Quelques notions essentielles

La densité énergétique, exprimée en MWh/ml, représente la consommation d’énergie totale répartie sur la longueur du réseau. Plus les besoins sont dispersés, plus la densité énergétique sera faible. Plus la densité est élevée, plus l’installation d’un réseau de chaleur est rentable. C’est pour cette raison que les raisons réseaux de chaleur se trouvent en ville en non en campagne, et en priorité pour des immeubles plutôt que des zones pavillonnaires.

La mixité des usages, sans unité, exprime la répartition des besoins, et donc des pics de consommation, dans le temps. Lorsque tous les bâtiments alimentés par le réseau ont la même fonction, les besoins sont simultanés: les pics unitaires de chacun des bâtiments s’ajoutent. Dans ce cas, la mixité des usages est faible, ce qui entraine un sur dimensionnement du réseau pour répondre à cette demande de pointe. Au contraire, lorsque la mixité des usages est variée, les bâtiments desservis ont des besoins répartis dans le temps, les pics unitaires ne sont pas synchronisés, la consommation est quasiment constante, permettant un fonctionnement optimal.

Une étude pour appréhender l’impact des nouveaux quartiers

L’augmentation des exigences imposées par la réglementation thermique conduit à des bâtiments plus performants avec des besoins de chaud et de froid plus faibles. De ce fait, la pertinence économique des réseaux de chaleur n’est plus toujours aussi évidente. Cela est particulièrement vrai dans le cas des démarches d’éco-quartiers, de plus en plus nombreuses, et qui passent la plupart du temps par une sobriété énergétique au-delà de la réglementation. Cela entraine des densités énergétiques plus faibles qu’auparavant, transférant donc les nouvelles problématiques sur les pertes en ligne et la mixité énergétique des usages.

Après avoir proposé une trame d'étude réglementaire, c’est pour répondre à ces questionnements que Centre d’Etudes Techniques de l’Equipement (CETE) de l’Ouest a réalisé une étude sur la place des réseaux de chaleur dans les nouveaux quartiers. Cette étude se base sur un outil permettant, à partir de données d’entrée sur le quartier, le réseau et les systèmes énergétiques de réaliser des études simplifiées pour estimer les consommations. La vocation première de cet outil est de servir de support pour la réflexion des grandes orientations de l’aménagement.
A partir de cet outil, plusieurs études de cas ont été menées permettant d’observer les différents résultats en fonction des variations de densité et de mixité. Notamment, le positionnement en termes de performances du réseau de chaleur par rapport à un ensemble de systèmes décentralisés permettant de répondre aux mêmes besoins.

Effets de variation de la densité énergétique

Pour étudier les impacts de la variation de la densité énergétique, 3 cas ont été comparés : la référence, un cas où la densité est diminuée de 30 % et un cas où elle est augmentée de 30%.La première observation est que la baisse de consommation d’énergie finale du réseau, lorsque la densité diminue, est moins importante que l’augmentation de consommation, lorsque la densité augmente.

En effet, une baisse de densité de 30 % entraine une variation de consommation d’énergie finale de -25,8 %, alors qu’une hausse de 30 % de la densité conduit à une variation de la consommation de + 27 %. La variation de consommation d’énergie finale n’est donc pas reliée linéairement à la densité énergétique.

Cette observation vaut également pour l’énergie primaire puisque le facteur énergie primaire / énergie finale reste constant.

Cette même variation amène à une seconde conclusion intéressante. Dans les 3 cas étudiés, la consommation d’énergie finale est plus faible pour les systèmes décentralisés que pour le réseau de chaleur. Cependant, l’écart qui existe entre les 2 moyens de chauffage varie significativement avec la densité énergétique. En effet, dans le cas de référence, l’écart de consommation d’énergie finale est de 10,4 %, une diminution de la densité de 30 % porte cet écart à 15,2 %. La baisse de la densité énergétique dans les nouveaux quartiers est donc préjudiciable aux réseaux de chaleur de ce point de vue.

