### Consommation d'énergie secondaire

Satisfaction des besoins en énergie des utilisateurs finaux dans les secteurs résidentiel, agricole, commercial et industriel ainsi que dans le secteur des transports.

### Distributeur

Entreprise responsable de la conception, de la construction, de l'exploitation, de l'entretien et du développement d'un réseau public de distribution d'énergie, assurant l'accès des tiers dans des conditions non-discriminatoires.

### Efficacité énergétique

Terme employé pour décrire l'efficacité d'utilisation de l'énergie à des fins données. Par exemple, le fait d'offrir un niveau de service semblable (ou supérieur) en consommant moins d'énergie par unité sera considéré comme une amélioration de l'efficacité énergétique.

### Electricité verte

Electricité d'origine renouvelable, c'est-à-dire produite à partir de sources d'énergie renouvelables telles que les énergies éolienne, solaire, géothermique, aérothermique, hydrothermique, marine et hydraulique, ainsi que l'énergie issue de la biomasse, du gaz de décharge, du gaz de stations d'épuration d'eaux usées et du biogaz.

### Energie éolienne

Energie produite à partir de la force du vent.

### Energie fossile

Energie produite à partir d'un combustible fossile (matière formée dans la roche par décomposition et transformation de végétaux sur plusieurs millions d'années).

### Energie hydraulique

Energie mécanique de l'eau transformée en énergie électrique grâce à un système de turbines et d'alternateur.

### Énergie marémotrice

Energie produite à partir de la force des marées.

### Energie photovoltaïque

Energie solaire transformée en électricité par des panneaux composés de petites tranches de silicium par exemple (les cellules photovoltaïques).

### Énergie renouvelable

Source de combustible pouvant être utilisée à plusieurs reprises, par exemple, le vent, l'eau et le soleil.

### Énergie solaire

Energie produite à partir du rayonnement solaire.

### Energie solaire thermique

Energie produite à partir de capteurs qui transforment l'énergie du rayonnement solaire en chaleur transportée par l'eau.

### Énergie utile

Energie dont dispose le consommateur après conversion par ses équipements. Plus le rendement des appareils est bon, plus l'énergie utile est proche de l'énergie finale, c'est-à-dire livrée par le fournisseur.

### Entreprise locale de distribution (ELD)

Entreprise locale de distribution (distributeur non nationalisé) qui assure la distribution et/ou la fourniture d'électricité ou de gaz sur un territoire déterminé.

### Fournisseur alternatif :

Sont considérés comme alternatifs les fournisseurs qui ne sont pas des fournisseurs historiques.

### Fournisseur historique :

Sont désignés comme historique EDF, les Entreprises Locales de Distribution (ELD) ainsi que leurs filiales pour l'électricité ; Gaz de France, Tegaz, les Entreprises Locales de Distribution (ELD) ainsi que leurs filiales pour le gaz. Un fournisseur historique n'est pas considéré comme un fournisseur alternatif en dehors de sa zone de desserte historique.

### Fournisseur

Entreprise titulaire d'une autorisation de fourniture de gaz naturel délivrée par le ministre chargée de l'énergie ou s'étant déclarée auprès du ministre pour la fourniture d'électricité, et desservant au moins un consommateur final avec qui il a signé un contrat de fourniture précisant les modalités de livraison de l'énergie.
**Gaz naturel liquéfié (GNL)**

Gaz naturel amené à l'état liquide par refroidissement à -160°C, dans le but principal de permettre son transport par des navires méthaniers.

**Géothermie**

Utilisation de la chaleur renfermée dans le sous-sol de la Terre.

**Gestionnaire de réseau de distribution (GRD)**

Responsable de la conception, de la construction, de l'exploitation, de l'entretien et du développement d'un réseau public de transport ou de distribution d'électricité ou de gaz naturel (voir aussi « Distributeur »).

**Index**

Niveau de consommation associé à une date.

**Index réel**

Nombre lu sur le compteur à une date donnée.

**Index intermédiaire**

Nombre estimé à une date donnée, calculé en fonction des consommations passées.

**Installation intérieure**

Partie de l'installation domestique située en aval du compteur.

**Joule**

Unité internationale de mesure de l'énergie correspondant à la quantité d'énergie produite par un watt durant une seconde; le joule est une très petite unité (il y a 3,6 millions de joules dans un kilowattheure).

**Kilowattheure (kWh)**

Unité de mesure d'énergie correspondant, par exemple, à la consommation d'un appareil électrique de mille Watts pendant une heure.

**Mix-énergétique**

Combinaison de différentes sources de production d'électricité.

**Obligation d'achat**

Dispositif législatif obligeant EDF et les entreprises locales de distribution (ELD) à acheter l'électricité produite par cogénération ou à partir de sources d'énergie renouvelables, à des conditions imposées.

**Offre de marché**

Offre dont les prix sont fixés librement par les fournisseurs dans le cadre d'un contrat.

**Option tarifaire**

Format d'enregistrement des consommations :

- Options Heures pleines/heures creuses : le compteur enregistre les consommations selon deux plages horaires, une en "Heures pleines" (HP) et une en "Heures creuses" (HC) ; le prix de l'énergie est différent en HP et en HC.

- Option base : le compteur enregistre les consommations sans différenciation horaire ; le prix de l'énergie est identique tout au long de la journée.

**Point de comptage ou d'estimation du gaz naturel (PCE)**

Point d'un réseau de transport ou de distribution du gaz naturel où le gestionnaire de réseau livre l'énergie. Le PCE est le point à partir duquel l'énergie consommée est mesurée par un compteur.

**Point de livraison de l'électricité (PDL)**

Point d'un réseau de transport ou de distribution de l'électricité où le gestionnaire de réseau livre l'énergie. Le PDL est le point à partir duquel l'énergie consommée est mesurée par un compteur.

**Production**

Le fait de convertir différente formes d'énergie - thermique, mécanique, chimique ou nucléaire - en électricité.

**Production autorisée**

Limite de production d'un puits ou d'un groupe de puits qui est établie par un organisme de réglementation (commission de protection).

**Production combinée**

Production simultanée d'électricité et de vapeur à partir d'une seule source d'énergie (gaz naturel, pétrole, biomasse, etc.).
**Gaz naturel liquéfié (GNL)**

Gaz naturel amené à l'état liquide par refroidissement à -160°C, dans le but principal de permettre son transport par des navires méthaniers.

**Géothermie**

Utilisation de la chaleur renfermée dans le sous-sol de la Terre.

**Gestionnaire de réseau de distribution (GRD)**

Responsable de la conception, de la construction, de l'exploitation, de l'entretien et du développement d'un réseau public de transport ou de distribution d'électricité ou de gaz naturel (voir aussi « Distributeur »).

**Index**

Niveau de consommation associé à une date.

**Index réel**

Nombre lu sur le compteur à une date donnée.

**Index intermédiaire**

Nombre estimé à une date donnée, calculé en fonction des consommations passées.

**Installation intérieure**

Partie de l'installation domestique située en aval du compteur.

**Joule**

Unité internationale de mesure de l'énergie correspondant à la quantité d'énergie produite par un watt durant une seconde; le joule est une très petite unité (il y a 3,6 millions de joules dans un kilowattheure).

**Kilowattheure (kWh)**

Unité de mesure d'énergie correspondant, par exemple, à la consommation d'un appareil électrique de mille Watts pendant une heure.

**Mix-énergétique**

Combinaison de différentes sources de production d'électricité.

**Obligation d'achat**

Dispositif législatif obligeant EDF et les entreprises locales de distribution (ELD) à acheter l'électricité produite par cogénération ou à partir de sources d'énergie renouvelables, à des conditions imposées.

**Offre de marché**

Offre dont les prix sont fixés librement par les fournisseurs dans le cadre d'un contrat.

**Option tarifaire**

Format d'enregistrement des consommations :

- Options Heures pleines/heures creuses : le compteur enregistre les consommations selon deux plages horaires, une en "Heures pleines" (HP) et une en "Heures creuses" (HC) ; le prix de l'énergie est différent en HP et en HC.

- Option base : le compteur enregistre les consommations sans différenciation horaire ; le prix de l'énergie est identique tout au long de la journée.

**Point de comptage ou d'estimation du gaz naturel (PCE)**

Point d'un réseau de transport ou de distribution du gaz naturel où le gestionnaire de réseau livre l'énergie. Le PCE est le point à partir duquel l'énergie consommée est mesurée par un compteur.

**Point de livraison de l'électricité (PDL)**

Point d'un réseau de transport ou de distribution de l'électricité où le gestionnaire de réseau livre l'énergie. Le PDL est le point à partir duquel l'énergie consommée est mesurée par un compteur.

**Production**

Le fait de convertir différente formes d'énergie - thermique, mécanique, chimique ou nucléaire - en électricité.

**Production autorisée**

Limite de production d'un puits ou d'un groupe de puits qui est établie par un organisme de réglementation (commission de protection).

**Production combinée**

Production simultanée d'électricité et de vapeur à partir d'une seule source d'énergie (gaz naturel, pétrole, biomasse, etc.).
### Production nette

La production totale d'électricité (production brute), moins l'électricité utilisée pour alimenter les centrales de production.

### Puissance

Courant transmis selon une tension électrique donnée, mesurée en watts ou en kilowatts.

### Puissance électrique

Taux de livraison de l'énergie électrique; également une mesure de la capacité de production d'une centrale électrique; son unité de mesure primaire est le kilowatt (kW).

### Puissance souscrite

Quantité d'électricité maximale par unité de temps pouvant être utilisée par les équipements électriques à un moment donné.

### Raccordement

Action permettant de relier physiquement un utilisateur au réseau de transport ou de distribution d'électricité et/ou de gaz naturel.

### Réversibilité

Règles permettant de souscrire un contrat au tarif réglementé après avoir souscrit une offre de marché. Le principe de réversibilité s'applique uniquement aux clients particuliers.

### Tarif réglementé

Tarif de vente fixé par les ministres en charge de l'économie et de l'énergie. Il est appliqué par les fournisseurs historiques, soit en électricité EDF, soit en gaz naturel GDF SUEZ (anciennement Gaz de France) aux clients qui peuvent en bénéficier.
**Production nette**

La production totale d'électricité (production brute), moins l'électricité utilisée pour alimenter les centrales de production.

**Puissance**

Courant transmis selon une tension électrique donnée, mesurée en watts ou en kilowatts.

**Puissance électrique**

Taux de livraison de l'énergie électrique; également une mesure de la capacité de production d'une centrale électrique; son unité de mesure primaire est le kilowatt (kW).

**Puissance souscrite**

Quantité d'électricité maximale par unité de temps pouvant être utilisée par les équipements électriques à un moment donné.

**Raccordement**

Action permettant de relier physiquement un utilisateur au réseau de transport ou de distribution d'électricité et/ou de gaz naturel.

**Réversibilité**

Règles permettant de souscrire un contrat au tarif réglementé après avoir souscrit une offre de marché. Le principe de réversibilité s'applique uniquement aux clients particuliers.

**Tarif réglementé**

Tarif de vente fixé par les ministres en charge de l'économie et de l'énergie. Il est appliqué par les fournisseurs historiques, soit en électricité EDF, soit en gaz naturel GDF SUEZ (anciennement Gaz de France) aux clients qui peuvent en bénéficier.
<table><thead><tr><th>TECHNOLOGIE UTILISEE OU GENERIQUE</th><th>ACCUMULATEURS POUR LE STOCKAGE DE L'ELECTRICITE DANS LES SYSTEMES ELECTRIQUES</th></tr></thead><tbody><tr><td>Type d'usage</td><td></td></tr><tr><td>Collectif</td><td>Dans les installations résidentielles/tertiaires collectives alimentées par des énergies renouvelables intermittentes de production d'électricité (connectées ou non au réseau publique électrique)<br/>Eclairage public autonome<br/>Mobilité électrique en auto partage.</td></tr><tr><td>Individuel</td><td>Dans les installations résidentielles individuelles autonomes alimentées par énergies renouvelables<br/>Mobilité électrique individuelle</td></tr></tbody></table>

Schéma de principe : Acteurs liés à la production et à la distribution de l'électricité en France (Source EDF)

<figure><img src="image_46.png" /></figure>

Schémas applicatifs (innovations sous-jacentes) : Source CEA INES

My smart

hOuse

<figure><img src="image_47.png" /></figure>

distriCt

GERER AU MIEUX L'ENERGIE DE MON QUARTIER

Sécurisation

Production
EnR

Services
Réseaux

Mobilité

Applications
Autonomes

<figure><img src="image_48.png" /></figure>

<figure><img src="image_49.png" /></figure>

<figure><img src="image_50.png" /></figure>

<figure><img src="image_51.png" /></figure>

<figure><img src="image_52.png" /></figure>

Informer sur
l'état des
réserves

<figure><img src="image_53.png" /></figure>

Redox Flow / 10 kW - 100 kWh

<figure><img src="image_54.png" /></figure>

NaS / 50 kW - 300 kWh

<figure><img src="image_55.png" /></figure>

Zebra / 11 kW - 22kWh

<figure><img src="image_56.png" /></figure>

Li-Ion / 40 kWh

<figure><img src="image_57.png" /></figure>

Plomb

<figure><img src="image_58.png" /></figure>

Ni-MH

PrévOir la
disponibilité
énergétique

<figure><img src="image_59.png" /></figure>

Specific cycling profiles

<figure><img src="image_60.png" /></figure>

Standard profile for PV production smoothing

<figure><img src="image_61.png" /></figure>
<table><thead><tr><th>TECHNOLOGIE UTILISEE OU GENERIQUE</th><th>ACCUMULATEURS POUR LE STOCKAGE DE L'ELECTRICITE DANS LES SYSTEMES ELECTRIQUES</th></tr></thead><tbody><tr><td>Type d'usage</td><td></td></tr><tr><td>Collectif</td><td>Dans les installations résidentielles/tertiaires collectives alimentées par des énergies renouvelables intermittentes de production d'électricité (connectées ou non au réseau publique électrique)<br/>Eclairage public autonome<br/>Mobilité électrique en auto partage.</td></tr><tr><td>Individuel</td><td>Dans les installations résidentielles individuelles autonomes alimentées par énergies renouvelables<br/>Mobilité électrique individuelle</td></tr></tbody></table>

Schéma de principe : Acteurs liés à la production et à la distribution de l'électricité en France (Source EDF)

<figure><img src="image_47.png" /></figure>

Schémas applicatifs (innovations sous-jacentes) : Source CEA INES

My smart

hOuse

<figure><img src="image_48.png" /></figure>

districT

GERER AU MIEUX L'ENERGIE DE MON QUARTIER

Sécurisation

Production
EnR

Services
Réseaux

Mobilité

Applications
Autonomes

<figure><img src="image_49.png" /></figure>

<figure><img src="image_50.png" /></figure>

<figure><img src="image_51.png" /></figure>

<figure><img src="image_52.png" /></figure>

<figure><img src="image_53.png" /></figure>

Informer sur
l'état des
réserves

<figure><img src="image_54.png" /></figure>

Redox Flow / 10 kW-100 kWh

<figure><img src="image_55.png" /></figure>

NaS / 50 kW-300 kWh

<figure><img src="image_56.png" /></figure>

Zebra / 11 kW-22kWh

<figure><img src="image_57.png" /></figure>

Li-Ion / 40 kWh

<figure><img src="image_58.png" /></figure>

<figure><img src="image_59.png" /></figure>

Plomb

Ni-MH

PrévOir la
disponibilité
énergétique

<figure><img src="image_60.png" /></figure>

Specific cycling profiles

<figure><img src="image_61.png" /></figure>

Standard profile for PV production smoothing

<figure><img src="image_62.png" /></figure>
**Description synthétique :**

L'utilisation de dispositifs de stockage d'électricité dans un éco quartiers doit permettre a minima de :

- valoriser les ressources locales afin de préserver l'environnement,

- concevoir ses différentes composantes en vue d'une intégration locale,

- et enfin gérer intelligemment l'énergie pour suivre les besoins des consommateurs.

**Schéma d'intégration** d'accumulateurs dans un schéma de productions d'électricité intermittente avec une gestion faisant appel aux technologies d'information et de communication (Source CEA INES) :

<figure><img src="image_62.png" /></figure>

**Liste des EQs utilisant cette technologie :**

Aucun EcoQuartiers retenu dans l'étude détaillée de NEXUS ne dispose d'un stockage d'électricité par accumulateur. Mais pour montrer que le stockage existe, ci-après des exemples pour des batteries plomb.

<table><caption>Tableau 1. Exemples d'installation de stockage au plomb pour des applications de connexion au réseau [Source : Electricity Storage Association]</caption><thead><tr><td>Nom de l'installation et localisation</td><td>Année d'installation</td><td>Energie Nominale [MWh]</td><td>Puissance Nominale [MW]</td><td>Application</td></tr></thead><tbody><tr><td>BEAWAG, Berlin</td><td>1986</td><td>8,5</td><td>8,5</td><td>Réserve tournante / Régulation de Fréquence</td></tr><tr><td>Crescent, Caroline du Nord</td><td>1987</td><td>0,5</td><td>0,5</td><td>Ecrêtage du pic de consommation</td></tr><tr><td>Chino, Californie</td><td>1988</td><td>40</td><td>10</td><td>Réserve tournante / Echelonnement de Consommation</td></tr><tr><td>PREPA, Porto Rico</td><td>1994</td><td>14</td><td>20</td><td>Réserve tournante / Régulation de Fréquence</td></tr><tr><td>Vernon, Californie</td><td>1995</td><td>4,5</td><td>3</td><td>Sécurisation de la fourniture d'électricité / Qualité de la fourniture de puissance du réseau</td></tr><tr><td>Metlakatla, Alaska</td><td>1997</td><td>1,4</td><td>1</td><td>Stabilisation du réseau de l'île</td></tr><tr><td>ESCAR, Madrid</td><td>Début des années 1990</td><td>4</td><td>1</td><td>Echelonnement de Consommation</td></tr><tr><td>Herne-Sodingen, Allemagne</td><td>Fin des années 1990</td><td>1,2</td><td>1,2</td><td>Ecrêtage du pic de consommation / Qualité de la fourniture de puissance du réseau</td></tr></tbody></table>
## Description synthétique :

L'utilisation de dispositifs de stockage d'électricité dans un éco quartiers doit permettre a minima de :

- valoriser les ressources locales afin de préserver l'environnement,

- concevoir ses différentes composantes en vue d'une intégration locale,

- et enfin gérer intelligemment l'énergie pour suivre les besoins des consommateurs.

## Schéma d'intégration d'accumulateurs dans un schéma de productions d'électricité intermittente avec une gestion faisant appel aux technologies d'information et de communication (Source CEA INES) :

<figure><img src="image_63.png" /></figure>

## Liste des EQs utilisant cette technologie :

Aucun EcoQuartiers retenu dans l'étude détaillée de NEXUS ne dispose d'un stockage d'électricité par accumulateur. Mais pour montrer que le stockage existe, ci-après des exemples pour des batteries plomb.

