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Réseaux thermiques multi-ressources efficients et renouvelables:
Etude de cas de la connexion des réseaux thermiques CADIOM (chaleur fatale) et CADSIG (gaz) à Genève et perspectives
d'évolution
QUIQUEREZ, Loic, FAESSLER, Jérôme, LACHAL, Bernard Marie & Services Industriels de Genève
Abstract
L'approvisionnement en chaleur dans le canton de Genève est aujourd'hui majoritairement assuré par des chaudières individuelles alimentées par des combustibles fossiles. Bien que reconnu comme une infrastructure offrant la possibilité de basculer vers un système d'approvisionnement plus efficient et renouvelable, les réseaux thermiques représentent moins de 10% du marché de la chaleur. Ce travail présente un retour d'expérience complet sur la connexion des deux plus grands réseaux thermiques du canton (environ 400 GWh à eux deux) réalisée en 2012. Avant cela, les deux réseaux fonctionnaient avec une seule ressource : chaleur fatale de l'usine d'incinération pour l'un (CADIOM); chaudières alimentées au gaz pour l'autre(CADSIG). Le but principal de cette réalisation était de substituer du gaz en récupérant la chaleur fatale en excès produite à l'usine d'incinération. Le suivi énergétique a permis d'établir le bilan énergétique complet du système sur l'année 2013-14. Grâce à la connexion des réseaux, la valorisation thermique de la chaleur fatale a été améliorée de 77 GWh. Elle [...]
QUIQUEREZ, Loic, FAESSLER, Jérôme, LACHAL, Bernard Marie & Services Industriels de Genève. Réseaux thermiques multi-ressources efficients et renouvelables: Etude de cas de la connexion des réseaux thermiques CADIOM (chaleur fatale) et CADSIG (gaz) à Genève et perspectives d'évolution. Genève : Services Industriels de Genève, 2015, 239 p.
Available at:
http://archive-ouverte.unige.ch/unige:77547
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et renouvelables
Etude de cas de la connexion des réseaux thermiques CADIOM (chaleur fatale) et CADSIG (gaz) à Genève et
perspectives d’évolution
Loïc QUIQUEREZ Jérôme FAESSLER
Bernard LACHAL
2015
Projet REMUER (étude 1) : réalisé dans le cadre du Partenariat SIG – UNIGE Contrat spécifique "ExpTherm"
Responsable UNIGE : B. Lachal Responsable SIG : M. Monnard
Groupe Systèmes Energétiques
Institut Forel / Institut des Sciences de l’Environnement Bâtiment Uni Carl Vogt - 66, bd Carl Vogt - CH 1211 Genève 4
ISBN 978-2-940472-34-5
En premier lieu, nous tenons à remercier tous les membres du groupe d’accompagnement pour leur assiduité aux réunions de suivi, leur intérêt pour le travail réalisé et le temps qu’ils nous ont consa- cré : Thierry Gaudreau, Michel Monnard, Laurent Rami et Julien Ducrest des Services Industriels de Genève ; Florian Masson, Pascal Matringe et René Ruffieux de CGC Energie ; Rémy Beck de l’Office cantonal de l’Energie ; Olivier Balsiger de la commune de Meyrin ; ainsi que Jean-François Freudiger et Frédéric Pittala de la commune d’Onex.
Nous remercions également Fabio Almeida et Christian Chopard (SIG) qui ont joué un rôle clé afin que nous puissions récolter les innombrables données techniques nécessaires au suivi énergétique.
Merci également à Cédric Lambert et Patrick Naef (UNIGE) pour leur contribution en ce qui concerne l’enquête réalisée auprès des propriétaires et régies sur les communes d’Onex et Meyrin.
Nous tenons enfin à remercier Serge Baltassat, de la régie Daudin, pour nous avoir mis à disposition des données permettant d’effectuer une étude approfondie sur les coûts de chauffage d’un ensemble d’immeubles.
L’approvisionnement en chaleur dans le canton de Genève est aujourd’hui majoritairement assuré par des chaudières individuelles alimentées par des combustibles fossiles. Bien que reconnu comme une infrastructure offrant la possibilité de basculer vers un système d’approvisionnement plus efficient et renouvelable, les réseaux thermiques représentent moins de 10% du marché de la chaleur.
Ce travail présente un retour d’expérience complet sur la connexion des deux plus grands réseaux thermiques du canton (environ 400 GWh à eux deux) réalisée en 2012. Avant cela, les deux réseaux fonctionnaient avec une seule ressource : chaleur fatale de l’usine d’incinération pour l’un (CADIOM) ; chaudières alimentées au gaz pour l’autre (CADSIG). Le but principal de cette réalisation était de substituer du gaz en récupérant la chaleur fatale en excès produite à l’usine d’incinération.
Le suivi énergétique a permis d’établir le bilan énergétique complet du système sur l’année 2013-14.
Grâce à la connexion des réseaux, la valorisation thermique de la chaleur fatale a été améliorée de 77 GWh. Elle représente désormais 222 GWh, soit 56% de la chaleur délivrée aux réseaux. Cette amélioration a permis d’éviter l’émission locale de 18 ktCO2/an. Un potentiel d’optimisation subsiste et pourrait permettre de récupérer une trentaine de GWh supplémentaires. Cette augmentation a induit une baisse de la production électrique de l’usine d’incinération de 15 GWh, qui se chiffre désormais à près de 110 GWh. Malgré cette baisse, le rendement énergétique global de l’usine d’incinération a été nettement amélioré, passant de 40% à 49%.
L’investissement dans la connexion, pris en charge par les Services Industriels de Genève, a été d’environ 20 millions de CHF. Le coût de revient de la substitution d’énergie fossile atteint un peu plus de 2 cts/kWh. Une analyse technico-économique de la rentabilité de la connexion pour les différents acteurs impliqués a montré que celle-ci était principalement profitable aux producteurs de chaleur.
Pour compléter le suivi énergétique et l’analyse économique, une enquête par questionnaire a été réalisée auprès des propriétaires et régies des bâtiments raccordés aux réseaux CADIOM et CAD- SIG, dans le but de mieux cerner leurs perceptions des réseaux thermiques. Cette enquête a permis de montrer que ceux-ci étaient globalement bien appréciés, en particulier pour des aspects environ- nementaux et pour le confort technique qu’ils procurent. Certaines problématiques ont été soulevées, notamment en ce qui concerne les coûts du chauffage ou les aspects légaux et contractuels.
Enfin, un modèle a été développé pour élaborer des scénarios concernant les extensions de ré- seau, l’évolution de la demande, l’intégration de ressources fatales/renouvelables, le rôle du stockage thermique et la concurrence entre le réseau et le solaire thermique décentralisé. La comparaison de scénarios a montré que le développement des réseaux et l’intégration de nouvelles ressources permettraient de réduire significativement les consommations d’énergies fossiles, offrant une vision complémentaire à une approche basée exclusivement sur la réduction drastique de la demande.
Mots-clés : réseau thermique, chauffage à distance, chaleur fatale, usine d’incinération, déchets, CADIOM, CADSIG, Genève
In Geneva, heat demand is mostly supplied by individual boilers based on fossil fuels. Even if district heating is recognized as an infrastructure which enables a more efficient and renewable energy system, it remains relatively marginal and represents less than 10% of the heat market.
