Réseau de chaleur de Villejuif

J'ai visité fin avril 2019 l'équipement de chauffage urbain de Villejuif.

Je suis inquiet par les bruits qui courent d’un prix de l’énergie électrique croissant au-delà du raisonnable. La demande étant celle d’une énergie bon marché, cela me semble difficilement acceptable. D’autant que le pourquoi de cette orientation ne nous est pas expliqué. D’autres solutions existent pourtant pour satisfaire nos besoins énergétiques dans de bonnes conditions. La preuve de cela est bien le réseau de chauffage urbain de Villejuif. Je suis allé écouter l'exposé présenté par le responsable assurant l’entretien de ce remarquable chantier à Villejuif (une équipe comprenant environ une vingtaine de personnes). Aussi incroyable que cela puisse paraître il y avait à peine 10 personnes dans cette salle de 2 à 300 personnes minimum. Comment interpréter une telle indifférence ? Je ne ferais pas partie des indifférents à la situation actuelle. Comment imaginer que si près de Paris un réseau de chauffage urbain d'une telle ampleur, répondant au besoin de la population pour le chauffage de leur logement et s'étendant en plus sur les communes avoisinantes ne soient pas plus divulgué.

Il serait temps de mettre en valeur la situation privilégiée de Paris résultant de la présence du dogger et de son eau géothermale.  

 

Température °C

Carte BRGM des températures de l’eau géothermale du dogger en IDF
Ceci à une profondeur comprise entre 1800 et 2000 m
                                                           

 

Cette situation privilégiée est telle qu’à Villejuif et les communes adjacentes l'accord de raccordement a été donné pratiquement à tout le monde à savoir les copropriétés et leur appartements, les mairies, les écoles, les cinémas, les sociétés et leurs bureaux si l’on excepte quelques maisons individuelles pour lesquelles le cout de la liaison a été considéré trop élevé.

Cela avec un prix du kWh rendue dans les pièces de vie stable très inférieur au prix du kWh électrique, sensiblement inférieur à celui du gaz naturel et sans fluctuation de prix d'une année à l'autre comme cela est le cas avec le fioul.

Ce réseau est dans la pratique un réseau hybride basé sur l'association de 3 puits au lieu des 5 imaginés pour Boulogne Billancourt dans mon livre. Un réseau hybride dans la mesure où le dispositif ne comprend pas que ces 3 puits mais également trois grosses chaudières à gaz Bosch rarement utilisées permettant de couvrir la totalité du besoin thermique en cas d'incident sur le réseau géothermal.

Ce qui est remarquable dans ce réseau qui comprend également une petite centrale de cogénération et une grosse pompe à chaleur de 4 mégawatt thermique est le fait que toute la distribution de l'eau chaude se fait sous terre à environ 1,5 m de profondeur avec une température et des vitesses de circulation beaucoup plus importantes que celles retenues dans mon projet pour Boulogne Billancourt, à savoir  une  température pouvant atteindre 70°C avec des vitesses de circulation voisines de 50 km/h  soit plus de 10 m/s . Ceci sans que soit constaté de bruits anormaux. Rien à voir avec celles prévues dans mon projet de réseau // avec sa température constante de 15 °C et sa vitesse de circulation de 1 m/s.

Ce qu’il faut retenir du réseau de Villejuif est à l'évidence le choix de vitesses élevées pour les vitesses de circulation. Ceci dans la mesure où ces vitesses ont une incidence favorable sur le prix du réseau de tuyauteries avec des diamètres de tuyauteries environ 3 fois plus faibles par rapport à ce que j'avais imaginé dans mes textes pour Boulogne Billancourt

Vu la température proche de 70 °C les pertes thermiques en ligne ne sont pas négligeables vu que ce réseau est conçu d’après ce qui a été dit lors de l'exposé en tuyauteries métalliques particulièrement déperditives mais ces pertes sont atténuées vu que l'eau chaude reste moins longtemps dans la tuyauterie. A noter qu'il y a aussi des tuyauteries du genre stratifié verre résine. 

A noter que les ingénieurs ayant étudié le réseau de Villejuif ont dû loger la pompe d'exhaure à 200 m de profondeur bien en dessous de la courbe piézométrique et non à une trentaine de mètres comme cela se fait pour les pompe à chaleur sur nappe libre en région parisienne comme celle envisagée pour la chaufferie hybride décrite mon livre. Cette disposition profonde ainsi que les diamètres plus faibles ont une incidence sur la perte de charge ce qui augmente la puissance utile au niveau de la pompe alimentée en très haute tension pour limiter les pertes par effet Joule

Les frais d'entretien et de remplacement de cette pompe en cas d'incident (ce qui arrive si j'ai bien compris tous les 3 ans ou 4 ans) sont assez importants mais sont de mon point de vue largement compensés par le cout beaucoup plus faible du réseau. Et ceci même si le démontage de cette pompe est plus compliqué par le fait qu'il est nécessaire de remonter également son alimentation électrique lors de l'opération.