<table><caption>Tableau 1. Exemples d'installation de stockage au plomb pour des applications de connexion au réseau [Source : Electricity Storage Association]</caption><thead><tr><td>Nom de l'installation et localisation</td><td>Année d'installation</td><td>Energie Nominale [MWh]</td><td>Puissance Nominale [MW]</td><td>Application</td></tr></thead><tbody><tr><td>BEAWAG, Berlin</td><td>1986</td><td>8,5</td><td>8,5</td><td>Réserve tournante / Régulation de Fréquence</td></tr><tr><td>Crescent, Caroline du Nord</td><td>1987</td><td>0,5</td><td>0,5</td><td>Ecrêtage du pic de consommation</td></tr><tr><td>Chino, Californie</td><td>1988</td><td>40</td><td>10</td><td>Réserve tournante / Echelonnement de Consommation</td></tr><tr><td>PREPA, Porto Rico</td><td>1994</td><td>14</td><td>20</td><td>Réserve tournante / Régulation de Fréquence</td></tr><tr><td>Vernon, Californie</td><td>1995</td><td>4,5</td><td>3</td><td>Sécurisation de la fourniture d'électricité / Qualité de la fourniture de puissance du réseau</td></tr><tr><td>Metlakatla, Alaska</td><td>1997</td><td>1,4</td><td>1</td><td>Stabilisation du réseau de l'île</td></tr><tr><td>ESCAR, Madrid</td><td>Début des années 1990</td><td>4</td><td>1</td><td>Echelonnement de Consommation</td></tr><tr><td>Herne-Sodingen, Allemagne</td><td>Fin des années 1990</td><td>1,2</td><td>1,2</td><td>Ecrêtage du pic de consommation / Qualité de la fourniture de puissance du réseau</td></tr></tbody></table>
<table><tr><td><strong>Opérateurs (nom et nature)</strong><br>Conception<br>Réalisation<br>Exploitation</td><td>Aucun acteur pour cette technologie identifié dans l'étude détaillée de NEXUS.</td></tr><tr><td colspan="2"><strong>Variantes des solutions retenues dans les EQs :</strong><br>Pas de solution de stockage d'électricité par accumulateur dans l'étude détaillée de NEXUS.</td></tr><tr><td><strong>Domaines pertinents</strong></td><td>Les dispositifs de stockage électrochimiques trouvent de nombreuses applications au sein des réseaux de distribution : équilibrage entre production et consommation, "services systèmes" pour la gestion des réseaux d'électricité et intégration des EnR intermittentes au sein de micro-réseaux connectés au réseau d'électricité. La formulation des contraintes des différents acteurs (producteur, gestionnaire, consommateur) opérant le dispositif de stockage électrochimique permet de déterminer une stratégie de gestion intégrant les critères d'optimisation de chaque acteur ainsi que les spécifications d'une technologie de stockage adéquate. La pertinence d'un dispositif de stockage électrochimique peut s'estimer en première instance par ses performances nominales. Cependant, les conditions réelles d'exploitation (régime de charge/décharge, températures ambiantes, fréquences de sollicitation) influent notablement ses niveaux de performances et sa durée de vie donc, en dernière instance, son coût. En définitive le choix et le dimensionnement d'un dispositif de stockage électrochimique sont issus d'un compromis entre la stratégie de gestion mise en œuvre et les performances du stockage aux différents points de fonctionnement vus durant sa durée de vie.</td></tr><tr><td><strong>Limites d'utilisation</strong></td><td>Les technologies de stockage d'énergie peuvent être classifiées selon la durée d'utilisation continue qui leur sera demandée en décharge dans l'application :<br>- Applications instantanées (de 0 à quelques secondes) : principalement pour la gestion des réseaux d'électricité.<br>- Applications court-terme (de quelques secondes à quelques minutes) : pour les réseaux d'électricité mais on retrouve également de telles contraintes pour les véhicules électrique et hybrides, les énergies renouvelables intermittentes.<br>- Applications moyen terme (de quelques minutes à moins de 5h) : pour le report de production d'énergie (par ex : production d'énergie photovoltaïque de la journée vers la consommation du soir). Quelques applications sont aussi envisagées pour le rééquilibrage des marchés de l'énergie (stocker quand l'énergie est peu chère et la revendre lorsqu'elle est chère : logiques d'optimisations financières).<br>- Applications long terme (plusieurs jours) : Report de production d'énergie. Principalement pour pallier aux saisonnalités tant sur la production (hydraulique, nucléaire,...) que sur les consommations (automne/hiver).<br>Le Tableau 2 situé dans la partie « Détails qualitatif », présente les différentes technologies de stockage d'énergie par types d'applications.<br>L'utilisation de véhicules électriques comme moyens d'accumulation permettant de restituer une partie de l'énergie accumulée, ne reste aujourd'hui qu'au stade de prototype, et leur conception se développe dans les laboratoires.</td></tr><tr><td><strong>Contribution à la mutualisation des besoins</strong></td><td>La complexité de gestion d'un réseau électrique faisant intervenir des énergies renouvelables intermittentes réside dans la recherche permanente d'un équilibre entre production et consommation. L'atteinte de cet objectif nécessite l'usage de dispositifs de stockage aux performances énergétiques adaptées à la nature de l'application. Les coûts d'un tel dispositif doivent être rentabilisés par la mutualisation des fonctions qu'il assure. Ainsi, l'enjeu d'une stratégie de gestion à l'échelle du quartier consiste à optimiser les critères technico-économiques liés à plusieurs fonctionnalités du stockage de l'électricité. Pour ce faire, une description temporelle fine des paramètres d'entrée (PV, Eolien, charges, stockage, tarifs réseau, etc.) est nécessaire afin de comparer les performances de différentes stratégies de gestion.<br>Par exemple, un système de stockage peut permettre de :</td></tr></table>
<table><tr><td>Opérateurs (nom et nature)</td><td>Aucun acteur pour cette technologie identifié dans l'étude détaillée de NEXUS.</td></tr><tr><td>Conception</td><td></td></tr><tr><td>Réalisation</td><td></td></tr><tr><td>Exploitation</td><td></td></tr><tr><td colspan="2">Variantes des solutions retenues dans les EQs :<br/>Pas de solution de stockage d'électricité par accumulateur dans l'étude détaillée de NEXUS.</td></tr><tr><td>Domaines pertinents</td><td>Les dispositifs de stockage électrochimiques trouvent de nombreuses applications au sein des réseaux de distribution : équilibrage entre production et consommation, "services systèmes" pour la gestion des réseaux d'électricité et intégration des EnR intermittentes au sein de micro-réseaux connectés au réseau d'électricité. La formulation des contraintes des différents acteurs (producteur, gestionnaire, consommateur) opérant le dispositif de stockage électrochimique permet de déterminer une stratégie de gestion intégrant les critères d'optimisation de chaque acteur ainsi que les spécifications d'une technologie de stockage adéquate. La pertinence d'un dispositif de stockage électrochimique peut s'estimer en première instance par ses performances nominales. Cependant, les conditions réelles d'exploitation (régime de charge/décharge, températures ambiantes, fréquences de sollicitation) influent notablement ses niveaux de performances et sa durée de vie donc, en dernière instance, son coût. En définitive le choix et le dimensionnement d'un dispositif de stockage électrochimique sont issus d'un compromis entre la stratégie de gestion mise en œuvre et les performances du stockage aux différents points de fonctionnement vus durant sa durée de vie.</td></tr><tr><td>Limites d'utilisation</td><td>Les technologies de stockage d'énergie peuvent être classifiées selon la durée d'utilisation continue qui leur sera demandée en décharge dans l'application :<br/>- Applications instantanées (de 0 à quelques secondes) : principalement pour la gestion des réseaux d'électricité.<br/>- Applications court-terme (de quelques secondes à quelques minutes) : pour les réseaux d'électricité mais on retrouve également de telles contraintes pour les véhicules électrique et hybrides, les énergies renouvelables intermittentes.<br/>- Applications moyen terme (de quelques minutes à moins de 5h) : pour le report de production d'énergie (par ex : production d'énergie photovoltaïque de la journée vers la consommation du soir). Quelques applications sont aussi envisagées pour le rééquilibrage des marchés de l'énergie (stocker quand l'énergie est peu chère et la revendre lorsqu'elle est chère : logiques d'optimisations financières).<br/>- Applications long terme (plusieurs jours) : Report de production d'énergie. Principalement pour pallier aux saisonnalités tant sur la production (hydraulique, nucléaire,...) que sur les consommations (automne/hiver).<br/>Le Tableau 2 situé dans la partie « Détails qualitatif », présente les différentes technologies de stockage d'énergie par types d'applications.<br/>L'utilisation de véhicules électriques comme moyens d'accumulation permettant de restituer une partie de l'énergie accumulée, ne reste aujourd'hui qu'au stade de prototype, et leur conception se développe dans les laboratoires.</td></tr><tr><td>Contribution à la mutualisation des besoins</td><td>La complexité de gestion d'un réseau électrique faisant intervenir des énergies renouvelables intermittentes réside dans la recherche permanente d'un équilibre entre production et consommation. L'atteinte de cet objectif nécessite l'usage de dispositifs de stockage aux performances énergétiques adaptées à la nature de l'application. Les coûts d'un tel dispositif doivent être rentabilisés par la mutualisation des fonctions qu'il assure. Ainsi, l'enjeu d'une stratégie de gestion à l'échelle du quartier consiste à optimiser les critères technico-économiques liés à plusieurs fonctionnalités du stockage de l'électricité. Pour ce faire, une description temporelle fine des paramètres d'entrée (PV, Eolien, charges, stockage, tarifs réseau, etc.) est nécessaire afin de comparer les performances de différentes stratégies de gestion.<br/>Par exemple, un système de stockage peut permettre de :</td></tr></table>
<table><thead><tr><th></th><th>Type</th><th>Techno.</th><th>Puiss. Vol. (W/L)</th><th>Energie Vol. (Wh/L)</th><th>Ronde ment (%)</th><th>Durée de vie (ans)</th><th>Nb de cycles</th><th>Autodéch. (%/mois)</th><th>T° min. de fonct. (°C)</th><th>T° max. de fonct. (°C)</th><th>Temps de réponse (s)</th><th>Coût (€/kWh)</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="3">Stockage count terme</td><td>Electrostat.</td><td>Supercapa.</td><td>10 000</td><td>3</td><td>99</td><td>10</td><td>750 000</td><td>26</td><td>-30</td><td>70</td><td>0</td><td>20 000</td></tr><tr><td>Electromécan.</td><td>Volant d'inertie</td><td>200</td><td>1</td><td>98</td><td>20</td><td>300 000</td><td>2</td><td>-20</td><td>60</td><td>0,006</td><td>770</td></tr><tr><td>Electromagnét.</td><td>SMES</td><td>20 000</td><td>20</td><td>97</td><td>30</td><td>1 000 000</td><td>0</td><td>-250</td><td>-250</td><td>0,001</td><td>38 000</td></tr><tr><td rowspan="7">Stockage moyen terme</td><td rowspan="7">Electrochim. à réserv. fixe</td><td>Pb</td><td>278</td><td>100</td><td>80</td><td>10</td><td>1 200</td><td>3</td><td>-20</td><td>60</td><td>0,001</td><td>100</td></tr><tr><td>NiCd</td><td>240</td><td>80</td><td>85</td><td>20</td><td>2 500</td><td>10</td><td>-20</td><td>60</td><td>0,001</td><td>700</td></tr><tr><td>NiMH</td><td>350</td><td>120</td><td>66</td><td>16</td><td>2 000</td><td>40</td><td>-20</td><td>40</td><td>0,001</td><td>1 400</td></tr><tr><td>Li</td><td>2 000</td><td>200</td><td>96</td><td>16</td><td>3 000</td><td>6</td><td>-10</td><td>60</td><td>0,001</td><td>2 500</td></tr><tr><td>NiZn</td><td>1 750</td><td>130</td><td>80</td><td>10</td><td>500</td><td>6</td><td>-20</td><td>60</td><td>0,001</td><td>300</td></tr><tr><td>NaS</td><td>20</td><td>170</td><td>89</td><td>16</td><td>5 300</td><td>0,11</td><td>300</td><td>300</td><td>0,001</td><td>285</td></tr><tr><td>NaNiCl</td><td>250</td><td>170</td><td>99</td><td>12</td><td>3 000</td><td>0</td><td>300</td><td>300</td><td>0,001</td><td>560</td></tr><tr><td rowspan="4">Stockage long terme</td><td>Electromécan.</td><td>STEP (100m de houteur)</td><td>1 000</td><td>870</td><td>82</td><td>60</td><td>1 000 000</td><td>0</td><td>0</td><td>60</td><td>250</td><td>40</td></tr><tr><td>Electrothermo-dynam.</td><td>CAES</td><td>1</td><td>6</td><td>75</td><td>30</td><td>1 000 000</td><td>0</td><td>-20</td><td>60</td><td>600</td><td>25</td></tr><tr><td>VRB</td><td>1,95</td><td>13</td><td>96</td><td>16</td><td>10 000</td><td>0</td><td>0</td><td>40</td><td>0,006</td><td>116</td></tr><tr><td>Electrochim. à réserv. variable</td><td>ZnBr - PAC - Electrolyseur</td><td>1</td><td>8</td><td>8</td><td>8</td><td>2 000</td><td></td><td></td><td></td><td>0,002</td><td>388</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>44</td><td>440</td><td>40</td><td>10</td><td>200 000</td><td>70</td><td>20</td><td>20</td><td>20</td><td>11</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th></th><th>Type</th><th>Techno.</th><th>Puiss. Vol. (W/L)</th><th>Energie Vol. (Wh/L)</th><th>Ronde ment (%)</th><th>Durée de vie (ans)</th><th>Nb de cycles</th><th>Autodéch. (%/mois)</th><th>T° min. de fonct. (°C)</th><th>T° max. de fonct. (°C)</th><th>Temps de réponse (s)</th><th>Coût (€/kWh)</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="3">Stockage count terme</td><td>Electrostat.</td><td>Supercapa.</td><td>10 000</td><td>3</td><td>99</td><td>10</td><td>750 000</td><td>26</td><td>-30</td><td>70</td><td>0</td><td>20 000</td></tr><tr><td>Electromécan.</td><td>Volant d'inertie</td><td>200</td><td>1</td><td>98</td><td>20</td><td>300 000</td><td>2</td><td>-20</td><td>60</td><td>0,006</td><td>770</td></tr><tr><td>Electromagnét.</td><td>SMES</td><td>20 000</td><td>20</td><td>97</td><td>30</td><td>1 000 000</td><td>0</td><td>-250</td><td>-250</td><td>0,001</td><td>38 000</td></tr><tr><td rowspan="8">Stockage moyen terme</td><td rowspan="8">Electrochim. à réserv. fixe</td><td>Pb</td><td>278</td><td>100</td><td>80</td><td>10</td><td>1 200</td><td>3</td><td>-20</td><td>60</td><td>0,001</td><td>100</td></tr><tr><td>NiCd</td><td>240</td><td>80</td><td>85</td><td>20</td><td>2 500</td><td>10</td><td>-20</td><td>60</td><td>0,001</td><td>700</td></tr><tr><td>NiMH</td><td>350</td><td>120</td><td>66</td><td>16</td><td>2 000</td><td>40</td><td>-20</td><td>40</td><td>0,001</td><td>1 400</td></tr><tr><td>Li</td><td>2 000</td><td>200</td><td>96</td><td>16</td><td>3 000</td><td>6</td><td>-10</td><td>60</td><td>0,001</td><td>2 500</td></tr><tr><td>NiZn</td><td>1 750</td><td>130</td><td>80</td><td>10</td><td>500</td><td>6</td><td>-20</td><td>60</td><td>0,001</td><td>300</td></tr><tr><td>NaS</td><td>20</td><td>170</td><td>89</td><td>16</td><td>5 300</td><td>0,11</td><td>300</td><td>300</td><td>0,001</td><td>285</td></tr><tr><td>NaNiCl</td><td>250</td><td>170</td><td>99</td><td>12</td><td>3 000</td><td>0</td><td>300</td><td>300</td><td>0,001</td><td>560</td></tr><tr><td>STEP (100m de houteur)</td><td>1 000</td><td>870</td><td>82</td><td>60</td><td>1 000 000</td><td>0</td><td>0</td><td>60</td><td>250</td><td>40</td></tr><tr><td rowspan="3">Stockage long terme</td><td>Electrothermo-dynam.</td><td>CAES</td><td>1</td><td>6</td><td>75</td><td>30</td><td>1 000 000</td><td>0</td><td>-20</td><td>60</td><td>600</td><td>25</td></tr><tr><td>VRB</td><td>1,95</td><td>13</td><td>96</td><td>16</td><td>10 000</td><td>0</td><td>0</td><td>40</td><td>0,006</td><td>116</td></tr><tr><td>ZnBr</td><td>1</td><td>8</td><td></td><td>8</td><td>2 000</td><td></td><td></td><td></td><td>0,002</td><td>388</td></tr><tr><td></td><td>Electrochim. à réserv. variable</td><td>PAC - Electrolyseur</td><td>44</td><td>440</td><td>40</td><td>10</td><td>200 000</td><td>70</td><td>20</td><td>20</td><td>20</td><td>11</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>TECHNOLOGIE UTILISEE OU GENERIQUE</th><th>COGENERATION D'EAU CHAUDE (CHAUFFAGE ET ECS) ET DE VAPEUR EN SIMULTANEE POUR PRODUCTION D'ENERGIE ELECTRIQUE</th></tr></thead><tbody><tr><td>Type d'usage</td><td>Collectif</td></tr><tr><td>Individuel</td><td>La cogénération est très appropriée pour un usage collectif : maisons groupées, immeubles de logements, industries, .... La cogénération permet de produire de l'électricité près du consommateur, et la chaleur servant à produire l'électricité peut être récupérée pour la production d'eau chaude. La production simultanée d'électricité et de chaleur, permet ainsi de maximiser l'efficacité énergétique des installations de production électrique.<br/>Des micro-cogénérateurs existent sur le marché, et sont installés en Europe mais rarement en France. En général ils sont constitués essentiellement d'un moteur à combustion traditionnel à gaz ou au (bio)diesel. Ce moteur actionne un générateur d'électricité et la chaleur produite par le moteur est récupérée et peut être stockée en ballon tampon. L'électricité est ainsi utilisée pour les besoins propres et le surplus éventuel est réinjecté sur le réseau d'électricité.</td></tr></tbody></table>

Schéma de principe : Figure 1. Schéma fluide de la Cogénération (Source CEA INES)

<figure><img src="image_63.png" /></figure>
<table><thead><tr><th>TECHNOLOGIE UTILISEE OU GENERIQUE</th><th>COGENERATION D'EAU CHAUDE (CHAUFFAGE ET ECS) ET DE VAPEUR EN SIMULTANEE POUR PRODUCTION D'ENERGIE ELECTRIQUE</th></tr></thead><tbody><tr><td>Type d'usage</td><td>Collectif</td></tr><tr><td>Individuel</td><td>La cogénération est très appropriée pour un usage collectif : maisons groupées, immeubles de logements, industries, .... La cogénération permet de produire de l'électricité près du consommateur, et la chaleur servant à produire l'électricité peut être récupérée pour la production d'eau chaude. La production simultanée d'électricité et de chaleur, permet ainsi de maximiser l'efficacité énergétique des installations de production électrique.<br/>Des micro-cogénérateurs existent sur le marché, et sont installés en Europe mais rarement en France. En général ils sont constitués essentiellement d'un moteur à combustion traditionnel à gaz ou au (bio)diesel. Ce moteur actionne un générateur d'électricité et la chaleur produite par le moteur est récupérée et peut être stockée en ballon tampon. L'électricité est ainsi utilisée pour les besoins propres et le surplus éventuel est réinjecté sur le réseau d'électricité.</td></tr></tbody></table>

Schéma de principe : Figure 1. Schéma fluide de la Cogénération (Source CEA INES)

<figure><img src="image_64.png" /></figure>
<figure><img src="image_64.png" /></figure>

### Description synthétique :

La cogénération (ou « co-génération ») est un principe de production simultanée de deux énergies différentes dans le même processus. Le cas le plus fréquent est la production d'électricité et de chaleur, la chaleur étant issue de la production électrique ou l'inverse.

L'énergie thermique sert le plus souvent au chauffage de bâtiments et/ou à la production d'eau chaude sanitaire ou à des procédés industriels.

Dans la production d'électricité traditionnelle centralisée, la plus grande partie de l'énergie est perdue en énergie thermique dans la transformation d'énergie primaire en électricité. D'autres grandes pertes sont les pertes de transport de cette électricité, depuis l'endroit de production jusqu'au lieu d'utilisation par le consommateur. Il est beaucoup plus efficace de localiser la production d'électricité près du consommateur. Les pertes de transport seront limitées et en même temps, la chaleur qui autrement est perdue dans le processus de transformation peut être récupérée pour la production d'eau chaude sanitaire et/ou le chauffage de bâtiments ou maisons. On obtient ainsi un rendement énergétique de près de 90 %.

### Schéma d'intégration :

Figure 3. Exemple de cogénération sur chaudière de bois (pellets)
(Source Okoffen (photo de gauche) et EXOES (illustration de droite))

<figure><img src="image_65.png" /></figure>

<figure><img src="image_66.png" /></figure>

<figure><img src="image_67.png" /></figure>

<figure><img src="image_68.png" /></figure>

Alors que dans une centrale électrique, c'est le rendement électrique maximum qui est recherché (rendement électrique de l'ordre de 40 % avec un cycle simple et atteignant 55 % avec un cycle combiné), dans la cogénération, on vise un rendement global accru par l'utilisation prioritaire de l'énergie thermique, soit dans un processus industriel soit dans une chaufferie ; la co-génération d'électricité (ou de force) n'est plus dans ce cas le but mais une conséquence, améliorant le bilan économique de l'équipement dont le rendement global peut alors atteindre 90 %. Dans un équipement de cogénération, l'énergie électrique est soit autoconsommée, soit réinjectée sur le réseau électrique public de transport (haute tension) ou distribution (moyenne tension) (en France RTE, ERDF ou Entreprises locales de distribution d'électricité), suivant des conditions économiques fixées par les pouvoirs publics.
<figure><img src="image_65.png" /></figure>

### Description synthétique :

La cogénération (ou « co-génération ») est un principe de production simultanée de deux énergies différentes dans le même processus. Le cas le plus fréquent est la production d'électricité et de chaleur, la chaleur étant issue de la production électrique ou l'inverse.

L'énergie thermique sert le plus souvent au chauffage de bâtiments et/ou à la production d'eau chaude sanitaire ou à des procédés industriels.

Dans la production d'électricité traditionnelle centralisée, la plus grande partie de l'énergie est perdue en énergie thermique dans la transformation d'énergie primaire en électricité. D'autres grandes pertes sont les pertes de transport de cette électricité, depuis l'endroit de production jusqu'au lieu d'utilisation par le consommateur. Il est beaucoup plus efficace de localiser la production d'électricité près du consommateur. Les pertes de transport seront limitées et en même temps, la chaleur qui autrement est perdue dans le processus de transformation peut être récupérée pour la production d'eau chaude sanitaire et/ou le chauffage de bâtiments ou maisons. On obtient ainsi un rendement énergétique de près de 90 %.

### Schéma d'intégration :

Figure 3. Exemple de cogénération sur chaudière de bois (pellets)
(Source Okoffen (photo de gauche) et EXOES (illustration de droite))

<figure><img src="image_66.png" /></figure>

<figure><img src="image_67.png" /></figure>

<figure><img src="image_68.png" /></figure>

<figure><img src="image_69.png" /></figure>

Alors que dans une centrale électrique, c'est le rendement électrique maximum qui est recherché (rendement électrique de l'ordre de 40 % avec un cycle simple et atteignant 55 % avec un cycle combiné), dans la cogénération, on vise un rendement global accru par l'utilisation prioritaire de l'énergie thermique, soit dans un processus industriel soit dans une chaufferie ; la co-génération d'électricité (ou de force) n'est plus dans ce cas le but mais une conséquence, améliorant le bilan économique de l'équipement dont le rendement global peut alors atteindre 90 %. Dans un équipement de cogénération, l'énergie électrique est soit autoconsommée, soit réinjectée sur le réseau électrique public de transport (haute tension) ou distribution (moyenne tension) (en France RTE, ERDF ou Entreprises locales de distribution d'électricité), suivant des conditions économiques fixées par les pouvoirs publics.
## Liste des EQs utilisant cette technologie :

### Pour l'Europe :

BedZed, mais le système de cogénération par combustion de copeaux de bois pour le chauffage et l'ECS est tombé en panne, et la société qui opérait ce système a fait faillite.

Hammarby Sjostad, cogénération utilisant du biogaz alimentant tout l'écoquartier (2 chaufferies).

Kronsberg, cogénération utilisant du gaz alimentant tout l'écoquartier (2 chaufferies).

Vauban, usine de cogénération construite par la ville utilisant 80% de bois et 20% de gaz. Cette usine fournit les bâtiments en chaleur sauf les maisons passives et les bâtiments BEPOS. Elle couvre 65% de la demande d'électricité.

### Pour la France :

De Bonne, 9 petites cogénérations au gaz placées en sous-station sur le retour des installations de chauffage et de production d'eau chaude sanitaire qui sont alimentées par une chaufferie gaz et par du solaire thermique pour l'ECS.

Lyon Confluence, une chaufferie de cogénération à base de Colza originaire de Rhône-Alpes est prévue pour l'îlot P.

### Opérateurs (nom et nature)

Conception

Réalisation

Exploitation

A remplir par le groupe qui focalise sur le jeu des acteurs

### Variantes des solutions retenues dans les EQs :

Les variantes sont à remplir par le groupe qui focalise sur les modèles économiques

### Domaines pertinents

La micro-cogénération :

- Chaudière gaz ou au biocarburant avec moteur Stirling pour des petites puissances thermiques et électriques. On appelle communément «petite cogénération», les installations produisant de 20 kW à 1 MW électrique. Les unités produisant moins de 20 kW électriques sont qualifiées de «micro-cogénération».

Le moteur à gaz (ou bio combustibles) :

- Moteur à explosion couplé à un alternateur produisant l'électricité.

- Ces moteurs conviennent bien pour des utilisations d'eau chaude à des températures inférieures à 100 °C.

- Ces moteurs sont le plus souvent utilisés pour des petites gammes de puissance, de 5 kWe jusqu'à 7 000 kWe.

Les turbines à gaz :

- Il s'agit d'une technologie dérivée des réacteurs d'avion. Le combustible (généralement du gaz naturel) est brûlé dans une chambre de combustion alimentée en air sous pression en provenance d'un compresseur. Les gaz produits sont introduits dans une turbine où leur énergie est transformée en énergie mécanique pour l'entraînement du compresseur d'air et d'un générateur d'électricité.

- L'énergie résiduelle, sous forme de gaz chauds (environ 500 °C), peut être utilisée pour rencontrer les besoins de chaleur (vapeur et/ou eau chaude). Une post-combustion éventuelle de ces gaz, fortement chargés en oxygène, permet d'obtenir plus de chaleur et d'augmenter le rendement global.

- Contrairement aux moteurs, la turbine à gaz se prête très bien à la production de vapeur.

- Les turbines à gaz sont utilisées pour des gammes de puissance plus importantes, de 1 à 100 MWe. Cependant, depuis peu, on peut trouver des micro-turbines d'une puissance comprise entre 30 kWe et 1000 kWe.

Les turbines à vapeur :

- Dans le cas des turbines à vapeur, l'énergie mécanique (puis électrique) est produite par la détente de vapeur haute pression générée dans une chaudière conventionnelle, utilisant n'importe quel combustible.

- La chaleur est quant à elle récupérée à la sortie de la turbine, soit sous forme d'eau chaude, soit sous forme vapeur.

- Les turbines à vapeur produisent beaucoup de chaleur et peu d'électricité, et sont
## Liste des EQs utilisant cette technologie :

### Pour l'Europe :

BedZed, mais le système de cogénération par combustion de copeaux de bois pour le chauffage et l'ECS est tombé en panne, et la société qui opérait ce système a fait faillite.

Hammarby Sjostad, cogénération utilisant du biogaz alimentant tout l'écoquartier (2 chaufferies).

Kronsberg, cogénération utilisant du gaz alimentant tout l'écoquartier (2 chaufferies).

Vauban, usine de cogénération construite par la ville utilisant 80% de bois et 20% de gaz. Cette usine fournit les bâtiments en chaleur sauf les maisons passives et les bâtiments BEPOS. Elle couvre 65% de la demande d'électricité.

### Pour la France :

De Bonne, 9 petites cogénérations au gaz placées en sous-station sur le retour des installations de chauffage et de production d'eau chaude sanitaire qui sont alimentées par une chaufferie gaz et par du solaire thermique pour l'ECS.

Lyon Confluence, une chaufferie de cogénération à base de Colza originaire de Rhône-Alpes est prévue pour l'îlot P.

### Opérateurs (nom et nature)

Conception

Réalisation

Exploitation

A remplir par le groupe qui focalise sur le jeu des acteurs

### Variantes des solutions retenues dans les EQs :

Les variantes sont à remplir par le groupe qui focalise sur les modèles économiques

### Domaines pertinents

La micro-cogénération :

- Chaudière gaz ou au biocarburant avec moteur Stirling pour des petites puissances thermiques et électriques. On appelle communément «petite cogénération», les installations produisant de 20 kW à 1 MW électrique. Les unités produisant moins de 20 kW électriques sont qualifiées de «micro-cogénération».

Le moteur à gaz (ou bio combustibles) :

- Moteur à explosion couplé à un alternateur produisant l'électricité.

- Ces moteurs conviennent bien pour des utilisations d'eau chaude à des températures inférieures à 100 °C.

- Ces moteurs sont le plus souvent utilisés pour des petites gammes de puissance, de 5 kWe jusqu'à 7 000 kWe.

Les turbines à gaz :

- Il s'agit d'une technologie dérivée des réacteurs d'avion. Le combustible (généralement du gaz naturel) est brûlé dans une chambre de combustion alimentée en air sous pression en provenance d'un compresseur. Les gaz produits sont introduits dans une turbine où leur énergie est transformée en énergie mécanique pour l'entraînement du compresseur d'air et d'un générateur d'électricité.

- L'énergie résiduelle, sous forme de gaz chauds (environ 500 °C), peut être utilisée pour rencontrer les besoins de chaleur (vapeur et/ou eau chaude). Une post-combustion éventuelle de ces gaz, fortement chargés en oxygène, permet d'obtenir plus de chaleur et d'augmenter le rendement global.

- Contrairement aux moteurs, la turbine à gaz se prête très bien à la production de vapeur.

- Les turbines à gaz sont utilisées pour des gammes de puissance plus importantes, de 1 à 100 MWe. Cependant, depuis peu, on peut trouver des micro-turbines d'une puissance comprise entre 30 kWe et 1000 kWe.

Les turbines à vapeur :

- Dans le cas des turbines à vapeur, l'énergie mécanique (puis électrique) est produite par la détente de vapeur haute pression générée dans une chaudière conventionnelle, utilisant n'importe quel combustible.

- La chaleur est quant à elle récupérée à la sortie de la turbine, soit sous forme d'eau chaude, soit sous forme vapeur.

