Alors qu'en 2005, les réseaux de chaleur n'utilisaient que 26% d'énergies renouvelables et de récupération (ENR&R), en 2014, ce taux atteint les 50% selon une enquête du Syndicat national du chauffage urbain (SNCU) de décembre 2016. Plus précisément, 27% du bouquet énergétique des réseaux de chaleur provient des unités de valorisation énergétique, 18% de la biomasse, 3% de la géothermie et 2% des autres énergies de récupération comme la chaleur fatale des industries, des eaux usées ou des datacenters.
Une autre filière pourrait bien retrouver de la vitalité grâce aux réseaux de chaleur : le solaire thermique. L'intérêt pour cette énergie pour les réseaux n'a cessé de croître ces dernières années : plus de 100 installations disposant d'au moins 500 m2 de capteurs solaires ont été mises en service depuis les années 1990 en Europe selon une étude d'Amorce réalisée en octobre 2011. Le Danemark est en tête du palmarès avec près de 400.000 m2 de panneaux solaires thermiques connectés à un réseau de chaleur. "Un réseau de chaleur est par nature multi-énergie. Il permet d'utiliser l'énergie au meilleur moment selon son coût et sa disponibilité, explique Cédric Paulus, adjoint au chef du laboratoire Département thermique biomasse et hydrogène au CEA Tech. Et le solaire a de véritables atouts : c'est une énergie locale, sans émissions de CO2, indépendante du contexte politique et gratuite en terme de combustible. Les installations sont très capitalistiques au départ mais c'est une énergie dont le prix ne varie pas sur la durée de vie de l'installation, ajoute l'expert. Le solaire permet également de redonner une bonne image aux réseaux de chaleur", complète M. Paulus. Depuis, la tendance se confirme et en France plusieurs projets fleurissent.
La majorité des réseaux français pourraient intégrer du solaire
Un réseau de chaleur est un ensemble constitué d'un réseau primaire de canalisations transportant de la chaleur et aboutissant à plusieurs bâtiments. La chaleur est transportée sous forme d'eau chaude, d'eau surchauffée (sous pression) ou de vapeur dans des canalisations vers plusieurs points de livraison. Une fois la chaleur délivrée aux sous-stations, l'eau repart vers la chaufferie centrale où elle sera chauffée à nouveau. Le solaire thermique peut se greffer sur ces boucles d'eau chaude de manière centralisée - les capteurs chauffent l'eau du réseau primaire - mais également de manière décentralisée. Installés sur les bâtiments desservis par le réseau de chaleur, les capteurs solaire complètent alors l'apport du réseau en chauffant l'eau.
Si le principe est simple, techniquement des freins demeurent. Le solaire thermique s'adapte à des réseaux fonctionnant à basse température. En Europe du Nord par exemple, les réseaux basse température font référence (départ autour de 70°C et retour autour de 35°C). Les réseaux français sont essentiellement des réseaux à haute température (départ à environ 100°C et retour à environ 70°C). Mais rien n'est impossible. "La réflexion sur l'intégration du solaire débute sur la température du réseau. Très vite, on se rend compte que la haute température n'est pas nécessaire et, qu'en plus, la baisser améliorera le rendement du réseau en limitant les pertes de chaleur. C'est une réflexion vertueuse", estime Cédric Paulus. Globalement 90% des réseaux de chaleur français pourraient intégrer du solaire. Seuls ceux fonctionnant à la vapeur ou à l'eau surchauffée s'y prêtent moins.
Un projet novateur en France : Chateaubriant
En France, selon le Département thermique biomasse et hydrogène du CEA Tech, quatre réseaux de chaleur sont en partie alimentés par du solaire thermique : Limeil-Brevannes (94), Juvignac (34), Balma (31) et Chambéry (74), sur le site de l'Institut national de l'énergie solaire (Ines). La superficie des centrales solaires varie de 300 m2 pour Juvignac et l'Ines à 830 m2 pour Limeil-Brevannes. Un nouveau projet va prochainement venir compléter cette liste. La ville de Chateaubriant (44) a en effet décidé d'ajouter un complément solaire à son réseau, alimenté pour l'instant par une chaufferie bois et une centrale au gaz. 2000 m2 de panneaux solaires réchaufferont l'eau de retour pour limiter les besoins en bois et en gaz. Des espaces de stockage de chaleur sont également prévus. "Le solaire va trouver toute sa place car c'est une énergie gratuite dont le prix de revient est faible (500 euros le m2 posé), a expliqué Sébastien Decottegnie de Tecsol, concepteur du projet, lors d'une conférence de l'Office franco-allemand sur la transition énergétique (Ofate). Plusieurs conditions doivent être remplies pour incorporer du solaire sur un réseau : avoir une température de retour de 50°C maximum, avoir un réseau de chaleur qui fonctionne toute l'année et une équipe de projet motivée", prévient l'ingénieur. Le projet coûtera 1,3 million d'euros et devrait permettre une baisse immédiate du prix de vente de la chaleur de 5%. "Le solaire peut prendre le relais du gaz ou du bois en été et laisse la possibilité de faire du stockage journalier voire intersaisonnier", confirme Cédric Paulus. L'Ademe subventionnera ce projet à hauteur de 70% pour un retour sur investissement sur 12 ans. Engie Cofely continuera d'exploiter le réseau de chaleur.
Deux autres projets de plus petite taille devraient également voir le jour à Voreppe (38) et à Saint-Christol (84) avec des centrales solaires thermiques de respectivement 200 et 800 m2. Pour l'instant, seuls des projets centralisés sont envisagés. La production de chaleur solaire décentralisée n'est pas encore facile à mettre en place. Des questions juridiques se posent notamment entre producteur, distributeur et consommateur de chaleur. "Une directive sur l'ouverture du marché de la chaleur en Europe devrait faire avancer le sujet mais les discussions avancent peu vu les bouleversements qu'elle pourrait engendrer chez les acteurs de l'énergie comme ce fut le cas pour le marché de l'électricité", explique Cédric Paulus du CEA Tech.