This work presents the detailed study of the recent connection (2012) of the two largest district heating networks in Geneva (representing together around 400 GWh). Before this connection, each of them was supplied by one resource : CHP waste incineration plant for one (CADIOM) ; gas-fired boilers for the other (CADSIG). The main aim of this connection was to increase the waste heat recovery from the waste-to-energy plant and therefore reduce the gas consumption.
Through the detailed monitoring of the entire district heating system, the energy flows were charac- terized for the year 2013-14. Thanks to the connection, waste heat recovery has been increased by 77 GWh which now represents 222 GWh, or 56% of the heat supply. This improvement results in 18 ktCO2/year savings. An optimization potential still exists and it could allow the recovery of an additional 30 GWh. This increase led to a decrease in the electrical production of 15 GWh, which now represents around 110 GWh. Despite the decrease in electricity production, the overall energy efficiency of the incineration plant was improved from 40% to 49%.
Supported by the Industrial Services of Geneva, the investments in the construction of the connec- tion were about 20 millions of CHF. The cost of the fossil fuels savings amounts to approximately 2 cents/saved kWh. A techno-economic analysis of the profitability of the connection for the different stakeholders shows that the benefits mainly flow to the heat producers.
To complement the energy and economic analysis, a questionnaire survey was conducted on connec- ted building’s owners and real estate agencies in order to better understand their perceptions of district heating. This survey demonstrated that district heating is much appreciated, especially for en- vironmental aspects and the technical comfort it provides. Some issues have been raised, particularly regarding heating costs or legal and contractual aspects.
Finally, a model was developed in order to elaborate scenarios regarding network expansion, de- mande change, the integration of waste/renewable heat sources, the role of thermal storage and the competition between district heating and decentralized solar thermal production. The comparison of scenarios has shown that district heating expansion with the integration of new resources would significantly reduce the fossil fuels consumption, providing an alternative to an approach focused exclusively on a drastic reduction in demand.
Keywords :district heating, waste heat, waste incineration plant, CADIOM, CADSIG, Geneva
Remerciements i
Résumé iii
Abstract iv
Table des matières vi
Synthèse vii
Acronymes xvii
Introduction 1
1 Contexte général 5
1.1 Contexte de l’étude . . . 5
1.2 Méthodologie des retours d’expérience . . . 8
1.3 Historique des réseaux et rôles des acteurs . . . 9
1.4 Système énergétique étudié . . . 16
1.5 Caractéristiques des ressources énergétiques . . . 24
1.6 Données et méthode de comptabilisation . . . 31
2 Analyse énergétique et environnementale 37 2.1 Introduction . . . 37
2.2 Bilan énergétique global du système . . . 38
2.3 Caractéristiques météorologiques . . . 42
2.4 Caractéristiques de la demande des réseaux thermiques . . . 44
2.5 Gestion des niveaux de température et des débits . . . 60
2.8 Production des chaudières décentralisées . . . 81
2.9 Potentiel d’optimisation de la valorisation de la chaleur fatale . . . 83
2.10 Production électrique de l’UVTD . . . 88
2.11 Performances des installations de production énergétique . . . 90
2.12 Conclusions . . . 97
3 Analyse économique 99 3.1 Introduction . . . 99
3.2 Systèmes de tarification et prix de la chaleur sur les réseaux . . . 101
3.3 Investissements dans la connexion . . . 108
3.4 Impacts financiers de la connexion et de la hausse du prix de la chaleur fatale . . . . 109
3.5 Analyse des coûts de chauffage . . . 124
3.6 Conclusions . . . 129
4 Enquête sur la perception des réseaux thermiques 131 4.1 Introduction . . . 131
4.2 Résultats de l’enquête . . . 134
4.3 Conclusions . . . 142
5 Scénarios d’évolution du réseau 143 5.1 Introduction . . . 143
5.2 Evolution de la demande et intégration de nouvelles ressources . . . 145
5.3 Rôle du stockage thermique . . . 163
5.4 Complémentarité/concurrence du solaire thermique décentralisé . . . 172
5.5 Conclusions . . . 177
Recommandations générales 179
Conclusions générales et perspectives 185
Liste des figures 187
Liste des tableaux 197
Bibliographie 199
Annexes 207
Contexte général
Infrastructures permettant de relier ressources énergétiques et demande, les réseaux thermiques sont un élément-clé dans l’optique d’intégrer plus d’énergie renouvelable, d’offrir de la flexibilité et d’améliorer l’efficacité du système énergétique. Bien que les avantages qu’ils procurent soit recon- nus, ils représentent moins de 10% du marché de la chaleur dans le canton de Genève, où une forte volonté politique pousse désormais en faveur de leur développement. Ceux-ci permettraient de valoriser la chaleur fatale et/ou renouvelable qu’il serait difficile d’exploiter sans une mutualisa- tion des infrastructures, pour des raisons techniques et/ou économiques. Leur développement offre par ailleurs la possibilité de combiner les sources d’approvisionnement énergétique et de jouer sur la complémentarité des ressources (énergie de pointe/énergie de ruban). C’est dans ce cadre que l’Université de Genève, en partenariat avec les Services Industriels de Genève (SIG), a lancé le projetREMUER : "REseaux thermiques MUlti-ressources Efficients et Renouvelables", dont le but est d’explorer les opportunités et limites offertes par les réseaux thermiques pour augmenter l’efficience énergétique et la pénétration du renouvelable dans le système énergétique.
La première étude de cas du projet faisant l’objet du présent rapport concerne un retour d’expé- rience complet mené sur la connexion, réalisée en 2012, des deux plus grands réseaux ther- miques du canton de Genève (≈400 GWh/an à eux deux). Construit à partir des années 60, le réseau CADSIG (34 km), propriété des SIG, était jusque-là alimenté exclusivement par des chau- dières gaz. Le second réseau, CADIOM (24 km), a été construit dès le début des années 2000 dans l’optique de récupérer une partie de la chaleur fatale produite par l’usine d’incinération des Chene- viers, aujourd’hui en mains des SIG. Propriété de la société CADIOM SA, ce réseau a toujours été alimenté quasiment intégralement par de la chaleur fatale. Le but principal de la connexion des deux réseaux était d’augmenter la valorisation de l’excès de chaleur fatale produit par l’usine d’incinération (principalement en été et en mi-saison), en permettant le transfert de chaleur du réseau CADIOM vers le réseau CADSIG. La liaison entre les deux réseaux s’est matérialisée par la pose de près de 3.5 km de conduites et la construction d’une station d’échange composée de trois échangeurs de chaleur (3x25 MW).
Le retour d’expérience sur le système en fonctionnement réel avait notamment pour objectifs de :
• Établir le bilan énergétique du système complet et analyser son fonctionnement en détail
• Analyser les coûts de la substitution d’énergie fossile par de la chaleur fatale et le rôle des acteurs
• Évaluer l’effet de scénarios alternatifs/évolutifs concernant l’évolution de la demande et des ressources
Bilan énergétique du système
Le bilan énergétique du système complet a été réalisé sur une année entière, de juin 2013 à juin 2014. A noter que les conditions météorologiques durant cette année ont été particulièrement douces (2’228 DJ18/12). Les flux énergétiques sont présentés dans le diagramme ci-dessous (unité = GWh/an).
