Le besoin thermique du parisien

Prenons Paris pour exemple. Compte tenu de la mauvaise isolation de l'habitat existant dans une ville comme Paris voisine de 250 kWh par m2 habitable et par le fait que chaque citadin occupe une surface habitable voisine de 25 m2 le besoin annuel en énergie thermique est proche de 6000 kWh par citadin. Ce besoin devra être satisfait si l’on souhaite généraliser le chauffage urbain dans les villes sans procéder à l’isolation des bâtiments existants.


SA SATISFACTION

On sait que en effet que l’existant est difficile à isoler après coup et il est hors de question de démolir Paris pour satisfaire des normes.

Il est par contre intéressant d'évoquer la part d'énergie qui peut être délivrée par chacune des 3 possibilités de chauffage urbain

1 LA COMBUSTION DES ORDURES

On sait qu’une tonne d'ordure équivaut sensiblement à 150 litres de fioul. (Voir note en bas de page).

Compte tenu du pouvoir calorifique du fioul voisin de 12 kWh par kg et de la masse d'ordures produite annuellement par parisien voisine de 350 kg, on observe que la quantité d'énergie pouvant être fournie par ce dispositif est limitée à 0,35 × 150 x 12 = 630 kWh

Soit environ 10 % du besoin


2 LA GÉOTHERMIE PROFONDE

L’expérience d’un organisme comme le BRGM s’améliore d’année en année. Sur la base d’un puit géothermal occupant une surface voisine de 2 km2 au sol et délivrant un débit d'eau géothermal de 250 mètres cubes par heure à une température disons que 80 degrés avec un rejet à 40° C la puissance thermique développée par le puits est alors de 11 600 kW (Voir P 393)

Pour une période de chauffe en région parisienne voisine de 5000 heures cela correspond à une énergie annuelle thermique fournie pendant cette période de 58 millions de kWh. Ceci alors que le nombre de parisiens logeant sur cette surface de 2 km2 est de 40 000 compte tenu de la densité démographique moyenne dans Paris de 20 000 habitants par km2.

La quantité d'énergie pouvant être fournie par ce dispositif est de ce fait limitée à 58 000 000/ 40 000 = 1450 kWh

Soit environ 24 % du besoin

3 LA THERMODYNAMIQUE AVEC L'EAU

On estime que le débit d'eau disponible dans les nappes libres s'écoulant vers la mer comme la rivière est moindre. Compte tenu du débit rejeté dans la mer par les fleuves français, de la pluviométrie en France, de l’évaporation et de la quantité d’eau absorbé par les arbres la parte de débit circulant dans les nappes libres ne correspondrait environ qu'à 20% du débit du fleuve.

Celui de la Seine à Paris étant voisin de 300 m3/s ou sensiblement un million de m3/h pendant la période froide, les quelques 210 000 m3/h provenant de l'exhaure des PAC eau eau peuvent être refroidies disons de 10 à 5 °C soit de 10 °C. Cela correspond à une puissance thermique de 1 200 000 kW pouvant être développée pendant les 5000 heures correspondant à période de chauffe. L'énergie disponible pendant cette période est alors de 6090 millions de kWh.

Pour notre capitale peuplée globalement disons de 8 millions d'habitants si l’on ajoute la proche périphérie autant peuplé que Paris intramuros on observe que la quantité d'énergie thermique disponible par parisien par ce dispositif serait est limitée à 760 kWh. Soit environ 10 % du besoin
Cela dit on voit mal comment il serait possible de généraliser le forage de l’exhaure et du rejet des pompes à chaleur eau eau vu le manque de terrain disponible en ville

