04 nov 2015

Energies : penser global, produire local

Les collectivités font la part belle aux énergies renouvelables et de récupération. Un mouvement qui va s’accentuer avec la loi sur la transition énergétique pour la croissance verte. Géothermie, biomasse, solaire, éolien, petite hydraulique… une variété d’énergies s’offre aux collectivités pour mettre en oeuvre sur leur territoire un système de production énergétique locale décarbonée et complémentaire aux infrastructures énergétiques existantes. La configuration du territoire, ses ressources, son potentiel en énergies renouvelables et récupérables, les besoins locaux… sont autant de facteurs à prendre en considération.

En juillet dernier, le Sommet mondial Climat & Territoires de Lyon a été l’occasion de rappeler le rôle crucial des collectivités territoriales dans la bataille contre le dérèglement climatique. En France, où la production locale d’énergies renouvelables constitue un axe fort de la loi sur la transition énergétique pour la croissance verte, le doublement, d’ici à avril 2017, du Fonds chaleur destiné à soutenir la production de chaleur à partir de biomasse, de géothermie, de solaire, de biogaz et d’énergies de récupération, va permettre aux collectivités de s’engager encore davantage dans les projets de Territoires à Énergie Positive pour la Croissance Verte (TEPCV) promus par l’Etat.

Les sources renouvelables ou fatales1 sont au cœur des productions décentralisées d’énergie. Pour une collectivité, le choix d’un système énergétique doit prendre en compte sa configuration urbaine, son potentiel d’énergies renouvelables et récupérables et la comparaison des solutions thermiques (chauffage, eau chaude sanitaire et rafraîchissement) en termes économiques et environnementaux. Si les solutions en réseau (géothermie, biomasse bois, récupération de chaleur sur les stations d’épuration) s’avèrent souvent pertinentes pour des quartiers de taille ou de densité importantes, pour les autres, des solutions à l’échelle du bâtiment (pompes à chaleur, eau chaude sanitaire solaire) peuvent être plus appropriées. EDF a développé des offres de conseil qui permettent aux collectivités, aménageurs, promoteurs ou bailleurs d’évaluer les solutions possibles, leur coût et leur rentabilité. Une modélisation annuelle du fonctionnement du système énergétique local (production et consommation d’énergie électrique et thermique, stockage) est réalisable à l’aide de l’outil expert ISEO développé par les ingénieurs d’EDF. Par ailleurs, EDF Collectivités propose une formation aux énergies renouvelables pour conduire efficacement un projet de production d’énergie « verte ». Tour d’horizon.

1Énergie produite par un processus dont la finalité n’est pas la production de cette énergie, l’énergie fatale est souvent perdue si elle n’est pas récupérée et/ou valorisée.

La géothermie permet la production d’énergie thermique ou électrique par l’exploitation de la chaleur du sol et des nappes du sous-sol. Il s’agit d’une source d’énergie inépuisable, économique et peu émettrice de CO2. La géothermie très basse énergie (inférieure à 55 °C), située entre la surface de la terre et 300 m de profondeur, convient au chauffage et à l’eau chaude sanitaire d’habitations ou de bâtiments tertiaires à l’aide d’une pompe à chaleur. Entre 300 et 2 000 m, la géothermie basse énergie (55 à 90 °C) permet d’alimenter directement les réseaux collectifs de chauffage urbain, d’eau chaude sanitaire et de chauffage industriel. La géothermie moyenne (plus de 90 °C) et haute énergie (plus de 150 °C) est utilisée pour faire tourner des turbines dans des infrastructures industrielles ou produire de la chaleur. Nombre de collectivités font appel à EDF et ses filiales pour mener à bien leur projet de géothermie. À Créteil (Val-de-Marne) par exemple, pour réduire la facture énergétique de la ville et porter à 50 % minimum la part d’énergies renouvelables dans l’alimentation de son réseau de chaleur, Dalkia a installé une pompe à chaleur haute température sur mesure qui récupère 4,4 MW en augmentant de moitié la production de chaleur géothermale. À Issy-les-Moulineaux (Hauts-de-Seine), Dalkia a réalisé une première en France, avec un dispositif géothermal qui produit une eau à 35 °C pour le chauffage et 60 °C pour l’eau chaude sanitaire, par le biais d’un réseau de chaleur à boucle d’eau tempérée associé à 60 pompes à chaleur placées au pied des 18 immeubles du nouvel éco-quartier du Fort. Autre première mondiale avec la filiale ÉS Géothermie, filiale d’EDF qui a réalisé à Rittershoffen (Bas-Rhin) une installation de chaleur pour une usine d’amidon, à partir d’une eau géothermale à 165 °C épuisée à près de 3 000 mètres de profondeur. La géothermie est une source d’énergie appelée à croître dans le mix énergétique français ; les plans climat des collectivités locales encouragent son développement. Cette montée en puissance est favorisée par le fonds de garantie GEODEEP : doté de 50 millions d’euros, il garantira les porteurs de projets contre le risque de trouver une ressource géothermale insuffisante.