Sur l’année analysée, 230’800 tonnes de déchets ont été incinérés, l’équivalent énergétique de 692 GWh (PCI=3 MWh/t). Grâce à la connexion des deux réseaux,la valorisation thermique de la chaleur fatale a été améliorée de 77 GWh. Elle représente désormais près de 222 GWh, soit 56% de la chaleur délivrée aux réseaux. Le profil annuel de la production sur les réseaux, présenté sur la page suivante, montre que c’est principalement en mi-saison que d’importantes quantités de chaleur fatale ont été transférées du réseau CADIOM vers le réseau CADSIG.
D’autre part, lorsque la chaleur fatale disponible ne suffisait pas à couvrir la demande du réseau CA- DIOM, la station d’échange, en fonctionnant dans l’autre sens, a permis de transférer sur ce réseau de la chaleur de pointe et de secours (10 GWh) produite par les chaudières gaz de la chaufferie du Lignon, remplaçant alors l’utilisation de chaudières d’appoint qui fonctionnaient au mazout.
0 20 40 60 80 100
1 731 1461 2191 2921 3651 4381 5111 5841 6571 7301 8031
Puissance [MW]
Jui Jui Aou Sep Oct Nov Déc Jan Fév Mar Avr Mai
L’analyse des productions thermiques et électriques de l’UVTD a montré que chaque MW récupéré pour alimenter les réseaux thermiques réduisait de 200 kW la production électrique. L’augmenta- tion de la récupération de chaleur fatale grâce à la connexion a ainsi diminuer la production électrique d’environ de 15 GWh.Le rendement global de l’usine d’incinération, calculé comme le rapport de la somme de la production électrique et thermique sur le contenu énergétique des com- bustibles, a ainsi été nettement amélioré, passant de 40% à 49%. Le tableau ci-dessous récapitule les variations de flux énergétiques induites par la connexion des deux réseaux (unité = GWh/an).
Sans connexion Avec connexion Différence
Consommation de gaz 300.3 228.5 −71.7
Consommation de mazout 12.3 0.1 −12.2
Déchets incinérés 692.4 692.4 0
Production électrique 126.8 111.4 −15.4
Récupération de chaleur fatale 144.6 221.8 +77.2 Rejets thermiques dans le Rhône 290.1 228.3 −61.8
Au total, la connexion a permisd’éviter l’émission de 18 kt/an de CO2 dans le canton. Bien que la récupération de chaleur fatale ait été nettement améliorée, il reste encore un potentiel d’optimisation.
La différence entre la chaleur fatale potentiellement récupérable avec la demande actuelle et la récupération effectivement mesurée se chiffre ainsi à 35 GWh.
Récapitulatif des caractéristiques principales des réseaux
L’analyse détaillée du fonctionnement des réseaux a permis de ressortir un certain nombre de ca- ractéristiques résumées dans le tableau figurant sur la page suivante. Les chiffres concernant la demande du réseau CADIOM se réfèrent à la production "nette" injectée sur ce réseau (la chaleur exportée sur CADSIG est déduite, celle importée depuis CADSIG comptabilisée).
Longueur simple du réseau km 24 34 58
Chaleur fournie au réseau GWh/an 155 244 399
Densité linéaire MWh/m/an 5.7 6.5 6.2
Puissance thermique max MW 52 78 126
Taux de charge h équiv. Pmax 2’981 3’128 3’167
Volume d’eau chauffé m3·103/an 2’679 6’420 9’099
Différence de température moyenne ˚C 50 33 38
Variation saisonnière annuelle GWh/an 41 60 102
Variation journalière annuelle GWh/an 11 18 29
Approvisionnement
Chaleur gaz GWh/an 10 167 177
Puissance thermique gaz max MW 26 90 100
Chaleur fatale GWh/an 145 76 222
Puissance thermique chaleur fatale max MW 52 28 52
Fraction chaleur fatale % 93 31 56
Contenu CO2de la chaleur délivrée gCO2/kWhd´el 17 169 109
L’analyse des niveaux de températures a montré que les réseaux fonctionnaient avecdes régimes de températures relativement élevés, typiquement 110-120˚C sur les conduites de départ en hi- ver, pour des températures de retour généralement comprises entre 65-75˚C sur CADIOM et 70- 80˚C sur CADSIG.Ces températures de retour élevées sont en partie causées par le mauvais fonctionnement de certaines sous-stations.Une analyse des volumes d’eau consommés par les sous-stations du réseau CADSIG, effectuée à partir des relevés de facturation mensuelles, a permis de montrer que 62% des sous-stations avaient un∆T moyen annuel inférieur à 40˚C (côté réseau primaire). L’impact des différentes sous-stations sur les températures de retour du réseau a pu être évalué et pourrait servir pour prioriser des interventions en vue de les optimiser.
Analyse économique
Investissements
Réalisés par les SIG,les investissements dans la connexion se sont élevés à 20.1 millions de CHF: 4.2 pour la station d’échange et 15.9 pour les conduites à distance.
Coût de la substitution d’énergie fossile
Une analyse technico-économique du système a été réalisée, complétée par des analyses de sen- sibilité concernant notamment le prix du gaz et les quantités de chaleur fatale transférée vers CAD- SIG. Calculé sur 30 ans en prenant en compte les baisses de recettes sur la vente d’électricité et un
Impacts financiers de la connexion et de la hausse du prix de la chaleur fatale
La rentabilité de la connexion et ses impacts sur les charges et recettes des acteurs principaux ont été analysés. Bien qu’elle ne soit pas directement liée à la connexion, l’influence de la hausse du prix de la chaleur fatale vendue par l’UVTD (de 1.5 à 3.5 cts/kWh), décidée pour limiter les déficits de l’usine et favoriser la valorisation de la chaleur fatale, a également été mise en évidence. Le diagramme suivant présente les variations de flux financiers (exprimés en MCHF/an) liées à ces deux éléments concomitants (flèches hachurées = variations liées à la hausse du prix de vente de la chaleur fatale ; flèches pleines = variations liée à la connexion des réseaux).
Les résultats démontrent quela majorité des bénéfices liés à la connexion profiteront aux pro- ducteurs de chaleur. Une partie sera tout de même reportée sur les clients du réseau CADSIG via la baisse de la taxe CO2 induite par la substitution de gaz. L’économie globale que permet la connexion dépendra principalement de l’évolution du prix du gaz et des quantités de chaleur fatale transférées.
Tarification sur les réseaux
Par répercussion contractuelle liée à l’augmentation du prix de la chaleur fatale à l’UVTD, les clients alimentés par CADIOM, qui auparavant bénéficiaient d’un prix de la chaleur très bon marché (environ 7 cts/kWh), payent désormais un prix complet de la chaleur de 10.4 cts/kWh. Ce prix, indexé unique- ment sur l’indice des prix à la consommation, est désormais proche des prix actuels pratiqués sur le réseau CADSIG, indexés à 100% sur le prix du mazout (pour les nouveaux contrats). Avec un mazout à 80 CHF/100l, le prix complet sur ce réseau se situe vers 11.6 cts/kWh. Cette indexation à 100% sur le prix du mazout pourrait poser certains problèmes à l’avenir selon le taux de pénétration de la cha- leur renouvelable/fatale et l’évolution des prix des énergies fossiles sur les marchés. Ce dernier point pourrait s’avérer d’autant plus problématique quela répartition entre prime de puissance et prix de la chaleur (part fixe/part variable) dans les systèmes de tarification ne représente pas la structure des coûts réels(coûts fixes réels proportionnellement plus importants). Cette différence est encore plus marquée sur le réseau CADIOM.