- Les turbines à vapeur produisent beaucoup de chaleur et peu d'électricité, et sont
CEA INES - DTS/LEB

Fiche détaillée d'une technologie énergétique

Mise à jour le : 20/04/12

<table><tr><td></td><td>généralement réservées à des applications spécifiques permettant de valoriser des combustibles résiduels.</td></tr><tr><td>Limites d'utilisation</td><td>La «micro-cogénération» et la «petite cogénération» sont installées directement dans le résidentiel individuel et/ou collectif.<br/>La cogénération est plus destinée à desservir des réseaux de chaleur alimentant des quartiers (domaine résidentiel et/ou tertiaire), et/ou des sites industriels. On parle également de trigénération lors d'une production additionnelle de froid.<br/>Les raisons qui imposent le choix d'une cogénération d'électricité et de chaleur dans un quartier ou/et un établissement (secteur tertiaire ou site industriel) peuvent être très diverses :<br/>- La sécurité de l'approvisionnement et la régularité de la qualité de l'électricité (pas de microcoupures ou de variations de tension) par rapport aux aléas de la distribution sur réseaux.<br/>- Le gain financier : réduction de la facture d'électricité ou vente d'électricité à l'opérateur du réseau.<br/>- La récupération de chaleur gratuite, par exemple dans les usines d'incinération d'ordures ménagères.<br/>- La protection de l'environnement : la cogénération permet des économies d'énergie allant jusqu'à 35 %, ce qui entraîne une réduction des émissions polluantes (SO2, NOx, poussières, etc.) et des gaz à effet de serre (CO2).<br/>Pour donner un ordre d'idée, une installation de cogénération produisant 100 kW électriques et 300 kW thermiques peut être connectée à un réseau de chaleur d'une centaine d'habitations ou à une scierie utilisant un séchoir de 100 m3.</td></tr><tr><td>Contribution à la mutualisation des besoins</td><td>La cogénération peut être utilisée pour générer de quelques kilowatts électriques à quelques dizaines de mégawatts. Les applications sont donc très variées, allant du secteur domestique à l'industrie en passant par les réseaux de chaleur et les activités tertiaires. On peut notamment citer parmi les utilisations les plus fréquentes :<br/>- Scieries, menuiseries<br/>- Laiteries<br/>- Brasseries<br/>- Blanchisseries<br/>- Serres agricoles<br/>- Élevages (porcs, volaille)<br/>- Immeubles de bureaux<br/>- Hôtels, maisons de retraites<br/>- Écoles, collèges, lycées<br/>- Piscines, centre de loisirs<br/>- Centres commerciaux<br/>- Hôpitaux, cliniques</td></tr><tr><td>Stockage d'énergie</td><td>Le stockage d'énergie est en général du stockage thermique (chaud ou/et froid), permettant de réguler les besoins.</td></tr><tr><td>Coût d'investissement (€/kW)</td><td>Voir tableau 2 dans la partie « Détails qualitatif »</td></tr><tr><td>Charges de fonctionnement (€/kWh)</td><td>Voir tableau 2 et en complément la figure 4 dans la partie « Détails qualitatif »</td></tr></table>
CEA INES - DTS/LEB

Fiche détaillée d'une technologie énergétique

Mise à jour le : 20/04/12

<table><tr><td></td><td>généralement réservées à des applications spécifiques permettant de valoriser des combustibles résiduels.</td></tr><tr><td>Limites d'utilisation</td><td>La «micro-cogénération» et la «petite cogénération» sont installées directement dans le résidentiel individuel et/ou collectif.<br/>La cogénération est plus destinée à desservir des réseaux de chaleur alimentant des quartiers (domaine résidentiel et/ou tertiaire), et/ou des sites industriels. On parle également de trigénération lors d'une production additionnelle de froid.<br/>Les raisons qui imposent le choix d'une cogénération d'électricité et de chaleur dans un quartier ou/et un établissement (secteur tertiaire ou site industriel) peuvent être très diverses :<br/>- La sécurité de l'approvisionnement et la régularité de la qualité de l'électricité (pas de microcoupures ou de variations de tension) par rapport aux aléas de la distribution sur réseaux.<br/>- Le gain financier : réduction de la facture d'électricité ou vente d'électricité à l'opérateur du réseau.<br/>- La récupération de chaleur gratuite, par exemple dans les usines d'incinération d'ordures ménagères.<br/>- La protection de l'environnement : la cogénération permet des économies d'énergie allant jusqu'à 35 %, ce qui entraîne une réduction des émissions polluantes (SO2, NOx, poussières, etc.) et des gaz à effet de serre (CO2).<br/>Pour donner un ordre d'idée, une installation de cogénération produisant 100 kW électriques et 300 kW thermiques peut être connectée à un réseau de chaleur d'une centaine d'habitations ou à une scierie utilisant un séchoir de 100 m3.</td></tr><tr><td>Contribution à la mutualisation des besoins</td><td>La cogénération peut être utilisée pour générer de quelques kilowatts électriques à quelques dizaines de mégawatts. Les applications sont donc très variées, allant du secteur domestique à l'industrie en passant par les réseaux de chaleur et les activités tertiaires. On peut notamment citer parmi les utilisations les plus fréquentes :<br/>- Scieries, menuiseries<br/>- Laiteries<br/>- Brasseries<br/>- Blanchisseries<br/>- Serres agricoles<br/>- Élevages (porcs, volaille)<br/>- Immeubles de bureaux<br/>- Hôtels, maisons de retraites<br/>- Écoles, collèges, lycées<br/>- Piscines, centre de loisirs<br/>- Centres commerciaux<br/>- Hôpitaux, cliniques</td></tr><tr><td>Stockage d'énergie</td><td>Le stockage d'énergie est en général du stockage thermique (chaud ou/et froid), permettant de réguler les besoins.</td></tr><tr><td>Coût d'investissement (€/kW)</td><td>Voir tableau 2 dans la partie « Détails qualitatif »</td></tr><tr><td>Charges de fonctionnement (€/kWh)</td><td>Voir tableau 2 et en complément la figure 4 dans la partie « Détails qualitatif »</td></tr></table>
<table><caption>Tableau 1. Segmentation du parc Français par tranche de puissance (Source atee © Club Cogénération)</caption><thead><tr><th>Niveau de maturité</th><th colspan="5">Fiche détaillée d'une technologie énergétique</th></tr><tr><th></th><th>Puissance électrique kW</th><th>&lt; 36</th><th>&gt; 36</th><th>&gt; 215</th><th>&gt; 1000</th><th>&gt; 1000</th><th>&gt; 12 000</th></tr><tr><th></th><th>Appellation</th><th>Micro</th><th>Mini</th><th>Petite</th><th>Moyenne</th><th>Grosse</th><th></th></tr></thead><tbody><tr><th>Moteur / turbine</th><td colspan="4">1 kW = 50 kW</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><th>Module avec moteur à gaz</th><td colspan="4">P max. 1 MW</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><th>Moteur à gaz</th><td colspan="4">P max. unit 5,5 MW<br>Au-delà plusieurs MAG</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><th>Turbine à gaz</th><td colspan="4"></td><td></td><td>5,5 MW - 125 MWe</td><td></td></tr><tr><th>Capacités installées &amp; Nb de sites</th><td>&lt; 100 kW</td><td>&lt; 4 MW</td><td>&lt; 31 sites</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><th>Tension de raccordement (V)</th><td>ETA (50-500 V)</td><td colspan="3">BTB (0,5-1 kV)<br>HTA (1 kV - 50 kV)</td><td colspan="3">HTA-HTB (&gt; 50 kV)</td></tr></tbody></table>

## Détails qualitatif

<table><caption>Tableau 2. Avantages et inconvénients de chaque technologie de cogénération (Source Bruxelles Environnement)</caption><thead><tr><th>AVANTAGES</th><th>INCONVÉNIENTS</th></tr></thead><tbody><tr><td><ul><li>A partir de 5 kW<sub>e</sub></li><li>Bien adapté à la préparation d'eau chauve</li><li>Bien adapté pour des besoins électriques du même ordre de grandeur que les besoins de chaleur</li><li>Coût d'achat abordable</li><li>Bien adapté pour suivre une demande variable</li><li>Peut jouer le rôle de groupe de secours d'appoint en cas de panne</li></ul></td><td><ul><li>Coût de maintenance assez élevé</li><li>Peu propice à la production de vapeur</li><li>Durée de vie limitée (10 à 15 ans)</li><li>Entretiens programmés indispensables en vue d'atteindre une durée de fonctionnement de 50 000 heures avant le remplacement complet du moteur</li></ul></td></tr><tr><th colspan="2">CARACTÉRISTIQUES D'UNE TURBINE À GAZ</th></tr><tr><th>AVANTAGES</th><th>INCONVÉNIENTS</th></tr><tr><td><ul><li>A partir de 30 kW<sub>e</sub></li><li>Production aisée de vapeur</li><li>Bon rendement global</li></ul></td><td><ul><li>Faible rendement électrique pour les petites puissances</li><li>Nécessité en général du gaz naturel</li></ul></td></tr><tr><th colspan="2">CARACTÉRISTIQUES D'UNE TURBINE À VAPEUR</th></tr><tr><th>AVANTAGES</th><th>INCONVÉNIENTS</th></tr><tr><td><ul><li>Convient à tous types de combustibles</li><li>Très bon rendement global</li><li>Coût d'entretien modique</li><li>Durée de vie élevée</li><li>Convient bien lorsque les besoins de vapeur sont nettement plus importants que les besoins électriques</li></ul></td><td><ul><li>Peu intéressant pour les faibles besoins de chaleur</li><li>Investissement élevé</li><li>Functionnement quasi-continu</li></ul></td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_69.png" /><figcaption>Figure 4. Gains escomptés sur l'énergie primaire et le CO² (Source GDF - SUEZ)</figcaption></figure>
<table><caption>Tableau 1. Segmentation du parc Français par tranche de puissance (Source atee © Club Cogénération)</caption><thead><tr><th>Niveau de maturité</th><th colspan="5">Fiche détaillée d'une technologie énergétique</th></tr><tr><th></th><th>Puissance électrique kW</th><th>&lt; 36</th><th>&gt; 36</th><th>&gt; 215</th><th>&gt; 1000</th><th>&gt; 1 000</th><th>&gt; 12 000</th></tr><tr><th></th><th>Appellation</th><th>Micro</th><th>Mini</th><th>Petite</th><th>Moyenne</th><th>Grosse</th><th></th></tr></thead><tbody><tr><th>Moteur / turbine</th><td colspan="4">1 kW = 50 kW</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><th>Module avec moteur à gaz</th><td colspan="4">P max. 1 MW</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><th>Moteur à gaz</th><td colspan="4">P max. unit 5,5 MW<br>Au-delà plusieurs MAG</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><th>Turbine à gaz</th><td colspan="4"></td><td></td><td>5,5 MW - 125 MWe</td><td></td></tr><tr><th>Capacités installées &amp; Nb de sites</th><td>&lt; 100 kW</td><td>&lt; 4 MW</td><td>&lt; 31 sites</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><th>Tension de raccordement (V)</th><td>ETA (50-500 V)</td><td colspan="2">BTB (0,5-1 kV)</td><td colspan="2">HTA-HTB</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

## Détails qualitatif

<table><caption>Tableau 2. Avantages et inconvénients de chaque technologie de cogénération (Source Bruxelles Environnement)</caption><thead><tr><th>AVANTAGES</th><th>INCONVÉNIENTS</th></tr></thead><tbody><tr><td><ul><li>A partir de 5 kW<sub>e</sub></li><li>Bien adapté à la préparation d'eau chauve</li><li>Bien adapté pour des besoins électriques du même ordre de grandeur que les besoins de chaleur</li><li>Coût d'achat abordable</li><li>Bien adapté pour suivre une demande variable</li><li>Peut jouer le rôle de groupe de secours d'appoint en cas de panne</li></ul></td><td><ul><li>Coût de maintenance assez élevé</li><li>Peu propice à la production de vapeur</li><li>Durée de vie limitée (10 à 15 ans)</li><li>Entretiens programmés indispensables en vue d'atteindre une durée de fonctionnement de 50 000 heures avant le remplacement complet du moteur</li></ul></td></tr><tr><th colspan="2">CARACTÉRISTIQUES D'UNE TURBINE À GAZ</th></tr><tr><th>AVANTAGES</th><th>INCONVÉNIENTS</th></tr><tr><td><ul><li>A partir de 30 kW<sub>e</sub></li><li>Production aisée de vapeur</li><li>Bon rendement global</li></ul></td><td><ul><li>Faible rendement électrique pour les petites puissances</li><li>Nécessité en général du gaz naturel</li></ul></td></tr><tr><th colspan="2">CARACTÉRISTIQUES D'UNE TURBINE À VAPEUR</th></tr><tr><th>AVANTAGES</th><th>INCONVÉNIENTS</th></tr><tr><td><ul><li>Convient à tous types de combustibles</li><li>Très bon rendement global</li><li>Coût d'entretien modique</li><li>Durée de vie élevée</li><li>Convient bien lorsque les besoins de vapeur sont nettement plus importants que les besoins électriques</li></ul></td><td><ul><li>Peu intéressant pour les faibles besoins de chaleur</li><li>Investissement élevé</li><li>Functionnement quasi-continu</li></ul></td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_70.png" /><figcaption>Figure 4. Gains escomptés sur l'énergie primaire et le CO² (Source GDF - SUEZ)</figcaption></figure>
<table><thead><tr><th>TECHNOLOGIE UTILISEE OU GENERIQUE</th><th>CHAUFFERIE BIOMASSE</th></tr></thead><tbody><tr><td>Type d'usage</td><td>Collectif</td></tr><tr><td>Individuel</td><td>La biomasse est classiquement utilisée en chaudière pour produire de la chaleur sous forme d'eau chaude, d'eau surchauffée ou de vapeur, et peut alimenter des générateurs à air chaud dans le secteur industriel. Les chaudières biomasses et générateurs d'air chaud sont constitués d'un foyer de combustion alimenté en biomasse par des dispositifs classiques : silos de stockage, systèmes d'extraction et de transfert du bois.<br>Les appareils de production de chaleur individuel utilisant de la biomasse essentiellement sous forme de bois et/ou déchets de l'industrie du bois ou résidus forestiers sous forme de plaquettes, granulés ou bûchettes, sont des foyers de type chaudières individuelles, poêles, inserts, cuisinières, et foyers ouverts.</td></tr></tbody></table>

Schéma de principe : Figure 1. Schéma de principe simple d'une chaufferie bois (Source Wikimedia Commons)

Schéma de principe d'une chaufferie bois

<figure><img src="image_70.png" /></figure>

Classification des chaufferies collectives : Tableau 1. Descriptif des types de foyer à combustion biomasse (Source ADEME « Etat de l'art de la technologie générateur d'air chaud à partir de Biomasse - Rapport final juin 2010 »)

<table><thead><tr><th>Type</th><th>Chargement</th><th>Gamme de puissance</th><th>Combustible</th><th>Humidité du combustible (sur brut)</th></tr></thead><tbody><tr><td>Chaudière à petit brûleur</td><td>Automatique</td><td>20 kW - 140 kW</td><td>Plaquettes petites et sèches ou granulés</td><td>8% - 25%</td></tr><tr><td>Chaudière à foyer volcan</td><td>Automatique</td><td>20 kW - 1 MW</td><td>Plaquettes forestières assez fines, plaquettes de sous-produits de transformation du bois</td><td>5% - 40%</td></tr><tr><td>Chaudière à foyer à insufflation</td><td>Automatique</td><td>200 kW - 10 MW</td><td>Sciures et copeaux secs</td><td>5% - 20%</td></tr><tr><td>Chaudière à foyer à grille fixe</td><td>Automatique</td><td>15 kW - 5 MW</td><td>Plaquettes, chutes et copeaux</td><td>5% - 40%</td></tr><tr><td>Chaudière à foyer à grilles mobiles</td><td>Automatique</td><td>400 kW - 25 MW</td><td>Tous combustibles bois</td><td>10% - 50% voire 60%</td></tr><tr><td>Chaudière à sole avec grille rotative</td><td>Automatique</td><td>2 MW - 25 MW</td><td>Plaquettes (produits très humides)</td><td>40% - 60%</td></tr><tr><td>Chaudière à foyer à lit fluidisé dense</td><td>Automatique</td><td>5 MW - 100 MW</td><td>Différents types de biomasse (diamètre &lt; 10 mm)</td><td>5% - 60%</td></tr><tr><td>Chaudière à foyer à lit fluidisé circulant</td><td>Automatique</td><td>15 MW - 500 MW</td><td>Différents types de biomasse (diamètre &lt; 10 mm)</td><td>5% - 60%</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>TECHNOLOGIE UTILISEE OU GENERIQUE</th><th>CHAUFFERIE BIOMASSE</th></tr></thead><tbody><tr><td>Type d'usage</td><td>Collectif</td></tr><tr><td>Individuel</td><td>La biomasse est classiquement utilisée en chaudière pour produire de la chaleur sous forme d'eau chaude, d'eau surchauffée ou de vapeur, et peut alimenter des générateurs à air chaud dans le secteur industriel. Les chaudières biomasses et générateurs d'air chaud sont constitués d'un foyer de combustion alimenté en biomasse par des dispositifs classiques : silos de stockage, systèmes d'extraction et de transfert du bois.<br>Les appareils de production de chaleur individuel utilisant de la biomasse essentiellement sous forme de bois et/ou déchets de l'industrie du bois ou résidus forestiers sous forme de plaquettes, granulés ou bûchettes, sont des foyers de type chaudières individuelles, poêles, inserts, cuisinières, et foyers ouverts.</td></tr></tbody></table>

Schéma de principe : Figure 1. Schéma de principe simple d'une chaufferie bois (Source Wikimedia Commons)

Schéma de principe d'une chaufferie bois

<figure><img src="image_71.png" /></figure>

Classification des chaufferies collectives : Tableau 1. Descriptif des types de foyer à combustion biomasse (Source ADEME « Etat de l'art de la technologie générateur d'air chaud à partir de Biomasse - Rapport final juin 2010 »)

<table><thead><tr><th>Type</th><th>Chargement</th><th>Gamme de puissance</th><th>Combustible</th><th>Humidité du combustible (sur brut)</th></tr></thead><tbody><tr><td>Chaudière à petit brûleur</td><td>Automatique</td><td>20 kW - 140 kW</td><td>Plaquettes petites et sèches ou granulés</td><td>8% - 25%</td></tr><tr><td>Chaudière à foyer volcan</td><td>Automatique</td><td>20 kW - 1 MW</td><td>Plaquettes forestières assez fines, plaquettes de sous-produits de transformation du bois</td><td>5% - 40%</td></tr><tr><td>Chaudière à foyer à insufflation</td><td>Automatique</td><td>200 kW - 10 MW</td><td>Sciures et copeaux secs</td><td>5% - 20%</td></tr><tr><td>Chaudière à foyer à grille fixe</td><td>Automatique</td><td>15 kW - 5 MW</td><td>Plaquettes, chutes et copeaux</td><td>5% - 40%</td></tr><tr><td>Chaudière à foyer à grilles mobiles</td><td>Automatique</td><td>400 kW - 25 MW</td><td>Tous combustibles bois</td><td>10% - 50% voire 60%</td></tr><tr><td>Chaudière à sole avec grille rotative</td><td>Automatique</td><td>2 MW - 25 MW</td><td>Plaquettes (produits très humides)</td><td>40% - 60%</td></tr><tr><td>Chaudière à foyer à lit fluidisé dense</td><td>Automatique</td><td>5 MW - 100 MW</td><td>Différents types de biomasse (diamètre &lt; 10 mm)</td><td>5% - 60%</td></tr><tr><td>Chaudière à foyer à lit fluidisé circulant</td><td>Automatique</td><td>15 MW - 500 MW</td><td>Différents types de biomasse (diamètre &lt; 10 mm)</td><td>5% - 60%</td></tr></tbody></table>
## Description synthétique :

Pour comprendre ce qu'est une chaufferie biomasse ou un générateur à air chaud, il faut d'abord s'intéresser à la question suivante : Qu'est-ce que la biomasse ?

D'après un guide de 2007 de l'ADEME sur « La Valorisation de la Biomasse », la définition est la suivante :
> « En toute rigueur, c'est l'ensemble de la matière d'origine vivante.

Les textes français et européens donnent différentes définitions qui peuvent varier sur des points de détails.
L'article 29 de la loi 2005-781 de programmation fixant les orientations de la politique énergétique dite "POPE", du 13 juillet 2005, la définit ainsi : "La fraction biodégradable des produits, déchets et résidus provenant de l'agriculture, y compris les substances végétales et animales, de la sylviculture et des industries connexes ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et ménagers".

Ce même guide spécifie l'utilisation de la biomasse comme biocombustible pour produire de la chaleur et de l'électricité :

- Le bois, sous la forme traditionnelle de bûches mais aussi de plaquettes forestières (sous-produits d'exploitation forestière broyés), d'écorces, de bois de récupération. Densifié, notamment pour les particuliers, le bois peut être présenté parfois sous forme de granulés ou de briquettes.

- La paille, mais aussi des résidus de culture et des productions dédiées, peuvent être utilisés comme combustibles.

- On peut également brûler à l'échelle industrielle du marc de raisin, des noyaux de fruits, des déchets d'usines papetières (liqueurs noires, boues papetières), des déchets de collectivités, etc. et aussi du biogaz issu de la fermentation de déchets divers mis en décharge ou traités dans des méthaniseurs (déchets verts, effluents d'usines agroalimentaires, déjections animales...).

La différence entre chaudière biomasse classique et générateur à air chaud porte sur le fluide caloporteur de la chaleur : l'eau dans les chaudières classiques, l'air pour les GAC.

**Exemple d'intégration** : Chaufferie biomasse de Saint-Ouen-L'aumône (Val-d'Oise) (Source ©J.-C. Guézel - Le Moniteur BTP).

<figure><img src="image_71.png" /></figure>

Alimentée quotidiennement par 10 camions de 27 t chargés sur la plateforme logistique de Montesson (Yvelines), l'usine de Saint-Ouen-L'aumône (Val-d'Oise) stocke environ 4 000 m3 de combustible dans son silo à biomasse de 25 m de haut (à droite). Ce volume, qui représente une masse de 1 200 t, assure environ 4 jours d'autonomie à la centrale en période de chauffage.

Cet exemple montre la nécessité de bien réfléchir à la localisation de la biomasse et à son stockage (surface nécessaire plus ou moins importante).

Le schéma suivant synthétise les différentes origines de la biomasse provenant de l'agriculture, y compris des substances végétales, et leurs usages possibles.
## Description synthétique :

Pour comprendre ce qu'est une chaufferie biomasse ou un générateur à air chaud, il faut d'abord s'intéresser à la question suivante : Qu'est-ce que la biomasse ?

D'après un guide de 2007 de l'ADEME sur « La Valorisation de la Biomasse », la définition est la suivante :
> « En toute rigueur, c'est l'ensemble de la matière d'origine vivante.

Les textes français et européens donnent différentes définitions qui peuvent varier sur des points de détails.
L'article 29 de la loi 2005-781 de programmation fixant les orientations de la politique énergétique dite "POPE", du 13 juillet 2005, la définit ainsi : "La fraction biodégradable des produits, déchets et résidus provenant de l'agriculture, y compris les substances végétales et animales, de la sylviculture et des industries connexes ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et ménagers".

Ce même guide spécifie l'utilisation de la biomasse comme biocombustible pour produire de la chaleur et de l'électricité :

- Le bois, sous la forme traditionnelle de bûches mais aussi de plaquettes forestières (sous-produits d'exploitation forestière broyés), d'écorces, de bois de récupération. Densifié, notamment pour les particuliers, le bois peut être présenté parfois sous forme de granulés ou de briquettes.

- La paille, mais aussi des résidus de culture et des productions dédiées, peuvent être utilisés comme combustibles.

- On peut également brûler à l'échelle industrielle du marc de raisin, des noyaux de fruits, des déchets d'usines papetières (liqueurs noires, boues papetières), des déchets de collectivités, etc. et aussi du biogaz issu de la fermentation de déchets divers mis en décharge ou traités dans des méthaniseurs (déchets verts, effluents d'usines agroalimentaires, déjections animales...).

La différence entre chaudière biomasse classique et générateur à air chaud porte sur le fluide caloporteur de la chaleur : l'eau dans les chaudières classiques, l'air pour les GAC.

**Exemple d'intégration** : Chaufferie biomasse de Saint-Ouen-L'aumône (Val-d'Oise) (Source ©J.-C. Guézel - Le Moniteur BTP).

<figure><img src="image_72.png" /></figure>

Alimentée quotidiennement par 10 camions de 27 t chargés sur la plateforme logistique de Montesson (Yvelines), l'usine de Saint-Ouen-L'aumône (Val-d'Oise) stocke environ 4 000 m3 de combustible dans son silo à biomasse de 25 m de haut (à droite). Ce volume, qui représente une masse de 1 200 t, assure environ 4 jours d'autonomie à la centrale en période de chauffage.

Cet exemple montre la nécessité de bien réfléchir à la localisation de la biomasse et à son stockage (surface nécessaire plus ou moins importante).

Le schéma suivant synthétise les différentes origines de la biomasse provenant de l'agriculture, y compris des substances végétales, et leurs usages possibles.
<figure><img src="image_72.png" /><figcaption>Figure 2. Principaux usages et provenances de la biomasse non alimentaire (Source Guide de 2007 de l'ADEME sur « La Valorisation de la Biomasse »)</figcaption></figure>

## Liste des EQs utilisant cette technologie :

### Pour l'Europe :

BedZed, mais le système de cogénération par combustion de copeaux de bois pour le chauffage et l'ECS est tombé en panne, et la société qui opérait ce système a fait faillite.

Hammarby Sjostad, cogénération utilisant du biogaz alimentant tout l'ecoquartier (2 chaufferies).

Vauban, usine de cogénération construite par la ville utilisant 80% de bois et 20% de gaz. Cette usine fournit les bâtiments en chaleur sauf les maisons passives et les bâtiments BEPOS. Elle couvre 65 % de la demande d'électricité.

