[D2Grids – Entretien] Réseaux de chaleur et de froid 5e génération

Sur l’ancien site de l’usine automobile Opel, l’entreprise Stadtwerke Bochum Holding a mis en place un réseau de 5e génération pour approvisionner en chaleur et en froid les habitants de la ville. En 2022, les premiers utilisateurs seront raccordés. Le Dr Frank Peper, chef du département des projets de chauffage urbain, d’eau, et d’énergie de la Stadtwerke Bochum Holding GmbH, nous donne un aperçu du projet.

un lien entre le passé charbonnier de la ville et les énergies renouvelables modernes

Dr Peper, Stadtwerke Bochum Holding veut construire un nouveau réseau de chaleur et de froid à Bochum. Pouvez-vous nous présenter brièvement le projet ?

Dr Peper : Avec plaisir. Ici, à Bochum, il y a une zone d’environ 70 hectares portant le nouveau nom de “MARK 51°7”. Elle était il y a seulement quelques années le site d’une usine de voitures Opel. Avant qu’Opel n’y construise son usine dans les années 1960, la mine de charbon “Dannenbaum” était située sur le site.

Actuellement, la ville de Bochum et l’entreprise Opel, avec le soutien de l’état de Rhénanie du Nord-Westphalie, font de gros efforts pour revitaliser et commercialiser la région. Un mélange de clients des secteurs du commerce, de la technologie et de la recherche est prévu pour le site MARK 51°7, créant ainsi un nouveau quartier innovant sur le site. Notre tâche consiste à établir un approvisionnement en énergie pour les nouveaux propriétaires et consommateurs. Nous avons décidé de ne pas nous appuyer sur un réseau de gaz naturel classique et de ne pas étendre notre réseau de chauffage urbain existant, mais plutôt de construire un système d’approvisionnement en chaleur et en froid entièrement nouveau, dit de “5e génération”, dans une grande partie de la zone

Et en quoi cette approche diffère-t-elle des précédents réseaux de chauffage urbain ?

Dr. Peper : Il y a deux différences majeures avec les réseaux de chaleur existants à Bochum, mais aussi avec ceux répandus dans de nombreuses régions d’Europe. Premièrement, un réseau de 5e génération est exploité à un niveau de température beaucoup plus bas. Plus la température du réseau se rapproche de la température du sol, plus les pertes sont faibles. En outre, cela permet d’utiliser la chaleur renouvelable provenant de l’ancienne mine de charbon de Dannenbaum qui est aujourd’hui remplie d’eau. Au 8e niveau du bâtiment de la mine, à une profondeur d’environ 820 m, l’eau de la mine est à une température d’environ 30 °C et devrait permettre l’approvisionnement en chaleur. Pour l’approvisionnement en froid, de l’eau à une température d’environ 18°C est attendue au 4ème niveau, à une profondeur d’environ 320m.

Ici, nous réussissons à construire un pont entre le passé – la mine de charbon historique – et le présent, en utilisant la chaleur géothermique de l’eau de mine.
L’autre différence importante est le passage d’un réseau unidirectionnel – l’énergie thermique est toujours transportée de la source jusqu’aux consommateurs – à un réseau bidirectionnel et contrôlé par la demande. Nous installons un système à deux tuyaux dans lequel la “chaleur perdue” ou le “froid perdu” d’un consommateur peut être réinjecté et utilisé par le client suivant. Les pompes à chaleur décentralisées se chargent ensuite de fournir le niveau de température correspondant à l’application spécifique.

Techniquement, cela fonctionne de manière à ce que, dans le cas du chauffage, l’énergie soit prélevée du tuyau chaud en fonction de la demande et amenée au niveau de température requis pour l’alimentation du client du côté du condensateur des pompes à chaleur. L’eau, refroidie après extraction de la chaleur du côté évaporateur de la pompe à chaleur, est simultanément réinjectée dans la conduite froide. Lorsqu’il s’agit du refroidissement, le système fonctionne en sens inverse.

Mark 51°7 – Sur le site de l’ancienne usine Opel à Bochum, un nouveau campus d’entreprises, de technologies et de connaissances est en cours de construction sur environ 70 hectares dans la région métropolitaine de la Ruhr.

Les bâtiments de la mine, situés à une profondeur pouvant atteindre 820 m dans l’ancienne mine de Dannenbaum, directement en dessous du site, seront utilisés pour alimenter un réseau de chauffage et de refroidissement innovant de “5e génération”, qui est planifié et construit par Stadtwerke Bochum Holding GmbH, FUW GmbH avec la participation de Fraunhofer IEG (Institut de recherche pour les infrastructures énergétiques et les systèmes géothermiques). Le projet est financé en tant que l’un des cinq sites pilotes du projet D2GRIDS par l’Union Européenne : Interreg Europe du Nord-Ouest.

Est-ce le premier projet dans lequel la chaleur renouvelable est utilisée à Bochum, ou avez-vous déjà ici de l’expérience grâce à d’autres projets ?