Analyse des coûts de chauffage
Une analyse des coûts de chauffage avant et après raccordement d’un ensemble d’immeubles connecté au réseau CADSIG en 2010 a montré que les réseaux sont compétitifs par rapport à un système de chauffage "classique" au mazout, pour autant que tous les coûts soient inté- grés(amortissement de la chaudière et frais d’entretien) et que la puissance souscrite sur le réseau soit dimensionnée correctement en fonction des besoins réels. L’analyse de cet exemple a permis de mettre en lumière deux problématiques que l’on retrouve souvent lorsque un bâtiment alimenté par une chaudière individuelle se raccorde à un réseau : celle de l’augmentation de la consommation thermique, qui pourrait s’expliquer par une dégradation de la gestion du secondaire ; et celle du re- port des coûts fixes du réseau dans les charges des locataires sans qu’il n’y ait en contrepartie une baisse des loyers équivalente à l’amortissement et l’entretien d’une chaudière individuelle .
Enquête sur la perception des réseaux thermiques
Echantillon
Pour compléter le suivi énergétique et l’analyse économique, une enquête par questionnaire a été réalisée auprès des propriétaires et régies de bâtiments situés sur les communes de Meyrin (CAD- SIG) et Onex (CADIOM), dans le but de mieux cerner leurs perceptions de l’énergie et des réseaux thermiques en particulier. Bien que l’échantillon soit relativement faible (45 personnes), il représente
ment des spécialistes de l’énergie, ce qui amène une valeur ajoutée aux données récoltées.
Résultats
L’analyse des résultats a permis de montrer queles réseaux thermiques sont globalement bien appréciés, en particulier pour l’aspect environnemental et pour le confort technique qu’ils procurent.Ils sont nettement mieux perçus que les chaudières au mazout ou au bois par exemple.
Certaines problématiques ont pu être soulevées, notamment en ce qui concerne les coûts du chauf- fage ou les aspects légaux et contractuels liés aux réseaux thermiques. Ainsi,une hausse du coût du chauffage pour l’intégration de plus d’énergie renouvelable est jugée acceptable pour au- tant qu’elle ne soit pas supérieure à 5-10%. D’autre part, la durée des contrats de vente de chaleur peut être un frein au développement des réseaux, en particuliers au-delà de 15-20 ans. Enfin, les avis sont mitigés en ce qui concerne les articles de loi relatifs à l’obligation de raccordement aux réseaux thermiques ou à l’obligation de la pose de capteurs solaires thermiques lors de rénovations.
Scénarios d’évolution du réseau
Dans cette partie, les deux réseaux ont été considérés comme un seul réseau dans la mesure où, depuis leur interconnexion, les actions énergétiques menées sur l’un ou l’autre réseau ont dé- sormais les même effets sur les ressources utilisées au niveau global.
temps horaire a été développé dans le but d’élaborer des scénarios concernant les extensions du réseau, la rénovation des bâtiments et l’intégration de nouvelles ressources fatales/renouvelables en ruban liée à deux projets susceptibles de se concrétiser : la récupération de chaleur sur un incinéra- teur de bois-déchet (12.5 MWth) et sur les eaux épurées de la station d’épuration via une pompe à chaleur (10 MWth). Un cas de référence et 7 scénarios ont été développés et sont listés ci-dessous.
Ressources actuelles Nouvelles ressources +22MW en ruban
Demande actuelle Ref Ress
Extension du réseau (150%) Ext150 Ext150+Ress
Rénovation des bâtiments (-50% sur le chauffage) Ren50 Ren50+Ress Extension du réseau et rénovation des bâtiments Ext150&Ren50 Ext150&Ren50+Ress
Afin de comptabiliser les effets de substitution induits par une extension du réseau, les scénarios ont été comparés sur un périmètre géographique élargi incluant l’ensemble des consommateurs du réseau actuel plus les bâtiments alimentés par des chaudières gaz ou mazout qui ne sont pas raccordés aujourd’hui, mais qui le seraient dans un scénario d’extension du réseau. Le graphique suivant présente les sources de chaleur qui alimenteraient le réseau ainsi que les bâtiments non- raccordés (Ind.). Les émissions de CO2 totales pour chaque scénario sont également représentées.
257 257 282 282
235 235 277 277
52
76
30 32 62
48
12
32
90 90 60 60
143
90
60
90
318
193
47
60
5
60
146
52
0 24
0 25 50 75 100
0 100 200 300 400 500 600 700
Réseau Ind. Réseau Ind. Réseau Ind. Réseau Ind. Réseau Ind. Réseau Ind. Réseau Ind. Réseau Ind.
Emissions de CO2 [kt/an]
Production de chaleur [GWh/an]
CCF UVTD CCF bois-déchets PAC STEP Chaudières mazout Chaudières gaz CO2
Ref Ress Ext150 Ext150&Ress Ren50 Ren50+Ress Ext150&Ren50 Ext150&Ren50+Ress Ref Ress Ext150 Ext150&Ress Ren50 Ren50+Ress Ext150&Ren50 Ext150&Ren50+Ress Ref Ress Ext150 Ext150&Ress Ren50 Ren50+Ress Ext150&Ren50 Ext150&Ren50+Ress Ref Ress Ext150 Ext150+Ress Ren50 Ren50+Ress Ext150&Ren50 Ext150&Ren50+Ress
Les résultats montrent qu’une extension du réseau actuel sans l’intégration de nouvelles ressources fatales/renouvelables n’a pas beaucoup de sens dans la mesure où la production marginale du réseau est principalement constituée de gaz (80%). Ce taux explique également pourquoi la ré- novation énergétique des bâtiments alimentés par le réseau permettra essentiellement de diminuer la consommation de gaz.
Une extension du réseau est toutefois pertinente et même nécessaire dans l’optique où de nouvelles capacités de production de chaleur fatale/renouvelable sont installées. La valorisation de ces res-
Il est intéressant de souligner que le scénario basé sur le développement des réseaux et l’intégration de nouvelles ressources permet d’arriver à des résultats comparables−consommation d’énergies fossiles, émissions de CO2−au scénario basé uniquement sur une baisse de la demande. Il n’en de- meure pas moins quec’est seulement en agissant des deux côtés, production et demande, que l’on pourra basculer vers un système essentiellement basé sur les énergies renouvelables.
Enjeux du stockage
Les enjeux liés au stockage ont été discutés et analysés après avoir simulé le fonctionnement d’un stockage "parfait" (sans perte) sur un pas de temps horaire. Deux stratégies de régulation ont été comparées : l’une pilotée uniquement par la dynamique de la demande dans l’optique de réduire les pics de consommation, l’autre pilotée dans le seul objectif de maximiser la récupération de chaleur fatale/renouvelable.
