisent des sources froides  naturelles) sont les suivantes (Figure 7) : 

 

Figure 7: statistiques suisses des réseaux de chaleur à distance (OFEN, 2012b) 

 

Ces statistiques concernent la production des plus grandes centrales de chauffage et des principales  centrales chaleur‐force. Elles regroupent les données de production (à gauche), les données de  fourniture au réseau (autoconsommation déduite, au milieu) et les données de consommation finale 

de chaleur (pertes réseaux déduites, à droite). Près de deux tiers de la fourniture de chaleur au  réseau se fait grâce à la valorisation thermoélectrique des ordures dans les usines d’incinération. 

Les données sur les couplages chaleur‐force (usines d’incinération exclues) sont les suivantes (Figure  8) : 

 

Figure 8: statistiques suisses des couplages chaleur‐force (OFEN, 2012b) 

 

Ces données ne semblent renseigner que partiellement sur la valorisation effective via des réseaux  thermiques. En réalité, les statistiques sur la valorisation de la chaleur dans les CCF > 1 MWélec sont  incluses dans la statistique de la chaleur à distance vue précédemment.  

   

Genève

Dans la CGE, on citera la recommandation concernant « la mise en place de systèmes centralisés et  décentralisés de production d’énergie », avec notamment « Le développement et l'interconnexion des  réseaux faisant, par exemple, le lien entre des réseaux de chauffage à distance et des réseaux de  chaleur issue de l'environnement ou de rejets thermiques et la promotion de systèmes de production  centralisés efficaces » (p.77, Etat de Genève, 2007). 

La révision de la loi et de ses règlements ont été votés par le peuple en 2010 (http://etat.geneve.ch  /dt/energie/a_votre_service‐directives_formulaires_relatifs_nouvelle_loi_energie‐11772.html).Cette  nouvelle loi apporte des compléments à différents niveaux d'action, dont entre autres (Lachal et  Lavallez, 2010) : 

 les bâtiments : suivi de la consommation et assainissement obligatoire des bâtiments les  moins performants; obligation de pose de capteurs solaires pour la production d’eau chaude  sanitaire (ECS), renforcement des exigences sur le neuf et la rénovation ; 

 la planification énergétique territoriale : systématisation du concept énergétique territorial  dans les procédures d'aménagement ; 

 les modalités de financement des travaux d'assainissement (report possible et encadré d'une  partie des charges sur les locataires). 

Réaffirmant le rôle des SIG en tant que bras armé pour la mise en œuvre de la politique cantonale, la  loi leur réitère en outre la demande d'un plan directeur des énergies de réseau (L2 30 art.7) et  introduit une nouvelle disposition permettant au conseil d'Etat non seulement de prescrire la  création d'un réseau de distribution d'énergie thermique, mais également de contraindre SIG à en  assurer la réalisation et l'exploitation en l'absence d'autre solution (L2 30 art 22). 

Au niveau genevois, il a déjà été montré (Lachal et Lavallez, 2010) que les statistiques par habitant  montrent une stabilisation relative des usages électriques et une diminution des autres usages (sauf 

1987 1990 1993 1996 1999 2002 2005 2008 2011

Consommation finale d'électricité W/hab

Evolution de la consommation électrique  finale par habitant  ‐canton de Genève

0

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Consommation finale de carburant W/hab

Evolution de la consommation de carburant  finale par habitant  ‐canton de Genève

 

Figure 10: évolution de la consommation pour le chauffage (mazout, gaz, bois) en W/hab ‐ Genève 

 

Ce dernier graphique montre bien la progression continue du gaz par rapport au mazout dans le mix  énergétique. Pour la première fois en 2010, une consommation plus importante pour le gaz par  rapport au mazout a été observée.  

Malgré une statistique peu fiable (basée uniquement sur la vente de combustible), le bois reste  encore  très  marginal  dans  la  consommation.  A  noter que  les  données  concernant  CADIOM  n’apparaissent pas dans ces statistiques, car la chaleur fatale de l’usine d’incinération est considérée  comme une ressource non commerciale (comme la chaleur de l’environnement soutirée par les  pompes à  chaleur). Quantitativement, CADIOM représente tout  de  même environ 30 W/hab  (Faessler, 2011). 

Les carburants consommés par les avions faisant le plein à l’Aéroport International de Genève (AIG)  sont statistiquement connus. Mais sur combien d’habitants répartir cette consommation ? Et cette  consommation doit‐elle être réellement répartie uniquement sur des habitants locaux ? Quel est  l’impact sur l’économie, et indirectement sur l’énergie, de l’aéroport ? Quels avions font‐ils vraiment  le plein à Genève et pour quelles destinations ? Autant de questions encore ouvertes. Pour simplifier,  le choix a été fait ici de ne comptabiliser que la moitié des carburants de l’AIG sur le canton de  Genève (Figure 11) : 

1987 1990 1993 1996 1999 2002 2005 2008 2011

Consommation finale de chauffage W/hab

Evolution de la consommation de chauffage finale par  habitant  ‐canton de Genève *

chauffage

1987 1990 1993 1996 1999 2002 2005 2008 2011 Consommation finale de 50% carburant AIIG   W/hab

Evolution de la consommation de 50% 

carburant AIG finale par habitant  ‐canton  de Genève

Malgré  une  croissance  importante  ces  dernières  années  (en  raison  du  développement  des  compagnies low‐cost tels qu’EasyJet), la consommation par habitant est revenue à son niveau de  1990, époque où la compagnie nationale Swissair était prépondérante. La question de l’évolution du  trafic aérien et de son impact fait partie de discussion plus globale, avec notamment la question  lancinante de la taxation du kérosène au niveau international.  

