Etude du stockage d’énergie sous forme thermique


Enjeux/objectifs

Lors de la réalisation d’un projet d’aménagement, il est plus aisé de choisir des solutions courantes individuelles, ne nécessitant pas de montage technique/juridique particulier, ou pour lesquelles l’équation économique est facilement résolue à court terme. Mais ce choix engage le quartier et ses habitants sur plusieurs décennies. Il convient donc de bien comparer les différentes options afin de choisir celle qui offre le meilleur compromis, au regard d’un objectif d’aménagement durable.

L’ingénierie des réseaux de chaleur est amenée à innover. Réseaux basse température, ajustement automatique des températures, surisolation, canalisations souples préisolées, stockage thermique sont autant de techniques qui permettent de réduire le coût d’investissement et/ou de fonctionnement du réseau.

Aujourd’hui, il n’existe pas en France de modèle permettant à un réseau de chaleur ou de froid de collecter l’énergie produite par une multitude de producteurs individuels. Ceci pose des questions techniques et juridiques. Globalement, il s’agit de passer d’un modèle centralisé (une ou deux chaufferies, un réseau de distribution, une multitude de points de livraison) à un modèle diffus (une multitude de points de production reliés à une multitude de points de livraison).

Bien entendu, des bâtiments de différentes générations (RT2005, BBC, BEPos, ancien rénové, etc.) cohabiteront sur un même réseau ; celui-ci devra donc être capable d’accommoder l’ensemble des besoins, de s’adapter à une diminution des besoins lors de rénovations thermiques, et de corréler la production à la demande.

Inex effectue des travaux de recherche sur le plan technique des réseaux de chaleur décentralisée. Ainsi, nos études ont pour but de développer des innovations telles que l’abaissement des régimes de température des réseaux, le développement du stockage ou encore le développement de réseaux thermiques intelligents qui sont nécessaires pour permettre d’envisager des solutions.

Etat de l’art

Si le concept de smart grid ou réseau intelligent est souvent associé au réseau électrique, il s’applique également aux réseaux de chaleur. Le stockage d’énergie sous forme de chaleur est basé sur des technologies généralement jeunes et en cours de développement. Il devient donc aujourd’hui possible de coupler les réseaux de chaleur à des systèmes de stockage. Certaines sources de chaleur produisent toute l’année, sans qu’il soit possible d’arrêter la production ou sans que cela présente un intérêt économique ou environnemental. Le stockage peut être journalier (effacement des pics horaires), hebdomadaire (équilibrage entre les différents jours de la semaine), ou inter-saisonnier (stockage d’énergie en été pour la consommer en hiver).

Une des particularités du « Réseau de chaleur intelligent » développé est sa capacité à exploiter un large panel de sources énergétiques. La combinaison d’un grand nombre de sources d’énergie fonctionnant avec des régimes temporels différents, des puissances différentes, un caractère de plus en plus diffus sur les villes (augmentation du nombre de points de production/captation de chaleur) renforce le besoin pour le réseau d’être capable d’adapter son fonctionnement en temps réel.

Pour cela, les réseaux s’équipent de capteurs communicants, de sous-stations intelligentes, de régulateurs, le tout étant interconnecté avec les bâtiments (eux-mêmes de plus en plus intelligents), les capteurs météorologiques, les unités de stockage d’énergie, et les autres réseaux d’énergie (électricité, gaz).

Le smart grid thermique permet ainsi d’augmenter son efficacité énergétique globale et d’optimiser la part des énergies les plus vertueuses (locales, renouvelables, économiques) dans son mix énergétique.

Le film ci-après illustre la mise en oeuvre du ballon du ballon de stockage inter-saisonnier de chaleur du siège d’INEX en 2014. Tel un prototype, celui est équipé de capteurs permettant le suivi des rendements au cours du temps par les ingénieurs d’INEX.