Les résultats ont montré qu’un stockage thermique de 100-150 MWh serait intéressant d’une part pour récupérer 4-5 GWh de chaleur fatale supplémentaire en mi-saison, d’autre part pour réduire significativement les pics de consommation journaliers notamment en hiver.Récupé- rer l’excès de chaleur fatale produit en été serait plus compliqué dans la mesure où cela impliquerait de faire du stockage saisonnier et donc d’avoir recours à des capacités de stockage beaucoup plus importantes.
Concurrence/complémentarité entre réseau et solaire thermique décentralisé
La production thermique journalière d’installations solaires thermiques dimensionnées avec des sur- faces de capteurs de 0.6 m2/habitant a été estimée à partir de mesures d’ensoleillement, selon une relation linéaire telle qu’observée sur une installation existante destinée à la préparation d’eau chaude sanitaire dans un immeuble résidentiel à Genève.
Les résultats ont montré que la chaleur substituée par la pose d’une installation solaire proviendrait actuellement à 65% du gaz. Cette fraction est cependant évolutive. Ainsi, la production marginale substituée par le solaire serait constituée à 50% de gaz dès la pose de 17’000 m2. Avec l’intégration de nouvelles ressources fatales/renouvelables en ruban, cette part deviendrait encore plus faible.
Dès lors, même si les premières installations solaires thermiques ne concurrencent pas énormément la récupération de chaleur fatale, il semble plus intéressant, d’un point de vue énergétique et économique, de privilégier la pose de panneaux photovoltaïques sur les bâtiments raccordés au réseau.
D’un point de vue énergétique et économique, la connexion des réseaux CADIOM et CADSIG est une réussite. Plus qu’une prouesse technique, c’est la complexité du contexte, marqué d’une part par une pluralité d’acteurs (société anonyme, services industriels, Etat et particuliers), d’autre part par la mise en relation de deux domaines d’activité (la gestion des déchets et l’approvisionne- ment énergétique), qui donne un caractère innovant à ce projet.
La réussite de ce projet illustre très bien l’un des avantages majeurs offert par les réseaux ther- miques : la flexibilité. La centralisation des sites de production et la mutualisation des infrastructures a ainsi permis d’opérerun basculement important d’une source de chaleur vers une autre à un coût limité et sans avoir à intervenir dans chaque bâtiment.
Pour améliorer l’efficience du système et faciliter l’intégration de nouvelles ressources énergétiques, l’un des défis sera de parvenir à réduire les niveaux de températures. Ce défi nécessitera un certain nombre d’optimisations sur toute la chaîne énergétique : sites de production, réseaux et sous-stations. Il implique aussi une consolidation de la coordination et de la communication entre les différents acteurs (exploitants des réseaux, gestionnaires des sous-stations, consommateurs).
La gestion économique du système pourrait être améliorée en ce qui concerne le mode de facturation de la chaleur, mais se heurte à un cadre contractuel complexe et figé sur des temps relativement longs.Une répartition entre part fixe et part variable davantage représentative de la nature des coûts réelspermettrait d’éviter certains problèmes comme la baisse de la rentabilité des réseaux en cas de diminution de la demande. D’autre part, le fait que les systèmes de tarification soient différents sur les deux réseaux pourrait compliquer l’intégration de nouvelles ressources énergétiques.
Nous insistons sur le fait qu’il faudrait continuer à étendre ces réseaux dans les zones à forte densité en y intégrant de nouvelles ressources. Ce développement offre une réelle possibilité, en complémentarité à la diminution de la demande, pour décarboniser l’approvisionnement en cha- leur des bâtiments tout en gagnant en flexibilité et en sécurité. A ce titre, les conditions-cadres permettant de garantir leur compétitivité et favoriser les investissements devraient être ren- forcées. Certaines mesures pourraient être prises telles que le zonage du territoire, l’obligation de raccordement ou encore l’augmentation des taxes sur les combustibles fossiles.
Enfin,le développement des réseaux thermiques nécessite de mener une réflexion concrète sur le rôle du réseau de gaz, dont l’utilisation pour la production unique de chaleur est peu efficiente d’un point de vue énergétique. Dans ce sens, le développement de la cogénération offrirait une possibilité de produire chaleur et électricité de façon plus efficiente. Cette production électrique est également un enjeu important vu le développement des pompes à chaleur et l’arrêt programmé de la filière nucléaire en Suisse. A ce titre, il semble pertinent de préconiser le développement des réseaux thermiques dans les zones denses et celui des pompes à chaleur individuelles là où les réseaux sont difficilement rentablesà cause de coûts de distribution trop importants.
CAD Chauffage à distance.
CADIOM Chauffage à distance par l’Incinération des Ordures Ménagères aux Cheneviers.
CADSIG Chauffage à distance des SIG.
CCF Couplage Chaleur-Force.
CGC Compagnie Genevoise de Chauffage.
COP Coefficient de Performance.
DJ Degrés-jour.
ECS Eau Chaude Sanitaire.
OCEN Office Cantonal de l’Energie.
OFEN Office Fédéral de l’Energie.
PCI Pouvoir Calorifique Inférieur.
PCS Pouvoir Calorique Supérieur.
PPE Propriété Par Etages.
RPC Rétribution à Prix Coûtant du courant réinjecté.
SIA Société suisse des Ingénieurs et des Architectes.
SST Sous-station.
STEP Station d’Epuration.
TG Turbogénérateur.
TRI Taux de Rentabilité Interne.
UNIGE Université de Genève.
UVTD Usine de Valorisation et de Traitement des Déchets.
Introduction
Infrastructures permettant de relier ressources énergétiques locales et demande, les réseaux ther- miques sont un élément-clé dans l’optique d’intégrer plus d’énergie renouvelable, d’offrir de la flexi- bilité et d’améliorer l’efficacité de l’ensemble du système énergétique. De récentes études euro- péennes montrent que la combinaison d’un développement des réseaux thermiques en zones ur- baines et des pompes à chaleur en zones rurales tout en réduisant de 35% la demande de chaleur permettrait d’atteindre les mêmes objectifs en 2050 qu’un scénario basé sur une réduction plus drastique de la demande (Connollyet al., 2014). L’avantage d’un scénario intégrant les réseaux ther- miques et optimisant l’offre et la demande est son coût nettement inférieur : l’économie estimée dans l’étude HRE (Heat Road Map Europe) est d’environ 100 milliards d’Euros/an en 2050 (Connollyet al., 2013). Ces coûts restent des ordres de grandeur à prendre avec prudence mais permettent de mon- trer qu’il existe des alternatives à des approches basées uniquement sur une réduction drastique de la demande, par exemple dans le modèle Prognos de la stratégie énergétique 2050 suisse où plus de 50% du chauffage actuel doit avoir été économisé d’ici 2050 avec une augmentation de la SRE d’un tiers (Faessler, 2015).
Si les réseaux thermiques fournissent plus de 50% des habitants dans certains pays – Danemark, Suède, Finlande, Estonie, Lituanie, Lettonie (EuroHeat&Power, 2013) – , ils restent marginaux en Suisse et à Genève, où la chaleur à distance délivrée représentent respectivement environ 5%
(OFEN, 2014) et un peu moins de 10% (OCSTAT, 2014) des besoins de chaleur. Ces besoins sont aujourd’hui encore essentiellement assurés par des chaudières individuelles alimentées par des combustibles fossiles (mazout et gaz).
