Etude économique, environnementale et sociale pour faisabilité d'un réseau de chaleur

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    10-Jul-2015

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Cette tude donne une mthode non exhaustive mais rapide pour tudier la faisabilit conomique (avec aspects environnementaux et sociaux) d'un rseau de chaleur sur un quartier

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  • Rseaudechaleur

    RseaudechaleurauBois

    L'objectifestdedterminersil'installationd'unrseaudechaleurestpertinentsurunezonepavillonnaire.Dansl'tudequivasuivre,lescalculseffectusvisentsimplementdonnerdesordresdegrandeuretnonundimensionnementprcisdesinstallationsetdesescots.

    Contexte

    Ilyadjunprojetdechaufferieauboisquidoitalimenterlesquipementspublicsproximitdelazoned'tude.Laquestionseposedoncdesavoirs'ilfautprofiterdecetteopportunitpourtendreunrseaudechaleurl'ensembleduquartierpavillonnaire.

    quivalentlogementdurseaudechaleur:

    %ecs=30%%chauff=70%source: EnquteNationalesur lesrseauxdechaleuretdefroid,Restitutiondesstatistiquesportantsurl'anne2011,SNCU(janvier2013)

    DJUrel=2291C(D'aprsl'tudeSolutionBoisnergiepourlerseaudechaleurdelacommuned'Az)

    quivalentlogement=11,30MWh

    Consommationenchauffageactuelle

    Danslecasdecettezonepavillonnaire,lesmaisons,construitesentre1960et1980sontactuellementchauffesaugaz:

    Type de logement Maison construite avant 1974 (sans isolation)

    Appartement occup par 2 personnes

    Surface 120m 120mConsommation Chauffage et ECS 40100 kWh/an 21145 kWh/ansources http://www.selectra.info/index.php/Cons

    ommation-moyenne-gaz.htmlhttp://www.monenergie.net/consommation-moyenne-gaz.php

    Enmoyenne,onobservedoncdesconsommationsdel'ordrede250kWh/mparan,soit25000kWh/anpourunlogementde100m.Onobtientdoncuneconsommationtotalepourles250logementsde6250MWh/ansoit553quivalentslogements.

    Consommationdansleslogementsneufsetrnovs

    Equivalent logement=%ecs12MWh+ %chauff 12MWh(DJUrel2500 )

  • Selon la RT2012, les logementsneufsnedevront plusdpasser uneconsommationd'nergiesuprieureaucoefficientCepmax:

    Zone climatique H1a

    Altitude Comprise entre 22 et 87 mUsage habitationSurface 85 mCatgorie CE1Source chaude Rseau de chaleur comprisentre51et100gCO2/kWhCepmax 74.2 kWh/m.an

    Enconsidrantunsurfacemoyennedelogementde85monobtientuneconsommationtotalede6307kWh/anparlogement.

    puissancenominaledel'installation

    Besoinnergtiquedeslogements

    Besoinnergtiquedesquipements

    Lesdonnessuivantessontissuesdel'tudeSolutionBoisnergiepourlerseaudechaleurdelacommuned'Az

    conso (kWh/an)logements anciens 250 6250000logements RT 2012 267 1683969

    total (kWh /an) 7933969quivalent logement 666,72

    114168,730,8-0,9

    Tint 19C-7C

    Degr jour/heure (DH) 24*DJU

    Besoin de chauffage (BV) W/Krendement ()

    Text

    6447175,2

    3048,642

    Consommation couverte par le bois (80%) kWhPuissance chaudire bois kW

    BV=(E)(24DJU )

  • Bilantotal

    Longueurdetranche

    Oncompteuniquementlerseauprimaire.Onconsidrequechaquelotestdesserviparunesousstation.Danslecasol'onsouhaitetendre lerseaudechaleurtoutlequartierenconsidrantqueladensificationmaximaleestatteinteonvaluelalongueurdetranche1616m.