Dr. Peper : Il y a plusieurs années, nous avons entrepris d’intégrer de plus en plus les énergies renouvelables dans le secteur du chauffage. Par exemple, nous alimentons notre réseau de chauffage urbain avec la chaleur d’une installation de combustion de déchets, deux de nos centrales de cogénération fonctionnent au biométhane, et deux autres au gaz de décharge. Nous comptons également sur des solutions autonomes plus petites, dans lesquelles nous avons déjà mis en œuvre des approvisionnements utilisant l’eau de mine et la chaleur des eaux usées. En outre, certains projets font appel à l’énergie géothermique de surface.

Dans le projet actuel, nous avons franchi l’étape de la construction d’une nouvelle infrastructure à plus grande échelle pour la première fois, et nous nous sommes aventurés dans le développement de l’énergie géothermique à partir de plus grandes profondeurs. Nous pensons qu’il s’agit là d’une des composantes essentielles d’une transition énergétique réussie dans le secteur du chauffage également.

Nécessairement, les nouvelles technologies et les nouvelles approches doivent être gagnantes sur le marché. Pouvez-vous nous parler des conditions techniques et économiques du nouveau réseau ?

Dr. Peper : Absolument. Avec chaque offre que nous faisons à nos clients potentiels, nous sommes en concurrence avec des solutions d’approvisionnement alternatives, mais moins “vertes”. Ces alternatives sont principalement, d’une part, la fourniture de gaz naturel, et d’autre part, le raccordement à notre réseau de chauffage urbain existant. Bien que nous puissions essayer de convaincre avec le service, la régionalité, et les énergies renouvelables, ainsi qu’avec la première offre de refroidissement connecté au réseau, nous devons en fin de compte être en mesure de proposer des prix compétitifs sur le marché. Cela montre que – compte tenu de l’état du marché et des conditions techniques du projet – les réseaux de chauffage de 5e génération ne peuvent malheureusement être présentés et mis en œuvre qu’avec un soutien financier pour atteindre leurs objectifs.

Et quelles sont les conditions techniques ?

Dr. Peper : Il faut ici faire la distinction entre la partie aérienne de l’installation – le réseau à proprement parler, le système de stockage ou les pompes à chaleur – et la partie souterraine – les forages géothermiques. Dans le cas de la partie en surface de la centrale, nous bénéficions de notre participation au projet Interreg D2GRIDS. Non seulement sur le plan financier, mais aussi grâce à l’échange technique avec des collègues des Pays-Bas, de Belgique, de France, du Luxembourg, d’Angleterre et d’Écosse.

Nous sommes également soutenus dans ce projet par l’Institut Fraunhofer pour les infrastructures énergétiques et la géothermie (IEG) pour toutes les questions concernant le développement de l’ancienne mine dans le but d’extraire les eaux de la mine. Néanmoins, le développement géothermique de l’ancienne mine de Dannenbaum est un défi technique complexe, mais aussi bureaucratique, car il y a un certain manque d’expérience dans le traitement des procédures d’autorisation nécessaires concernant le droit minier. Enfin et surtout – et cela s’applique en principe à tous les projets de ce type – le forage, et le développement effectif des ressources géothermiques, impliquent des coûts et des risques non négligeables qui doivent être pris en compte.

Dr Peper, merci beaucoup pour les explications détaillées fournies jusqu’à présent. Pouvez-vous nous donner un aperçu de la façon dont le projet ” 5e génération “va se poursuivre ?

Dr Peper : Nous avons déjà installé la majeure partie de l’infrastructure de réseau nécessaire. En outre, nous avons terminé les travaux préliminaires pour les deux forages. Nous commençons maintenant la mise en œuvre proprement dite, ce qui signifie que le forage et les métiers qui l’accompagnent (par exemple ceux concernant la construction du site) peuvent faire l’objet d’un appel d’offres. Nous prévoyons actuellement de commencer le forage du premier puits en août 2021.

Parallèlement, la planification des centres énergétiques est en cours, dans lesquels l’énergie géothermique pourra être transformée par des pompes à chaleur vers des niveaux de température adaptés aux clients pour le chauffage et le refroidissement. Si tout se passe bien, nous pourrons alors fournir aux premiers clients du site un chauffage et un refroidissement géothermiques en 2022.

Frank Peper, chef du département des projets de chauffage urbain, d’eau et d’énergie de la Stadtwerke Bochum Holding GmbH et directeur général de FUW GmbH, une société détenue à 100% par la Stadtwerke Bochum Holding.
Le Dr Peper est titulaire d’un doctorat en ingénierie mécanique et travaille à la Stadtwerke Bochum depuis 2007. Il est actuellement responsable, entre autres, de la construction du nouveau système de chaleur et de froid sur le site de l’ancienne usine Opel à Bochum.

Article publié sur C21 France
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