Dans l’optique de répondre aux objectifs énergétiques ambitieux de la conception générale de l’éner- gie (République et canton de Genève, 2013b), le canton de Genève s’est récemment doté d’une loi imposant notamment la réalisation d’un plan directeur des énergies de réseaux ainsi qu’une obliga- tion de raccordement aux réseaux thermiques sous réserve de rationalité énergétique et économique
(LEn, art.22). Ce plan directeur devrait permettre à terme de mettre sur pied une véritable stratégie de planification territoriale à l’échelle cantonale pour le développement intégré et coordonné des réseaux thermiques. Dans les zones urbaines, un déploiement réfléchi permettrait en effet de mu- tualiser les investissements à consentir pour la production d’énergies renouvelables et favoriserait la valorisation des rejets de chaleur (ou chaleur fatale).
De grande quantité de cette chaleur fatale sont produite via les climatisations ou via les installations de traitement de déchets. Près de 300 MW de rejets thermiques dans l’eau du Rhône genevois sont actuellement autorisés, et plus de la moitié sont représentés par l’usine d’incinération et la station d’épuration (Faessler et al., 2009). Il est admis que ces rejets peuvent être partiellement réutilisés dans une optique d’écologie industrielle, sous réserve de pouvoir distribuer de grandes quantités de chaleur à de nombreux bâtiments tout au long de l’année, et donc d’avoir des réseaux thermiques suffisamment étendus. C’est ainsi que l’interconnexion des deux plus grands réseaux thermiques du canton est devenu un enjeu majeur pour favoriser la valorisation de la chaleur fatale en mutualisant les infrastructures et la demande.
D’autres réalisations récentes dans le domaine des réseaux d’eau froide laisse présager un fort potentiel de réduction de l’utilisation d’électricité en été pour les climatisations, tout en augmentant les besoins d’électricité en hiver via des pompes en chaleur et en permettant une mutualisation des besoins de chaud et de froid à certaines périodes de l’année. Le réseau d’eau du lac Genève-Lac- Nations (GLN) a par exemple permis d’économiser d’un facteur cinq l’électricité utilisée auparavant pour les climatisations des bâtiments des organisations internationales (Faessleret al., 2012b).
Au niveau local, une forte volonté politique pousse au développement de réseaux efficients et renou- velables et les Services Industriels de Genève (SIG) ont une expérience de gestionnaire de réseaux thermiques depuis 50 ans. C’est dans ce cadre que le projet REMUER (REseaux thermiques MUlti- ressources Efficients et Renouvelables) est né, mené par l’Université de Genève et financé par les Services Industriels de Genève (Faessleret al., 2012a).
Deux retours d’expérience complets ont été réalisés en parallèle : l’un sur le remplacement d’une chaufferie à mazout de quartier par une production combinée gaz / pompe à chaleur sur sondes géothermiques (Laurana-Parc), l’autre sur l’interconnexion des réseaux CADIOM (alimenté par la chaleur fatale de l’usine d’incinération) et CADSIG (alimenté par du gaz) (Faessler et al., 2012a, annexes I et II). C’est ce dernier retour d’expérience qui fait l’objet de ce rapport.
Cette étude a été accompagnée par un groupe de suivi regroupant les principaux acteurs concernés.
Le suivi a porté tant sur les aspects énergétiques, environnementaux qu’économiques. Les objectifs principaux étaient de faire une étude du système en fonctionnement réel, de caractériser l’évolution du taux de couverture en énergie renouvelable, d’analyser les coûts de la substitution d’énergie fossile et d’élaborer des scénarios évolutifs/alternatifs.
Après une description du projet et du système énergétique étudié (chapitre 1), les résultats du suivi énergétique sur une année complète sont présentés, incluant l’ensemble des constituants du sys- tème énergétique, de la production à la demande (chapitre 2). Parallèlement, une analyse écono-
mique intégrant les tarifications, les prix et les coûts par acteur du système a été menée (chapitre 3).
Une enquête auprès des régies et des propriétaires de bâtiments raccordés concernant leurs percep- tions des réseaux thermiques complètent le suivi énergétique (chapitre 4). Finalement, les résultats de scénarios basés sur le développement d’un modèle input-output ouvrent la discussion sur plu- sieurs enjeux actuels et futurs : l’extension des réseaux, la rénovation énergétique des bâtiments, l’intégration de nouvelles ressources énergétiques, le stockage thermique et la concurrence entre le réseau et le solaire thermique décentralisé (chapitre 5).
CHAPITRE 1
Contexte général
1.1 Contexte de l’étude
1.1.1 Le projet REMUER
Le retour d’expérience sur la connexion des deux plus grands réseaux thermiques du canton de Ge- nève s’inscrit dans le cadre du projet REMUER : "REseaux thermiques MUlti-ressources Efficients et Renouvelables", dont le but est d’explorer les opportunités et limites offertes par les réseaux ther- miques pour augmenter l’efficience énergétique et la pénétration du renouvelable dans le système énergétique (Faessleret al., 2012a). Ce projet, basé sur deux retours d’expérience, s’inscrit dans le cadre du Partenariat établi entre les Services Industriels de Genève (SIG) et l’Université de Genève (UNIGE), dont l’objectif est de renforcer la collaboration entre les deux partenaires pour le dévelop- pement de la filière académique dans le domaine de l’énergie, tout en permettant à SIG de bénéficier de prestations d’expertise, de recherche et de conseils de l’UNIGE, notamment dans les domaines de l’efficience énergétique et de la production et distribution d’énergie.
1.1.2 Etude de cas : connexion CADIOM/CADSIG
Située entre Onex et Lancy d’un côté et Vernier de l’autre (Canton de Genève), la liaison physique entre les deux plus grands réseaux thermiques du canton est opérationnelle depuis la fin de l’année 2012. Auparavant, les deux réseaux fonctionnaient avec une seule ressource, récupération de cha-
leur fatale de l’usine d’incinération des Cheneviers pour l’un (CADIOM) et chaufferie gaz pour l’autre (CADSIG). Leur interconnexion a été réalisée dans le but de :
• Valoriser l’excès de chaleur fatale produite par l’UVTD en été et en mi-saison en alimentant une partie des besoins du réseau CADSIG, permettant ainsi de substituer du gaz
• Permettre le transfert de chaleur de pointe produite par du gaz pour alimenter le réseau CA- DIOM en cas de manque de capacité à l’UVTD
• Sécuriser l’approvisionnement de chaleur du réseau CADIOM en cas de panne majeure à l’UVTD
Les objectifs du retour d’expérience sur le système en fonctionnement réel sont les suivants :
• Analyser le fonctionnement du système de façon détaillée
• Etablir le bilan énergétique sur l’ensemble de la chaîne de production, distribution et utilisation de la chaleur et de l’électricité
• Comparer les performances du système par rapport à la situation initiale sans connexion
• Evaluer les courbes de charge de puissance et les énergies liées
• Caractériser le taux de couverture en énergie renouvelable
• Analyser le coût de la substitution d’énergie fossile par de la chaleur fatale
• Mettre en évidence le rôle des différents acteurs impliqués
• Evaluer l’effet de scénarios alternatifs/évolutifs, en particulier concernant les échanges de cha- leur, l’extension des réseaux, la baisse de la demande liée aux rénovations énergétiques des bâtiments, ainsi que l’intégration d’autres ressources renouvelables/fatales
• Mettre en évidence les points forts et faibles du système et dégager des pistes d’amélioration
1.1.3 Groupe d’accompagnement
Dans le cadre du suivi énergétique de la connexion des deux réseaux, un groupe d’accompagne- ment a été constitué avec les acteurs principaux concernés par le projet dans le but de faciliter les échanges d’informations entre les différents acteurs (tableau 1.1). Le groupe s’est réuni deux fois par an pendant la durée du projet.
