La chaufferie des Chartrons est installée à proximité de la station d'épuration, qui lui envoie ses effluents pour en extraire des calories.
© Photothèque Atlantic Guillot
Depuis 2014, le quartier des Bassins-à-Flot, à Bordeaux, est alimenté par deux réseaux de chaleur fonctionnant avec une chaufferie biomasse d'un côté et l'extraction de calories sur eaux usées de l'autre.
1. PROGRAMME : TROIS SOURCES D'ENR
La Métropole bordelaise mise depuis des années sur les réseaux de chaleur pour ses programmes urbains. D'importance stratégique, situé au nord de Bordeaux en bordure de la Garonne, le quartier des Bassins-à-Flot abrite la nouvelle Cité du vin. Cette nouvelle zone développée dans le cadre d'un programme d'aménagement ambitieux est irriguée depuis 2014 par deux réseaux de chaleur. La zone, qui couvre les quartiers Chartrons et Bacalan, comprendra à terme près de 845 000 m² de bâtiments à usage mixte. Sur les deux réseaux, l'objectif global en mix énergies renouvelables est de 70 %, dont 50 % provenant du bois énergie et 20 % des effluents de la station d'épuration. Le reste est évalué à 18 % en électricité et 12 % en gaz. La conception, le financement, la réalisation et l'exploitation ont été confiés à Énergie des bassins, filiale de Mixéner pour 60 % et d'EDF OS pour 40 %. Le projet bénéficie d'une subvention de l'Ademe.
Les deux chaudières gaz de la première tranche avec l'espace pour la troisième chaudière prévue en deuxième tranche.
Épuration, biomasse et géothermie
Ces réseaux tirent leurs calories et frigories de trois sources distinctes d'énergies renouvelables. Côté Chartrons, les calories sont récupérées sur les effluents de la station d'épuration (Step) Louis-Fargue et, côté Bacalan, la chaleur est fournie par une chaufferie à biomasse bois-énergie. Les deux réseaux sont aussi équipés de chaudières gaz en secours et en appoint. Enfin, une installation géothermique est prévue pour le rafraîchissement de la Cité du vin.
Côté Bacalan, la chaufferie est équipée d'une chaudière Compte-R bois énergie de 2,5 MW qui produit de l'eau chaude à 90° avec un stock tampon de plaquettes forestières de 4 jours à pleine charge. Avec la montée en charge des besoins, une deuxième chaudière biomasse de 3,5 MW est attendue en 2018. La puissance des chaudières gaz d'appoint prévue sur les deux tranches est de 19,5 MW. La Cité du vin demande pour sa part des besoins en rafraîchissement pour lesquels a été réalisée une installation géothermique produisant 1,3 MW de froid par l'intermédiaire de quatre forages de 32 mètres dans la nappe alluviale de la Garonne.
Echangeurs entre les circuits primaire et secondaire et départs et retours vers le réseau de chaleur.
Côté Chartrons, la chaufferie en sortie de la Step est équipée de deux échangeurs aux débits de 200 et 300 m³/heure et de chaudières gaz d'une puissance de 3,6 MW qui servent d'appoint et de secours. Les effluents, décantés et propres, arrivent en gravitaire depuis la Step et après passage dans les échangeurs sont renvoyés vers la Step avec un delta de température très faible de un ou deux degrés. Une deuxième tranche d'équipements est prévue sur 2017 avec un troisième échangeur et une troisième chaudière.
La boucle d'eau des chaudières est décorrélée du réseau secondaire par un échangeur en armoire (type Thermowave).
2. ÉTATS DES LIEUX : UN PROCESS INDUSTRIEL
Dans la chaufferie située côté Chartrons, à proximité de la station d'épuration (Step), deux échangeurs viennent extraire les calories des effluents de station pour alimenter le réseau en basse température. La chaufferie a été conçue avec l'aide du BET Cetab en concertation avec la Métropole lors de la construction de la Step. Les travaux ont été réalisés par l'entreprise générale EDF OS (Optimal Solutions) avec, en soustraitance, Hervé Thermique pour le lot CVC. « La température du primaire - les effluents - varie entre 10 et 30 °C et demande un appoint gaz quand elle est au plus bas, précise Cécile Hairault, directrice générale de Mixéner. La boucle du circuit secondaire demeure tempérée. Les PAC des sous-stations remontent la température de l'eau à un régime de chauffage basse température de 45/ 40 °C. » Une particularité du projet résidait dans le delta de températures très faible à l'échangeur avec un important débit d'eau à traiter.