Au contraire, une augmentation de la densité énergétique réduit l’écart de consommation d’énergie primaire entre les deux modes de production pour que celui n’atteigne plus que 8,5 %. A titre d’illustration complémentaire, le doublement de la densité énergétique par rapport à la référence amène cet écart à 7,6 %.

Toujours en analysant les effets d’une variation de la densité énergétique, la baisse de la densité de 30 % est également dommageable pour les réseaux en termes de rendement. En effet, la réduction de 30 % conduit à une chute du rendement de 4 points, alors que la hausse de densité n’entraine une augmentation que de 2 points. Cela est une conséquence directe du phénomène observé sur la variation de consommation d’énergie finale.

Effets de variation de la mixité d’usage

Une fois les effets de la variation de la densité énergétique étudiés, ce sont ceux de la mixité d’usage qui sont analysés. Dans le cas où la mixité est plus faible que la référence, la consommation d’énergie finale pour un réseau de chaleur augmente très significativement par rapport à celle des systèmes décentralisés.

En effet, le fait que les pics de consommations ne soient plus répartis de manière dispersée mais concentrés sur les mêmes tranches horaires entraine un sur-dimensionnement du réseau, et donc un fonctionnement qui est la plupart du temps en sous charge. Pour les systèmes décentralisés, le pic ne varie pas dans l’absolu, le dimensionnement n’entraine donc aucun dysfonctionnement par la suite. La conséquence directe de cette observation est la baisse très significative du rendement du réseau qui est quasiment divisé par 4 !

Par ailleurs, une mixité d'usage importante n'améliore pas systématiquement les performances du réseau de chaleur mais contribue tout de même à rendre compétitif un réseau vis-à-vis d'un ensemble de systèmes décentralisés.

Une solution envisagée pour les réseaux de chaleur : la basse température

La mise en place de réseaux de chaleur basse température, consiste tout simplement à faire circuler dans les réseaux de chaleur une eau à 70 °C environ, au lieu des 110 °C traditionnellement observés. La basse température est notamment étudiée pour réduire les déperditions de chaleur. En effet, les échanges thermiques entre le réseau et son milieu environnant sont d’autant plus importants que l’écart de température entre les deux est grand. En limitant cet écart de température, les échanges se retrouvent forcément diminués.

En plus de cette baisse de température, un effort sur l’isolation des réseaux doit être réalisé, permettant de conserver au maximum des températures suffisantes pour répondre aux exigences sanitaires.

Ces mesures permettent d’après l’étude de diminuer les déperditions sur l’ensemble du réseau de plus de  50 %, augmentant du même coup le rendement global de 4 points.

Des points très positifs : l’impact sur le changement climatique et le coût

L’implantation d’EnR dans le mix énergétique d’un réseau est en effet beaucoup plus facile que dans un système décentralisé classique où les parts de l’électricité et du gaz sont encore très présentes. L’impact sur le changement climatique, même lorsque les consommations d’énergie finale sont légèrement plus importantes dans le cas d’un réseau de chaleur, reste très largement supérieur pour un ensemble de systèmes décentralisés. Certes, avec l’augmentation des chaudières individuelles alimentées au bois, cet écart tend à se réduire. A titre d’exemple, l’écart d’émissions de GES entre une chaudière bois (avec appoint gaz) et un ensemble de systèmes décentralisés ayant pour source du gaz et de l’électricité, est de 350 %.

Par ailleurs, un avantage non négligeable reste le coût, qui est plus faible pour un réseau que pour un ensemble de systèmes décentralisés. En effet, la mutualisation des moyens (une seule chaudière comparée à une unité par logement) et de l’entretien sont autant d’arguments qui pèsent en faveur du réseau sur ce point.

• le gain de temps apporté aux utilisateurs sur leurs temps de parcours quotidiens,
• la réduction des craintes liées au vol (le système pouvant être rangé à l’intérieur des bâtiments),
• la possibilité d’alterner entre vélos et transports lors d’une averse ou face à une côte un peu raide.

