ZAC Flaubert : Extension du réseau de chaleur urbain

Sommaire

  • La ZAC de Flaubert
  • Le réseau de chaleur urbain grenoblois
  • Le projet d’extension du réseau de chaleur
  • L’installation solaire thermique
  • Le module de stockage par matériau à changement de phase (MCP)
  • La plateforme de gestion intelligente

La ZAC de Flaubert

La zone d’aménagement concerté (ZAC) de Flaubert a été votée le 27 février 2012 mais a été sujet à réorientation en 2015. Il s’agit d’un projet d’écoquartier qui s’inscrit dans la dynamique lancée par l’Eco-quartier de Bonne et le projet EcoCité sur le Nord-ouest de la ville. Ce projet implique la Ville de Grenoble et la Métro de par leurs compétences respectives en matière d’aménagement urbain, d’énergie et de protection de l’environnement et politique de l’habitat. Sa conception paysagère a été confiée à l’aménageur SAGES et la maîtrise d’œuvre aux Ateliers Lion Associés et Aktis Architecture et Urbanisme.

Le périmètre de la ZAC s’établira à 93 Ha décomposés en 181 500 m² de logements (soit 2400), 34 500 m² de bureaux et 28 000 m² d’activités et dont la production s’étalera sur une vingtaine d’années. Ce projet urbain propose plusieurs opérations d’envergure, dont le Parc Flaubert livré en 2015, la construction d’une école de seize classes et la création d’un établissement d’hébergement pour personnes âgées dépendantes (Ephad). L’objectif est également celui de relier ce quartier au reste de la ville et plus particulièrement du centre-ville (piste cyclable et tramway).

Concernant l’aspect durable, le quartier permettra le développement de la nature en ville grâce à la coulée verte qui se verra en partie transformée en parc urbain et grâce à une végétalisation des ilots bâtis. On peut également citer le choix des matériaux qui revêtira une importance particulière aux yeux de la SAGES, avec l’utilisation notamment du bois et de la terre dont le prototype d’habitat « Terra Nostra » situé dans la ZAC se fait l’ambassadeur.

1ère phase de travaux : Parc Flaubert (livraison printemps 2015)

2ème phase de travaux : îlot Marceline (livraison 2019-2020) : 300 logements dont 40% en locatif social

Sources :

https://www.placegrenet.fr/2017/03/07/projet-de-zac-flaubert-cest-reparti-pour-une-nouvelle-concertation/126171

http://www.grenoble.fr/302-flaubert-un-quartier-au-centre-de-grenoble.htm

http://projets-architecte-urbanisme.fr/grenoble-eco-quartier-zac-flaubert-parc-yves-lion/

http://www.gre-mag.fr/actualites/il-est-bio-mon-quartier-flaubert/

Le réseau de chaleur urbain grenoblois

Le réseau de chaleur grenoblois est le plus important de France en nombre de kilomètres avec 170 km de tuyaux qui alimentent l’équivalent de plus de 92 000 logements (chiffres 2014). Désormais propriété de la Métropole, cette-dernière délègue à la Compagnie de Chauffage (CCIAG) la gestion, l’entretien et le développement. Il a été créé en 1960 puis élargi à plusieurs reprises. Constitué au départ de plusieurs réseaux aux sources d’énergie différentes, il a été fusionné en un seul maillage dans les années 70, faisant de lui un cas unique en France.

Le RCU fait ainsi appel à 6 sources d’énergie différentes : ordures ménagères (36%), charbon (25%), bois (23%), gaz (8%), fioul (6%) et farines animales (2%), produites dans 9 sites différents (chiffres Métro 2017). Depuis l’extension du RCU avec le réseau de chaleur basse pression de la ZAC Flaubert, on peut rajouter une septième énergie, le solaire, qui ne contribue cependant que très peu au réseau dans sa totalité. Au total, le réseau utilise 61% d’énergies renouvelables en 2016 (ce qui lui vaut le label « Eco-réseau ») et l’objectif fixé par Grenoble-Alpes Métropole est de 100% en 2050.

Le réseau de chaleur urbain fonctionne de la façon suivante : grâce à la combustion de ces énergies, de l’eau est chauffée de manière localisée dans les sites de production. Elle est ensuite envoyée dans le réseau vers les bâtiments raccordés. Enfin, elle arrive dans les radiateurs et les sanitaires raccordés. Aujourd’hui, le réseau de chaleur public dessert 7 communes : Grenoble, Echirolles, Eybens, Pont-de-Claix, La Tronche, Gières et Saint-Martin-d’Hères.

Sur la période 2012-2013, le réseau a gagné 2,6km de longueur, avec le raccordement du Centre Départemental de Santé de Grenoble, du Musée Géo-Charles d’Echirolles, et de la Clinique Belledonne de Saint-Martin-d’Hères, entre autres. Il gagne en moyenne 2 à 4 MwH par an. La dernière extension en date est celle du réseau basse pression de l’îlot Nord de la ZAC Flaubert.

