Val-de-Marne : comment ce réseau de chaleur compte atteindre 85 % d’énergie renouvelable

Le réseau de chaleur de L’Haÿ-les-Roses, dans le Val-de-Marne, fait partie d’un des plus grands réseaux de chaleur européens et s’étend également sur Villejuif et Chevilly-Larue. Il est la propriété du Syndicat intercommunal à vocation unique (Sivu) pour la géothermie de Chevilly-Larue, L’Haÿ-les-Roses et Villejuif, géré et exploité par la SEMHACH.

En mars 2014, avec l’entrée de la ville de Villejuif dans son capital, cette dernière est devenue une SPL, une société publique locale, consacrée à la production d’énergie, à l’exploitation et à la maintenance du réseau de chauffage urbain qui dessert les trois villes.

Ce réseau alimente aujourd'hui l'équivalent de 45.000 logements en chauffage et eau chaude sanitaire, soit une production d’énergie de 200 térawattheures par an, à 80 % d’origine renouvelable (géothermie + pompes à chaleur) en 2025. Les exploitants visent dorénavant 85 % d’origine EnR en 2028 ou 2030.

Quatre pompes à chaleur haute température

Le réseau de la SEMHACH était initialement alimenté par trois centrales de géothermie d’une puissance unitaire de 12 mégawatts thermiques avec des forages descendant à 1.800 m, complétées par deux unités de cogénération à turbine à gaz de 8 MW thermiques et 5,5 MW électriques chacune, ainsi que par des chaudières à gaz.

Lorsqu’en 2018, la fin du contrat de cogénération C16 a été annoncée pour une mise à l’arrêt au 21 février 2021, l’exploitant du réseau s’est mis à la recherche d’une solution de production de chaleur alternative. La plus simple était des chaudières gaz de grande puissance, dont le coût en 2019 était tout de même évalué à 500.000 à 600.000 € pièce, fournie, posée et raccordée.

Mais en 2019, le Sivu a choisi une autre solution, environ quatre fois plus chère que les chaudières gaz : des pompes à chaleur Carrier de forte puissance et capable de produire de l’eau à haute température.

De gauche à droite : Mélanie Nowak, présidente du Sivu pour la géothermie à Chevilly-Larue, L’Haÿ-les-Roses et Villejuif ; Geoffrey Evesque, directeur de la SEMHACH ; Maxime Gobin, directeur commercial France de Carrier ; et Augustin Bouet-Mouttet, vice-président du groupe Hellio. © Pascal Poggi pour XPair

Comme l’explique Mélanie Nowak, présidente du Sivu pour la géothermie à Chevilly-Larue, L’Haÿ-les-Roses et Villejuif : "Si ce choix apparaît évident aujourd’hui, au cœur d’une nouvelle crise énergétique, ce projet apparaissait en 2019 comme très important en termes d’investissements par rapport aux solutions conventionnelles. La valorisation des Certificats d’économies d’énergie (CEE) par Hellio nous a permis d’autofinancer une large partie de ces investissements, conduisant à atteindre l’un de ses objectifs principaux : produire une énergie locale à fort taux d’énergies renouvelables et à un prix inférieur aux autres énergies."

Geoffrey Evesque, directeur de la SEMHACH, explique pour sa part que l’investissement dans ces PAC eau/eau constitue un tournant majeur dans l’accélération de la production géothermique de leur réseau de chaleur. La fin des contrats réglementés de vente d’électricité avec EDF leur a imposé de repenser une partie de la production énergétique. Les pompes à chaleur représentent une solution énergétique peu carbonée et pilotable, et augmentent de fait le taux de production d’EnR, tout en ayant un coefficient de performance (COP) significatif.

Maxime Gobin, directeur commercial France de Carrier, indique pour sa part : "Avec l’installation d’une solution haute température Quattro composée de 4 pompes à chaleur 61 XW, Carrier apporte une réponse technologique permettant de valoriser pleinement la ressource géothermale tout en réduisant significativement le recours aux énergies fossiles. Ce projet illustre concrètement notre capacité à accompagner les acteurs territoriaux dans leur transition énergétique, en combinant performance thermodynamique, continuité de service et pilotage intelligent des installations."

Les quatre PAC sont montées en série, ce qui augmente la puissance restituée et réduit l’investissement de 30 % par rapport à une seule machine devant assurer la totalité des 14 MWh qu’elles fournissent.