### Pour la France :

Ginko l'éco quartier du Lac à Bordeaux, réseau de chaleur collectif alimenté à 100% par des énergies renouvelables (80% de biomasse bois et 20% de biomasse végétale (huile de récupération)).

ZAC de St Jean des Jardins à Chalon sur Saône, chauffage urbain alimenté par une chaufferie bois d'une puissance de 4 MW (capacité de 1000 logements, supérieur à la ZAC).

Lyon Confluence, une chaufferie de cogénération à base de Colza originaire de Rhône-Alpes est prévue pour l'îlot P. La production est prévue à l'échelle de l'îlot en attendant le réseau de chaleur. Les îlots doivent prévoir une chaudière à granulés de bois pour le chauffage et pour 50 % d'ECS.

Grand Cœur à Nancy, 3 gros réseaux de chaleur avec production par chaudières bois.

**Opérateurs (nom et nature)**

Conception

Réalisation

Exploitation

A remplir par le groupe qui focalise sur le jeu des acteurs

## Variantes des solutions retenues dans les EQs :

Les variantes sont à remplir par le groupe qui focalise sur les modèles économiques
<figure><img src="image_73.png" /><figcaption>Figure 2. Principaux usages et provenances de la biomasse non alimentaire (Source Guide de 2007 de l'ADEME sur « La Valorisation de la Biomasse »)</figcaption></figure>

## Liste des EQs utilisant cette technologie :

### Pour l'Europe :

BedZed, mais le système de cogénération par combustion de copeaux de bois pour le chauffage et l'ECS est tombé en panne, et la société qui opérait ce système a fait faillite.

Hammarby Sjostad, cogénération utilisant du biogaz alimentant tout l'ecoquartier (2 chaufferies).

Vauban, usine de cogénération construite par la ville utilisant 80% de bois et 20% de gaz. Cette usine fournit les bâtiments en chaleur sauf les maisons passives et les bâtiments BEPOS. Elle couvre 65 % de la demande d'électricité.

### Pour la France :

Ginko l'éco quartier du Lac à Bordeaux, réseau de chaleur collectif alimenté à 100% par des énergies renouvelables (80% de biomasse bois et 20% de biomasse végétale (huile de récupération)).

ZAC de St Jean des Jardins à Chalon sur Saône, chauffage urbain alimenté par une chaufferie bois d'une puissance de 4 MW (capacité de 1000 logements, supérieur à la ZAC).

Lyon Confluence, une chaufferie de cogénération à base de Colza originaire de Rhône-Alpes est prévue pour l'îlot P. La production est prévue à l'échelle de l'îlot en attendant le réseau de chaleur. Les îlots doivent prévoir une chaudière à granulés de bois pour le chauffage et pour 50 % d'ECS.

Grand Cœur à Nancy, 3 gros réseaux de chaleur avec production par chaudières bois.

Opérateurs (nom et nature)

Conception

Réalisation

Exploitation

A remplir par le groupe qui focalise sur le jeu des acteurs

## Variantes des solutions retenues dans les EQs :

Les variantes sont à remplir par le groupe qui focalise sur les modèles économiques
<table><tr><td>Domaines pertinents</td><td>La solution biomasse est tout particulièrement adaptée au chauffage collectif de bâtiments à forte consommation et besoins constants :<br/>- Les réseaux de chaleur urbains.<br/>- Les hôpitaux.<br/>- Les logements collectifs.<br/>- Les piscines.<br/>- Les maisons de retraites.<br/>- Les établissements scolaires, et tout particulièrement ceux disposant d'un internat.<br/><br/>Dans le cadre du chauffage industriel, les biocombustibles peuvent remplacer une grande part de l'énergie utilisée : à l'horizon 2015, plus de 4 millions de tep (tonnes équivalent pétrole) sont potentiellement substituables, tout particulièrement dans le secteur du papier/carton et dans les industries agro-alimentaires (source : étude ADEM - BLEZAT). La biomasse classiquement valorisée dans les industries de la filière bois trouve de nouveaux débouchés dans des secteurs variés de l'industrie : agro-alimentaires, manufacturières, .... La hausse des énergies fossiles et le développement du marché du carbone incitent ces industries à étudier des solutions alternatives valorisant les énergies renouvelables.</td></tr><tr><td>Limites d'utilisation</td><td>Pour les chaudières ou générateurs à air chaud, voir le Tableau 1. Descriptif des types de foyer à combustion biomasse, donnant les gammes de puissances.<br/><br/>Par rapport aux combustibles biomasses type bois (plaquettes de différentes provenances), les granulés de bois présentent les atouts suivants :<br/>- Une densité et un pouvoir calorifique élevés, qui permettent de réduire fortement l'emprise des installations à puissance thermique installée et autonomie de fonctionnement équivalentes;<br/>- Une grande fluidité, qui autorise la mise en œuvre de systèmes d'alimentation automatique plus simples et une plus grande flexibilité d'usage (régulation, taux de charge);<br/>- Une plus grande homogénéité de la qualité du combustible;<br/>- Un intérêt marqué lié aux éléments suivants : moins de cendres, émissions de poussières à priori mieux maîtrisées, meilleur rendement, taux de couverture des besoins par le bois plus important...;<br/>- Des coûts d'investissement et d'exploitation réduits, grâce à la compacité des équipements, à la densité énergétique des granulés et à la simplicité du matériel.<br/>Malgré ces atouts, le chauffage aux granulés reste insuffisamment connu des financeurs, décideurs et bureaux d'études et il est donc encore rarement préconisé pour les usages collectifs.<br/>En France, l'usage principal des granulés est actuellement domestique. Ce n'est pas systématiquement le cas ailleurs en Europe, où les acteurs de la filière ont notamment pu développer un produit adapté aux besoins du chauffage collectif et industriel.</td></tr><tr><td>Contribution à la mutualisation des besoins</td><td>Suivant le Guide de 2007 de l'ADEME sur « La Valorisation de la Biomasse », les enjeux sont essentiels pour notre pays :<br/>- Environnementaux : contribuer à limiter le réchauffement climatique, tout en préservant l'air, l'eau, le sol et la biodiversité.<br/>- Economiques : une ressource fiable et de valeur.<br/>- Géopolitique : une contribution à l'autonomie énergétique.<br/>- Aménagement du territoire, emploi, développement local et rural.</td></tr><tr><td>Stockage d'énergie</td><td>Le stockage d'énergie est en général du stockage thermique permettant de réguler les besoins. Mais actuellement, il n'y a pas de stockage thermique massif implémenté. Les exploitants stockent la biomasse en tampon.</td></tr><tr><td>Coût d'investissement (€/kW)</td><td>Voir figure 3 dans la partie « Détails qualitatif » et les tableaux 3 et 4 de l'exemple d'investissement pour une chaufferie équipée d'une chaudière biomasse de 1.2MW complétée par une chaudière fioul de 0.73MW (chaufferie biomasse de Tramayes, source : http://www.cibe.fr/IMG/pdf/12_03_22_SALON_BOIS_ENERGIE_-_Conference_Mairie_Tramayes.pdf?PHPSESSID=140b1f78af68303667461968e5fc1b50)</td></tr></table>
<table><tr><td>Domaines pertinents</td><td>La solution biomasse est tout particulièrement adaptée au chauffage collectif de bâtiments à forte consommation et besoins constants :<br/>- Les réseaux de chaleur urbains.<br/>- Les hôpitaux.<br/>- Les logements collectifs.<br/>- Les piscines.<br/>- Les maisons de retraites.<br/>- Les établissements scolaires, et tout particulièrement ceux disposant d'un internat.<br/><br/>Dans le cadre du chauffage industriel, les biocombustibles peuvent remplacer une grande part de l'énergie utilisée : à l'horizon 2015, plus de 4 millions de tep (tonnes équivalent pétrole) sont potentiellement substituables, tout particulièrement dans le secteur du papier/carton et dans les industries agro-alimentaires (source : étude ADEM - BLEZAT). La biomasse classiquement valorisée dans les industries de la filière bois trouve de nouveaux débouchés dans des secteurs variés de l'industrie : agro-alimentaires, manufacturières, .... La hausse des énergies fossiles et le développement du marché du carbone incitent ces industries à étudier des solutions alternatives valorisant les énergies renouvelables.</td></tr><tr><td>Limites d'utilisation</td><td>Pour les chaudières ou générateurs à air chaud, voir le Tableau 1. Descriptif des types de foyer à combustion biomasse, donnant les gammes de puissances.<br/><br/>Par rapport aux combustibles biomasses type bois (plaquettes de différentes provenances), les granulés de bois présentent les atouts suivants :<br/>- Une densité et un pouvoir calorifique élevés, qui permettent de réduire fortement l'emprise des installations à puissance thermique installée et autonomie de fonctionnement équivalentes;<br/>- Une grande fluidité, qui autorise la mise en œuvre de systèmes d'alimentation automatique plus simples et une plus grande flexibilité d'usage (régulation, taux de charge);<br/>- Une plus grande homogénéité de la qualité du combustible;<br/>- Un intérêt marqué lié aux éléments suivants : moins de cendres, émissions de poussières à priori mieux maîtrisées, meilleur rendement, taux de couverture des besoins par le bois plus important...;<br/>- Des coûts d'investissement et d'exploitation réduits, grâce à la compacité des équipements, à la densité énergétique des granulés et à la simplicité du matériel.<br/>Malgré ces atouts, le chauffage aux granulés reste insuffisamment connu des financeurs, décideurs et bureaux d'études et il est donc encore rarement préconisé pour les usages collectifs.<br/>En France, l'usage principal des granulés est actuellement domestique. Ce n'est pas systématiquement le cas ailleurs en Europe, où les acteurs de la filière ont notamment pu développer un produit adapté aux besoins du chauffage collectif et industriel.</td></tr><tr><td>Contribution à la mutualisation des besoins</td><td>Suivant le Guide de 2007 de l'ADEME sur « La Valorisation de la Biomasse », les enjeux sont essentiels pour notre pays :<br/>- Environnementaux : contribuer à limiter le réchauffement climatique, tout en préservant l'air, l'eau, le sol et la biodiversité.<br/>- Economiques : une ressource fiable et de valeur.<br/>- Géopolitique : une contribution à l'autonomie énergétique.<br/>- Aménagement du territoire, emploi, développement local et rural.</td></tr><tr><td>Stockage d'énergie</td><td>Le stockage d'énergie est en général du stockage thermique permettant de réguler les besoins. Mais actuellement, il n'y a pas de stockage thermique massif implémenté. Les exploitants stockent la biomasse en tampon.</td></tr><tr><td>Coût d'investissement (€/kW)</td><td>Voir figure 3 dans la partie « Détails qualitatif » et les tableaux 3 et 4 de l'exemple d'investissement pour une chaufferie équipée d'une chaudière biomasse de 1.2MW complétée par une chaudière fioul de 0.73MW (chaufferie biomasse de Tramayes, source : http://www.cibe.fr/IMG/pdf/12_03_22_SALON_BOIS_ENERGIE_-_Conference_Mairie_Tramayes.pdf?PHPSESSID=140b1f78af68303667461968e5fc1b50)</td></tr></table>
<table><tr><td>Charges de fonctionnement (€/kWh)</td><td>Voir la figure 4 dans la partie « Détails qualitatifs »</td></tr><tr><td>Niveau de maturité</td><td>En France, près d'une centaine de réseaux de chaleur sont alimentés par au moins une chaufferie-bois desservant des logements collectifs, des établissements scolaires, des hôpitaux, des cliniques etc. 45% des villes où sont installés ces réseaux de chaleur ont moins de 5000 habitants, faisant du bois énergie avant tout une énergie de proximité (source : http://www.enr.fr/gene/main.php?base=312)<br/>Le fond chaleur de l'ADEME a l'objectif de susciter le développement de projets de production de chaleur à partir de biomasse. Cette biomasse peut être utilisée en chaudière pour la production d'eau chaude, eau surchauffée ou vapeur (températures jusqu'à 120°C), mais aussi pour produire de l'air chaud (température jusqu'à 1100°C). Le tableau ci-dessous dessine un panorama possible de l'évolution de la production de biomasse en France, suivant ses applications (source : mission de coordination interministérielle de valorisation de la biomasse).</td></tr><tr><td></td><td><table><thead><tr><th></th><th>Base 2005</th><th>Prévisions 2010-2015</th><th>Prospective 2040 - 2050</th><th>Rémarques</th></tr></thead><tbody><tr><td>BIOPRODUITS et BIOMATERIAUX hors bois</td><td>1 a 2 %<br/>(cultures : 0,6 M ha)</td><td>5 a 10 % ?<br/>(cultures ~ 2 M ha)</td><td>30 % ?<br/>(cultures et forêts ~ 4 M ha)</td><td>polymères, composites, tensioactifs, solvants, lubrifiants, bases chimiques ...</td></tr><tr><td>BIOCARBURANTS</td><td>1 %<br/>(cultures : 0,35 M ha ~ 0,4 Mtep/an)</td><td>7 a 10 %<br/>(cultures ~ 2 M ha ~ 4 Mtep/an)</td><td>30 % a 40 % ?<br/>1ère et 2ème génération : cultures, forêts : 4 M ha ~ 14 Mtep/an</td><td>EMHV, ETBE, éthanol, puis BTL/diesel et éthanol cellulosique.</td></tr><tr><td>CHALEUR (énergie primaire)</td><td>5 %<br/>(déchets, sous produits et petits bois : ~ 40 Mt/an : ~ 10 Mtep/an)</td><td>7 %<br/>(id* + cultures et forêts sur 0,2 M ha : ~ 60 Mt/an : ~ 15 Mtep/an)</td><td>15 % ?<br/>(id* + cultures et forêts sur 2 M ha : ~ 100 Mt/an : ~ 30 Mtep/an)</td><td>Bois/paille énergie : méthanisation ; Bio-incinération, cogénération</td></tr><tr><td>ELECTRICITE</td><td>0,6 %<br/>(3,5 Twh)</td><td>1,2 %<br/>(10 Twh)</td><td>&lt; 1 % ?<br/>(10 Twh ?)</td><td>cogénération, incinération (part organique) et biogaz (méthanisation)</td></tr><tr><td>TOTAUX</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>équiv. tep primaires</td><td>~ 11 Mtep/an</td><td>~ 22 Mtep/an</td><td>≥ 50 Mtep/an ?</td><td>Maintien des conditions d'approvisionnement des filières bois/papier et agro alimentaires</td></tr><tr><td>équivalent surfaces</td><td>~ 1 M ha</td><td>~ 4 M ha<br/>(surlout agricoles)</td><td>~ 10 M ha ?<br/>(agricoles 6 ; forêt 4 ?)</td><td>Cultures et plantations "durables" et diversifiées</td></tr><tr><td>équiv. CO2 évité net</td><td>~ - 30 Mt CO2/an</td><td>~ - 60 Mt CO2/an</td><td>~ - 150 Mt CO2/an ?</td><td>Contractualisation des filières</td></tr><tr><td>emplois directs</td><td>~ 30 000 emplois</td><td>~ 60 000 emplois</td><td>~ 150 000 emplois ?</td><td></td></tr></tbody></table></td></tr><tr><td>Détails qualitatifs</td><td colspan="4">Tableau 2. Nouvelles valorisations de la biomasse - Prévisions et prospectives de parts de marché (Source Guide de 2007 de l'ADEME sur « La Valorisation de la Biomasse »)<br/>Concernant l'objectif actuel pour le chauffage domestique au bois, celui-ci est triple :<br/>- Favoriser le renouvellement du parc d'équipements.<br/>- Continuer à améliorer le rendement énergétique et la performance environnementale des appareils.<br/>- Structurer les filières d'approvisionnement pour garantir une offre de qualité en combustible bois.<br/>Des contraintes sont à gérer, par exemple :<br/>- La concurrence à venir entre "alimentaire" et "énergétique".<br/>- Les concurrences immédiates entre les multiples utilisations du bois.<br/>- Des filières à développer ou consolider : mobilisation et logistique.</td></tr><tr><td></td><td colspan="4">Il est difficile d'obtenir des retours d'expérience des installations en fonctionnement. Ce qui est sûr, comme le spécifie une étude menée pour l'ADEME entre 2000 et 2006 sur l'évolution des coûts d'investissements relatifs aux installations collectives bois énergie (Rapport de 2009), chaque projet fait l'objet, en fonction de son contexte propre, d'un dimensionnement en principe optimisé de façon à atteindre une économie globale qui autorise son lancement. Cette optimisation concerne non seulement les coûts d'investissement, mais aussi et surtout les besoins de chaleur et les postes de coûts récurrents (combustibles, exploitation, maintenance).<br/>La maîtrise nécessaire des coûts d'investissement ne doit donc pas se faire au détriment de l'économie ou de la performance globale des projets, mais au contraire s'effectuer dans ce cadre consolidé.</td></tr></table>
<table><tr><td><strong>Charges de fonctionnement (€/kWh)</strong></td><td colspan="4">Voir la figure 4 dans la partie « Détails qualitatifs »</td></tr><tr><td><strong>Niveau de maturité</strong></td><td colspan="4">En France, près d'une centaine de réseaux de chaleur sont alimentés par au moins une chaufferie-bois desservant des logements collectifs, des établissements scolaires, des hôpitaux, des cliniques etc. 45% des villes où sont installés ces réseaux de chaleur ont moins de 5000 habitants, faisant du bois énergie avant tout une énergie de proximité (source : http://www.enr.fr/gene/main.php?base=312)<br>Le fond chaleur de l'ADEME a l'objectif de susciter le développement de projets de production de chaleur à partir de biomasse. Cette biomasse peut être utilisée en chaudière pour la production d'eau chaude, eau surchauffée ou vapeur (températures jusqu'à 120°C), mais aussi pour produire de l'air chaud (température jusqu'à 1100°C). Le tableau ci-dessous dessine un panorama possible de l'évolution de la production de biomasse en France, suivant ses applications (source : mission de coordination interministérielle de valorisation de la biomasse).</td></tr><tr><td></td><td><table><thead><tr><th></th><th>Base 2005</th><th>Prévisions 2010-2015</th><th>Prospective 2040 - 2050</th><th>Remarques</th></tr></thead><tbody><tr><td>BIOPRODUITS et BIOMATERIAUX hors bois</td><td>1 a 2 %<br>(cultures : 0,6 M ha)</td><td>5 a 10 % ?<br>(cultures ≈ 2 M ha)</td><td>30 % ?<br>(cultures et forêts ≈ 4 M ha)</td><td>polymères, composites, tensioactifs, solvants, lubrifiants, bases chimiques...</td></tr><tr><td>BIOCARBURANTS</td><td>1 %<br>(cultures : 0,35 M ha<br>≈ 0,4 Mt/lan)</td><td>7 a 10 %<br>(cultures ≈ 2 M ha<br>≈ 4 Mt/lan)</td><td>30 % a 40 % ?<br>(1er et 2ème génération ; cultures, forêts : 4 M ha<br>≈ 14 Mt/lan)</td><td>EMHV, ETBE, éthanol, puis BTL/diesel et éthanol cellulosique.</td></tr><tr><td>CHALEUR (énergie primaire)</td><td>5 %<br>(déchets, sous produits et petits bois ;<br>≈ 40 Mt/lan ;<br>≈ 10 Mt/lan)</td><td>7 %<br>(id* + cultures et forêts<br>sur 0,2 M ha ;<br>≈ 60 Mt/lan ;<br>≈ 15 Mt/lan)</td><td>15 % ?<br>(id* + cultures et forêts<br>sur 2 M ha ;<br>≈ 100 Mt/lan ;<br>≈ 30 Mt/lan)</td><td>Bois/paille énergie ; méthanisation ; Bio-incinération, cogénération</td></tr><tr><td>ELECTRICITE</td><td>0,6 %<br>(3,5 TWh)</td><td>1,2 %<br>(10 TWh)</td><td>&lt; 1 % ?<br>(10 TWh ?)</td><td>cogénération, incinération (part organique) et biogaz (méthanisation)</td></tr><tr><td>TOTAUX</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>équiv. tep primaires</td><td>~ 11 Mt/lan</td><td>~ 22 Mt/lan</td><td>≥ 50 Mt/lan ?</td><td>Maintien des conditions d'approvisionnement des filières bois/papier et agro alimentaires</td></tr><tr><td>équivalent surfaces</td><td>~ 1 M ha</td><td>~ 4 M ha<br>(surlout agricoles)</td><td>~ 10 M ha ?<br>(agricoles 6 ; forêt 4 ?)</td><td>Cultures et plantations "durables" et diversifiées</td></tr><tr><td>équiv. CO2 évité net</td><td>~ - 30 Mt CO2/lan</td><td>~ - 60 Mt CO2/lan</td><td>~ - 150 Mt CO2/lan ?</td><td>Contractualisation des filières</td></tr><tr><td>emplois directs</td><td>~ 30 000 emplois</td><td>~ 60 000 emplois</td><td>~ 150 000 emplois ?</td><td></td></tr></tbody></table></td></tr><tr><td></td><td colspan="4">Tableau 2. Nouvelles valorisations de la biomasse - Prévisions et prospectives de parts de marché (Source Guide de 2007 de l'ADEME sur « La Valorisation de la Biomasse »)</td></tr><tr><td></td><td colspan="4">Concernant l'objectif actuel pour le chauffage domestique au bois, celui-ci est triple :<br>- Favoriser le renouvellement du parc d'équipements.<br>- Continuer à améliorer le rendement énergétique et la performance environnementale des appareils.<br>- Structurer les filières d'approvisionnement pour garantir une offre de qualité en combustible bois.<br>Des contraintes sont à gérer, par exemple :<br>- La concurrence à venir entre "alimentaire" et "énergétique".<br>- Les concurrences immédiates entre les multiples utilisations du bois.<br>- Des filières à développer ou consolider : mobilisation et logistique.</td></tr><tr><td><strong>Détails qualitatif</strong></td><td colspan="4">Il est difficile d'obtenir des retours d'expérience des installations en fonctionnement. Ce qui est sûr, comme le spécifie une étude menée pour l'ADEME entre 2000 et 2006 sur l'évolution des coûts d'investissements relatifs aux installations collectives bois énergie (Rapport de 2009), chaque projet fait l'objet, en fonction de son contexte propre, d'un dimensionnement en principe optimisé de façon à atteindre une économie globale qui autorise son lancement. Cette optimisation concerne non seulement les coûts d'investissement, mais aussi et surtout les besoins de chaleur et les postes de coûts récurrents (combustibles, exploitation, maintenance).<br>La maîtrise nécessaire des coûts d'investissement ne doit donc pas se faire au détriment de l'économie ou de la performance globale des projets, mais au contraire s'effectuer dans ce cadre consolidé.</td></tr></table>
Cette dernière étude a établi une comparaison du coût d'investissement total par rapport à l'énergie distribuée entre 3 pays, France, Allemagne et Autriche : cf. Figure 3 ci-après.

La comparaison de ce ratio entre les 3 pays indique que :

- Les coûts spécifiques d'investissement ramenés à la chaleur annuelle produite convergent sur les échantillons allemands et autrichiens vers une valeur commune proche de 400 EUR/MWh/an, permettant de situer les conditions économiques moyennes de lancement des projets dans ces pays, cohérente avec les projets français de la classe C3 ;

- Les ratios calculés pour les projets français conduisent au contraire à des valeurs plus élevées sur les 2 premières classes de puissance, avec une dispersion plus importante. Cela peut indiquer d'une part, une plus grande difficulté à trouver des besoins de chaleur élevés et réguliers, à installation équivalente, que chez nos voisins européens, d'autre part, une plus grande tolérance en France vis-à-vis de conditions économiques moins favorables pour décider du lancement des projets.

<figure><img src="image_73.png" /><figcaption>Figure 3. Comparaison du ratio de l'investissement total par rapport à l'énergie distribuée. Les classes correspondent à des gammes de puissance bois des installations (C1 : entre 100 kW et 299 kW, C2 : entre 300 kW et 1 200 kW, C3 : plus de 1,2 MW) (Source ADEME – Evolution des coûts d'investissements relatifs aux installations collectives bois énergie (2000-2006))</figcaption></figure>

Une autre étude a été menée par l'ADEME en 2010 et 2011 sur le prix des combustibles bois. Il est intéressant de voir comment se situe le prix du combustible bois pour les collectivités locales vis-à-vis des autres sources d'énergies : cf. figure 4 ci-après.

D'autre part pour se rendre compte du coût d'investissement et de financement d'une chaufferie biomasse, l'exemple de la commune de Tramayes est donné dans les tableaux 3 et 4 ci-après. La chaufferie équipée d'une chaudière biomasse de 1,2 MW, complétée par une chaudière fioul de 0,73 MW, est destinée à alimenter en chauffage et ECS l'équivalent de 63 logements.
Cette dernière étude a établi une comparaison du coût d'investissement total par rapport à l'énergie distribuée entre 3 pays, France, Allemagne et Autriche : cf. Figure 3 ci-après.

La comparaison de ce ratio entre les 3 pays indique que :

- Les coûts spécifiques d'investissement ramenés à la chaleur annuelle produite convergent sur les échantillons allemands et autrichiens vers une valeur commune proche de 400 EUR/MWh/an, permettant de situer les conditions économiques moyennes de lancement des projets dans ces pays, cohérente avec les projets français de la classe C3 ;

- Les ratios calculés pour les projets français conduisent au contraire à des valeurs plus élevées sur les 2 premières classes de puissance, avec une dispersion plus importante. Cela peut indiquer d'une part, une plus grande difficulté à trouver des besoins de chaleur élevés et réguliers, à installation équivalente, que chez nos voisins européens, d'autre part, une plus grande tolérance en France vis-à-vis de conditions économiques moins favorables pour décider du lancement des projets.