ANALYSE

Ces chiffres devront être analysés soigneusement mais on constate à priori que ces 3 dispositifs sont loin d’être suffisants pour satisfaire le besoin thermique hivernal de tous les parisiens. Un calcul réconfortant peut toutefois être effectué en prenant comme base la source d'énergie thermique procurée par le fleuve plutôt que par sa nappe libre. Ceci avec une régulation appropriée tenant compte du fait que la température du fleuve change selon la saison. Un approche simplifiée peut consister à examiner le potentiel thermique d’un fleuve comme la Seine à paris lorsqu’il et à 10 degrés avec un potentiel de chute de température limités à 5°C.  C'est une puissance de 6 millions de kW cinq fois plus élevée que celle des nappes libres qui est alors disponible pour les 8 millions de parisiens ( 300 x 3600 x 5 x 1,16). Avec la même période de 5000 heures la quantité d'énergie thermique disponible par parisien par ce dispositif devient alors égale à 760 x 5 = 3 800 kWh. Soit environ 63 % du besoin

Il faut savoir que la chaufferie hybride lorsqu’elle est en mode combustion vient au secours de la thermodynamique pendant un millier d’heures lorsque la Seine est trop froide au plus froid de l'hiver. Il y a aussi heureusement des circuits qui combinent intelligemment l'eau géothermale et l'eau de surface ainsi que le solaire thermique qui peut venir à la rescousse.

La nature est généreuse mais force est toutefois de constater qu’avec la démographie galopante en ville il faudra probablement se résoudre à faire aussi appel à l'air pour assurer le besoin en énergie thermique renouvelable. Ceci bien que la performance des systèmes aérothermiques soit moins bonne et qu’ils soient aussi plus bruyants et un plus encombrants. Ceci dit prélever 3 kWh thermique dans l'air en ne fournissant qu'un kWh électrique avec une PAC à compresseur air air ou air eau est tout de même bien intéressant. En tout cas plus intéressant que l'effet joule qui ne fournit qu'un kWh thermique pour un kWh électrique consommée. Ceci en nous obligeant en raison du gâchis à construire de nouvelles centrales nucléaires pour satisfaire le besoin.

Satisfaire le besoin c'est aussi prendre conscience que les puissances fluides évoquées en 1, 2 et 3 peuvent être dans la pratique régulées intelligemment pour tenir compte des variations de la température extérieure et assurer le confort. Le lecteur aura compris qu’il s’agit ici d’une prospective de ce qui « devrait » être entrepris dans les zones urbaines pour généraliser le chauffage urbain en ville afin de satisfaire en bonne partie la Loi sur la Transition Energétique et la Croissance Verte (LTECV). Dans la pratique nous en sommes loin dans la mesure où les actions en cours dans la région IDF autant à l’est de Paris qu’à l’ouest sont bien timides en regard du besoin.

Quant à l’action qui va être entreprise cette fois dans Paris intramuros avec la tour Montparnasse le clair-obscur du duo isolation-génération n’augure rien de bon.

Faudra-t-il créer un nouveau métier pour que les choses avancent ?

Il serait pourtant souhaitable que Paris à l’origine de la COP21 sur le climat montre l’exemple de ce qu’il faut faire aux autres pays du monde ne serait-ce qu’à l’occasion des JO2024.


Note*
Il faut toutefois être prudent concernant les centrales de combustion des ordures. Nul ne peut douter de leurs avantages lorsque l’on voit ce qui se passe en
région PACA mais dans la mesure où l’on considère leur capacité à fournir de l’énergie thermique, les centrales thermiques françaises nécessitent un apport de gaz non négligeable pour entretenir la combustion des ordures. Ceci est probablement dû à un tri des ordures de moindre qualité en amont. La différence est assez importante vu que l'énergie  thermique en sortie se partage à parts sensiblement égales entre le gaz et les ordures avec les centrales françaises alors qu'il est suffisant de souffler de l'air comprimé sous le foyer pour entretenir la combustion avec les centrales suisses, ceci sans apport gaz.

 

Ce qui me scandalise ce n'est pas qu'il y a des riches et des pauvres, c'est le gaspillage

Mère Teresa