Institut Nom
SIG MONNARD Michel
SIG DUCREST Julien
SIG RAMI Laurent
SIG GAUDREAU Thierry
CGC Energie MATRINGE Pascal CGC Energie RUFFIEUX René CGC Energie MASSON Florian
OCEN BECK Rémy
Commune de Meyrin BALSIGER Olivier Ville d’Onex PITTALA Frédéric
Ville d’Onex FREUDIGER Jean-François
UNIGE QUIQUEREZ Loïc
UNIGE FAESSLER Jérôme
UNIGE LACHAL Bernard
TABLE1.1 – Participants au groupe d’accompagnement du suivi énergétique
1.2 Méthodologie des retours d’expérience
Les retours d’expérience (REX) consistent en des évaluations complètes et fouillées de systèmes énergétiques innovants, en situation réelle, c’est-à-dire mis en œuvre dans le cadre de l’organisation traditionnelle de la construction et de la gestion énergétique. A noter que les innovations en question, traditionnellement liées à des aspects technologiques, concernent également les aspects financiers, commerciaux et organisationnels, raison pour laquelle elles sont menées en étroite collaboration avec les divers acteurs concernés (investisseur, maître d’œuvre, concepteur, bureaux d’études, utili- sateurs, bailleurs de fonds de l’étude, milieu professionnel et académique concerné, pouvoirs publics, etc.).
Le but ultime de ce type de travaux, qui s’inscrivent en complémentarité des travaux de recherche et de développement menés par d’autres laboratoires, est de créer une base de connaissance des pratiques et des réalités dans le domaine de l’innovation énergétique, de la stimuler par un processus de feedbacks entre académiques et praticiens (processus d’innovation incrémentale).
Cet exercice n’a aucun caractère normatif, il s’étend sur un temps « long » et se développe dans un cadre stimulant. Plusieurs acteurs s’engagent dans la mise en place d’un système énergétique plus performant mais désirent être accompagnés dans ce processus par une évaluation ex-post, incluant des aspects techniques - comme la mesure et l’estimation des rendements ou la modélisation en conditions réelles des transformateurs - mais aussi des aspects économiques, organisationnelles et d’acceptabilité sociale.
Le système analysé ici est un système complexe et dynamique qui a été suivi pendant plus de 2 ans entre les premières mesures et le rapport final, en collaboration avec les acteurs du groupe de suivi.
Le caractère innovant ne se situe pas dans les techniques utilisées mais dans la mise en œuvre d’une connexion qui avait été imaginé il y a plus de 25 ans et qui permettra d’économiser de grandes quantités d’énergies fossiles. L’analyse énergétique, environnementale, économique et sociale de cette réalisation permet de développer de manière beaucoup plus précise un modèle et d’imaginer des scénarios prospectifs pour le futur.
1.3 Historique des réseaux et rôles des acteurs
La connexion, en 2012, des deux plus grands réseaux thermiques du canton de Genève constitue une étape importante dans le long processus de développement des réseaux thermiques CADSIG et CADIOM. Trois grandes périodes ont été distinguées (Lavallez, 2011) :
• 1960-1974 : premiers tronçons du réseau CADSIG
• 1986-2002 : projet CADIOM, visant à valoriser la chaleur issue de l’incinération des ordures ménagères (usine des Cheneviers)
• 2002-2015 : extensions et interconnexion des réseaux existants
1.3.1 1960-1974 : premiers tronçons du réseau CADSIG
C’est durant les années 60 que le premier tronçon du réseau CADSIG est construit par les Services Industriels de Genève. Ce premier projet de chauffage à distance résulte alors de la rencontre de deux opportunités :
• La recherche de débouchées pour le surplus de production de gaz de houille à l’usine à gaz de Châtelaine, exploitée par les SIG, à une époque où le gaz de houille n’est plus compétitif du fait de la concurrence avec d’autres énergies (essor de l’électricité, arrivée prochaine du gaz naturel en Suisse)
• La construction de la « cité-satellite » du Lignon dans un contexte de forte croissance démo- graphique et de crise du logement, qui est située proche de cette même usine et représente d’importants besoins de chaleur
C’est ainsi qu’on planifie d’utiliser le surplus de gaz de houille pour alimenter en chaleur la cité du Lignon ainsi que la cité des Libellules par un réseau d’eau surchauffée à haute pression (fi- gure 1.1, p.10). Ces plans initiaux ne seront finalement pas exactement respectés dans la mesure où la chaufferie centrale, dès sa mise en service, est alimentée par du mazout alors très bon marché.
Au début des années 70, la construction de la cité des Avanchets et le déplacement du palais des expositions vers l’aéroport offre une nouvelle opportunité d’agrandir le réseau pour les Services Industriels. Cette cité est raccordée en 1973, ainsi que le palais des expositions (Palexpo) et une petite partie seulement de l’aéroport, avec le soutien financier de l’Etat.
Dès 1974 et l’arrivée du réseau de gaz naturel dans le canton, des chaudières bi-combustibles pou- vant fonctionner soit au mazout soit au gaz naturel sont installées dans la chaufferie centrale. La capacité de production s’élève alors à 85 MW et les ventes de chaleur se situent aux alentours des 140 GWh/an (figure 1.2, p.12).
FIGURE1.1 – Photo de 1965, montrant l’usine à gaz de Châtelaine (au centre), la cité des Libellules (premier plan), et le chantier du Lignon (au fond à gauche). Source : Centre d’iconographie genevoise
1.3.2 1986-2002 : le projet CADIOM
Au milieu des années 80, après les deux grands chocs pétroliers (1974 et 1979) et dans un contexte marqué par la fin des « Trente Glorieuses » et l’émergence des questions environnementales, naît un autre projet de grande envergure initié par l’Etat : le projet CADIOM. L’idée est de récupérer la chaleur rejetée dans le Rhône par l’usine d’incinération des ordures ménagères aux Cheneviers, alors aux mains de l’Etat et qui nécessite des transformations pour être agrandie, et de la transporter via un réseau de chaleur pour alimenter la cité nouvelle d’Onex, dont le parc de chaudières au mazout doit en grande partie être assaini.
Des études de faisabilité sont alors confiées aux SIG, qui en réalisent trois entre 1987 et 1991. Dès leur premier rapport, le projet CADIOM envisage une connexion entre le réseau qui alimenterait Onex à partir de l’usine d’incinération et le réseau déjà existant du côté du Lignon. « L’idée développée par le projet CADIOM consiste donc à réaliser une liaison par conduites d’eau chaude entre l’UVTD et la chaufferie du Lignon-SIG, c’est-à-dire avec les réseaux de CAD existants et futurs » (SIG, 1987).