Optimiser le débit
Une vanne KSB règle le débit sur l'arrivée des effluents qui viennent remplir une bâche de stockage tampon pour le primaire. « La vanne pour réguler l'arrivée des effluents et celle de sécurité sont les deux plus grosses vannes de la chaufferie, explique Grégory Marrier, responsable commercial chez Hervé Thermique. De marque KSB, elles doivent faire face à un fort débit et le couple demandé était trop important pour un moteur électrique. Nous sommes donc passés en motorisation pneumatique comme dans un process industriel. Du coup l'ensemble des vannes de l'installation, tant KSB que Diro pour les plus petites, sont pneumatiques. »
Vanne KSB réglant l'arrivée des effluents. Comme toutes les vannes de l'installation, elle est motorisée pneumatique.
Du fait de la qualité de l'eau, les deux échangeurs sont à canaux larges afin d'éviter un encrassement trop rapide. L'eau repart vers la Step avec des pompes Grundfos immergées avec variateur Danfoss. « Sur le secondaire, l'eau est tempérée au plus froid, à 7 °C, mais il faut l'envoyer au minimum à 12 °C aux PAC, qui, sinon, ne démarrent pas. Une cascade de pompes a été mise en place afin d'étaler le débit du secondaire », précise Muriel Leclerc. Des sondes de température sont placées à l'entrée des sous-stations afin de réguler les pompes réseau et optimiser le débit par rapport au delta de pression le plus défavorable.
Deux chaudières Atlantic Guillot gaz viennent en appoint et, en secours, une Varino à condensation de puissance 640 W et une LRR 52 à haut rendement de 3 MW. La chaudière à condensation démarre en instantané et peut fonctionner quasi en permanence, comme la plage de modulation du brûleur va de 8 à 100 %. La chaudière LRR est régulée avec une vanne 3 voies et une boucle et demande vingt minutes maximum pour démarrer. Là aussi, l'installation est régulée comme un process industriel avec une régulation Wago.
Le réseau de chaleur est tempéré, mais doit arriver à 12 °C minimum aux sous-stations pour que les PAC fonctionnent.
3. BILAN : UN DÉMARRAGE PROMETTEUR
En intégrant la chaufferie et les 107 sous-stations prévues au final équipées de PAC et d'échangeurs, l'investissement global pour les deux réseaux et les deux tranches est de 32 millions d'euros. Les deux réseaux (Bacalan et Chartrons) ont été réceptionnés en 2014. Début 2017, ils étaient à charge partielle à environ 40 % avec une montée en puissance.
« Sur ce projet, nous sommes accompagnés et subventionnés par l'Ademe avec un bilan à établir qui mesure le taux d'ENR, le taux de charge, le bilan CO2, etc. Nous avons un Titre V pour Bacalan, mais pas pour les Chartrons, où la production est à la fois en chaud et en froid », précise Jean Domergue, directeur général de l'Énergie des Bassins. La basse température est compatible avec les besoins des nouvelles constructions du quartier des Chartrons.
« Avec une alternance des générateurs entre les effluents, le gaz et la cascade mise en place avec les PAC, la conception retenue permet d'être modulable, précise Muriel Leclerc, ingénieur responsable études et exploitation chez Mixéner. Le fait de distribuer l'eau basse température permet de diminuer les pertes thermiques sur le réseau secondaire, qui a un gros débit avec un diamètre important des conduits, mais n'a pas besoin d'être isolé. La production décentralisée en sous-stations permet de remonter la température au plus près des besoins. » À terme, environ 8,4 MW de pompes à chaleur et d'échangeurs seront décentralisés en sous-stations côté Chartrons.
Une deuxième tranche de travaux pour 2017
« La première année d'exploitation à charge représentative a couru du 1er octobre 2015 au 20 septembre 2016. Le taux d'ENR a atteint 88 %, mais l'hiver a été doux et la montée en charges était partielle », signale Éric Destarac, directeur communication chez Mixéner. Au 30 septembre, sur 845 000 m² prévus, 340 000 étaient construits (soit 40 %), pour une puissance souscrite de 18 MW pour 41,7 MW prévue à terme.
Côté Chartrons, 2,48 km de réseau étaient construits et 16 sous-stations raccordées (dont 9 en service) sur 40 prévues au total, et 24 étaient raccordées côté Bacalan. Une deuxième tranche est prévue sur 2017, avec un troisième échangeur de 500 m³/h et une troisième chaudière de 3 MW.
