En élargissant les limites du système, l’efficacité énergétique peut passer de 275 % à 304 %, ce qui augmente la valeur économique de 10 210 € à 174 280 € par an. Cette approche favorise la transition vers les énergies renouvelables et permet de réduire l’empreinte carbone, soulignant ainsi l’importance d’une évaluation globale des systèmes de production et de distribution de chaleur.
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L’évaluation de l’efficacité énergétique des réseaux de chauffage urbain nécessite une attention particulière portée aux limites du système, car les conclusions sur la performance peuvent varier considérablement selon que le périmètre d’analyse est restreint ou élargi.Par exemple, une approche étroite (portant uniquement sur le réseau de distribution) peut faire apparaître un système comme plus performant, alors que l’intégration de la production de chaleur ou des systèmes côté usagers peut inverser cette conclusion. Des exemples concrets montrent que la réduction des températures de fonctionnement peut générer des gains d’efficacité modestes si l’on se limite au réseau (par exemple, 5 % de pertes de chaleur en moins), mais entraîner des améliorations bien plus importantes et des bénéfices économiques significatifs (jusqu’à 29 % de gain d’efficacité globale et des économies multipliées par 17) lorsqu’on considère l’ensemble du système.
Le livre blanc met également en évidence le rôle essentiel des installations techniques des bâtiments (ITB) et du comportement des usagers. Une optimisation des ITB et une meilleure implication des usagers permettent non seulement de réduire la demande thermique, mais aussi de diminuer les températures de fonctionnement, ce qui contribue à réduire les coûts et à améliorer l’efficacité globale du système.
Pour comprendre pleinement – et maximiser – la valeur des améliorations d’efficacité dans les réseaux de chaleur, il est crucial d’adopter une approche large et holistique des limites du système, intégrant à la fois les impacts en amont et en aval.Cette vision globale permet non seulement de révéler des gains d’efficacité plus importants, mais aussi de soutenir la transition vers des systèmes de chaleur à faible émission de carbone et à base d’énergies renouvelables, en améliorant la compréhension des interactions entre les différentes composantes du système énergétique.
Lorsqu’on travaille dans le secteur du chauffage urbain, il est courant d’entendre la question suivante : Qu’est-ce qui définit un système de chauffage urbain performant ?À première vue, cela semble une question simple à laquelle on pourrait répondre avec des affirmations comme : un système avec de faibles pertes thermiques, des coûts réduits, de faibles émissions ou une part élevée d’énergies renouvelables…Cependant, la réalité est un peu plus nuancée. Pour répondre correctement à cette question, il est nécessaire de définir les limites du système ainsi que les paramètres d’évaluation de sa performance, car ces éléments peuvent fortement influencer la conclusion sur l’efficacité réelle du système. Ce livre blanc se concentre principalement sur l’efficacité énergétique, tout en abordant, lorsque cela est pertinent, l’efficacité économique.
Avec une limite de système restreinte, incluant uniquement le réseau de distribution, on pourrait conclure que le système A, qui alimente une zone à forte densité de bâtiments et présente de faibles pertes thermiques relatives, est énergétiquement performant, tandis que le système B, qui dessert une zone à faible densité et subit des pertes de distribution élevées, est peu performant.
Cependant, si l’on élargit les limites du système pour inclure l’unité de production de chaleur, l’efficacité de cette dernière peut alors avoir plus d’impact que l’efficacité isolée du réseau de distribution. Par exemple, si le système A est alimenté par une chaudière à charbon et le système B par une pompe à chaleur, notre perception de l’efficacité énergétique pourrait basculer en faveur du système B, malgré ses pertes en distribution plus élevées.
Le développement historique du refroidissement urbain (district cooling) est décrit dans [8]. La première génération correspond à un système de réfrigération industrielle. Elle est suivie par une deuxième génération, qui adopte l’eau comme fluide de distribution et exploite les économies d’échelle. La troisième génération se caractérise par une diversification des sources de froid, tandis que la quatrième génération positionne le refroidissement urbain au sein d’un système énergétique intelligent. Contrairement aux systèmes de chauffage urbain (district heating), les systèmes de refroidissement urbain sont généralement conçus pour desservir de grands bâtiments présentant une demande de froid tout au long de l’année, tels que les immeubles de bureaux, les centres commerciaux ou les bâtiments qui, en plus des besoins liés aux conditions climatiques, doivent faire face à des charges thermiques internes importantes, comme la ventilation, le contrôle de l’humidité ou le fonctionnement d’équipements électroniques.
Avec la transition énergétique et la sortie progressive des énergies fossiles, le chauffage urbain est bien positionné pour devenir le principal mode d’approvisionnement en chaleur dans les zones urbaines où la demande de chaleur est dominante. La question reste cependant de savoir dans quelle mesure le chauffage urbain est adapté, comparé aux pompes à chaleur individuelles, pour remplacer le chauffage au gaz naturel dans les régions où coexistent des besoins en chauffage et en refroidissement. L’un des avantages des pompes à chaleur individuelles dans les climats chauds est qu’elles permettent un remplacement presque équivalent des chaudières gaz existantes, tout en assurant une transition simple de l’alimentation en énergie : du réseau de gaz vers le réseau électrique. De plus, une pompe à chaleur peut à elle seule couvrir les besoins en chauffage des espaces, en eau chaude sanitaire et en refroidissement. Toutefois, cette électrification individuelle de la demande thermique peut poser des défis importants au réseau électrique, notamment la nécessité de renforcer la capacité du réseau et de développer une production d’électricité renouvelable importante. Or, cette capacité risque de rester inexploitée pendant une grande partie de l’année, en raison de la saisonnalité de la demande thermique des bâtiments.
Oddgeir a rejoint Danfoss en 2012 en tant qu’expert en énergie de réseau à l’échelle mondiale. Il a travaillé sur un large éventail de sujets liés au secteur de l’énergie thermique, allant de l’analyse approfondie des composants à l’étude des interactions complexes et du rôle des réseaux de chaleur dans une perspective élargie du système énergétique. Il accueille également des délégations en quête de solutions pour la décarbonation et l’utilisation efficace des sources d’énergie. Oddgeir est activement impliqué dans des projets de recherche internationaux et des plateformes visant à partager les connaissances et à renforcer la position des réseaux de chaleur. Il fournit également des services de conseil aux partenaires du secteur et aux institutions. Oddgeir est titulaire d’un doctorat en ingénierie de l’Université d’Islande.
Jan Eric a rejoint Danfoss en 2000. Il a travaillé sur la simulation dynamique, les essais en laboratoire, les tests sur site, l’analyse technico-économique ainsi que la recherche et développement. Son champ d’action couvre les composants, les sous-systèmes et les systèmes énergétiques dans le cadre des solutions de chauffage et de refroidissement proposées par Danfoss. Il se concentre notamment sur le développement conceptuel des réseaux de chaleur et de froid, dans une perspective de système énergétique intelligent et de couplage sectoriel. Il est auteur ou co-auteur de plusieurs publications scientifiques et intervient régulièrement dans le cadre de programmes de formation et d’actions pédagogiques. Jan Eric est titulaire d’un Master en ingénierie mécanique et énergétique.
Libérez tout le potentiel des réseaux avec des solutions d’énergie urbaine de bout en bout et obtenez des informations exploitables permettant une optimisation continue et un contrôle optimal de la température, tant du côté de la demande que de l’offre.
Le refroidissement urbain est un système de refroidissement respectueux de l’environnement et économe en énergie. Un système parfaitement en ligne avec les objectifs européens sur la transition énergétique et une croissance verte.