• Évolution du nombre de réseaux - L’arrêté paru en octobre 2010 présentait le contenu CO2 de 355 réseaux (dont 11 réseaux de froid), tandis que l’arrêté de 2012 en présente 395 (dont 12 de froid). L'augmentation du nombre de réseaux constatée s'explique à la fois par la création de nouveaux réseaux mais également par l'identification de réseaux existants, notamment de réseaux de taille plus modeste (réseaux biomasse par exemple). En effet, historiquement, l’enquête de branche s’intéressait principalement aux réseaux de plus de 3,5 MW.
• Évolution du contenu CO2 - La RT2012 définit 3 classes de contenu CO2 pour les réseaux :

• < 50 g de CO2 par kWh,
• de 50 à 100 g de CO2 par kWh,
• de 100 à 150 g de CO2 par kWh.

• une meilleure insertion des productions d’énergies renouvelables dans le réseau,
• la maîtrise et la gestion de la demande d’électricité,
• l’anticipation des évolutions liées aux réseaux électriques telles que l’arrivée des bâtiments à énergie positive, des compteurs intelligents ou encore des véhicules électriques et/ou hybrides rechargeables,
• l’expérimentation de nouveaux modèles d’affaires par une synergie entre les acteurs de l’énergie et d’autres secteurs d’activités tels que les télécommunications, les équipementiers, etc.

• REFLEXE, qui vise à tester les modèles économique pour l’agrégation (pilotage en temps réel de la charge électrique d’un ensemble de bâtiments complexes, et de l’intégration de ce système dans l’ensemble plus large du réseau électrique intelligent) ;
• ENR POOL, qui consiste à faire participer des gros consommateurs d'électricité à l'équilibrage de la production intermittente des EnR par le biais de deux mécanismes : des effacements de consommation et le ‘déplacement’ des consommations (augmentation de la cadence de certains process pour consommer le trop-plein d'électricité) ;
• MODELEC, qui vise à tester auprès des clients résidentiels des dispositifs de suivi et de contrôle en temps réel de leurs consommations ainsi que différentes offres d’effacement ;
• SMART ZAE, qui vise à démontrer qu’une zone d’activité économique (Z.A.E.), grâce à des moyens de production d’énergie renouvelable, de stockage et de gestion technique centralisée, peut constituer une brique élémentaire du réseau de distribution électrique ;
• MILLENER, qui vise à tester et à valider des solutions d’intégration poussée des énergies renouvelables dans les îlots énergétiques (Corse et Dom-Tom notamment) ;
• GREENLYS, qui a pour ambition de développer un démonstrateur à échelle significative (plus de 1000 sites) sur deux agglomérations urbaines complémentaires (Lyon et Grenoble) déjà particulièrement engagées dans des actions en faveur de l’efficacité énergétique ;
• NICEGRID, démonstrateur de « quartier solaire intelligent » situé en Paca Est ayant pour objectif la conception et l’expérimentation d’un ensemble de technologies communicantes sur le réseau ;
• OMERE-GE et OMERE-IPERD, deux projets qui vise à analyser la gestion de la demande à plusieurs échelles, à améliorer la gestion du mix énergétique en intégrant au mieux les énergies renouvelables, à développer de nouveaux logiciels et équipements intelligents et enfin à expérimenter la gestion dynamique du réseau au niveau d’un poste source et le développement de solutions de stockage ;
• VENTEEA, qui vise à tester des équipements et des outils de gestion innovants sur le réseau de distribution en milieu rural, notamment à proximité de champs de production d’énergies renouvelables (éoliennes notamment).

• le premier en 2003 a retenu 232 MW de projets pour un coût moyen du MWh égal à 86 €. Le seuil d’éligibilité était fixé à 12 MW électrique.
• le deuxième en 2006 a sélectionné 314 MW pour un coût moyen de 128 € / MWh. Deux types d’installations pouvaient répondre à cet appel d’offre : celles de puissance unitaire supérieure à 9 MWé et celles de puissance unitaire comprise entre 5 et 9 MWé.
• le troisième en 2009 a retenu 250 MW de projets pour un coût moyen de 145 € / MWh. Le seuil d’éligibilité des projets était fixé à 3 MWé.
• le quatrième, lancé en 2010. Le seuil d’éligibilité des projets a été remonté à 12 MWé.

