(Encadrant : Arthur Prévost (SIPPEREC))
En France, la chaleur correspond à près de la moitié de la consommation finale d’énergie. Elle reste principalement produite par des énergies fossiles très émettrices de gaz à effet de serre (gaz naturel, fioul …. En 2022, 27,2% de la chaleur consommée était renouvelable [1]. La loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte de 2015 fixe le cap de 38% de chaleur renouvelable en 2030 [2], quand la Stratégie française pour l’énergie et le climat réhausse cet objectif à 55% [3].
L’un des outils de décarbonation de la chaleur en France est le développement des réseaux de chaleur, indispensables pour accompagner l’utilisation de la chaleur renouvelable sous toutes ses formes. Les réseaux de chaleur alimentent principalement des habitats collectifs et des bâtiments tertiaires. Les 946 réseaux français ont distribué plus de 29 TWh de chaleur en 2022, et la SFEC prévoit un développement des réseaux portant à 68 TWh leur livraison de chaleur en 2030.
Les différentes générations de réseau de chaleur sont historiquement associées à une diminution des niveaux de température du fluide caloporteur, liée à une augmentation de leur niveau d’efficacité. Si les premiers réseaux se sont développés aux alentours de 1880 avec la vapeur d’eau à plus de 200°C, la 4ème génération, en 2020, transporte de l’eau chaude à près de 60°C. [4]
Par ailleurs, les réseaux de froid, mis en place plus récemment que les réseaux de chaud, constituent également un secteur en fort développement, dans un contexte de dérèglement climatique et d’urbanisation croissante. [5]
Aujourd’hui, certains réseaux de froid et de chaud interagissent déjà par le biais de leur source de production d’énergie. C’est notamment le cas à la Défense : le réseau de chaleur de Courbevoie récupère la chaleur fatale liée à la production de froid du réseau SUC. [6]
Un nouveau type de réseau, dit de 5ème génération, associe le froid au chaud grâce à des boucles d’eau tempérées : les réseaux tempérés acheminent un fluide basse température (entre 5 et 30°C) vers des points de livraison faisant fluctuer la température selon les besoins en chaud ou en froid. Le réseau de Paris-Saclay en est un exemple. [7]
Les questions suivantes pourront être étudiées :
Quelles sont les caractéristiques des différentes solutions de réseau de chaleur, de froid, ou d’eau tempérée permettant de répondre aux besoins de chauffage ou de climatisation en France ?
Dans quelles conditions (densité de consommation, disponibilité de la ressource énergétique, typologie d’usage) une solution peut sembler plus adaptée qu’une autre pour un territoire donné ?
Dans quelle mesure les sources d’énergies renouvelables sont compatibles avec la production simultanée de chaud et de froid ?
Quelles perspectives de développement peut-on envisager au regard des projections climatiques, des spécificités du parc de bâtiment français et des perspectives d’amélioration de ses performances dans les années à venir ?
Quels sont les défis technologiques et économiques à relever ?
Un point d’attention particulier pourra être apporté au cas de l’Île de France, région particulièrement dynamique dans le développement des réseaux, et bénéficiant notamment d’une ressource abondante en géothermie profonde.
Le rendu devra se présenter sous la forme d’un poster, que les étudiants devront commenter tout en répondant aux questions d’un jury.
[1] Panorama de la chaleur renouvelable et de récupération https://fedene.fr/wp-content/uploads/2024/02/PANORAMA-CHALEUR-2023-LIGHT.pdf
[2] Loi de transition énergétique pour la croissance verte https://www.ecologie.gouv.fr/loi-transition-energetique-croissance-verte
[3] Stratégie française pour l’énergie et le climat https://www.ecologie.gouv.fr/sites/default/files/documents/23242_Strategie-energie-climat.pdf
[4] Guide d’abaissement des températures des réseaux de chaleur https://liten.cea.fr/cea-tech/liten/Documents/Medias/Documents-2023/CEA-Reseaux-de-Chaleur-Urbains-Vers-des-reseaux-basse-temperature.pdf
[5] Les systèmes de climatisation et les réseaux de froid https://reseaux-chaleur.cerema.fr/sites/reseaux-chaleur-v2/files/fichiers/2022/06/Fiche_RdF_V2.pdf
[6] La récupération de chaleur sur la production de froid du réseau de la Défense
[7] Le réseau de chaleur et de froid 5e génération de Paris-Saclay
https://www.arec-idf.fr/evenements/le-reseau-de-chaleur-et-de-froid-5e-generation-de-paris-saclay/