<figure><img src="image_74.png" /><figcaption>Figure 3. Comparaison du ratio de l'investissement total par rapport à l'énergie distribuée. Les classes correspondent à des gammes de puissance bois des installations (C1 : entre 100 kW et 299 kW, C2 : entre 300 kW et 1 200 kW, C3 : plus de 1,2 MW) (Source ADEME – Evolution des coûts d'investissements relatifs aux installations collectives bois énergie (2000-2006))</figcaption></figure>

Une autre étude a été menée par l'ADEME en 2010 et 2011 sur le prix des combustibles bois. Il est intéressant de voir comment se situe le prix du combustible bois pour les collectivités locales vis-à-vis des autres sources d'énergies : cf. figure 4 ci-après.

D'autre part pour se rendre compte du coût d'investissement et de financement d'une chaufferie biomasse, l'exemple de la commune de Tramayes est donné dans les tableaux 3 et 4 ci-après. La chaufferie équipée d'une chaudière biomasse de 1,2 MW, complétée par une chaudière fioul de 0,73 MW, est destinée à alimenter en chauffage et ECS l'équivalent de 63 logements.
<figure><img src="image_74.png" /><figcaption>Figure 4. Comparaison du prix du combustible bois pour les collectivités locales (cEUR.TTC / kWh PCI (Pouvoir Calorifique) livré) (Source ADEME Enquête sur le prix des combustibles bois en 2010 et 2011)</figcaption></figure>

(1) : Prix moyen pour une consommation de 43 200 kWh/an dont 19 200 en heures creuses, 24 kVA, source EDF, citée par base de données PEGASE ; (2) : Fioul domestique, livraison 27 000 litres et plus, source DIREM ; (3) : Prix moyen pour une consommation de 1 163 MWh/an dont 60% en hiver, source GDF ; (4) : TBTS (Très Basse Teneur en Soufre, <1%), source DIREM ; (6) Pour les granulés, et les plaquettes, le prix 2009 a été calculé sur la base du déclaratif des collectivités, afin de tenir compte des conditions réelles de vente (notamment de l'impact des éventuelles remises sur le prix affiché)

<figure><img src="image_75.png" /><figcaption>Tableau 3. Exemple de répartition du coût d'investissement d'une chaufferie biomasse</figcaption></figure>

<figure><img src="image_76.png" /><figcaption>Tableau 4. Exemple de financement du coût d'investissement d'une chaufferie biomasse</figcaption></figure>
<figure><img src="image_75.png" /><figcaption>Figure 4. Comparaison du prix du combustible bois pour les collectivités locales (cEUR.TTC / kWh PCI (Pouvoir Calorifique) livré) (Source ADEME Enquête sur le prix des combustibles bois en 2010 et 2011)</figcaption></figure>

(1) : Prix moyen pour une consommation de 43 200 kWh/an dont 19 200 en heures creuses, 24 kVA, source EDF, citée par base de données PEGASE ; (2) : Fioul domestique, livraison 27 000 litres et plus, source DIREM ; (3) : Prix moyen pour une consommation de 1 163 MWh/an dont 60% en hiver, source GDF ; (4) : TBTS (Très Basse Teneur en Soufre, <1%), source DIREM ; (6) Pour les granulés, et les plaquettes, le prix 2009 a été calculé sur la base du déclaratif des collectivités, afin de tenir compte des conditions réelles de vente (notamment de l'impact des éventuelles remises sur le prix affiché)

<figure><img src="image_76.png" /><figcaption>Tableau 3. Exemple de répartition du coût d'investissement d'une chaufferie biomasse</figcaption></figure>

<figure><img src="image_77.png" /><figcaption>Tableau 4. Exemple de financement du coût d'investissement d'une chaufferie biomasse</figcaption></figure>
<table><thead><tr><th>TECHNOLOGIE UTILISEE OU GENERIQUE</th><th>POMPE A CHALEUR EN GENERAL ET PLUS PARTICULIEREMENT AQUIFERE</th></tr></thead><tbody><tr><td>Type d'usage</td><td></td></tr><tr><td>Collectif</td><td>Les pompes à chaleur (PAC) utilisant comme source froide les nappes d'eau souterraine, sont utilisées pour le chauffage et le rafraîchissement des bâtiments. Ce type de géothermie utilise la très basse énergie.<br>On distingue trois autres types de géothermie : la haute, la moyenne, et la basse énergie. Les sites géothermiques à haute et moyenne énergie permettent la production d'électricité. Tandis que la production de chaleur est obtenue à partir des sites géothermiques de basse énergie (utilisation des nappes d'eau chaude du sous-sol profond), comme la très basse énergie (utilisation de pompe à chaleur).</td></tr><tr><td>Individuel</td><td>En général le coût du captage limite l'utilisation de PAC aquifère à des groupes de maisons, bâtiments publics ou immeubles de logements pour les solutions individuelles. Dans certaines régions, la configuration de la nappe (présence d'eau très peu profonde par rapport au niveau du sol), peut rendre rentable le système PAC aquifère pour le particulier.<br>Dans tous les cas que ce soit en usage individuel ou collectif, il faut que la géologie du site présente une nappe d'eau souterraine pour permettre l'utilisation de PAC aquifère.</td></tr></tbody></table>

Schéma de principe : Figure 1. Schéma de fonctionnement d'une pompe à chaleur à compression (Source Viessmann). Ce type de pompes à chaleur est considéré comme étant une solution moderne et reste le plus répandu. Il existe différentes pompes à chaleur pouvant être classées selon leur type ou leur principe de fonctionnement en :

- Pompes à chaleur à compression.

- Pompes à chaleur à sorption (subdivisées en pompes à chaleur à absorption et pompes à chaleur à adsorption).

- Pompes à chaleur Vuilleumier (pas encore de produit dans le commerce).

<figure><img src="image_77.png" /><figcaption>Figure 1. Schéma de fonctionnement d'une pompe à chaleur à compression</figcaption></figure>

Schémas applicatifs (innovations sous-jacentes) :

Le schéma de la figure 2 ci-après donne un montage assez courant d'une PAC sur aquifère permettant en particulier la réversibilité du système (rafraîchissement ou climatisation, chaud et froid, free-cooling (refroidissement direct de l'eau du circuit par l'eau de nappe par la seule utilisation des échangeurs, sans mise en service de la pompe à chaleur, rafraîchissement gratuit)).
<table><thead><tr><th>TECHNOLOGIE UTILISEE OU GENERIQUE</th><th>POMPE A CHALEUR EN GENERAL ET PLUS PARTICULIEREMENT AQUIFERE</th></tr></thead><tbody><tr><td>Type d'usage</td><td></td></tr><tr><td>Collectif</td><td>Les pompes à chaleur (PAC) utilisant comme source froide les nappes d'eau souterraine, sont utilisées pour le chauffage et le rafraîchissement des bâtiments. Ce type de géothermie utilise la très basse énergie.<br>On distingue trois autres types de géothermie : la haute, la moyenne, et la basse énergie. Les sites géothermiques à haute et moyenne énergie permettent la production d'électricité. Tandis que la production de chaleur est obtenue à partir des sites géothermiques de basse énergie (utilisation des nappes d'eau chaude du sous-sol profond), comme la très basse énergie (utilisation de pompe à chaleur).</td></tr><tr><td>Individuel</td><td>En général le coût du captage limite l'utilisation de PAC aquifère à des groupes de maisons, bâtiments publics ou immeubles de logements pour les solutions individuelles. Dans certaines régions, la configuration de la nappe (présence d'eau très peu profonde par rapport au niveau du sol), peut rendre rentable le système PAC aquifère pour le particulier.<br>Dans tous les cas que ce soit en usage individuel ou collectif, il faut que la géologie du site présente une nappe d'eau souterraine pour permettre l'utilisation de PAC aquifère.</td></tr></tbody></table>

Schéma de principe : Figure 1. Schéma de fonctionnement d'une pompe à chaleur à compression (Source Viessmann). Ce type de pompes à chaleur est considéré comme étant une solution moderne et reste le plus répandu. Il existe différentes pompes à chaleur pouvant être classées selon leur type ou leur principe de fonctionnement en :

- Pompes à chaleur à compression.

- Pompes à chaleur à sorption (subdivisées en pompes à chaleur à absorption et pompes à chaleur à adsorption).

- Pompes à chaleur Vuilleumier (pas encore de produit dans le commerce).

<figure><img src="image_78.png" /><figcaption>Figure 1. Schéma de fonctionnement d'une pompe à chaleur à compression</figcaption></figure>

Schémas applicatifs (innovations sous-jacentes) :

Le schéma de la figure 2 ci-après donne un montage assez courant d'une PAC sur aquifère permettant en particulier la réversibilité du système (rafraîchissement ou climatisation, chaud et froid, free-cooling (refroidissement direct de l'eau du circuit par l'eau de nappe par la seule utilisation des échangeurs, sans mise en service de la pompe à chaleur, rafraîchissement gratuit)).
<figure><img src="image_78.png" /><figcaption>Figure 2. Schéma de principe général d'une PAC sur nappe (Source ADEME - Guide technique PAC sur aquifère)</figcaption></figure>

### Description synthétique :

Une pompe à chaleur est un système thermodynamique qui fonctionne entre deux sources : une source froide et une source chaude. Le principe consiste à transférer des calories de la source froide vers la source chaude, donc à un niveau de température supérieur. Ce transfert se fait via un fluide caloporteur (fluide frigorigène) et ne peut se réaliser que s'il y a apport d'énergie sous forme de travail (dans le cas de PAC à compression), (Source ADEME - Guide technique PAC sur aquifère).

Il existe différents types de pompes à chaleur selon la nature de la source froide de laquelle elle puise l'énergie avant de la restituer au fluide de chauffage :

- les pompes aérothermiques qui captent l'énergie de l'air extérieur ou extrait ;

- les pompes à chaleur sur l'eau (ou « aquifère ») qui utilisent l'eau des rivières, nappes phréatiques... ;

- les pompes géothermiques (ou « géothermales ») qui captent l'énergie du sol.

Il existe plusieurs procédés de pompes à chaleur, la principale différence tient à la nature des fluides circulant dans les capteurs et les émetteurs de chauffage (source ADEME) :

- PAC à détente directe, un seul circuit : le fluide frigorigène circule en circuit fermé dans la pompe, les capteurs et les émetteurs de chaleur. Ce type de PAC contient beaucoup de fluide frigorigène ;

- PAC mixte (ou fluide frigorigène/eau), deux circuits : celui du fluide frigorigène des capteurs et de la pompe à chaleur et celui de l'eau chaude des émetteurs ;

- PAC à fluides intermédiaires (eau glycolée/eau ou eau/eau), trois circuits : le circuit frigorifique de la pompe à chaleur, le circuit des capteurs où circule de l'eau additionnée d'antigel dans le cas de capteurs géothermique ou de l'eau en cas de puisage dans la nappe, le circuit qui alimente en eau chaude les émetteurs ;

Les PAC géothermiques peuvent être à détente directe, à fluides intermédiaires ou mixtes. Pour les PAC sur aquifère, elles sont essentiellement à fluides intermédiaires. Les caractéristiques de ces pompes à chaleur sont résumées dans le tableau suivant :

<table><caption>Tableau 1 : Caractéristiques des pompes à chaleur (source ADEME)</caption><thead><tr><th colspan="3">PAC géothermiques</th></tr><tr><th>Capteurs enterrés horizontaux</th><th>Capteurs enterrés verticaux</th><th>PAC sur eau de nappe</th></tr></thead><tbody><tr><td>PAC à détente directe</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PAC mixte</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PAC à fluides intermédiaires</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td>PAC à fluides intermédiaires</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_79.png" /><figcaption>Figure 2. Schéma de principe général d'une PAC sur nappe (Source ADEME - Guide technique PAC sur aquifère)</figcaption></figure>

### Description synthétique :

Une pompe à chaleur est un système thermodynamique qui fonctionne entre deux sources : une source froide et une source chaude. Le principe consiste à transférer des calories de la source froide vers la source chaude, donc à un niveau de température supérieur. Ce transfert se fait via un fluide caloporteur (fluide frigorigène) et ne peut se réaliser que s'il y a apport d'énergie sous forme de travail (dans le cas de PAC à compression), (Source ADEME - Guide technique PAC sur aquifère).

Il existe différents types de pompes à chaleur selon la nature de la source froide de laquelle elle puise l'énergie avant de la restituer au fluide de chauffage :

- les pompes aérothermiques qui captent l'énergie de l'air extérieur ou extrait ;

- les pompes à chaleur sur l'eau (ou « aquifère ») qui utilisent l'eau des rivières, nappes phréatiques... ;

- les pompes géothermiques (ou « géothermales ») qui captent l'énergie du sol.

Il existe plusieurs procédés de pompes à chaleur, la principale différence tient à la nature des fluides circulant dans les capteurs et les émetteurs de chauffage (source ADEME) :

- PAC à détente directe, un seul circuit : le fluide frigorigène circule en circuit fermé dans la pompe, les capteurs et les émetteurs de chaleur. Ce type de PAC contient beaucoup de fluide frigorigène ;

- PAC mixte (ou fluide frigorigène/eau), deux circuits : celui du fluide frigorigène des capteurs et de la pompe à chaleur et celui de l'eau chaude des émetteurs ;

- PAC à fluides intermédiaires (eau glycolée/eau ou eau/eau), trois circuits : le circuit frigorifique de la pompe à chaleur, le circuit des capteurs où circule de l'eau additionnée d'antigel dans le cas de capteurs géothermique ou de l'eau en cas de puisage dans la nappe, le circuit qui alimente en eau chaude les émetteurs ;

Les PAC géothermiques peuvent être à détente directe, à fluides intermédiaires ou mixtes. Pour les PAC sur aquifère, elles sont essentiellement à fluides intermédiaires. Les caractéristiques de ces pompes à chaleur sont résumées dans le tableau suivant :

<table><caption>Tableau 1 : Caractéristiques des pompes à chaleur (source ADEME)</caption><thead><tr><th colspan="3">PAC géothermiques</th></tr><tr><th>Capteurs enterrés horizontaux</th><th>Capteurs enterrés verticaux</th><th>PAC sur eau de nappe</th></tr></thead><tbody><tr><td>PAC à détente directe</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PAC mixte</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PAC à fluides intermédiaires</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td>PAC à fluides intermédiaires</td></tr></tbody></table>
Schéma d'intégration :

Les systèmes de pompes à chaleur d'aquifère qui utilisent un apport constant d'eau souterraine comme fluide caloporteur sont des systèmes à boucle ouverte. (Figure 3). Son échangeur est constitué de puits où l'eau souterraine de l'aquifère est directement pompée vers l'échangeur de la PAC ou un échangeur intermédiaire pour une boucle d'eau froide alimentant une ou plusieurs PAC.

Cet échangeur intermédiaire transfère la chaleur ou le froid, de la boucle d'eau ouverte vers la boucle fermée dans le bâtiment et permet ainsi, d'isoler la pompe à chaleur de l'eau du puits pour protéger les échangeurs de chaleur de la corrosion, de l'encrassement et de l'abrasion. En sortie de l'échangeur intermédiaire, l'eau est injectée dans le même aquifère grâce à un second puits appelé puits d'injection.

<figure><img src="image_79.png" /><figcaption>Figure 3 : Système de pompes à chaleur d'aquifère (Source CSTB).</figcaption></figure>

Il existe deux configurations de ce système en fonction de l'écoulement de la nappe :

- Si l'écoulement de la nappe est rapide, la configuration sera plutôt même puits de production été et hiver, seul le puits producteur est équipé d'une pompe d'exhaure.

- Si l'écoulement de la nappe est faible ou inexistant, la configuration possible sera que les deux puits du doublet sont équipés d'une pompe d'exhaure. C'est le principe du puits chaud - puits froid. L'hiver, l'eau refroidie est réinjectée dans le puits froid. L'été, l'eau de rafraîchissement est prélevée au puits froid et réinjectée dans le puits chaud, après prélèvement de chaleur dans le bâtiment à rafraîchir.

Si le faible écoulement de la nappe superficielle le permet, la constitution d'une bulle chaude au puits chaud et d'une bulle froide au puits froid augmente la performance du système qui s'améliore avec le nombre de cycles.

Il existe une variante de PAC sur aquifère, les pompes à chaleur d'eau de surface :

Elles constituent une option techniquement et économiquement viable. Dans cette variante, une série de tuyaux installés en boucle (ou spirale) sont immergés au fond d'un lac ou d'un étang et font office d'échangeur de chaleur. Ce type d'installation requiert un minimum de tuyaux et d'excavation, mais l'étang ou le lac doit être assez vaste et profond. Le fluide caloporteur est pompé dans les tuyaux en boucle fermée ce qui évite la majeure partie des impacts sur le milieu aquatique. De nombreux systèmes de ce type sont en opération actuellement.

Liste des EQs utilisant cette technologie :

Lyon Confluence (France) (http://www.muuuz.com/2011/02/14/le-cube-orange-par-jacob-macfarlane/)

Opérateurs (nom et nature)

Conception
Réalisation
Exploitation

Aucun acteur pour cette technologie identifié dans l'étude détaillée de NEXUS. Acteur historique en France : Le BRGM, établissement public de référence pour les sciences de la Terre et L'ADEME ; Les leaders industriels en région parisienne, Dalkia et la CPCU (filiale de COFELY qui exploite une installation de 14 MW à Paris qui n'utilise pas de PAC mais directement la température du sol).

Variantes des solutions retenues dans les EQs :

Pas de solution de stockage d'électricité par accumulateur dans l'étude détaillée de NEXUS.
Schéma d'intégration :

Les systèmes de pompes à chaleur d'aquifère qui utilisent un apport constant d'eau souterraine comme fluide caloporteur sont des systèmes à boucle ouverte. (Figure 3). Son échangeur est constitué de puits où l'eau souterraine de l'aquifère est directement pompée vers l'échangeur de la PAC ou un échangeur intermédiaire pour une boucle d'eau froide alimentant une ou plusieurs PAC.

Cet échangeur intermédiaire transfère la chaleur ou le froid, de la boucle d'eau ouverte vers la boucle fermée dans le bâtiment et permet ainsi, d'isoler la pompe à chaleur de l'eau du puits pour protéger les échangeurs de chaleur de la corrosion, de l'encrassement et de l'abrasion. En sortie de l'échangeur intermédiaire, l'eau est injectée dans le même aquifère grâce à un second puits appelé puits d'injection.

<figure><img src="image_80.png" /><figcaption>Figure 3 : Système de pompes à chaleur d'aquifère (Source CSTB).</figcaption></figure>

Il existe deux configurations de ce système en fonction de l'écoulement de la nappe :

- Si l'écoulement de la nappe est rapide, la configuration sera plutôt même puits de production été et hiver, seul le puits producteur est équipé d'une pompe d'exhaure.

- Si l'écoulement de la nappe est faible ou inexistant, la configuration possible sera que les deux puits du doublet sont équipés d'une pompe d'exhaure. C'est le principe du puits chaud - puits froid. L'hiver, l'eau refroidie est réinjectée dans le puits froid. L'été, l'eau de rafraîchissement est prélevée au puits froid et réinjectée dans le puits chaud, après prélèvement de chaleur dans le bâtiment à rafraîchir.

Si le faible écoulement de la nappe superficielle le permet, la constitution d'une bulle chaude au puits chaud et d'une bulle froide au puits froid augmente la performance du système qui s'améliore avec le nombre de cycles.

Il existe une variante de PAC sur aquifère, les pompes à chaleur d'eau de surface :

Elles constituent une option techniquement et économiquement viable. Dans cette variante, une série de tuyaux installés en boucle (ou spirale) sont immergés au fond d'un lac ou d'un étang et font office d'échangeur de chaleur. Ce type d'installation requiert un minimum de tuyaux et d'excavation, mais l'étang ou le lac doit être assez vaste et profond. Le fluide caloporteur est pompé dans les tuyaux en boucle fermée ce qui évite la majeure partie des impacts sur le milieu aquatique. De nombreux systèmes de ce type sont en opération actuellement.

Liste des EQs utilisant cette technologie :

Lyon Confluence (France) (http://www.muuuz.com/2011/02/14/le-cube-orange-par-jacob-macfarlane/)

Opérateurs (nom et nature)

Conception
Réalisation
Exploitation

Aucun acteur pour cette technologie identifié dans l'étude détaillée de NEXUS. Acteur historique en France : Le BRGM, établissement public de référence pour les sciences de la Terre et L'ADEME ; Les leaders industriels en région parisienne, Dalkia et la CPCU (filiale de COFELY qui exploite une installation de 14 MW à Paris qui n'utilise pas de PAC mais directement la température du sol).

Variantes des solutions retenues dans les EQs :

Pas de solution de stockage d'électricité par accumulateur dans l'étude détaillée de NEXUS.
<table><caption>Tableau 2 : Segmentation de la géothermie
(source Direction Générale de l'Energie et du Climat)</caption><tr><td>Domaines pertinents</td><td>La mise en place d'une pompe à chaleur (PAC) utilisant comme source froide les nappes d'eau souterraine, sur un bâtiment sera d'autant plus performante que la conception de ce dernier sera faite avec des systèmes basse température en particulier pour le chauffage.<br/>Un certain nombre d'applications sont considérées comme plus favorables à l'utilisation de pompes à chaleur, on peut les classer en trois catégories :<br/>- Dans l'utilisation générique des PACs, les applications pour lesquelles les besoins de chaud et de froid sont concomitants pendant une bonne période de l'année: hypermarchés, hôpitaux, cliniques, certains immeubles du secteur tertiaire, les groupes sportifs piscines + patinoires, etc.<br/>- D'autres applications privilégient la réversibilité des PACs, à savoir la fourniture de chaud en hiver et le rafraîchissement en été.<br/>- Enfin, la PAC n'assure qu'une seule fonction : soit la fourniture de chaud, soit la fourniture de froid ; dans ce dernier cas on parlera de groupe frigorifique.<br/>Les points clés de la réussite d'une opération PAC géothermique sur aquifère sont :<br/>- la détermination des besoins en chaud;<br/>- la détermination des besoins en rafraîchissement;<br/>- la réalisation d'une étude hydrogéologique;<br/>- le choix d'émetteurs basse température (planchers chauffants, ventilo-convecteurs, ...).</td></tr><tr><td>Limites d'utilisation</td><td>La géothermie fait partie des énergies dites « renouvelables ».<br/>Le but d'une exploitation de l'énergie géothermique est de capter la chaleur des profondeurs, pour l'amener à la surface de la terre en recourant à des technologies ad hoc. A certains endroits, la nature fournit elle-même le système de circulation requis, par exemple les sources thermales. En d'autres lieux, on doit faire appel à des forages avec pompes de production ou à des sondes géothermiques doublées de pompes de circulation.<br/>Pour les PAC sur aquifère, il faut apporter une grande attention à la gestion de l'aquifère : prélèvement contrôlé, rejet maitrisé, .... Il peut y avoir des risques de pollution, de réchauffement irréversible de la nappe, ....<br/><br/><table><thead><tr><th>Segment</th><th>Principaux équipements (systèmes utilisés)</th><th>Température de la ressource</th><th>Profondeur des forages</th><th>Usages</th></tr></thead><tbody><tr><td>Très basse énergie</td><td>Pompes à chaleur géothermiques (PACg)*</td><td>o &lt;30°C</td><td>o Faible<br/>o &lt;100-300m</td><td>o Usage domestique (chauffage &amp; refroidissement)<br/>o Habitat collectif<br/>o Tertiaire</td></tr><tr><td>Basse énergie<br/>Moyenne énergie</td><td>Réseaux de chaleur géothermiques**</td><td>o &lt;90°C<br/>o 90-150°C</td><td>o Intermédiaire<br/>o &lt;2000m</td><td>o Usage directe pour le chauffage d'un ensemble de bâtiments<br/>o Chaleur industrielle<br/>o Production d'électricité</td></tr><tr><td>Haute énergie</td><td>Centrales de production électrique***</td><td>o &gt;150°C</td><td>o Elevee<br/>o &gt;2000m</td><td>o Production d'électricité<br/>o Chaleur industrielle</td></tr></tbody></table></td></tr></table>

* D'autres systèmes font également partie de ce segment : les puits canadiens ou provençaux (alimentation du bâtiment en air tempéré passant par un conduit enterré) et les fondations thermoactives ou pieux géothermiques (capteurs de chaleurs installés au coeur des fondations du bâtiment).