Sources :

https://www.dhcnews.com/focus-grenoble-champion-france-reseaux-chaleur/

Le projet d’extension du réseau de chaleur

Le projet d’extension du réseau de chaleur basse pression (72°C) est unique de par son couplage innovant de quatre systèmes : une production solaire thermique, le stockage de chaleur par matériau à changement de phase à l’échelle de la sous-station, un réseau de chaleur basse température et la gestion intelligente des flux de chaleur. Il connectera 355 logements et 11 000m² de surface d’activité. Il s’agit d’un projet démonstrateur dont l’objectif est d’expérimenter sur un réseau réel des solutions innovantes. Les bénéfices attendus sont un lissage des appels de puissance du réseau (stockage MCP, pilotage), un abaissement des régimes de température (pilotage) et une augmentation du recours aux énergies renouvelables et de récupération grâce à l’utilisation de l’énergie solaire.

C’est la SEML CCIAG qui assure la construction de ce réseau et en assure l’exploitation. C’est une mission de service public qui entre dans le cadre de la délégation du service public du chauffage urbain avec Grenoble-Alpes Métropole et qui devait prendre fin le 30 juin 2018 (voir note pour information).

La CCIAG est engagée, auprès de la Ville de Grenoble et de la Métro, dans les projets City-zen et EcoCité2 avec comme terrain opérationnel Flaubert, respectivement Ilot Nord/Z3/Z5 (City-zen) et Flaubert EST (Ecocité2). Le projet forme un tout et doit être impérativement opérationnel dans les délais impartis pour bénéficier des subventions européennes et nationales régies par ces deux projets. En effet, l’obtention des subventions suppose la démonstration des performances du projet-prototype subventionné dans son ensemble : les installations éligibles aux projets City-zen et EcoCité sont par conséquent interdépendantes dans leur délai de réalisation et dans leur exécution. Par ailleurs, ces fonds permettent l’évaluation de la viabilité technique du projet et son équilibre économique, ce qui induit que sa rentabilité n’est pas acquise et que de fait, il ne génèrera pas de revenus. Au même titre que le projet de géothermie de la Presqu’île, ce projet a été choisi dans le cadre de City-zen car il est innovant, abordable financièrement et surtout il est réplicable.

Le projet fonctionne de la manière suivante : le réseau de chaleur basse pression est raccordé au réseau de chauffage urbain grenoblois. Le réseau haute pression est acheminé vers la sous-station du bâtiment Salammbô (Z3 A1) qui dispose d’un échanger HP-LP. De l’énergie solaire est produite grâce aux panneaux photovoltaïques situés sur la toiture de la Bifurk à quelques mètres du bâtiment Salammbô et est directement injecté dans le réseau de chaleur avant acheminent vers l’échangeur. Dans la sous-station Salammbô se situe également un module de stockage par matériau à changement de phase (MCP) qui permet un stockage de la chaleur centralisé et qui a été conceptualisé et dimensionné par le CEA. Grâce à l’échangeur HP-BP, l’eau qui circule dans les tuyaux passe d’une température de 47 °C à 72°C et est diffusée via le nouveau réseau basse pression vers les bâtiments du quartier. La première phase du projet (voir planning) prévoit un raccordement exclusivement pour les bâtiments de l’îlot Marceline soit plus de 300 logements au total. Enfin, ce réseau bénéficie plateforme de gestion optimisée de l’énergie qui gère la production, la distribution et la demande d’énergie.

Les contributeurs du projet :

  • Opérateur du réseau de chaleur : CCIAG (Grenoble)
  • Recherche et Développement : CEA (Grenoble)
  • Ingénierie et calculs mécaniques : IRPI (Grenoble)
  • Fabrication/production du stockage MCP : CIC ORIO (Isère)
  • MCP : Rubitherm (Allemagne)
  • Instrumentation : FUJI Electric (Isère)
  • Construction de la sous-station : ICS (Echirolles-Isère)
  • Capteurs solaires : Italie

L’installation solaire thermique

Cette installation permet d’injecter de l’énergie solaire sur le réseau de chaleur pour augmenter le taux d’énergies renouvelables sur ce réseau. Elle est située sur le toit de la Bifurk, ancienne friche industrielle réhabilitée en lieu culturel et associatif. Réalisée et financée par la CCIAG, la centrale est une propriété publique faisant retour à la Métropole à la fin de la concession. Elle est constituée de 200m² de panneaux solaires qui produisent approximativement 100 MWh pour une couverte solaire annuelle d’environ 5%.

Cette installation a pour objectif de fournir de la chaleur à la boucle d’eau chaude de la ZAC Flaubert en réchauffant les retours de la boucle avant passage dans l’échangeur HP. Au niveau du circuit solaire (primaire solaire), une pompe de circulation assurera l’irrigation dans les capteurs. Le module hydraulique solaire (comprenant la pompe primaire) sera installé dans la chaufferie de la Bifurk. La pompe primaire sera mise en marche lorsque que la température dans les capteurs sera supérieure à la température de retour réseau. Au niveau de la sous-station banalisée (secondaire solaire), une pompe de circulation assurera le transfert de la chaleur récupérée par l’installation solaire vers le réseau de chaleur. Un échangeur de chaleur est installé entre le circuit solaire, glycolé, et le circuit secondaire (eau du réseau).