 

Mon opinion en tant qu’ancien directeur technique de la société OILGEAR ayant consacré toute sa carrière professionnelle dans le circuits hydrauliques industrielles est qu’il va falloir prendre une décision lourde concernant l’implantation de réseaux de chauffage urbain s’inspirant en partie des solutions retenues à Villejuif. Ceci avec toutefois certaines différences concernant la partie aval du réseau. Voir ce qui concerne la distribution série comme (solution retenue à Villejuif et évoquée dans mon livre entre les pages 558 et 560) mais non retenu compte tenu des avantages du réseau parallèle expliqué entre les pages  566 et 570 . Ce dernier réseau qui libère du souci des pertes de température en ligne semble préférable. Déjà préférable avec les faibles vitesses de circulation de l’eau chaude dans les tuyauterie, il devient encore plus souhaitable avec les vitesses de circulation plus importante de quelque 10 m/s. Il faudra seulement trouver un compromis vu que la viscosité cinématique de l'eau à 15°C est sensiblement supérieure à ce qu’elle est à 70°C.  Voir l’eau formidable véhicule thermique

 

 

 

Réseau série en opposition au réseau //

Pour bien comprendre le potentiel de ce type de réseaux qui donne déjà satisfaction à la population heureuse de disposer d’une énergie thermique rendue dans les logements moins onéreuse il faut savoir qu’il est perfectible. Ceci dans la mesure où l'eau superficielle de la nappe libre ou de la rivière n'a pas été utilisée comme cela pourrait être le cas à Boulogne-Billancourt et comme cela est proposé dans mon livre. Le fait d'utiliser l'eau superficielle en complément de l'eau géothermale permet en effet de doubler la puissance disponible par rapport à ce qu'est cette puissance si on n’utilise seulement l'eau géothermale. Ce doublement de la puissance utile est très important. Il faut en effet prendre en compte que le fait d’associer l’eau géothermale à l'eau superficielle de la rivière où de sa nappe libre, ce qui est facile à faire avec les échangeur à plaques, double la puissance de chauffe du réseau par unité de surface au sol par rapport à ce qu'elle est en utilisant seulement l'eau géothermale.

Cet avantage est particulièrement significatif pour des régions comme celles de Boulogne-Billancourt ou des 20 arrondissements de Paris intra-muros vu la densité de population très élevée de ces régions voisine de 20 000 habitants au km².  Densité de population à ce point importante que chaque parisien ne dispose que de 50 m² au sol.  Compte tenu des diamètres de forage retenus à Villejuif sur leurs 3 doublets, il semble difficile d'envisager un débit d'eau géothermale supérieur à 300 m3/h. De ce fait, si l’on tient compte de la surface occupée par chaque doublet de 2 km² et du besoin des 40 000 citadins situés à l’aplomb de ce doublet, ce débit de 300 m3/h correspond à une puissance disponible par citadin limitée à environ 0,5 kW, une valeur qui peut être doublée en associant l'eau géothermale et l'eau superficielle et portée à 1 kW. Le potentiel énergétique peut ainsi être doublé par rapport à la réalisation de Villejuif grâce à la dualité eau géothermale / eau de surface. En nous aidant à mieux satisfaire notre besoin cette puissance supplémentaire prélevée à moindre frais dans l’eau de la Seine est à l'évidence la bienvenue. Elle nous autorise dans une certaine mesure nous préoccuper un peu moins de l'isolation des bâtiments existants vu la difficulté d'isoler ces bâtiments après coup. Cet augmentation de potentiel énergétique est d’autant plus à notre portée que les pompes à chaleur installées sur le réseau de Villejuif sont collectives et ont pour but essentiel d'élever la température sur le réseau série ce qui n’est pas le cas du réseau //.  Je n'ai pas eu l'opportunité de poser la question au responsable mais le fait qu'elles fonctionnent surtout en mi-saison lorsque la température extérieure est de l'ordre de 15° pourrait laisser supposer aussi paradoxal que cela paraisse sur un tel équipement que l'échange thermique est assuré avec l'air et non avec l'eau ce qui expliquerait le modeste le COP de 4 annoncé.

Pour mémoire la pompe à chaleur que nous avons imaginée pour la chaufferie de notre immeuble dans ce qui a été appelé le « cas pratique » serait privative avec les avantages d'un réseau // qui serait sensiblement à la température du sol sans pertes thermiques.

Ce que l'on peut dire pour conclure est le fait que le potentiel de ce genre d'équipement est tel que Jean-Marc Landovici avait parfaitement raison lorsqu'il a estimé que l'on pouvait généraliser ce type de chauffage urbain dans Paris. Si elle veut respecter les accords de Paris sur le climat lors de la COP21 et sa LTECV, notre grande métropole doit prendre en compte la géothermie profonde associée à l'aquathermie de surface pour assurer le chauffage de l'habitat.

Cette modification de nos chaînes énergétiques est à l’évidence l’orientation que nous allons devoir prendre.  Elle présente en effet l'avantage d'éliminer pratiquement la combustion et de diminuer considérablement la quantité d'énergie finale nécessaire pour assurer le poste le plus lourd de notre consommation en énergie : celui du chauffage de l'habitat

Il se confirme comme j‘ai eu l’occasion de le dire au maire de Boulogne-Billancourt président de GPSO lors d’une réunion publique : nous avons beaucoup de progrès à faire dans notre commune pour le chauffage de l'habitat. Ceci en mettant aux oubliettes les radiateurs électriques et en prenant en compte que le biogaz ne sera utilisé que pour assurer le besoin thermique lors de l’entretien des 5 à 6  doublets que nous allons devoir implanter sur BB. C’est-à-dire bien peu souvent.

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