** D'autres systèmes utilisés concernent les usages agricoles (serres agricoles, pisciculture, etc.) et industriels.

*** La géothermie de haute énergie peut également servir à de la cogénération (production simultanée de chaleur et d'électricité) ou à la production de vapeur haute pression pour un industriel.
<table><caption>Tableau 2 : Segmentation de la géothermie
(source Direction Générale de l'Energie et du Climat)</caption><tr><td>Domaines pertinents</td><td>La mise en place d'une pompe à chaleur (PAC) utilisant comme source froide les nappes d'eau souterraine, sur un bâtiment sera d'autant plus performante que la conception de ce dernier sera faite avec des systèmes basse température en particulier pour le chauffage.<br/>Un certain nombre d'applications sont considérées comme plus favorables à l'utilisation de pompes à chaleur, on peut les classer en trois catégories :<br/>- Dans l'utilisation générique des PACs, les applications pour lesquelles les besoins de chaud et de froid sont concomitants pendant une bonne période de l'année: hypermarchés, hôpitaux, cliniques, certains immeubles du secteur tertiaire, les groupes sportifs piscines + patinoires, etc.<br/>- D'autres applications privilégient la réversibilité des PACs, à savoir la fourniture de chaud en hiver et le rafraîchissement en été.<br/>- Enfin, la PAC n'assure qu'une seule fonction : soit la fourniture de chaud, soit la fourniture de froid ; dans ce dernier cas on parlera de groupe frigorifique.<br/>Les points clés de la réussite d'une opération PAC géothermique sur aquifère sont :<br/>- la détermination des besoins en chaud;<br/>- la détermination des besoins en rafraîchissement;<br/>- la réalisation d'une étude hydrogéologique;<br/>- le choix d'émetteurs basse température (planchers chauffants, ventilo-convecteurs, ...).</td></tr><tr><td>Limites d'utilisation</td><td>La géothermie fait partie des énergies dites « renouvelables ».<br/>Le but d'une exploitation de l'énergie géothermique est de capter la chaleur des profondeurs, pour l'amener à la surface de la terre en recourant à des technologies ad hoc. A certains endroits, la nature fournit elle-même le système de circulation requis, par exemple les sources thermales. En d'autres lieux, on doit faire appel à des forages avec pompes de production ou à des sondes géothermiques doublées de pompes de circulation.<br/>Pour les PAC sur aquifère, il faut apporter une grande attention à la gestion de l'aquifère : prélèvement contrôlé, rejet maitrisé, .... Il peut y avoir des risques de pollution, de réchauffement irréversible de la nappe, ....<br/><br/><table><thead><tr><th>Segment</th><th>Principaux équipements (systèmes utilisés)</th><th>Température de la ressource</th><th>Profondeur des forages</th><th>Usages</th></tr></thead><tbody><tr><td>Très basse énergie</td><td>Pompes à chaleur géothermiques (PACg)*</td><td>° &lt;30°C</td><td>° Faible<br/>° &lt;100-300m</td><td>° Usage domestique (chauffage &amp; refroidissement)<br/>° Habitat collectif<br/>° Tertiaire</td></tr><tr><td>Basse énergie<br/>Moyenne énergie</td><td>Réseaux de chaleur géothermiques**</td><td>° &lt;90 °C<br/>° 90-150 °C</td><td>° Intermédiaire<br/>° &lt;2000m</td><td>° Usage directe pour le chauffage d'un ensemble de bâtiments<br/>° Chaleur industrielle<br/>° Production d'électricité</td></tr><tr><td>Haute énergie</td><td>Centrales de production électrique***</td><td>° &gt;150°C</td><td>° Elevee<br/>° &gt;2000m</td><td>° Production d'électricité<br/>° Chaleur industrielle</td></tr></tbody></table></td></tr></table>

* D'autres systèmes font également partie de ce segment : les puits canadiens ou provençaux (alimentation du bâtiment en air tempéré passant par un conduit enterré) et les fondations thermoactives ou pieux géothermiques (capteurs de chaleurs installés au coeur des fondations du bâtiment).

** D'autres systèmes utilisés concernent les usages agricoles (serres agricoles, pisciculture, etc.) et industriels.

*** La géothermie de haute énergie peut également servir à la cogénération (production simultanée de chaleur et d'électricité) ou à la production de vapeur haute pression pour un industriel.
CEA INES - DTS/LEB

Fiche détaillée d'une technologie énergétique

Mise à jour le : 23/04/12

<table><tr><td>Contribution à la mutualisation des besoins</td><td>Les PACs sur aquifère peuvent être installées pour satisfaire les besoins de plusieurs bâtiments via un micro réseau de chaleur ou une boucle d'eau froide alimentant les PACs situées dans différents bâtiments.<br/>C'est de la qualité de la mise en adéquation de la ressource et des besoins, dont va dépendre l'efficacité énergétique et économique de l'opération. En fonction de l'écart entre le potentiel de la ressource (« débit maximum probable ») et le débit maximum utile (débit permettant de satisfaire la totalité des besoins théoriques), une analyse détaillée doit être menée pour définir le taux de couverture optimal résultant du meilleur compromis entre le taux de couverture, les coûts d'investissement et les économies générées.<br/>Il n'est en effet pas toujours pertinent de chercher à couvrir la totalité des besoins avec la solution PAC sur nappe.</td></tr><tr><td>Stockage d'énergie</td><td>Les deux exemples ci-dessous sont donnés lorsque l'écoulement de la nappe est faible ou inexistant.<br/>Héliogéothermie : Le « dopage » thermique de l'aquifère peut être réalisé par l'énergie solaire. L'héliogéothermie consiste donc à fournir avec des capteurs solaires de l'eau chaude qui est injectée dans la nappe. Les capteurs solaires peuvent être placés sur les bâtiments à chauffer. En région Ile-de-France, le rayonnement solaire apporte 1 200 kWh/an/m2 (de capteur) à comparer aux 50 kWh/m2 (de surface habitable) nécessaire pour le chauffage d'une habitation récente. Avec un rendement de captation solaire de 50 % et de stockage déstockage de 50 % également, il serait possible théoriquement (attention au niveau des températures) de chauffer un immeuble de 6 étages équipé de capteurs sur toute la surface du toit.<br/>Stockage à partir de serres horticoles : Deux forages sont creusés de chaque côté de la serre que l'on appelle un doublet. Les deux puits du doublet sont équipés d'une pompe d'exhaure. C'est le principe du puits chaud - puits froid. L'hiver Le premier fait office de puits froid et le second de puits chaud. En été, l'eau circule dans les tubes qui parcourent la serre et captent la chaleur. L'eau réchauffée est alors stockée dans le puits chaud. En hiver, l'eau suit le trajet inverse et réchauffe la serre. Ce type de réalisation qui s'est développé par exemple aux Pays-Bas, est en cours d'expérimentation en France.</td></tr><tr><td>Coût d'investissement (€/kW)</td><td>Les valeurs indiquées ci-après relèvent des moyennes calculées à partir d'opération récentes de l'ordre de 10 000m2 (voir bilan énergétique dans la partie « Détails qualitatif »), en général en milieu urbain avec contraintes (Source ADEME - Guide technique PAC sur aquifère de février 2008) :<br/>Pour les forages :<br/>- Etude et maitrise d'œuvre (étude de faisabilité, dossier de déclaration, maitrise d'œuvre, test hydrogéologiques) : 12 000 à 20 000 €HT<br/>- Forages seuls (hors équipements, réseaux, électricité...) : 800€ à 2 000 €HT/ml<br/>- Equipements (pompes, capteurs...) : 25 000 à 70 000 €HT pour un débit compris entre 60 et 100 m3/h (soit une puissance calorifique entre 625 et 1045kW)<br/>Pour la PAC :<br/>- Coût entre 250 et 350€HT/kW (pose et mise en service avec les raccordements)</td></tr><tr><td>Charges de fonctionnement (€/kWh)</td><td>Tous les équipements liés au forage (Source ADEME) :<br/>- Cout annuel d'un contrat de maintenance des puits et équipements : 1 500 à 3 000 €HT<br/>Et de manière exceptionnelle, à une fréquence entre 10 et 15 ans :<br/>- Examen endoscopique par vidéo : 2 500 €HT<br/>- Dépose des pompes et colonnes pour examen et éventuel détartrage : 8000 €HT<br/>Maintenance de la PAC :</td></tr></table>

10/04/12

Patrice SCHNEUWLY

5/7
CEA INES - DTS/LEB

Fiche détaillée d'une technologie énergétique

Mise à jour le : 23/04/12

<table><tr><td>Contribution à la mutualisation des besoins</td><td>Les PACs sur aquifère peuvent être installées pour satisfaire les besoins de plusieurs bâtiments via un micro réseau de chaleur ou une boucle d'eau froide alimentant les PACs situées dans différents bâtiments.<br/>C'est de la qualité de la mise en adéquation de la ressource et des besoins, dont va dépendre l'efficacité énergétique et économique de l'opération. En fonction de l'écart entre le potentiel de la ressource (« débit maximum probable ») et le débit maximum utile (débit permettant de satisfaire la totalité des besoins théoriques), une analyse détaillée doit être menée pour définir le taux de couverture optimal résultant du meilleur compromis entre le taux de couverture, les coûts d'investissement et les économies générées.<br/>Il n'est en effet pas toujours pertinent de chercher à couvrir la totalité des besoins avec la solution PAC sur nappe.</td></tr><tr><td>Stockage d'énergie</td><td>Les deux exemples ci-dessous sont donnés lorsque l'écoulement de la nappe est faible ou inexistant.<br/>Héliogéothermie : Le « dopage » thermique de l'aquifère peut être réalisé par l'énergie solaire. L'héliogéothermie consiste donc à fournir avec des capteurs solaires de l'eau chaude qui est injectée dans la nappe. Les capteurs solaires peuvent être placés sur les bâtiments à chauffer. En région Ile-de-France, le rayonnement solaire apporte 1 200 kWh/an/m2 (de capteur) à comparer aux 50 kWh/m2 (de surface habitable) nécessaire pour le chauffage d'une habitation récente. Avec un rendement de captation solaire de 50 % et de stockage déstockage de 50 % également, il serait possible théoriquement (attention au niveau des températures) de chauffer un immeuble de 6 étages équipé de capteurs sur toute la surface du toit.<br/>Stockage à partir de serres horticoles : Deux forages sont creusés de chaque côté de la serre que l'on appelle un doublet. Les deux puits du doublet sont équipés d'une pompe d'exhaure. C'est le principe du puits chaud - puits froid. L'hiver Le premier fait office de puits froid et le second de puits chaud. En été, l'eau circule dans les tubes qui parcourent la serre et captent la chaleur. L'eau réchauffée est alors stockée dans le puits chaud. En hiver, l'eau suit le trajet inverse et réchauffe la serre. Ce type de réalisation qui s'est développé par exemple aux Pays-Bas, est en cours d'expérimentation en France.</td></tr><tr><td>Coût d'investissement (€/kW)</td><td>Les valeurs indiquées ci-après relèvent des moyennes calculées à partir d'opération récentes de l'ordre de 10 000m2 (voir bilan énergétique dans la partie « Détails qualitatif »), en général en milieu urbain avec contraintes (Source ADEME - Guide technique PAC sur aquifère de février 2008) :<br/>Pour les forages :<br/>- Etude et maitrise d'œuvre (étude de faisabilité, dossier de déclaration, maitrise d'œuvre, test hydrogéologiques) : 12 000 à 20 000 €HT<br/>- Forages seuls (hors équipements, réseaux, électricité...) : 800€ à 2 000 €HT/ml<br/>- Equipements (pompes, capteurs...) : 25 000 à 70 000 €HT pour un débit compris entre 60 et 100 m3/h (soit une puissance calorifique entre 625 et 1045kW)<br/>Pour la PAC :<br/>- Coût entre 250 et 350€HT/kW (pose et mise en service avec les raccordements)</td></tr><tr><td>Charges de fonctionnement (€/kWh)</td><td>Tous les équipements liés au forage (Source ADEME) :<br/>- Cout annuel d'un contrat de maintenance des puits et équipements : 1 500 à 3 000 €HT<br/>Et de manière exceptionnelle, à une fréquence entre 10 et 15 ans :<br/>- Examen endoscopique par vidéo : 2 500 €HT<br/>- Dépose des pompes et colonnes pour examen et éventuel détartrage : 8000 €HT<br/>Maintenance de la PAC :</td></tr></table>

10/04/12

Patrice SCHNEUWLY

5/7
<table><caption>Tableau 4 : Besoins en chaud et en froid d'un immeuble de bureau de 10 000 m²</caption><thead><tr><th></th><th>Gamme de puissance frigorifique (kW)</th><th>Coût du contrat de maintenance du type P2</th></tr></thead><tbody><tr><td></td><td>100 - 200</td><td>4 500 € HT /an</td></tr><tr><td></td><td>200 - 400</td><td>5 500 € HT /an</td></tr><tr><td></td><td>400 - 600</td><td>7 000 € l/T /an</td></tr><tr><td></td><td>600 - 800</td><td>10 000 € HT /an</td></tr><tr><td></td><td>800 - 1000</td><td>15 000 € HT /an</td></tr></tbody></table><p>Tableau 3 : Coûts estimatifs de la maintenance du poste pompe à chaleur (Source ADEME - Guide technique PAC sur aquifère)<br/>*Maintenance type P2 : comprend en général les prestations de conduite, de surveillance et de réglage des installations, le petit entretien courant et les consommables</p><p><strong>Redevance (Source ADEME - Guide technique PAC sur aquifère) :</strong><br/>L'assiette de la redevance correspond à la quantité d'eau réellement puisée dans le milieu naturel (prélèvement) à laquelle s'ajoute la quantité d'eau non restituée (consommation). Cette redevance est fonction du type d'activité du consommateur et du débit d'eau prélevé. L'article 84 de la loi sur l'eau du 30 décembre 2006 concernant les redevances exonère la géothermie des taxes.</p><table><thead><tr><th>Niveau de maturité</th><th>Pour aborder le niveau de maturité des PACs sur aquifère, il faut se rapporter à l'énergie gratuite et renouvelable amenée par la géothermie.<br/>Ainsi la géothermie est certainement la filière qui présente le plus grand spectre d'activités : production de chaleur, production d'électricité, production de chaleur sur réseau, production de chaleur individuelle.</th></tr></thead><tbody><tr><td>Détails qualitatif</td><td><p>En Europe, la géothermie est la troisième source d'énergie renouvelable derrière l'hydraulique et la biomasse. Elle est davantage utilisée pour produire de la chaleur que de l'électricité.</p><p>L'utilisation de systèmes thermodynamiques pour assurer soit le chauffage seul, soit le chauffage et le rafraîchissement de locaux, est un procédé plus complexe que les procédés traditionnels de chauffage mais plus performant. Ses principaux avantages portent sur la « gratuité » de la ressource géothermale et la possibilité de produire de la chaleur et/ou du froid.</p><p>Pour avoir un ordre de grandeur sur la puissance d'un système PAC sur aquifère, 1 MW de besoin en chaud pour les bâtiments de grande taille (type hôpital par exemple) représente un débit de puit(s) d'environ 100 m3/h.</p><p>Les principes et analyses développés dans ce document s'appliquent également pour l'essentiel aux pompes à chaleur utilisant des capteurs enterrés (sondes géothermiques, champs de sondes, fondations géothermiques, etc.) pour prélever par simple échange l'énergie contenue dans les terrains.</p><p><strong>Bilan Energétique</strong><br/>Le tableau ci-dessous présente un exemple de bilan énergétique comparatif d'un immeuble de bureau de 10 000 m² ayant des besoins de rafraîchissement en été.</p><table><thead><tr><th>Surface m²</th><th>Besoins chauffage</th><th>Besoins rafraîchissement</th></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>80 kWh/m²</td><td>20 kWh/m²</td></tr><tr><td>10 000</td><td>800 000 kWh</td><td>200 000 kWh</td></tr></tbody></table></p>
<table><thead><tr><th></th><th>Gamme de puissance frigorifique (kW)</th><th>Coût du contrat de maintenance du type P2</th></tr></thead><tbody><tr><td></td><td>100 - 200</td><td>4 500 € HT /an</td></tr><tr><td></td><td>200 - 400</td><td>5 500 € HT /an</td></tr><tr><td></td><td>400 - 600</td><td>7 000 € l/T /an</td></tr><tr><td></td><td>600 - 800</td><td>10 000 € HT /an</td></tr><tr><td></td><td>800 - 1000</td><td>15 000 € HT /an</td></tr></tbody></table><p>Tableau 3 : Coûts estimatifs de la maintenance du poste pompe à chaleur (Source ADEME - Guide technique PAC sur aquifère)<br/>*Maintenance type P2 : comprend en général les prestations de conduite, de surveillance et de réglage des installations, le petit entretien courant et les consommables</p><p><strong>Redevance (Source ADEME - Guide technique PAC sur aquifère) :</strong><br/>L'assiette de la redevance correspond à la quantité d'eau réellement puisée dans le milieu naturel (prélèvement) à laquelle s'ajoute la quantité d'eau non restituée (consommation). Cette redevance est fonction du type d'activité du consommateur et du débit d'eau prélevé. L'article 84 de la loi sur l'eau du 30 décembre 2006 concernant les redevances exonère la géothermie des taxes.</p><table><thead><tr><th>Niveau de maturité</th><th>Pour aborder le niveau de maturité des PACs sur aquifère, il faut se rapporter à l'énergie gratuite et renouvelable amenée par la géothermie.<br/>Ainsi la géothermie est certainement la filière qui présente le plus grand spectre d'activités : production de chaleur, production d'électricité, production de chaleur sur réseau, production de chaleur individuelle.<br/>En Europe, la géothermie est la troisième source d'énergie renouvelable derrière l'hydraulique et la biomasse. Elle est davantage utilisée pour produire de la chaleur que de l'électricité.</th></tr></thead><tbody><tr><td>Détails qualitatif</td><td>L'utilisation de systèmes thermodynamiques pour assurer soit le chauffage seul, soit le chauffage et le rafraîchissement de locaux, est un procédé plus complexe que les procédés traditionnels de chauffage mais plus performant. Ses principaux avantages portent sur la « gratuité » de la ressource géothermale et la possibilité de produire de la chaleur et/ou du froid.<br/>Pour avoir un ordre de grandeur sur la puissance d'un système PAC sur aquifère, 1 MW de besoin en chaud pour les bâtiments de grande taille (type hôpital par exemple) représente un débit de puit(s) d'environ 100 m3/h.<br/>Les principes et analyses développés dans ce document s'appliquent également pour l'essentiel aux pompes à chaleur utilisant des capteurs enterrés (sondes géothermiques, champs de sondes, fondations géothermiques, etc.) pour prélever par simple échange l'énergie contenue dans les terrains.<br/><strong>Bilan Energétique</strong><br/>Le tableau ci-dessous présente un exemple de bilan énergétique comparatif d'un immeuble de bureau de 10 000 m² ayant des besoins de rafraîchissement en été.</td></tr></tbody></table>
Le comparatif porte sur les trois configurations suivantes :

- PAC sur aquifère (température 12 °C)

- PAC air eau

- Groupe froid + chaudière gaz

<table><thead><tr><th></th><th>Consommations</th><th>PAC eau-eau</th><th>Pac eau-eau<br>rafraîchissement<br>direct</th><th>PAC air-eau</th><th>Groupe froid<br>+ chaud gaz</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="4">performances</td><td>COP<br>moyen net</td><td>3,5</td><td></td><td>2,5</td><td></td></tr><tr><td>C<sub>ra</sub><br>moyen net</td><td>2,8</td><td></td><td>2,3</td><td>2,3</td></tr><tr><td>Rend.<br>Prod chaud</td><td></td><td></td><td></td><td>0,855</td></tr><tr><td>Rend<br>ditrib.</td><td>0,855</td><td></td><td>0,855</td><td>0,81</td></tr><tr><td rowspan="2">Rend global</td><td>Chauff</td><td>2,99</td><td></td><td>2,14</td><td>0,69</td></tr><tr><td>Clim</td><td>2,39</td><td></td><td>1,97</td><td>1,97</td></tr><tr><td rowspan="4">Consommations<br>kWh</td><td>Chauffage hiver</td><td>267 335</td><td>267 335</td><td>374 269</td><td>1 161 946</td></tr><tr><td>Rafraîchissement<br>été</td><td>83 542</td><td>0</td><td>101 704</td><td>101 704</td></tr><tr><td>Électricité pom-<br>page</td><td>18 750</td><td>25 000</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Total<br>énergie finale</td><td>369 627</td><td>392 335</td><td>475 973</td><td>101 704 (elec)<br>1 161 946 (gaz)</td></tr></tbody></table>

Tableau 5 : Bilan en énergie finale des 3 configurations comparées

Ce bilan est largement favorable à la solution PAC eau - eau par rapport à une solution de référence (gaz + groupe froid). Les résultats sont indicatifs, les consommations annexes et l'électricité de pompage dépendent fortement des conditions d'exploitation de l'installation.

Un rapport de 2010 du BRGM et d'ES-GEOTHERMIE pour le compte de la DREAL-ALSACE, sur l'état des lieux de la filière « Géothermie » en ALSACE, donne les avantages et inconvénients de la géothermie PAC sur aquifère suivants :

<table><thead><tr><th>Avantages</th><th>Inconvénients</th></tr></thead><tbody><tr><td><ul><li>Chauffage et rafraîchissement possibles avec une même installation,</li><li>Bon coefficient de performance par rapport à une PAC air/eau,</li><li>Technologie éprouvée,</li><li>De nombreuses références,</li><li>Filière structurée,</li><li>Aide du Fonds Chaleur pour les projets supérieur à 50 kW / Crédit d'impôt pour le particulier,</li></ul></td><td><ul><li>Nécessité d'un aquifère peu profond avec un débit d'exhaure suffisant,</li><li>Demande une étude hydrogéologique détaillée,</li><li>Procédure d'autorisation selon code de l'environnement si exploitation supérieure à 200 000 m<sup>3</sup>/an ou 80 m<sup>3</sup>/h,</li><li>Procédure d'autorisation minière si les forages dépassent 100 m,</li><li>Problèmes possibles d'entartrage, de flocculation ou de corrosion du circuit hydraulique lié à la qualité de l'eau souterraine,</li><li>Risque de durcissement de la législation sur l'eau,</li><li>Risque de conflit d'usage (agriculture, captage AEP...),</li></ul></td></tr></tbody></table>
Le comparatif porte sur les trois configurations suivantes :

- PAC sur aquifère (température 12 °C)

- PAC air eau

- Groupe froid + chaudière gaz

<table><thead><tr><th></th><th>Consommations</th><th>PAC eau-eau</th><th>Pac eau-eau<br>rafraîchissement<br>direct</th><th>PAC air-eau</th><th>Groupe froid<br>+ chaud gaz</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="4">performances</td><td>COP<br>moyen net</td><td>3,5</td><td></td><td>2,5</td><td></td></tr><tr><td>C<sub>ra</sub><br>moyen net</td><td>2,8</td><td></td><td>2,3</td><td>2,3</td></tr><tr><td>Rend.<br>Prod chaud</td><td></td><td></td><td></td><td>0,855</td></tr><tr><td>Rend<br>ditrib.</td><td>0,855</td><td></td><td>0,855</td><td>0,81</td></tr><tr><td rowspan="2">Rend global</td><td>Chauff</td><td>2,99</td><td></td><td>2,14</td><td>0,69</td></tr><tr><td>Clim</td><td>2,39</td><td></td><td>1,97</td><td>1,97</td></tr><tr><td rowspan="3">Consommations<br>kWh</td><td>Chauffage hiver</td><td>267 335</td><td>267 335</td><td>374 269</td><td>1 161 946</td></tr><tr><td>Rafraîchissement<br>été</td><td>83 542</td><td>0</td><td>101 704</td><td>101 704</td></tr><tr><td>Électricité pom-<br>page</td><td>18 750</td><td>25 000</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Total<br>énergie finale</td><td>369 627</td><td>392 335</td><td>475 973</td><td>101 704 (elec)<br>1 161 946 (gaz)</td></tr></tbody></table>

Tableau 5 : Bilan en énergie finale des 3 configurations comparées

Ce bilan est largement favorable à la solution PAC eau - eau par rapport à une solution de référence (gaz + groupe froid). Les résultats sont indicatifs, les consommations annexes et l'électricité de pompage dépendent fortement des conditions d'exploitation de l'installation.

Un rapport de 2010 du BRGM et d'ES-GEOTHERMIE pour le compte de la DREAL-ALSACE, sur l'état des lieux de la filière « Géothermie » en ALSACE, donne les avantages et inconvénients de la géothermie PAC sur aquifère suivants :

<table><thead><tr><th>Avantages</th><th>Inconvénients</th></tr></thead><tbody><tr><td><ul><li>Chauffage et rafraîchissement possibles avec une même installation,</li><li>Bon coefficient de performance par rapport à une PAC air/eau,</li><li>Technologie éprouvée,</li><li>De nombreuses références,</li><li>Filière structurée,</li><li>Aide du Fonds Chaleur pour les projets supérieur à 50 kW / Crédit d'impôt pour le particulier,</li></ul></td><td><ul><li>Nécessité d'un aquifère peu profond avec un débit d'exhaure suffisant,</li><li>Demande une étude hydrogéologique détaillée,</li><li>Procédure d'autorisation selon code de l'environnement si exploitation supérieure à 200 000 m<sup>3</sup>/an ou 80 m<sup>3</sup>/h,</li><li>Procédure d'autorisation minière si les forages dépassent 100 m,</li><li>Problèmes possibles d'entartrage, de flocculation ou de corrosion du circuit hydraulique lié à la qualité de l'eau souterraine,</li><li>Risque de durcissement de la législation sur l'eau,</li><li>Risque de conflit d'usage (agriculture, captage AEP...),</li></ul></td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>TECHNOLOGIE UTILISEE<br>OU GENERIQUE</th><th>STOCKAGE DE CHALEUR PAR LE BATIMENT OU LE SOL</th></tr></thead><tbody><tr><td><strong>Type d'usage</strong><br>Collectif</td><td><strong>Système actif</strong>, de stockage court-terme (journalier) type ballon tampon, ou de stockage moyen/long terme (inter-saisonnier) de type cuve enterrée <strong>de grande capacité</strong> (plusieurs milliers de m3), avec ou pas une redistribution dans un réseau de chaleur.</td></tr><tr><td>Individuel</td><td><strong>Système passif</strong>, par la conception du bâtiment permettant grâce à l'inertie de stocker gratuitement de la chaleur, pour la restituer ensuite.</td></tr></tbody></table>

**Schéma de principe** : Figure 1. Potentiel de stockage d'énergie solaire thermique en présence de capteurs solaires destinés au chauffage et l'Eau Chaude Sanitaire (Source Frédéric Kuznik, 2009)

<figure><img src="image_80.png" /></figure>

"Converting energy is wasteful [...] ICAX (an inter-seasonal heat transfer device) captures heat as heat, stores heat as heat and releases heat as heat." www.icax.co.uk

**Description synthétique :**

Le stockage de chaleur par le bâtiment permet un déphasage entre l'accumulation d'énergie et sa restitution. Cela peut être effectué de manière passive en utilisant les matériaux de construction (inertie thermique du béton, emplacement adapté) ou avec des systèmes plus avancés (cuve souterraine, matériaux à changement de phase...) Le stockage de chaleur qu'il soit à court-terme (nuit/jour) ou à plus long terme (inter-saisonnier) permet une diminution importante du besoin de chauffage ou climatisation d'une habitation ou d'un local.