    UnetudeduCETEsurunedizainedetracderseaudechaleurunrapportde45%entre le linaire de voire et le linaire de voirie. (http://www.ceteouest.developpementdurable.gouv.fr/relationentrelineairedereseaua711.html)

    Priseencomptedufoisonnement

    6961979,2

    3292,075

    Consommation couverte par le bois (80%) kWhPuissance cumule logt+eqt kW

    implantation linairedevoirie(m)

    600

    250

    450

    rueduburon 200

    ruedutertre 170

    150

    150

    300

    ruedesmassettes 210

    ruedesjoncs 150

    ruenouvelle 250

    total 2880

    linairerseaux(45%) 1296

    raccord 320

    linairedetranche 1616

    ruesaintaventin

    ruedeBeausjour

    ruechteaugontier

    ruedelapetitemazure

    ruedejoinville

    ruedesaubrires

    surface (m)

    Groupe scolaire

    cole maternelle 886 4430

    387311 3680cole primaire 928 4640

    254 1270complexe sportif 2800 7280 238263 14251

    volume m3besoin chauffage (kWh/an)

    ECS (kWh /an)

    btiment de restauration

    Besoin de chauffage (BV) 9948 W/K0,8-0,9

    Tint 19C-7C

    Degr jour/heure (DH) 24*DJU304291,76

    rendement ()

    Text

    Puissance totale Ptot W

    514804Consommation couverte par le bois (80%) kWh

  • L'avantagedecombinerdes logementsavec lesquipementspublicsc'est que leursbesoins nergtiques se compltent dans le temps. Par consquent la puissancencessaireauxlogementsn'estpasappeleenmmetempsquelapuissancerequisepourlesquipementspublics.

    Lapuissancemaximaleestdemandeenfindejourne.Pendantlapriode18h24honajoute 90% de la puissance maximale demande par les logements et 10% de lapuissance maximale alloue aux quipements. On obtient donc une demande enpuissancequis'lve2,658MW.

    Cersultatestuneestimation:Lebutdel'tudetantdedonnerdesordresdegrandeur,ellenesauraitservirdebilanprcispourdimensionnerlerseaudechaleur.

    Pouramliorer lacontinuitdelademandeenpuissanceil serait intressantd'incluredans l'tude d'autres quipements grands consommateurs d'nergie comme le petitcentrecommercialsitudanslequartierouencorelarsidencepourpersonnesgesquiseraconstruiteproximit.Celapermettraunmeilleurquilibredelademandeaucoursdelajourne.

    0h-6h 6h-9h 9h-18h 18h-24h

    rpartitiondelademandeenpuissance

    quipementslogements

  • Dimensionnementdurseaudechaleur

    Pour se rendre compte de linvestissement ncessaire il faut pouvoir se reprsenterl'tendudurseauetsesperformances.(Source:PrsentationCETEde3juillet2012,RseaudeChaleur:Notionstechniques)

    Densitthermique

    d=quantit de chaleur livre sur 1 an [MWh]longueur de tranche du rseau [m ]

    Enmoyenned=8pourlesrseauxdechaleur155000h:trsperformanteHeq~2500h:valeurcouranteHeq

  • nergielivreparlachaufferiebois(80%):Elivre=2237,89MWh/anLongueurdetranche:Ltranche=400m

    d=5,6Mwh/an.mOnaunedensitthermiqueplusgrandedoncunmeilleurrendementdurseau.

    Le foisonnementest amliorlorsque laproportion delogementsdiminue parrapport auxquipements.La puissancemaximale,appele lamme priodeque dans le casprcdent est de758kW.

    Puissancedelachaufferiebois(80%) :0,8MW

    Heq=2797h

    0h-6h 6h-9h 9h-18h 18h-24h

    rpartiondelademandedepuissance

    quipementslogements

    Illustration 1: zone desservie par le rseau de chaleur dans le primtre d'tude groupe scolaire et logements rue Saint Aventin

    Tableau 1: Demande nergtique des logements

    conso (kWh/an)logements anciens 58 1479000logements RT 2012 107 674849

    total (kWh /an) 2153849quivalent logement 181,00

  • Seuildedensitdelogements

    Ilfautunedensitdelogementsplusgrandepouramliorerladensitthermique.Parexemple,ilestpossibled'augmenterladensitauniveaudel'oprationd'ensemblevueprcdemmentenimplantantuniquementdesimmeublesd'habitatscollectifsenR+5.Fixonslavaleurcibleded=5Mwh/an.metd=8Mwh/an.mpourdterminerlenombredelogementsneufsimplanterpouratteindrecesobjectifs.