 

Le graphique faisant le résumé de l’évolution de la consommation finale par habitant omet donc  volontairement la consommation de l’AIG (Figure 12) : 

 

Figure 12: évolution de la consommation finale du canton de Genève (hors AIG) avec droite de tendance linéaire 

 

En évaluant linéairement l’évolution de la consommation par habitant, on s’aperçoit que la société à  2000 Watts en 2050 paraît à portée de main. Précisons qu’il s’agit de données sur l’énergie finale, ne  tenant  pas  compte  du  facteur  « énergie  finale/énergie  primaire »  qui  est  de  l’ordre  de  1.3  actuellement sur Genève, ce qui sous‐entend que 2000W primaire équivalent aujourd’hui à environ  1500W finale. Ce rapport « finale/primaire » est très bon grâce notamment au bannissement du  nucléaire dans le mix électrique. 

 

   

0 500 1'000 1'500 2'000 2'500 3'000 3'500 4'000

1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

Consommation finale  du canton GE (sans  AIG)  W/hab

Evolution  de la  consommation  finale  par 

habitant  (sans  AIG) ‐ canton  de Genève

Historique des réseaux thermiques genevois

Après ce rappel du contexte quantitatif général genevois, revenons aux réseaux thermiques avec  l’analyse faite par Mme Lavallez sur leur développement historique à Genève. Trois grandes étapes  peuvent être distinguées (Lavallez, 2011) :  

1960‐1974 : premiers tronçons « Châtelaine‐Lignon » et « Avanchets‐Palexpo » ; 

1986‐2002 : projet Cadiom, visant à valoriser la chaleur issue de l’incinération des ordures  ménagères (usine des Cheneviers) ; 

décennie 2000 : extensions et interconnexions des réseaux existants, développement de  réseaux de quartier liés à des projets de valorisation des énergies renouvelables et locales. 

Ces trois étapes permettent de mettre en évidence trois grandes évolutions dans le lien énergie‐

territoire via l’acteur réseau thermique (Lavallez, 2011) : 

l’emprise spatiale des réseaux thermiques : initialement simples « tuyaux » reliant localement  une  ressource  fossile  et  un  gros  preneur,  les  réseaux  thermiques  se  constituent  progressivement en un véritable « système » d’ambition cantonale voire transfrontalière. 

le rôle des réseaux dans la structuration de filières locales impliquant un travail simultané sur  les ressources et les besoins propres au territoire : auparavant simples supports pour le  transit de flux énergétiques fossiles, les réseaux thermiques deviennent actifs dans les  stratégies  de  valorisation d’énergies renouvelables  et locales  soumises à de multiples  contraintes (en particulier contraintes techniques de temps, de lieu, de qualité). En rendant  possible des combinaisons « fossile renouvelable », ils contribuent en outre à favoriser la  transition vers la Société 2000 W. 

la nature et l’étendue des arrangements sociotechniques liés aux réseaux thermiques : au  cours des décennies considérées, les arrangements noués autour des réseaux thermiques  semblent se diversifier.  

Historiquement, il exista donc à Genève un premier grand réseau de chaleur urbain fonctionnant aux  énergies fossiles, le CAD Lignon, rejoint dès 2000 par le réseau CADIOM, qui valorise une partie de la  chaleur fatale de l’usine d’incinération des Cheneviers. Ces deux réseaux historiques ont été  connectés en octobre 2012.  

SIG a toujours possédé et géré le réseau CAD Lignon tandis que le réseau CADIOM a vu l’apparition  d’investisseurs privés (CGC Dalkia) en complément de SIG. En pratique, CADIOM est géré par Dalkia  tandis que l’usine d’incinération (producteur de la chaleur) est gérée par SIG. La connexion des  réseaux CADIOM et CAD Lignon aura donc des implications techniques, économiques, juridiques et  d’acceptabilité des acteurs importantes. 

En parallèle de ces deux réseaux historiques, de plus petits réseaux de chauffage intégrant du  renouvelable existent (Cartigny, Laurana, Chancy, etc…) tandis que c’est développé à Genève des  réseaux basés sur la source froide « eau du lac » et qui fournissent principalement des prestations de  froid (GLN, Versoix). 

Deux autres  projets importants sont à replacer dans ce contexte et peuvent apporter un éclairage  très utile : le projet de turbine à gaz à cycle combiné actuellement en veilleuse et le projet de  géothermie  de moyenne  et grande  profondeur, et  les  enjeux  énormes  liés à  la valorisation  principalement thermique de cette ressource. 

   

Agglomération franco‐valdo‐genevoise ou Grand Genève

L'importance d'un travail à une échelle franco‐valdo‐genevoise pour la mise en œuvre d'une politique  énergétique locale cohérente est reconnue. A un niveau politique, des engagements ont été pris dès  2010 tandis qu’au niveau plus opérationnel, une ébauche de coordination a lieu dans le cadre du 

L'importance d'un travail à une échelle franco‐valdo‐genevoise pour la mise en œuvre d'une politique  énergétique locale cohérente est reconnue. A un niveau politique, des engagements ont été pris dès  2010 tandis qu’au niveau plus opérationnel, une ébauche de coordination a lieu dans le cadre du 

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