USAGE DE LA GÉOTHERMIE EN FRANCE

  • chauffage et eau chaude sanitaire : 40 %
  • serres : 14,4 %
  • piscines : 28,8 %
  • aquaculture : 5,2 %
  • électricité : la géothermie ne représente qu’une infime partie de la production d’électricité, malgré un potentiel technique estimé entre 6 000 et 9 000 MW

Source d’énergie renouvelable bien répartie, au bilan carbone neutre, la biomasse est constituée de l’ensemble des matières organiques végétales ou animales pouvant se transformer en énergie. Deux sortes de biomasse sont utilisées : la biomasse ligneuse (bois, paille, bagasse) et la biomasse fermentescible (lisiers, résidus liquides, déchets). La biomasse est utilisée pour le chauffage, l’eau chaude sanitaire et, dans une moindre mesure, la production d’électricité (moins de 5 % au total en France). La production d’énergie utilise des procédés thermiques (pyrolyse, gazéification, combustion directe) ou biochimiques (méthanisation). EDF et ses filiales proposent des solutions innovantes pour exploiter la biomasse. À Palaiseau (Essonne), EDF Optimal Solutions a ainsi conçu et réalisé la chaufferie biomasse de l’éco quartier Camille-Claudel qui sera, en 2016, l’un des plus grands de France. Dalkia assure l’exploitation, la maintenance et la conduite des chaudières biomasse qui couvriront 75 % des besoins en chauffage et en eau chaude des futurs habitants pour réduire de 70 % les émissions de CO2 de l’éco quartier. Trois autres filiales d’EDF assurent la production d’énergie électrique et thermique à partir de la biomasse : EDF Énergies Nouvelles, spécialisée dans la valorisation des sous-produits de l’industrie agricole, le groupe TIRU, l’un des premiers opérateurs européens du traitement des ordures ménagères et de leur valorisation énergétique dans ses usines d’incinération, et Verdesis, spécialisée dans l’utilisation des biogaz issus des décharges, des stations d’épuration ou des unités de méthanisation pour la production d’électricité.En France, la biomasse est la deuxième source d’énergie renouvelable après l’hydraulique.D’après le Syndicat des énergies renouvelables, la biomasse est à l’origine de plus de 63 % de l’énergie renouvelable produite en France.Largement majoritaire parmi les EnR, l’utilisation du bois est encouragée par le dispositif du Fonds chaleur ;qui impose à tout projet prévoyant un approvisionnement externe intégrant des combustibles d’origine sylvicole (déchets de bois, etc.) d’intégrer un minimum de 50 % de biomasse sous forme de plaquettes forestières.

ÉCOSERRES À ÉNERGIE RENOUVELABLE

À Pontenx-les-Forges (Landes), l’unité de valorisation énergétique des déchets du Sivom des Cantons du Pays de Born traite plus de 40 000 tonnes de déchets et produit 14 000 MWh d’électricité par an, revendue à EDF. Grâce à l’installation par TIRU d’un procédé novateur de cogénération pour récupérer de la chaleur en plus de l’électricité, 40 000 MWh complémentaires sont utilisés pour fournir en eau chaude 10 ha de serres de culture de tomates hors sol. Le surcroît d’énergie alimente aussi l’usine de valorisation elle-même. L’originalité de ce projet tient avant tout dans son attachement au territoire puisque l’énergie est produite là où elle est consommée, et a aussi permis la création de 90 à 120 emplois directs, locaux et pérennes.