**Schéma d'intégration** : Exemple de Systèmes passifs permettant de récupérer la chaleur du soleil grâce à l'inertie et à la surface d'échange.

<figure><img src="image_81.png" /><figcaption>Figure 2. Utilisation des matériaux de construction pour accumuler/restituer la chaleur (murs et pavé en béton à Londres BedZED http://www.bioregional.com/files/publications/bedzed_seven years_on.pdf)</figcaption></figure>
<table><thead><tr><th>TECHNOLOGIE UTILISEE<br>OU GENERIQUE</th><th>STOCKAGE DE CHALEUR PAR LE BATIMENT OU LE SOL</th></tr></thead><tbody><tr><td><strong>Type d'usage</strong><br>Collectif</td><td><strong>Système actif</strong>, de stockage court-terme (journalier) type ballon tampon, ou de stockage moyen/long terme (inter-saisonnier) de type cuve enterrée <strong>de grande capacité</strong> (plusieurs milliers de m3), avec ou pas une redistribution dans un réseau de chaleur.</td></tr><tr><td>Individuel</td><td><strong>Système passif</strong>, par la conception du bâtiment permettant grâce à l'inertie de stocker gratuitement de la chaleur, pour la restituer ensuite.</td></tr></tbody></table>

**Schéma de principe** : Figure 1. Potentiel de stockage d'énergie solaire thermique en présence de capteurs solaires destinés au chauffage et l'Eau Chaude Sanitaire (Source Frédéric Kuznik, 2009)

<figure><img src="image_81.png" /></figure>

"Converting energy is wasteful [...] ICAX (an inter-seasonal heat transfer device) captures heat as heat, stores heat as heat and releases heat as heat." www.icax.co.uk

**Description synthétique :**

Le stockage de chaleur par le bâtiment permet un déphasage entre l'accumulation d'énergie et sa restitution. Cela peut être effectué de manière passive en utilisant les matériaux de construction (inertie thermique du béton, emplacement adapté) ou avec des systèmes plus avancés (cuve souterraine, matériaux à changement de phase...) Le stockage de chaleur qu'il soit à court-terme (nuit/jour) ou à plus long terme (inter-saisonnier) permet une diminution importante du besoin de chauffage ou climatisation d'une habitation ou d'un local.

**Schéma d'intégration** : Exemple de Systèmes passifs permettant de récupérer la chaleur du soleil grâce à l'inertie et à la surface d'échange.

<figure><img src="image_82.png" /><figcaption>Figure 2. Utilisation des matériaux de construction pour accumuler/restituer la chaleur (murs et pavé en béton à Londres BedZED http://www.bioregional.com/files/publications/bedzed_seven years_on.pdf)</figcaption></figure>
Exemple de système actif solaire décentralisé avec stockage saisonnier, et mise en place d'un second réseau de chaleur « solaire » pour centraliser l'énergie en surplus :

<figure><img src="image_82.png" /><figcaption>Figure 3. Stockage thermique souterrain, Hannover-Kronenberg</figcaption></figure>

## Liste des EQs utilisant cette technologie :

### Pour l'Europe :

#### Passif :

BedZED, Londres (GB) : utilisation de l'inertie thermique du béton
« Thermal mass provided by dense concrete blockwork and concrete floor slabs and exposed »
http://www.bioregional.com/files/publications/bedzed_seven years_on.pdf

Pas d'information spécifique trouvée pour les autres éco-quartiers, mais ils sont en général construit pour répondre à des normes BBC, HQE, Maison passive ... et devrait en général faire bon usage de la masse thermique des matériaux de structure.

#### Actif :

Kronenberg, Hannover (DE) : Stockage thermique souterrain inter-saisonnier
"Another initiative is Solarcity. It is a social housing complex of 104 dwellings, heated by solar power. In the summer, surplus solar energy is piped to a well-insulated cistern which returns the heat to the dwellings during cold periods." Eco-towns: Learning from International Experience, 2008
http://www.urbed.com/cgi-bin/get_binary_doc_object.cgi?doc_id=281&fname=extra pdf 4.pdf

Solar Drake Landing Community (CA) : stockage thermique dans des sondes géothermiques
http://www.dlsc.ca/

## Opérateurs (nom et nature)

- Conception
- Réalisation
- Exploitation

A remplir par le groupe qui focalise sur le jeu des acteurs
Exemple de système actif solaire décentralisé avec stockage saisonnier, et mise en place d'un second réseau de chaleur « solaire » pour centraliser l'énergie en surplus :

<figure><img src="image_83.png" /><figcaption>Figure 3. Stockage thermique souterrain, Hannover-Kronsberg</figcaption></figure>

Liste des EQs utilisant cette technologie :

Pour l'Europe :

Passif :

BedZED, Londres (GB) : utilisation de l'inertie thermique du béton
« Thermal mass provided by dense concrete blockwork and concrete floor slabs and exposed »
http://www.bioregional.com/files/publications/bedzed_seven years_on.pdf

Pas d'information spécifique trouvée pour les autres éco-quartiers, mais ils sont en général construit pour répondre
à des normes BBC, HQE, Maison passive ... et devrait en général faire bon usage de la masse thermique des
matériaux de structure.

Actif :

Kronsberg, Hannover (DE) : Stockage thermique souterrain inter-saisonnier
"Another initiative is Solarcity. It is a social housing complex of 104 dwellings, heated by solar power. In the summer, surplus solar energy is piped to a well-insulated cistern which returns the heat to the dwellings during cold periods." Eco-towns: Learning from International Experience, 2008
http://www.urbed.com/cgi-bin/get_binary_doc_object.cgi?doc_id=281&fname=extra pdf 4.pdf

Solar Drake Landing Community (CA) : stockage thermique dans des sondes géothermiques
http://www.dlsc.ca/

Opérateurs (nom et nature)

Conception
Réalisation
Exploitation

A remplir par le groupe qui focalise sur le jeu des acteurs
## Variantes des solutions retenues dans les EQs :

Actif vs. Passif : à remplir par le groupe qui focalise sur le jeu des acteurs

<table><thead><tr><th></th><th></th></tr></thead><tbody><tr><td>Domaines pertinents</td><td><strong>Système passif :</strong><br>Pertinent dans toute construction (maison individuelle, immeuble, bâtiment public, commerce...) à la conception, difficile en rénovation.<br><br><strong>Système actif :</strong><br>Le système actif de stockage est très pertinent pour les sources de chaleur intermittentes de type solaire, et compte tenu de son coût, est plutôt adapté pour des groupes de bâtiments à l'échelle d'un quartier en liaison avec un réseau de chaleur, alimentant de l'habitat collectif, des bâtiments publics, des usines, etc.<br>Le stockage actif peut également servir de stockage multifonctionnel permettant d'une part de stocker l'énergie intermittente (solaire par exemple), mais également de satisfaire une énergie de pointe et limiter par la même occasion l'investissement sur les générateurs.</td></tr><tr><td>Limites d'utilisation</td><td><strong>Système passif (Source ENERTECH) :</strong><br>L'inertie apparaît comme un gros réservoir (d'énergie) dont il faut maximiser :<br>- le volume par des matériaux à capacité thermique élevée : pierre, béton, brique pleine, etc., et un volume important de matériaux (dalles, refends, murs, etc);<br>- et le diamètre de l'orifice de remplissage par de grandes surfaces d'échange donc multiplier les surfaces de parois de couleurs plutôt sombres pour absorber.<br>Lorsque le bâtiment projeté n'a pas de masse et ne peut pas en avoir (comme les constructions à ossature bois), les matériaux à changement de phase peuvent être utilisés. Ils permettent :<br>- d'emmagasiner beaucoup d'énergie lors du changement d'état (qui s'opère à température constante). Ils stabilisent donc momentanément la température intérieure.<br>- de se substituer donc aux masses lorsqu'il y en a peu ou pas.<br>Mais attention ! La température de changement d'état doit être choisie pour qu'en été, le refroidissement nocturne soit capable de ramener le matériau à l'état solide. Sinon, il restera liquide tout l'été et perdra l'essentiel de sa fonction de stockage !<br><br><strong>Système actif (Source Amorce) :</strong><br>Le stockage inter-saisonnier est généralement non compétitif au regard des prix actuels de l'énergie. Il nécessite une mise en place de nouveaux modes de financement du fait de la part importante des coûts d'installation par rapport aux coûts d'exploitation.<br><br>Cependant, en considérant le stockage comme un composant multifonctionnel, il peut apporter des fonctionnalités supplémentaires : fourniture énergie de pointe, connexion entre le réseau de chaleur et le Smart Grid électrique. Dans ce cas, le coût du stockage doit être évalué dans sa globalité (diminution de l'investissement des générateurs, ...).</td></tr><tr><td>Contribution à la mutualisation des besoins</td><td>Concernant la mutualisation des besoins pour les systèmes actifs, deux types de stockages peuvent être distingués :<br>- Stockage court-terme (journalier) adapté à l'intermittence de la ressource solaire et au déphasage jour/nuit.<br>- Stockage moyen/long terme (inter-saisonnier) adapté au déphasage été/hiver.</td></tr></tbody></table>
Variantes des solutions retenues dans les EQs :
Actif vs. Passif : à remplir par le groupe qui focalise sur le jeu des acteurs

<table><thead><tr><th></th><th></th></tr></thead><tbody><tr><td>Domaines pertinents</td><td><strong>Système passif :</strong><br/>Pertinent dans toute construction (maison individuelle, immeuble, bâtiment public, commerce...) à la conception, difficile en rénovation.<br/><strong>Système actif :</strong><br/>Le système actif de stockage est très pertinent pour les sources de chaleur intermittentes de type solaire, et compte tenu de son coût, est plutôt adapté pour des groupes de bâtiments à l'échelle d'un quartier en liaison avec un réseau de chaleur, alimentant de l'habitat collectif, des bâtiments publics, des usines, etc.<br/>Le stockage actif peut également servir de stockage multifonctionnel permettant d'une part de stocker l'énergie intermittente (solaire par exemple), mais également de satisfaire une énergie de pointe et limiter par la même occasion l'investissement sur les générateurs.</td></tr><tr><td>Limites d'utilisation</td><td><strong>Système passif (Source ENERTECH) :</strong><br/>L'inertie apparaît comme un gros réservoir (d'énergie) dont il faut maximiser :<br/>- le volume par des matériaux à capacité thermique élevée : pierre, béton, brique pleine, etc., et un volume important de matériaux (dalles, refends, murs, etc);<br/>- et le diamètre de l'orifice de remplissage par de grandes surfaces d'échange donc multiplier les surfaces de parois de couleurs plutôt sombres pour absorber.<br/>Lorsque le bâtiment projeté n'a pas de masse et ne peut pas en avoir (comme les constructions à ossature bois), les matériaux à changement de phase peuvent être utilisés. Ils permettent :<br/>- d'emmagasiner beaucoup d'énergie lors du changement d'état (qui s'opère à température constante). Ils stabilisent donc momentanément la température intérieure.<br/>- de se substituer donc aux masses lorsqu'il y en a peu ou pas.<br/>Mais attention ! La température de changement d'état doit être choisie pour qu'en été, le refroidissement nocturne soit capable de ramener le matériau à l'état solide. Sinon, il restera liquide tout l'été et perdra l'essentiel de sa fonction de stockage !<br/><strong>Système actif (Source Amorce) :</strong><br/>Le stockage inter-saisonnier est généralement non compétitif au regard des prix actuels de l'énergie. Il nécessite une mise en place de nouveaux modes de financement du fait de la part importante des coûts d'installation par rapport aux coûts d'exploitation.<br/><br/>Cependant, en considérant le stockage comme un composant multifonctionnel, il peut apporter des fonctionnalités supplémentaires : fourniture énergie de pointe, connexion entre le réseau de chaleur et le Smart Grid électrique. Dans ce cas, le coût du stockage doit être évalué dans sa globalité (diminution de l'investissement des générateurs, ...).</td></tr><tr><td>Contribution à la mutualisation des besoins</td><td>Concernant la mutualisation des besoins pour les systèmes actifs, deux types de stockages peuvent être distingués :<br/>- Stockage court-terme (journalier) adapté à l'intermittence de la ressource solaire et au déphasage jour/nuit.<br/>- Stockage moyen/long terme (inter-saisonnier) adapté au déphasage été/hiver.</td></tr></tbody></table>
<table><tr><td>Stockage d'énergie</td><td>Ce stockage d'énergie est calorifique. Rappel des différents types de systèmes actifs de stockage d'énergie thermique de la fiche détaillée « Réseau de chaleur » :<br/><br/><img src="" alt="Figure 4. Réservoir, fosse, forage de puits et dans aquifère pour le stockage d'énergie thermique (Source SOLITES - Allemagne)"><br/><br/>Pour les stockages passifs, ceux-ci sont liés à l'inertie des bâtiments.</td></tr><tr><td>Coût d'investissement (€/kW)</td><td>Ci-après les coûts d'investissement par m³ stocké pour les différents systèmes actifs, en fonction des volumes stockés :<br/><br/><img src="" alt="Tableau 1. Coût des stockages moyen/long terme (Source Solarthermie2000)"><br/><br/>O pour les systèmes passifs, sauf si apport de matériaux à changement de phase pour faire des corrections.</td></tr><tr><td>Charges de fonctionnement (€/kWh)</td><td>Voir la partie « Détails qualitatif ».</td></tr><tr><td>Niveau de maturité</td><td>Pour les systèmes actifs :<br/>Stockage avec cuve d'eau souterraine ou par forage : technologie mature.<br/>Sorption : en développement.<br/>Adsorption, absorption et réaction chimique : recherche.<br/><br/>Pour les systèmes passifs :<br/>Matériaux à changements de phase : commercialisation<br/>Materials for Compact Seasonal Heat Storage, 2010<br/><a href="http://www.iea-shc.org/events/exco/68/workshop/VanHelden-Compact_Seasonal_Heat_Storage.pdf">http://www.iea-shc.org/events/exco/68/workshop/VanHelden-Compact_Seasonal_Heat_Storage.pdf</a></td></tr></table>
<table><tr><td>Stockage d'énergie</td><td>Ce stockage d'énergie est calorifique. Rappel des différents types de systèmes actifs de stockage d'énergie thermique de la fiche détaillée « Réseau de chaleur » :<br/><br/><img src="" alt="Figure 4. Réservoir, fosse, forage de puits et dans aquifère pour le stockage d'énergie thermique (Source SOLITES - Allemagne)"><br/><br/>Pour les stockages passifs, ceux-ci sont liés à l'inertie des bâtiments.</td></tr><tr><td>Coût d'investissement (€/kW)</td><td>Ci-après les coûts d'investissement par m³ stocké pour les différents systèmes actifs, en fonction des volumes stockés :<br/><br/><img src="" alt="Tableau 1. Coût des stockages moyen/long terme (Source Solarthermie2000)"><br/><br/>O pour les systèmes passifs, sauf si apport de matériaux à changement de phase pour faire des corrections.</td></tr><tr><td>Charges de fonctionnement (€/kWh)</td><td>Voir la partie « Détails qualitatif ».</td></tr><tr><td>Niveau de maturité</td><td>Pour les systèmes actifs :<br/>Stockage avec cuve d'eau souterraine ou par forage : technologie mature.<br/>Sorption : en développement.<br/>Adsorption, absorption et réaction chimique : recherche.<br/><br/>Pour les systèmes passifs :<br/>Matériaux à changements de phase : commercialisation<br/>Materials for Compact Seasonal Heat Storage, 2010<br/><a href="http://www.iea-shc.org/events/exco/68/workshop/VanHelden-Compact_Seasonal_Heat_Storage.pdf">http://www.iea-shc.org/events/exco/68/workshop/VanHelden-Compact_Seasonal_Heat_Storage.pdf</a></td></tr></table>
## Détails qualitatif

Ci-après quelques caractéristiques des systèmes actifs de stockage de chaleur (pour les types se référer à la partie « Stockage d'énergie » de la présente fiche) :

<table><caption>Tableau 2. Récapitulatif des caractéristiques des stockages moyen/long terme (Source CEA INES)</caption><thead><tr><td>Type</td><td>Densité</td><td>Coût</td><td>Température</td><td>Reproductibilité</td></tr></thead><tbody><tr><td>TTES</td><td>++</td><td>++</td><td>++</td><td>++</td></tr><tr><td>PTES</td><td>++</td><td>+</td><td>++</td><td>++</td></tr><tr><td>BTS</td><td>-</td><td>-</td><td>+</td><td>+</td></tr><tr><td>ATES</td><td>+</td><td>-</td><td>+</td><td>-</td></tr></tbody></table>

Et sur le tableau suivant, une comparaison est faite sur les différentes solutions de stockage d'énergie, que ce soit de la chaleur ou de l'électricité. Pour cette dernière source d'énergie, ce tableau complète la fiche détaillée « Stockage d'électricité par batteries ».

### Comparatif des différentes solutions de stockage d'énergie

<table><thead><tr><td>Solution de stockage d'énergie</td><td>Capacité</td><td>Durée de stockage</td><td>Nombre de cycles ou durée de vie</td><td>Rendement</td><td>Particularités</td></tr></thead><tbody><tr><td>Chaleur</td><td>Plusieurs dizaines de kWh/m²</td><td>En jours ou en mois</td><td>Plusieurs dizaines d'années</td><td>50% à 90%</td><td>Deux possibilités: chaleur sensible ou chaleur latente</td></tr><tr><td>Air comprimé</td><td>Du kWh (bouteilles) au kWh (cavernes)</td><td>En jours</td><td>1.000 à 10.000 cycles</td><td>40% à 60%</td><td>Technique connue mais en progrès</td></tr><tr><td>Accumulateur lithium-ion</td><td>100 Wh/kg</td><td>En mois</td><td>Autour de 2.000 cycles</td><td>Autour de 95%</td><td>Coût en baisse constante</td></tr><tr><td>Pile à hydrogène reversible</td><td>Potentiellement très élevée</td><td>En semaines</td><td>Variable</td><td>Autour de 50%</td><td>Technique toujours au stade de la R & D</td></tr><tr><td>Volant cinétique</td><td>Du kWh à la certaine de kWh</td><td>En heures</td><td>Autour de vingt ans</td><td>Autour de 95%</td><td>Puissance instantanée très élevée</td></tr><tr><td>Supercondensateur</td><td>Autour de 10 kWh/kg</td><td>En jours</td><td>Plusieurs centaines de milliers de cycles</td><td>Autour de 90%</td><td>Produit proche de l'accumulateur Li-ion, en plus « réactif »</td></tr></tbody></table>

Si la chaleur peut être stockée sans changement de nature physique, ce n'est en principe pas le cas du courant électrique (hors boucle supraconductrice), qui doit, pour cela, être transformé transitoirement en énergie mécanique (air comprimé, volant cinétique), chimique (accumulateur, supercondensateur, hydrogène obtenu par électrolyse de l'eau).

<caption>Tableau 3. Chaleur et électricité, les atouts du stockage d'énergie décentralisé (Source Le Moniteur)</caption>
## Détails qualitatif

Ci-après quelques caractéristiques des systèmes actifs de stockage de chaleur (pour les types se référer à la partie « Stockage d'énergie » de la présente fiche) :

<table><caption>Tableau 2. Récapitulatif des caractéristiques des stockages moyen/long terme (Source CEA INES)</caption><thead><tr><td>Type</td><td>Densité</td><td>Coût</td><td>Température</td><td>Reproductibilité</td></tr></thead><tbody><tr><td>TTES</td><td>++</td><td>++</td><td>++</td><td>++</td></tr><tr><td>PTES</td><td>++</td><td>+</td><td>++</td><td>++</td></tr><tr><td>BTS</td><td>-</td><td>-</td><td>+</td><td>+</td></tr><tr><td>ATES</td><td>+</td><td>-</td><td>+</td><td>-</td></tr></tbody></table>

Et sur le tableau suivant, une comparaison est faite sur les différentes solutions de stockage d'énergie, que ce soit de la chaleur ou de l'électricité. Pour cette dernière source d'énergie, ce tableau complète la fiche détaillée « Stockage d'électricité par batteries ».

### Comparatif des différentes solutions de stockage d'énergie

<table><thead><tr><td>Solution de stockage d'énergie</td><td>Capacité</td><td>Durée de stockage</td><td>Nombre de cycles ou durée de vie</td><td>Rendement</td><td>Particularités</td></tr></thead><tbody><tr><td>Chaleur</td><td>Plusieurs dizaines de kWh/m²</td><td>En jours ou en mois</td><td>Plusieurs dizaines d'années</td><td>50% à 90%</td><td>Deux possibilités: chaleur sensible ou chaleur latente</td></tr><tr><td>Air comprimé</td><td>Du kWh (bouteilles) au kWh (cavernes)</td><td>En jours</td><td>1.000 à 10.000 cycles</td><td>40% à 60%</td><td>Technique connue mais en progrès</td></tr><tr><td>Accumulateur lithium-ion</td><td>100 Wh/kg</td><td>En mois</td><td>Autour de 2.000 cycles</td><td>Autour de 95%</td><td>Coût en baisse constante</td></tr><tr><td>Pile à hydrogène reversible</td><td>Potentiellement très élevée</td><td>En semaines</td><td>Variable</td><td>Autour de 50%</td><td>Technique toujours au stade de la R & D</td></tr><tr><td>Volant clinétique</td><td>Du kWh à la certaine de kWh</td><td>En heures</td><td>Autour de vingt ans</td><td>Autour de 95%</td><td>Puissance instantanée très élevée</td></tr><tr><td>Supercondensateur</td><td>Autour de 10 kWh/kg</td><td>En jours</td><td>Plusieurs centaines de milliers de cycles</td><td>Autour de 90%</td><td>Produit proche de l'accumulateur Li-ion, en plus « réactif »</td></tr></tbody></table>

Si la chaleur peut être stockée sans changement de nature physique, ce n'est en principe pas le cas du courant électrique (hors boucle supraconductrice), qui doit, pour cela, être transformé transitoirement en énergie mécanique (air comprimé, volant clinétique), chimique (accumulateur, supercondensateur, hydrogène obtenu par électrolyse de l'eau).

<caption>Tableau 3. Chaleur et électricité, les atouts du stockage d'énergie décentralisé (Source Le Moniteur)</caption>
<table><thead><tr><th>TECHNOLOGIE UTILISEE OU GENERIQUE</th><th>GESTION DES RESEAUX ELECTRIQUES ET/OU DE CHALEUR OU SMART GRID</th></tr></thead><tbody><tr><td>Type d'usage</td><td></td></tr><tr><td>Collectif</td><td>Le Smart Grid est par essence collectif. Il doit permettre de communiquer avec les réseaux de distribution d'électricité et/ou de chaleur, qui sont l'élément clé de la transition vers un réseau et un système électrique et/ou de chaleur intelligents facilitant l'insertion des énergies renouvelables de type micro-réseaux, intégrant une forte proportion d'énergies renouvelables et /ou décentralisées (ex : micro-cogénération, piles à combustibles en usage stationnaire, ...)</td></tr><tr><td>Individuel</td><td>Le Smart Grid que l'on pourrait nommer « individuel », est celui qui se place à l'intérieur des logements ou bureaux en dehors des compteurs intelligents. Il s'apparente le plus souvent à une « Energy Box » servant d'interface pour le pilotage et/ou le délestage de charge. Cette « Energy Box » permet une gestion intelligente des systèmes consommateurs d'électricité, sans altérer au confort mais bien au contraire en l'améliorant avec une meilleure efficacité énergétique.</td></tr></tbody></table>

**Schéma de principe** : Figure 1. Schéma des flux d'énergie et positionnement des « Energy Manager » apportant des fonctionnalités issues des nouvelles technologies de l'information et de la communication (NTIC) (Source © Commission de régulation de l'énergie)

<figure><img src="image_83.png" /></figure>

**Schémas applicatifs** : Figure 2. Schéma simplifié du fonctionnement d'un Smart Grid (Source L'Energeek)

**SMART GRID**
A vision for the future — a network of integrated microgrids that can monitor and heal itself.

**Smart appliances**

Can shut off in response to frequency fluctuations.

**Demand management**

Use can be shifted to off-peak times to save money.