• Bâtiments à usage d’habitation groupant au moins deux logements comprenant un parc de stationnement d’accès réservé aux seuls occupants de l’immeuble
• Bâtiments à usage principal de bureaux comprenant un parc de stationnement d’accès réservé aux salariés.

• « pour les bâtiments à usage principal d'habitation, l'espace possède une superficie de 0,75 m² par logement pour les logements jusqu'à deux pièces principales et 1,5 m² par logement dans les autres cas, avec une superficie minimale de 3 m² ;
• pour les bâtiments à usage principal de bureaux, l'espace possède une superficie représentant 1,5 % de la surface de plancher.

• « Tout ou partie des places du parc de stationnement doit être conçu de manière à pouvoir accueillir ultérieurement un point de charge pour la recharge normale d'un véhicule électrique ou hybride rechargeable, disposant d'un système de mesure permettant une facturation individuelle des consommations. Dans ce but, des fourreaux, des chemins de câble ou des conduits sont installés à partir du tableau général basse tension de façon à pouvoir desservir au moins 10% des places destinées aux véhicules automobiles, avec un minimum d'une place ».
• « Les places desservies sont soit des places individuelles, soit un espace commun. »
• « La recharge normale des véhicules électriques et hybrides appelle une puissance maximale de 4 kW par point de charge ».

• Drancy (93) : le projet de chaufferie biomasse prévoit l'alimentation des résidences Gagarine et Résistance, de la future résidence étudiante, d'un groupe scolaire et d'un gymnase pour une puissance installée de 2,5 MW et production estimée de 638 tep/an
• Mantes-la-Jolie (78) : la chaufferie alimentera le réseau de chaleur du Val Fourré, pour une puissance installée de 14 MW, couvrant l'équivalent de 7 087 tep/an
• Montereau (77) : alimentation du quartier de Surville et extension du réseau de chaleur vers l'UIOM de Montereau. Puissance installée de 6 MW pour une production de 1 985 tep/an
• Rambouillet (78) : il s’agira d’alimenter le site industriel de FAPROGI (groupe L'Oréal) avec une puissance installée de 4 MW et une production de 800 tep/an
• Ris Orangis (91) : la chaufferie biomasse de 500 kW alimentera en chaleur l'éco-quartier de la ZAC Val de Ris pour une production estimée d’environ 211 tep/an
• Suresnes (92) : alimentation d’une piscine et 2 gymnases sur le site des Raguidelles, pour une puissance installée de 600 kW et une production de 212 tep/an.

1. Revisiter l'accessibilité à la gare et la densité urbaine de son quartier
2. Revisiter les espaces publics pour changer la ville
3. Nature en ville : biodiversité et services écologiques
4. Tirer par la demande les écofilières et l'emploi
5. Le système rural-urbain comme mode de développement : les filières agricoles de proximité
6. Réduire les émissions de GES par le chauffage urbain, alimenté en énergies renouvelables et de récupération (EnR&R)
7. Répondre aux besoins de la ville en recyclant les friches
8. Dépasser les risques pour jouer des atouts du territoire
9. Participation et implication des acteurs locaux
10. Nouvelles pratiques des acteurs de l’aménagement
11. Ecoquartier, projet de ville, projet de territoire
12. La construction neuve, levier sur le bâti existant

• « Clarifier et simplifier les procédures d'élaboration, de modification et de révision des documents d'urbanisme »,
• « Apporter au régime des permis de construire et des autorisations d'urbanisme […], les corrections dont la mise en œuvre de la réforme pourrait faire apparaître la nécessité ».