Fournies par le Groupe Carrier, ces quatre PAC eau/eau sont raccordées au circuit primaire de chauffage en aval de la géothermie, et avant les échangeurs de chaleur entre le primaire et le secondaire. Elles génèrent ainsi une puissance supplémentaire de 14 MWh, avec une consommation électrique limitée en raison de leur COP élevé : pour 1 MWh de chaleur produite, moins de 0,25 MWh d’électricité est nécessaire à leur fonctionnement. © Pascal Poggi pour XPair

Il s’agit de PAC eau/eau Carrier AquaForce Puretec, fabriquées à Montluel (Ain), équipées de compresseur à vis bi-rotor, chacune chargée de 195 kg de réfrigérant HFO R-1234ze. Chaque PAC absorbe une puissance électrique de 334 kW, pour une puissance calorifique nominale de 2.500 kW et une température de départ d’eau de 85 °C. Elles fonctionnent de novembre à avril. © Pascal Poggi pour XPair

Des CEE pour 1,4 million d'euros

L’étude a commencé en 2020 et les PAC ont été livrées fin 2021. Les quatre unités de Carrier à l’Haÿ-les-Roses ont été mises en service en 2022, quatre autres sont installées à Chevilly-Larue et deux autres sont en cours d’installation à Villejuif. Pour contribuer au financement de l’opération, dont personne n’a accepté d’indiquer le montant, le Groupe Hellio, spécialiste des solutions de maîtrise de l’énergie et délégataire CEE, a monté deux opérations spécifiques pour mobiliser 1,4 million d'euros de primes CEE, 700.000 € pour Chevilly-Larue et 700.000 € pour L’Haÿ-les-Roses, réduisant significativement le reste à charge de ce projet.

Les opérations d’économies d’énergie qui ne correspondent pas à des fiches d’opérations standardisées peuvent se voir attribuer des CEE dans le cadre d’opérations dites "spécifiques" qui répondent à un besoin "sur-mesure". En l’occurrence, selon Augustin Bouet-Mouttet, vice-président du Groupe Hellio, le délégataire a dirigé des études en amont de l’opération durant trois mois, monté un dossier, l’a présenté à l’Ademe (Agence de la transition écologique) ainsi qu'à la DGEC (Direction générale de l’énergie et du climat du ministère de la Transition écologique).

Après la mise en service, une période de mesures de six mois a eu lieu, suivie à nouveau d’une étude des mesures pendant deux mois pour vérifier que les résultats attendus étaient bien atteints. Enfin, l’État a mené un an d’instruction du dossier avant de valider la quantité de CEE générés. Les prévisions de résultats financiers ont été largement dépassées, grâce à l’augmentation des prix du gaz due à l’invasion de l’Ukraine par la Russie, puis à la guerre contre l’Iran.

L’installation des pompes à chaleur Carrier a été rentabilisée en six mois seulement. Aujourd’hui, le réseau fonctionne à 75 % grâce à la géothermie qui fournit de l’eau à 70 °C, à 15 % grâce aux PAC qui montent la température d’eau à 85 °C et encore à 10 % à l’aide des chaudières à gaz et de la cogénération pour les 10 °C de plus nécessaires en hiver. La température de départ du réseau atteint en effet 95 °C en hiver, 85 °C hors période de chauffage pour la production d’ECS. La température de départ pourrait monter à 100-110 °C si nécessaire.

La géothermie est particulièrement discrète en surface. Le bâtiment ne contient que les échangeurs de chaleur et les circulateurs primaires et secondaires. Le MWh de chaleur géothermique est vendu 25 € TTC aux clients du réseau de chaleur, tandis que l’appoint est facturé 122 € TTC/MWh. © Pascal Poggi pour XPair

Les cogénérateurs, équipés d’une turbine à gaz, fonctionnent toujours, mais la SEMHACH a conclu un contrat avec un agrégateur et ne met ses cogénérateurs en service que lorsque ce client a besoin d’électricité. Les fumées du cogénérateur sortent à 500 °C et sont récupérées dans un échangeur qui alimente le réseau de chauffage urbain. Lorsqu’ils sont en fonctionnement, selon les besoins d’électricité de l’agrégateur, les cogénérateurs ont priorité sur les autres moyens de production de chaleur du réseau. © Pascal Poggi pour XPair