Si la température en sortie des capteurs solaires est supérieure à une consigne maximale (supérieure à la température de départ réseau) alors une partie de la chaleur sera déchargée dans un aéroréfrigérant. La centrale permet un taux de couverture solaire de 5% grâce à une production solaire utile (injectée dans le réseau) estimée à 95,5 MWh/an pour une production solaire Brute (sortie capteur) de 139.9 MWh/an soit un rendement global de 68%. La centrale solaire thermique fait partie intégrante d’un projet expérimental de gestion intelligente de l’approvisionnement en chaleur de nouveaux bâtiments. Aux côtés du stockage et des systèmes de management de l’énergie, cette source de chaleur intermittente produira de l’énergie qui pourra être stockée afin d‘être restituée au moment opportun pour les usagers.

Un des objectifs de cette installation consiste à déterminer par l’expérimentation, en fonction des technologies de capteurs et des niveaux de température du réseau, les performances relatives d’une production solaire centralisée et stockable (couplage solaire et stockage) et d’une production solaire décentralisée et mutualisée (enjeu de type smart-grid). Cette démarche permettra de maximiser le taux d’utilisation de la ressource solaire, et d’optimiser les investissements requis. Le solaire thermique est donc un des éléments structurants de ce réseau basse température innovant.

Le module de stockage par matériau à changement de phase (MCP)

Dans la sous-station du bâtiment Salammbô on trouve un stockage journalier de chaleur avec matériau à changement de phase pour l’écrêtage de la puissance appelée des bâtiments de la zone. Ce dispositif, conçu par le CEA, vise une densité de stockage 2 fois plus performante que l’eau sur la plage de température du réseau Flaubert, et permet de déphaser 10% des besoins grâce à un stockage qui alimente les pointes journalières (écrêtage de 20% des appels de puissance). Il est constitué d’un ballon de 1m40 de diamètre sur 3m80 de haut,

Ce dispositif est couplé à l’énergie solaire produite par la centrale solaire installée sur le toit de la Bifurk afin de gérer les intermittences. Les charges et décharges du stockage seront pilotées par le système de gestion intelligent. Les modes de fonctionnement pressenties sont en été, un stockage de l’énergie solaire produite et en hiver, un écrêtement des pointes (dans les cas de pic de consommation). La charge est alimentée la nuit grâce à la centrale d’incinération des déchets mais également le jour, en été, grâce à l’énergie solaire. La décharge survient le matin et parfois en fin d’après-midi lors des pics de consommation.

Le stockage peut être chargé entièrement en un temps variant de 3 à 8 heures selon les disponibilités des sources ENR, pour 3h de décharge liée au pic de puissance généralement demandé par une sous-station. Le stockage a une capacité de 120kW.h et une puissance constante de 40kW.

Le changement de phase consiste à faire fondre et à re-solidifier le matériau utilisé (un matériau de la famille des alcools gras), ce qui permet un stockage beaucoup plus compact. Le gain de place est alors un des avantages majeurs de cette installation et d’une des justifications de son utilisation. Il n’existe aujourd’hui aucune donnée sur le cyclage de ce type de matériau ni les performances d’un tel stockage en fonctionnement réel. Le projet de démonstration permettra ainsi de connaître le cyclage du matériau et de l’échangeur, ainsi que les performances atteintes en puissance.

La plateforme de gestion intelligente

Le réseau de chaleur basse pression bénéficiera d’un pilotage intelligent qui décide des consignes de température et des usages optimaux des équipements (MCP et énergie solaire), ce qui permettra un délestage des circuits de chauffage. Ce monitoring consiste ainsi en une utilisation optimale des ressources circulant dans le réseau en fonction de la demande et d’une prévision de l’ensoleillement.

Connecté aux bâtiments rénovés, ce système permet de mesurer en temps réel les flux énergétiques qui circulent et ainsi d’en optimiser la gestion en fonction des besoins. Cela permet par ailleurs de faire le lien avec la baisse de demande en chaleur des bâtiments rénovés.

print
  • Le projet

    Une ville qui fonctionne entièrement avec des énergies propres. En théorie, c'est possible. Mais dans la vie réelle? Comment intégrer de nouvelles solutions dans les bâtiments existants, les systèmes et la vie des gens ? Quels sont les obstacles techniques, économiques ou sociaux? Et comment les surmonter? C'est ce que nous avons appris en faisant pour 20 projets à Grenoble et à Amsterdam.

  • Nos activités

  • Les résultats atteints

    • 20 innovations à Grenoble & Amsterdam
    • 35 000 tonnes de CO2 économisées par an
    • 76 000 m² de surface rénovée
    • 10 000 logements connectés à un réseau intelligent