• L’article 2, qui précise que l’établissement public doit procéder à une analyse des résultats de l’application du Scot, 6 ans au plus après son approbation. Celle-ci portera notamment sur les mesures mises en œuvre en matière d'environnement, de transports et de déplacements, de maîtrise de la consommation de l'espace et d'implantations commerciales. Elle permettra de conclure sur le maintien en vigueur du Scot ou sur une révision de celui-ci.
• Dans le même article, le droit de veto dont dispose le préfet lors de l’approbation d’un Scot, si ce dernier présente des éléments « contraires à un projet d'intérêt général, autorisent une consommation excessive de l'espace, notamment en ne prévoyant pas la densification des secteurs desservis par les transports ou les équipements collectifs, ou ne prennent pas suffisamment en compte les enjeux relatifs à la préservation ou à la remise en bon état des continuités écologiques ».
• La mise en compatibilité des Scot avec les autres documents du type SDRIF (Schéma Directeur de la Région Ile-de-France), schéma régional de cohérence écologique ou plan climat énergie territorial, qui doit être vérifiée par le Préfet.
• Article 5 : La procédure d’ « autorisation de majoration des possibilités de construire favorables à la construction de logements sociaux ou répondant à des critères de consommation ou de production énergétique performante » est modifiée. Cet article simplifie en effet la procédure en reportant cette autorisation sur le règlement local et non plus sur décision du conseil municipal ou de l'organe délibérant de l'établissement public.

• permettent de majorer de plus de 20% les possibilités de construction,
• diminuent les possibilités de construire,
• réduisent une zone urbaine ou à urbaniser.

• l’élaboration (ou la révision) de documents d’urbanisme de planification (PLU, SCOT),
• les opérations d’aménagement (ZAC, OPAH RU, etc.) hors projets monofonctionnels (tels que lotissements résidentiels et zone d’activités),
• de façon à favoriser l’innovation, à titre expérimental, l’appel à projets pourra également concerner des AEU® visant à accompagner l’élaboration du volet développement durable d’un Programme Local de l’Habitat, ou la mise en place de référentiels d’aménagement ou d’urbanisme durable sur un territoire.

• favoriser les AEU® qui s’inscrivent dans une démarche territorialisée et participative mobilisant l’ensemble des acteurs concernés par le projet,
• accompagner les collectivités locales franciliennes qui s’engagent dans des projets urbains durables et innovants, en particulier les collectivités qui s’inscrivent dans les démarches NQU (Nouveaux Quartiers Urbains de la région Ile-de-France) et EcoQuartier (du MEDDTL),
• favoriser une meilleure intégration de la problématique Energie Climat notamment dans les projets de planification urbaine,
• soutenir particulièrement les opérations d’aménagement faisant l’objet de choix de localisation pertinents au vu des enjeux de limitation de l’étalement urbain, de densification autour des axes de transports en commun et des objectifs de construction de logements formulés à l’échelle régionale,
• expérimenter la possibilité de mettre en œuvre une aide bonifiée fondée sur des indicateurs d’évaluation en continu.

• les projets soumis à une étude d’impact de façon systématique,
• les projets soumis à l’examen au cas par cas.

• la surface SHON de la ZAC est supérieure ou égale à 10 000 m² et inférieure à 40 000 m² et le terrain d'assiette ne couvre pas une superficie supérieure ou égale à 10 ha,
• la ZAC couvre un terrain d'assiette d'une superficie supérieure ou égale à 5 hectares et inférieure à 10 hectares et prévoit la construction d’une surface SHON  inférieure à 40 000 m².

• les zonages, schémas et inventaires relatifs à la ou aux zones susceptibles d'être affectées par le projet,
• les autres projets connus, avec lesquels les effets cumulés devront être étudiés,
• la nécessité d'étudier, le cas échéant, les incidences notables du projet sur l'environnement d'un autre Etat,
• la liste des organismes susceptibles de fournir au pétitionnaire des informations environnementales utiles à la réalisation de l'étude d'impact.

• une description du projet,
• une analyse de l'état initial de la zone et des milieux susceptibles d'être affectés par le projet (et plus uniquement du site),
• l'étude des effets du projet sur l'environnement et sur la santé,
• une analyse des effets cumulés du projet avec d'autres projets connus,
• une présentation du dispositif de suivi de mesures pour éviter et compenser les effets négatifs et du « suivi de leurs effets sur l'environnement ».