Toutefois, en 1995, le projet CADIOM est abandonné par les SIG qui invoquent principalement des raisons financières. Avec un coût du projet estimé à 75 MCHF, les SIG devraient demander une subvention publique à hauteur de 50 MCHF, les 25 MCHF restant pouvant être payés par les preneurs de chaleur sur 25 ans. Ce dernier montant est estimé en considérant un prix de vente de la chaleur qui n’engendre pas de hausse des coûts de chauffage pour des clients alors chauffés au mazout,
dont le prix est à un niveau très bas (République et canton de Genève, 1999). D’autres raisons sont évoquées par les SIG pour se retirer du projet :
• La perte de clients chauffés au gaz naturel à Lancy et Onex
• Une baisse de la production électrique de l’UVTD des Cheneviers
Suite à l’abandon du projet par les SIG, le service cantonal de l’énergie décide de le faire réétudier, mais cette fois-ci sans le raccordement avec le réseau CADSIG. Les coûts d’investissements sont alors estimés à 43 MCHF, montant jugé suffisamment raisonnable pour qu’en 1997, l’Etat soumette un appel d’offre à des entreprises privées. L’appel est remporté par le consortium « Vulcain », un groupement formé de deux bureaux d’ingénieurs, de la CGC et de Zschokke. Ce groupement réalise ensuite une étude de faisabilité qui doit permettre de toucher une subvention fédérale de 6.5 MCHF.
Alors qu’il ne reste plus qu’à faire voter l’octroi d’une concession, les SIG reviennent et proposent un contre-projet, invoquant le fait que les conditions ont changé du fait notamment de l’obligation de raccordement et surtout d’un nouveau Conseil d’Administration à la tête de l’entreprise publique.
Suite à d’intenses débats politiques pour savoir s’il faut laisser le projet en mains publiques ou pri- vées, un consensus est finalement trouvé entre les différents partis politiques, les SIG et le consor- tium, pour finalement aboutir à un partenariat public/privé, avec une part de 51% détenue par les SIG. Ce partenariat aboutit à la création de la nouvelle société CADIOM SA.
Un projet de loi pour l’octroi de la concession est voté puis adopté par le Grand Conseil en 1999, de laquelle découle une convention entre CADIOM SA et l’Etat qui détermine plusieurs modalités techniques et financières, dont les prix de vente de la chaleur, qui sont alors fixés relativement bas afin de pouvoir être compétitifs avec le prix du mazout et ainsi raccorder un maximum de clients sans les défavoriser. Ce prix inclut alors un centime reversé à l’UVTD des Cheneviers qui doit permettre de compenser la perte de production électrique à l’usine induite par le soutirage de vapeur vive.
Les travaux peuvent dès lors commencer dès 2001. La mise en service se fait 18 mois plus tard, durant l’été 2002, soit environ 20 ans après que l’idée ait été lancée. Le coût du projet final est de 31 MCHF. A la fin de l’année 2003, plus de 50 MW sont raccordés, pour une vente de chaleur d’environ 85 GWh/an (figure 1.2, p.12).
1.3.3 2002-2015 : extensions et interconnexion des réseaux existants
Au début des années 2000, deux réseaux thermiques de grande ampleur sont ainsi opérationnels sur le territoire genevois : CADSIG (gaz) et CADIOM (chaleur fatale). Ces deux réseaux se caractérisent par des modèles organisationnels différents : le premier est entièrement sous contrôle publique (SIG), le second est issu d’un partenariat public/privé au bénéfice d’une concession octroyée par l’Etat (figure 1.4, p.15). Ces réseaux alimentent alors principalement de grandes cités construites dans les
années 60-70 formant une partie de la couronne suburbaine de Genève : les cités de Lancy-Onex, la cité du Lignon, la cité des Libellules et la cité des Avanchets.
0 50 100 150 200 250
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
Chaleur fournie aux réseaux [GWh/an]
CADSIG CADIOM
FIGURE1.2 – Evolution de la chaleur fournie aux réseaux. Source : Ducrest et Chopard (2006); SIG (2003, 2008, 2013b)
A partir de 2004, les SIG lance le projet de grande centrale de cogénération à cycle combiné qui doit permettre de produire de l’électricité à partir du gaz naturel et de valoriser la chaleur produite sur le réseau CADSIG. C’est en partie dans le contexte de ce projet qu’est planifié le raccordement de la cité de Meyrin, où les SIG peuvent profiter des travaux pour l’extension de la ligne de tram et où de nombreuses barres d’immeubles sont encore alimentées au mazout. L’extension est réalisée en 2010, mais le projet de centrale de cogénération, controversé et jugé insuffisamment rentable par rapport à d’autres opportunités d’approvisionnement électrique, sera finalement abandonné par le Conseil d’Etat et les SIG (République et canton de Genève, 2012a).
Au début des années 2010, de nombreuses extensions sont effectuées sur le réseau CADSIG, no- tamment le raccordement de la chaufferie Vieusseux (2012) qui alimente un réseau de quartier fournissant de la chaleur à la cité du même nom. Toujours en phase d’extension, les quartiers de Tourelles et Budé seront très prochainement raccordés.
Outre les projets d’extensions sur les réseaux thermiques existants, le projet de connexion des deux réseaux CADIOM et CADSIG refait surface à la fin des années 2000. L’idée est de récupérer davan- tage de chaleur à l’usine d’incinération des Cheneviers en mi-saison et en été lorsque la demande de chaleur est faible et qu’une grande quantité de chaleur fatale est rejetée dans le Rhône. Ce projet d’environ 20 MCHF est initié et financé par les SIG. La liaison entre les deux réseaux est finalement opérationnelle en 2012, 10 ans après la mise en service du réseau CADIOM et 25 ans après la première étude qui prévoyait cette liaison. Son aboutissement aura probablement été simplifié du fait que les SIG ont racheté des participations dans le capital action de l’ex-CGC-Dalkia, devenue CGC Energie, à hauteur de 40%.
La structure d’approvisionnement en chaleur du canton de Genève étant aujourd’hui encore très dé- centralisée et basée massivement sur l’utilisation des combustibles fossiles (cf. annexe A, p.209),
il est fort probable que, dans les années à venir, d’autres projets de développement liés aux ré- seaux étudiés (CADIOM et CADSIG) devraient se réaliser, qu’il s’agisse de l’intégration de nouvelles infrastructures de production ou d’extensions dans des zones à forte densité énergétique (typique- ment > 500 MWh/hectare/an). Ces extensions futures et le développement de nouveaux réseaux sont d’ailleurs reconnus aujourd’hui comme des éléments incontournables pour basculer vers un approvisionnement de chaleur moins dépendant des ressources fossiles. Ceux-ci sont désormais explicitement intégrés dans le plan directeur cantonal (PDCn), document de base et de coordination pour l’aménagement du territoire dans le canton de Genève. Par ailleurs, un plan directeur des éner- gies de réseaux est en cours d’élaboration et devrait permettre de faire émerger une vision intégrée de leurs développements sur le territoire.