    SurlazonerestreinteaugroupescolaireetauxmaisonsenvironnantesrueSaintAventin,il suffit d'implanter 60 nouveaux logements pour obtenir une densit thermiquede 5Mwh/an.m.Cependant,ilestimpossibled'allerjusqu'lavaleurcourantede8MWh/an.msurcettezoneousurl'ensembleduquartier.Pourobtenirunedensitthermiqueaumoinsgale4MWH/an.milfautauminimum168nouveauxlogements.

    Aspectconomique

    Cotd'investissement

    D'aprs une tude ralise pour l'Ademe par Perdurance, Evolution des cotsd'investissementsrelatifsauxinstallationscollectivesboisnergie.

    Ratios appliqus au quartier d'tude et la zone de desserte rduite vueprcdemment:

    Exemplescomparables:

    GS+ collectifs quartierLt (m) 400 400 1616 1616

    5 8 5 8Elivre (MWh) 2000 3200 8080 12928E (GS) Mwh/an 514,804 514,804 514,804 514,804Elivre (lgt) 1485,196 2685,196 7565,196 12413,196E consomme (lgt) 1856,495 3356,495 9456,495 15516,495Econsomme (lgt ancien) 1479 1479 6375 6375Econsomme (neuf) 377,495 1877,495 3081,495 9141,495

    60 298 489 1449

    densit thermique cible (Mwh/an.m)

    nombre de logements neufs

    cot chaufferie rseau cot rseau cot total 250 kW 1000 /kW 125 m 300 /m 42500 3300001 MW 650 /kW 500 m 315 /m 72500 8800004 MW 500 /kW 2000 m 480 /m 340000 3300000

    chaudire principale bois

    Ingnierie / appoint / gnie civil

    besoin nergtique cot chaufferie rseau cot rseau cot total 2797,354 MWh/an 800kW 520000 400 m 126000 75000 7210008702,474 MWh/an 2,6 MW (80%) 1300000 1616 m 775680 340000 2415680

    chaudire principale bois

    Ingnierie / appoint / gnie civil

    Az

  • Rseautendul'ensembleduquartier

    Rseaulimitaugroupescolaireetauxlogementsproches

    Finalement,onpeutretenircommeordredegrandeurd'investissement: 3millionsd'eurospourlerseaudechaleurtendusurtoutleprimtred'tude 700000d'eurospourunrseaudechaleurdesservantlesquipementspublicset

    les logements autour de la rue Saint Aventin comprenant soixante logementsneufs.

    Remarques: Lelinairederseaucorrespondaulinairederseauprimaire,c'estdire,qu'il

    correspond la longueurdurseauentre la chaufferie et lesdiffrentessousstation.

    Lecotdurseausecondairen'estpasdtaill,ilentredanslesfraisgniecivil.

    cotd'exploitation

    Lecotglobaldelachaleurdlivrecorrespondaucotdupointdevuedel'utilisateurmoyen.Ainsicecotd'exploitationestcouvertparlafacturenergtiquepayeparlesusagers.Surlabasedel'EvaluationdescotsdexploitationdeschaufferiesbiomassefaiteparPerdurancepourlecomptedel'ADEME,lecotglobaldelachaleurdlivresedcomposeenquatrefacteurs:

    Combustible(boisetgaz) lectricitetconsommationauxiliaire:2,75HT/MWhutile Chargedeconduiteetentretiencourant:

    Puissance=1MW:14,7HT/MWhutile Puissance=2MW:11,7HT/MWhutile

    GrosentretienetrenouvellementIlfautcompter11,3%dumontantd'investissementcorrespondantlaproductiondechaleuret40%durseaudechaleur:

    Finalement selon ce mme rapport, le prix de l'nergie reviendrait environ 57TTC/MWh.Le cot d'exploitation d'un rseau

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