<figure><img src="image_84.png" /></figure>
<table><thead><tr><th>TECHNOLOGIE UTILISEE OU GENERIQUE</th><th>GESTION DES RESEAUX ELECTRIQUES ET/OU DE CHALEUR OU SMART GRID</th></tr></thead><tbody><tr><td>Type d'usage</td><td></td></tr><tr><td>Collectif</td><td>Le Smart Grid est par essence collectif. Il doit permettre de communiquer avec les réseaux de distribution d'électricité et/ou de chaleur, qui sont l'élément clé de la transition vers un réseau et un système électrique et/ou de chaleur intelligents facilitant l'insertion des énergies renouvelables de type micro-réseaux, intégrant une forte proportion d'énergies renouvelables et /ou décentralisées (ex : micro-cogénération, piles à combustibles en usage stationnaire, ...)</td></tr><tr><td>Individuel</td><td>Le Smart Grid que l'on pourrait nommer « individuel », est celui qui se place à l'intérieur des logements ou bureaux en dehors des compteurs intelligents. Il s'apparente le plus souvent à une « Energy Box » servant d'interface pour le pilotage et/ou le délestage de charge. Cette « Energy Box » permet une gestion intelligente des systèmes consommateurs d'électricité, sans altérer au confort mais bien au contraire en l'améliorant avec une meilleure efficacité énergétique.</td></tr></tbody></table>

**Schéma de principe** : Figure 1. Schéma des flux d'énergie et positionnement des « Energy Manager » apportant des fonctionnalités issues des nouvelles technologies de l'information et de la communication (NTIC) (Source © Commission de régulation de l'énergie)

<figure><img src="image_84.png" /></figure>

**Schémas applicatifs** : Figure 2. Schéma simplifié du fonctionnement d'un Smart Grid (Source L'Energeek)

**SMART GRID**
A vision for the future — a network of integrated microgrids that can monitor and heal itself.

**Smart appliances**

Can shut off in response to frequency fluctuations.

**Demand management**

Use can be shifted to off-peak times to save money.

<figure><img src="image_85.png" /></figure>
**Description synthétique :**

Le principe des **Smart Grids** pour l'électricité, consiste à permettre au réseau de distribution d'électricité de communiquer en doublant le réseau déjà existant d'une infrastructure de télécommunication reliant le producteur au consommateur. Le but est d'assurer l'équilibre entre l'offre et la demande d'électricité à tout instant et de fournir un approvisionnement sûr, durable et compétitif aux consommateurs, en intégrant les EnR.

Le réseau de distribution intelligent se compose :

- d'un compteur « intelligent » (smart meter) chez l'utilisateur,

- d'un logiciel de suivi et de gestion de la consommation client,

- d'une infrastructure de communication reliant le consommateur au producteur,

- de serveurs informatiques et de logiciels de back-office permettant au producteur de stocker et d'analyser les informations.

La communication en temps réel entre l'électricien et l'utilisateur final permet un pilotage plus fin du réseau. Grâce au Smart Grid :

- le producteur d'énergie peut connaître la consommation en temps réel et ainsi optimiser l'allocation des sources de production,

- le consommateur reçoit un maximum d'informations afin d'analyser et d'éventuellement réduire sa consommation.

*(Source http://lenergeek.com/2011/09/29/les-smarts-grids-peuvent-ils-revolutionner-lelectricite/)*

Pour bien comprendre le rôle des acteurs liés à la gestion intelligente des réseaux d'électricité, il est nécessaire d'apporter quelques définitions (Source ADEME) :

**Production décentralisée d'électricité (PDE)** : La production décentralisée d'électricité regroupe l'ensemble des moyens de production d'électricité de petite et moyenne taille (typiquement inférieur 10 à MW), le plus souvent raccordés au réseau de distribution et utilisés pour produire à proximité des usages. La production décentralisée peut ainsi contribuer au soulagement de certaines contraintes du réseau.

**Maîtrise de la demande d'électricité (MDE)** : La Maîtrise de la Demande d'Electricité est un ensemble de technologies et de méthodes visant à optimiser les dépenses énergétiques des consommateurs, tout en limitant les coûts d'infrastructures publiques ainsi que les impacts sur l'Environnement. La Maîtrise de la Demande d'Electricité (MDE) peut être classée en deux grandes familles :

- les actions de MDE « statique » ayant une influence de long terme sur les consommations et le dimensionnement de l'infrastructure (y compris l'efficacité du réseau lui-même, par réduction des pertes);

- les actions de MDE « dynamique » c'est-à-dire de pilotage en temps réel des charges transitées (effacements volontaires coordonnés = « centrales virtuelles »).

**Agrégateur** : Un agrégateur est vu en tant que médiateur entre les consommateurs et le marché, recueillant les flexibilités et les contributions des consommateurs, rassemblant les demandes et les signaux des marchés et des participants, avec différents niveaux d'optimisation afin de répondre à l'exigence de services topologiquement dépendants. Un agrégateur est donc un gestionnaire d'installations, capable de concevoir et d'offrir des services énergétiques à des clients en aval (au niveau microéconomique: gestion d'un grand nombre de contrats) et en amont avec plusieurs acteurs clés (au niveau macro-économique: les gestionnaires de réseau électriques, etc.).

**PQR** : Power Quality and Reliability (Puissance Qualité et Fiabilité).

**Schéma d'intégration** : Exemple de communication possible sur un réseau de chaleur.

<figure><img src="image_85.png" /><figcaption>Figure 3. Réseaux de chaleur et comptage individuel, c'est compatible (Source Via Sèva)</figcaption></figure>
**Description synthétique :**

Le principe des **Smart Grids** pour l'électricité, consiste à permettre au réseau de distribution d'électricité de communiquer en doublant le réseau déjà existant d'une infrastructure de télécommunication reliant le producteur au consommateur. Le but est d'assurer l'équilibre entre l'offre et la demande d'électricité à tout instant et de fournir un approvisionnement sûr, durable et compétitif aux consommateurs, en intégrant les EnR.

Le réseau de distribution intelligent se compose :

- d'un compteur « intelligent » (smart meter) chez l'utilisateur,

- d'un logiciel de suivi et de gestion de la consommation client,

- d'une infrastructure de communication reliant le consommateur au producteur,

- de serveurs informatiques et de logiciels de back-office permettant au producteur de stocker et d'analyser les informations.

La communication en temps réel entre l'électricien et l'utilisateur final permet un pilotage plus fin du réseau. Grâce au Smart Grid :

- le producteur d'énergie peut connaître la consommation en temps réel et ainsi optimiser l'allocation des sources de production,

- le consommateur reçoit un maximum d'informations afin d'analyser et d'éventuellement réduire sa consommation.

(Source http://lenergeek.com/2011/09/29/les-smarts-grids-peuvent-ils-revolutionner-lelectricite/)

Pour bien comprendre le rôle des acteurs liés à la gestion intelligente des réseaux d'électricité, il est nécessaire d'apporter quelques définitions (Source ADEME) :

**Production décentralisée d'électricité (PDE) :** La production décentralisée d'électricité regroupe l'ensemble des moyens de production d'électricité de petite et moyenne taille (typiquement inférieur 10 à MW), le plus souvent raccordés au réseau de distribution et utilisés pour produire à proximité des usages. La production décentralisée peut ainsi contribuer au soulagement de certaines contraintes du réseau.

**Maîtrise de la demande d'électricité (MDE) :** La Maîtrise de la Demande d'Electricité est un ensemble de technologies et de méthodes visant à optimiser les dépenses énergétiques des consommateurs, tout en limitant les coûts d'infrastructures publiques ainsi que les impacts sur l'Environnement. La Maîtrise de la Demande d'Electricité (MDE) peut être classée en deux grandes familles :

- les actions de MDE « statique » ayant une influence de long terme sur les consommations et le dimensionnement de l'infrastructure (y compris l'efficacité du réseau lui-même, par réduction des pertes);

- les actions de MDE « dynamique » c'est-à-dire de pilotage en temps réel des charges transitées (effacements volontaires coordonnés = « centrales virtuelles »).

**Agrégateur :** Un agrégateur est vu en tant que médiateur entre les consommateurs et le marché, recueillant les flexibilités et les contributions des consommateurs, rassemblant les demandes et les signaux des marchés et des participants, avec différents niveaux d'optimisation afin de répondre à l'exigence de services topologiquement dépendants. Un agrégateur est donc un gestionnaire d'installations, capable de concevoir et d'offrir des services énergétiques à des clients en aval (au niveau microéconomique: gestion d'un grand nombre de contrats) et en amont avec plusieurs acteurs clés (au niveau macro-économique: les gestionnaires de réseau électriques, etc.).

**PQR :** Power Quality and Reliability (Puissance Qualité et Fiabilité).

**Schéma d'intégration :** Exemple de communication possible sur un réseau de chaleur.

<figure><img src="image_86.png" /><figcaption>Figure 3. Réseaux de chaleur et comptage individuel, c'est compatible (Source Via Sèva)</figcaption></figure>
Comme proposé dans le projet EcoCité sur la Presqu'île de Grenoble, la mise en place d'un Smart Grid sur le réseau d'électricité doit permettre de :

- Faciliter l'intégration des énergies renouvelables électriques. Ainsi les sources d'électricité intermittentes ou décentralisées sont appelées à se développer. Les réseaux existants ont une capacité d'accueil limitée pour ces sources d'énergie. Les sources intermittentes apportent des difficultés d'intégration dans les réseaux de transport, et les sources décentralisées apportent des difficultés d'intégration dans les réseaux de distribution. Il est donc nécessaire d'aller vers de nouvelles techniques et de nouvelles pratiques « intelligentes » pour intégrer ces sources d'électricité.

- Améliorer l'efficacité énergétique. Cette amélioration doit partir de la maîtrise de la demande énergétique pour aller à la gestion dynamique de la demande. De ce fait des mécanismes doivent rendre la demande « active » : tarifications dynamiques liées au pilotage à distance. Ce qui doit amener à une connaissance plus fine des usagers et des comportements, et à un pilotage de la production décentralisée pour produire pendant les pointes de demande. Cette amélioration passera également par la réduction des pertes sur les réseaux de distribution.

- Réduire les émissions de CO₂. Ainsi mieux informé, le consommateur consomme moins et mieux. Et piloter les ressources d'électricité décentralisée peuvent améliorer le bilan carbone de l'équilibre offre-demande.

- Garantir la qualité de service et la sécurité des réseaux.

De même à terme, la gestion intelligente du réseau électrique doit pouvoir être déployée sur les réseaux de chaleur. Ainsi, toujours sur le projet EcoCité sur la Presqu'île de Grenoble, il est prévu la création d'une boucle d'eau tiède urbaine, permettant d'expérimenter la transition annoncée des réseaux à haute température vers de la plus basse, indissociable des nouveaux besoins des bâtiments et de l'efficacité énergétique. Il apparaît donc aujourd'hui la nécessité de mutualiser les énergies à l'échelle du territoire. Sur ce projet l'objectif est de récupérer les effluents des process industriels, qui peuvent être structurants en volume, comme l'ensemble des petits effluents thermiques. Cette boucle de distribution urbaine d'eau tiède dont la température pourrait rester comprise entre 12 et 30° C, s'appuiera aussi sur de la production d'énergie renouvelable (à priori sondes géothermiques sèches profondes). La problématique des pointes de consommation devrait être gérée grâce à une gestion inter-saisonnière de l'offre et de la demande avec du stockage et une gestion optimisée producteurs / consommateurs de type Smart Grid.

<figure><img src="image_86.png" /><figcaption>Figure 4. Exemple de Smart Grid prévu sur le projet EcoCité sur la Presqu'île de Grenoble (Source Ville de Grenoble)</figcaption></figure>

Liste des EQs utilisant cette technologie :

Pour l'Europe :

Stockholm, Seaport

Barcelone, Poblenou (consommation gaz et électricité en temps réel relié à un système central)

Pour la France :

Lyon, Confluence
Comme proposé dans le projet EcoCité sur la Presqu'île de Grenoble, la mise en place d'un Smart Grid sur le réseau d'électricité doit permettre de :

- Faciliter l'intégration des énergies renouvelables électriques. Ainsi les sources d'électricité intermittentes ou décentralisées sont appelées à se développer. Les réseaux existants ont une capacité d'accueil limitée pour ces sources d'énergie. Les sources intermittentes apportent des difficultés d'intégration dans les réseaux de transport, et les sources décentralisées apportent des difficultés d'intégration dans les réseaux de distribution. Il est donc nécessaire d'aller vers de nouvelles techniques et de nouvelles pratiques « intelligentes » pour intégrer ces sources d'électricité.

- Améliorer l'efficacité énergétique. Cette amélioration doit partir de la maîtrise de la demande énergétique pour aller à la gestion dynamique de la demande. De ce fait des mécanismes doivent rendre la demande « active » : tarifications dynamiques liées au pilotage à distance. Ce qui doit amener à une connaissance plus fine des usagers et des comportements, et à un pilotage de la production décentralisée pour produire pendant les pointes de demande. Cette amélioration passera également par la réduction des pertes sur les réseaux de distribution.

- Réduire les émissions de CO₂. Ainsi mieux informé, le consommateur consomme moins et mieux. Et piloter les ressources d'électricité décentralisée peuvent améliorer le bilan carbone de l'équilibre offre-demande.

- Garantir la qualité de service et la sécurité des réseaux.

De même à terme, la gestion intelligente du réseau électrique doit pouvoir être déployée sur les réseaux de chaleur. Ainsi, toujours sur le projet EcoCité sur la Presqu'île de Grenoble, il est prévu la création d'une boucle d'eau tiède urbaine, permettant d'expérimenter la transition annoncée des réseaux à haute température vers de la plus basse, indissociable des nouveaux besoins des bâtiments et de l'efficacité énergétique. Il apparaît donc aujourd'hui la nécessité de mutualiser les énergies à l'échelle du territoire. Sur ce projet l'objectif est de récupérer les effluents des process industriels, qui peuvent être structurants en volume, comme l'ensemble des petits effluents thermiques. Cette boucle de distribution urbaine d'eau tiède dont la température pourrait rester comprise entre 12 et 30° C, s'appuiera aussi sur de la production d'énergie renouvelable (à priori sondes géothermiques sèches profondes). La problématique des pointes de consommation devrait être gérée grâce à une gestion inter-saisonnière de l'offre et de la demande avec du stockage et une gestion optimisée producteurs / consommateurs de type Smart Grid.

<figure><img src="image_87.png" /><figcaption>Figure 4. Exemple de Smart Grid prévu sur le projet EcoCité sur la Presqu'île de Grenoble (Source Ville de Grenoble)</figcaption></figure>

Liste des EQs utilisant cette technologie :

Pour l'Europe :

Stockholm, Seaport

Barcelone, Poblenou (consommation gaz et électricité en temps réel relié à un système central)

Pour la France :

Lyon, Confluence
<table><tr><td>Opérateurs (nom et nature)</td><td>Stockholm, Seaport =&gt; ABB<br/>Lyon, Confluence=&gt; TOSHIBA</td></tr><tr><td>Conception</td><td>A remplir par le groupe qui focalise sur le jeu des acteurs</td></tr><tr><td>Réalisation</td><td></td></tr><tr><td>Exploitation</td><td></td></tr></table><table><tr><td colspan="2">Variantes des solutions retenues dans les EQs :<br/>Pour l'Europe :</td></tr><tr><td>Stockholm, Seaport :</td><td>Le cahier des charges du projet Stockholm Royal Seaport impose une amélioration de la qualité de la fourniture électrique et une diminution des interruptions d'alimentation. Pour ce faire, les exigences suivantes ont été définies :<br/>1) Délestage pour éviter les pannes générales lorsque le système électrique est dans un état critique ;<br/>2) Mesures visant à éviter les coupures dues aux surcharges ;<br/>3) Impact minimal des coupures dues aux courts-circuits ;<br/>4) Faible coût global de possession (dont achat des équipements, exploitation, maintenance et indemnisation pour incidents) ;<br/>5) Retour sur investissement rapide.</td></tr><tr><td>ABB et Fortum (producteur public finlandais d'énergie) vont mettre en place une série de solutions pour que l'électricité produite en excès par les énergies renouvelables dans le quartier, venant par exemple des toits solaires, soit reversée dans le réseau électrique, pour que les véhicules électriques puissent tirer de l'énergie du réseau et l'y reverser, pour pouvoir stocker de l'énergie. Ils veulent aussi lisser les pics de demande et fournir toutes sortes de données via des compteurs intelligents pour aider les résidents à réduire leur consommation d'énergie et leurs émissions.</td><td>L'objectif est d'éliminer complètement l'utilisation d'énergies fossiles dans le quartier du Royal Seaport d'ici 2030, grâce à la fois à une production d'énergie locale et au réseau intelligent.<br/><a href="http://innhotep.blogspot.fr/2009/11/stockholm-un-smartgrid-lechelle-de-tout.html">http://innhotep.blogspot.fr/2009/11/stockholm-un-smartgrid-lechelle-de-tout.html</a></td></tr><tr><td colspan="2">Pour la France :</td></tr><tr><td>Lyon, Confluence :</td><td>Le projet utilise des équipements à faible consommation d'énergie fournis par TOSHIBA et NEDO : pompes à chaleur, éclairage à LED, contrôle des charges des logements (HEMS), gestion de la demande en énergie du bâtiment (BEMS) et système de lissage des pointes de consommation grâce à du stockage. Le projet intègre des innovations déjà éprouvées, sans risque technologique au regard de la maintenance et durabilité.<br/><a href="http://www.lyon-confluence.fr/data/presse/ilot_P.pdf">http://www.lyon-confluence.fr/data/presse/ilot_P.pdf</a><br/>Dans la presqu'île de Lyon Confluence, le groupe japonais, qui depuis 2 ou 3 ans s'est lancé dans les cleantech en commençant par les LED, sera chargé d'une opération triple :<br/>- construction d'un grand bâtiment à énergie positive, de 12.000 m2, abritant des logements résidentiels, des bureaux et des commerces ;<br/>- mise en place d'un système d'auto-partage des véhicules électriques, avec un réseau de bornes de recharge;<br/>- opération de rénovation ("retrofit") d'appartements existants pour les doter d'un système de gestion de l'énergie dans le foyer.<br/><a href="http://www.greenunivers.com/2011/05/le-japon-finance-un-projet-de-smart-grid-a-lyon-confie-a-toshiba-premium-57285/">http://www.greenunivers.com/2011/05/le-japon-finance-un-projet-de-smart-grid-a-lyon-confie-a-toshiba-premium-57285/</a><br/>Avec la participation de Toshiba et de Motorola, les habitants seront dotés à domicile d' « énergie-boxes » conçues pour fonctionner avec les nouveaux compteurs intelligents Linky qui leur permettront de réguler, grâce à la multitude d'informations émises, et de mieux gérer leur consommation d'énergie. Cette expérimentation se déroulera dans 275 bâtiments à éco-rénover de la Cité Perrache, en partenariat avec l'Office HLM Grand-Lyon Habitat. <a href="http://www.lyon-entreprises.com/News/L-article-du-jour/Un-investissement-de-50-millions-d-euros-Lyon-Confluence-lieu-d-experimentation-des-toutes-dernieres-technologies-vertes-japonaises,i21588.html">http://www.lyon-entreprises.com/News/L-article-du-jour/Un-investissement-de-50-millions-d-euros-Lyon-Confluence-lieu-d-experimentation-des-toutes-dernieres-technologies-vertes-japonaises,i21588.html</a></td></tr><tr><td>Domaines pertinents</td><td>Aujourd'hui les Smart Grids sont sous forme de démonstrateurs. Les pays précurseurs sont le Japon leader mondial, les Etats-Unis, l'Union Européenne et l'Allemagne. Les projets de recherche et de démonstration menés dans ces pays ont permis d'identifier les options technologiques, économiques et institutionnelles permettant une transition vers les réseaux intelligents. L'enjeu est maintenant de réussir à changer l'échelle des réalisations. Ce sont les différents projets en cours, type le projet EcoCité sur la Presqu'île de Grenoble, qui pourront permettre l'émergence des réseaux intelligents.<br/>Ainsi depuis quelques années, le réseau électrique Français évolue avec l'émergence rapide de moyens de productions répartis.</td></tr></table>
<table><tr><td>Opérateurs (nom et nature)</td><td>Stockholm, Seaport =&gt; ABB<br/>Lyon, Confluence=&gt; TOSHIBA</td></tr><tr><td>Conception</td><td>A remplir par le groupe qui focalise sur le jeu des acteurs</td></tr><tr><td>Réalisation</td><td></td></tr><tr><td>Exploitation</td><td></td></tr></table><table><tr><td colspan="2">Variantes des solutions retenues dans les EQs :<br/>Pour l'Europe :</td></tr><tr><td>Stockholm, Seaport :</td><td>Le cahier des charges du projet Stockholm Royal Seaport impose une amélioration de la qualité de la fourniture électrique et une diminution des interruptions d'alimentation. Pour ce faire, les exigences suivantes ont été définies :<br/>1) Délestage pour éviter les pannes générales lorsque le système électrique est dans un état critique ;<br/>2) Mesures visant à éviter les coupures dues aux surcharges ;<br/>3) Impact minimal des coupures dues aux courts-circuits ;<br/>4) Faible coût global de possession (dont achat des équipements, exploitation, maintenance et indemnisation pour incidents) ;<br/>5) Retour sur investissement rapide.</td></tr><tr><td>ABB et Fortum (producteur public finlandais d'énergie) vont mettre en place une série de solutions pour que l'électricité produite en excès par les énergies renouvelables dans le quartier, venant par exemple des toits solaires, soit reversée dans le réseau électrique, pour que les véhicules électriques puissent tirer de l'énergie du réseau et l'y reverser, pour pouvoir stocker de l'énergie. Ils veulent aussi lisser les pics de demande et fournir toutes sortes de données via des compteurs intelligents pour aider les résidents à réduire leur consommation d'énergie et leurs émissions.</td><td>L'objectif est d'éliminer complètement l'utilisation d'énergies fossiles dans le quartier du Royal Seaport d'ici 2030, grâce à la fois à une production d'énergie locale et au réseau intelligent.<br/><a href="http://innhotep.blogspot.fr/2009/11/stockholm-un-smartgrid-lechelle-de-tout.html">http://innhotep.blogspot.fr/2009/11/stockholm-un-smartgrid-lechelle-de-tout.html</a></td></tr><tr><td colspan="2">Pour la France :</td></tr><tr><td>Lyon, Confluence :</td><td>Le projet utilise des équipements à faible consommation d'énergie fournis par TOSHIBA et NEDO : pompes à chaleur, éclairage à LED, contrôle des charges des logements (HEMS), gestion de la demande en énergie du bâtiment (BEMS) et système de lissage des pointes de consommation grâce à du stockage. Le projet intègre des innovations déjà éprouvées, sans risque technologique au regard de la maintenance et durabilité.<br/><a href="http://www.lyon-confluence.fr/data/presse/ilot_P.pdf">http://www.lyon-confluence.fr/data/presse/ilot_P.pdf</a><br/>Dans la presqu'île de Lyon Confluence, le groupe japonais, qui depuis 2 ou 3 ans s'est lancé dans les cleantech en commençant par les LED, sera chargé d'une opération triple :<br/>- construction d'un grand bâtiment à énergie positive, de 12.000 m2, abritant des logements résidentiels, des bureaux et des commerces ;<br/>- mise en place d'un système d'auto-partage des véhicules électriques, avec un réseau de bornes de recharge;<br/>- opération de rénovation ("retrofit") d'appartements existants pour les doter d'un système de gestion de l'énergie dans le foyer.<br/><a href="http://www.greenunivers.com/2011/05/le-japon-finance-un-projet-de-smart-grid-a-lyon-confie-a-toshiba-premium-57285/">http://www.greenunivers.com/2011/05/le-japon-finance-un-projet-de-smart-grid-a-lyon-confie-a-toshiba-premium-57285/</a><br/>Avec la participation de Toshiba et de Motorola, les habitants seront dotés à domicile d' « énergie-boxes » conçues pour fonctionner avec les nouveaux compteurs intelligents Linky qui leur permettront de réguler, grâce à la multitude d'informations émises, et de mieux gérer leur consommation d'énergie. Cette expérimentation se déroulera dans 275 bâtiments à éco-rénover de la Cité Perrache, en partenariat avec l'Office HLM Grand-Lyon Habitat. <a href="http://www.lyon-entreprises.com/News/L-article-du-jour/Un-investissement-de-50-millions-d-euros-Lyon-Confluence-lieu-d-experimentation-des-toutes-dernieres-technologies-vertes-japonaises,i21588.html">http://www.lyon-entreprises.com/News/L-article-du-jour/Un-investissement-de-50-millions-d-euros-Lyon-Confluence-lieu-d-experimentation-des-toutes-dernieres-technologies-vertes-japonaises,i21588.html</a></td></tr><tr><td>Domaines pertinents</td><td>Aujourd'hui les Smart Grids sont sous forme de démonstrateurs. Les pays précurseurs sont le Japon leader mondial, les Etats-Unis, l'Union Européenne et l'Allemagne. Les projets de recherche et de démonstration menés dans ces pays ont permis d'identifier les options technologiques, économiques et institutionnelles permettant une transition vers les réseaux intelligents. L'enjeu est maintenant de réussir à changer l'échelle des réalisations. Ce sont les différents projets en cours, type le projet EcoCité sur la Presqu'île de Grenoble, qui pourront permettre l'émergence des réseaux intelligents.<br/>Ainsi depuis quelques années, le réseau électrique Français évolue avec l'émergence rapide de moyens de productions répartis.</td></tr></table>