L’énergie solaire transforme le rayonnement solaire en électricité ou en chaleur. L’énergie solaire photovoltaïque produit de l’électricité via des modules photovoltaïques. L’énergie solaire thermique produit de la chaleur utilisable pour la production d’eau chaude sanitaire et le chauffage domestique. Enfin, l’énergie solaire thermodynamique produit de la chaleur à température élevée pouvant alimenter les procédés industriels – principalement la production d’électricité – consommateurs de chaleur à moyenne ou haute température. L’expertise du groupe EDF couvre tous les aspects de l’énergie solaire. Ainsi, EDF EN ne construit pas seulement de grands parcs solaires au sol, mais aussi des centrales en toiture de bâtiments industriels, commerciaux et collectivités raccordés au réseau d’électricité. EDF ENR (Énergies Nouvelles Réparties, filiale d’EDF Énergies Nouvelles) propose, de son côté, une large gamme d’installations de centrales photovoltaïques pour les particuliers et professionnels disposant de toitures de dimension moyenne en France métropolitaine. Sa filiale Photowatt conçoit et produit en France des modules photovoltaïques, mais aussi des solutions nouvelles et esthétiques de production solaire comme Smartflower (voir encadré). Afin de soutenir les objectifs ambitieux de l’Agenda 21, les Plans Climat Énergie Territoire (PCET) et les SRCAE2, EDF Collectivités met à disposition son expertise pour évaluer la pertinence d’une solution photovoltaïque, estimer son montant et son retour sur investissement.

2SRCAE : Schéma Régional Climat Air Énergie

Le soleil en fleur

Commercialisé par EDF ENR, Smartflower est un générateur solaire d’un nouveau type qui suit automatiquement la course du soleil afin d’optimiser la production d’électricité photovoltaïque. Au coucher du soleil, la fleur se referme automatiquement. Équipée de 12 pétales, Smartflower offre une surface solaire de 18 m² et peut fournir jusqu’à 4 000 kWh/an, ce qui couvre largement les besoins d’un ménage français sur une année. Destiné à l’autoconsommation, l’équipement s’adresse aussi bien aux particuliers qu’aux entreprises et collectivités locales.
Le restaurant « le Fond Rose » de Paul Bocuse à Caluire près de Lyon a choisi Smartflower pour fournir une partie de l’électricité de l’établissement. C’est l’un des premiers sites commerciaux équipés sur le territoire.

L’énergie éolienne produit de l’électricité grâce aux éoliennes de toutes tailles, des petits équipements de toit ou de pignon jusqu’aux équipements sur mâts de 170 mètres de haut. EDF Energies Nouvelles accompagne les collectivités dans leurs projets éoliens. Elle réalise pour eux les études de faisabilité technique et d’impact et les assiste, dans leurs demandes d’autorisations et de permis de construire, puis dans le choix des partenaires et des technologies pour la construction. Par la suite, EDF EN assure la surveillance permanente et la maintenance des installations et, en fin de bail, le démantèlement et le recyclage des équipements. En France, la puissance éolienne raccordée au réseau au 1er janvier 2015 est de 9 143 MW, répartis dans plus de 800 parcs. Dans cinq régions françaises, la puissance éolienne installée dépasse aujourd’hui les 650 MW : Champagne-Ardenne, Picardie, Lorraine, Bretagne et Centre. Chaque année, environ 500 éoliennes sont mises en service en France, soit plus de 1 000 MW. Pour atteindre l’objectif de 25 000 MW de puissance installée (dont 6 000 en mer) fixé par le Grenelle de l’Environnement (soit 10 % du mix énergétique global) près de 1 500 MW d’éolien terrestre devront être raccordés chaque année d’ici à 2020.

La petite hydraulique, d’une puissance inférieure ou égale à 10 MW, produit de l’électricité à petite échelle pour alimenter des sites énergétiquement isolés ou la revendre à un réseau public de distribution. Les centrales, qu’elles soient de basse, de moyenne ou de haute chutes, sont installées au fil de l’eau et ne nécessitent pas de retenue pour fonctionner. Ainsi, une centrale de 1 MW couvre les besoins en électricité d’environ 630 foyers et évite chaque année l’émission de 2 500 tonnes de CO2 par rapport à une centrale à combustion classique. Les collectivités locales peuvent encourager le développement de la petite hydraulique dans le cadre de leur Agenda 21 ou de leur PCET. Les particuliers ont le droit d’exploiter une installation de petite hydraulique pour leur consommation personnelle d’électricité ou sa revente. En dehors des grands barrages hydroélectriques, EDF est un acteur important de la petite hydraulique à travers trois filiales : EDF EN et Shema (production d’hydroélectricité), et Hydrostadium (société d’ingénierie). Avec quelque 1 700 centrales, la petite hydraulique représente environ 10 % de la production d’électricité hydraulique en France.
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