1 Optimiser son approvisionnement en bois Le bois-énergie est une ressource plus contraignante que les énergies fossiles. Mais des solutions existent pour gérer au mieux l'approvisionnement d'une chaufferie, calculer son dimensionnement et rationnaliser son fonctionnement. Il n'y a pas de secret : ce sont les économies potentielles qui ont motivé l'installation des quelque 750 chaufferies au bois qui existent en France. Les plaquettes forestières par exemple, le combustible le plus couram-ment utilisé dans les grosses installations, sont vendues trois fois moins cher que le fioul. Les autres produits comme les connexes de scieries, les broyats de palettes ou le bois d'élagage ont des prix variables en fonction de leur disponibilité et de leur taux d'humidité. Au final donc, même si l'investissement de départ est plus élevé que pour les énergies fossiles, le temps de retour se situe entre dix et quinze ans en moyenne... à condition bien sûr d'optimiser son approvisionnement. « Étant donnée la faible densité énergétique du bois, le coût du transport dans le prix de ce type de combustible est de l'ordre de 30 % », explique Xavier Collin, responsable approvisionnement biomasse chez Idex. Il faut donc commencer par mener une étude du gisement local, dans un rayon de 50 à 100 km, pour s'assurer un approvisionnement de proximité. « Pour le réseau de chaleur d'Aix-les-Bains, qui alimentera, en brûlant 90 % de bois, près de 2 000 équivalents logements en 2015, j'avais au départ identifié une vingtaine de fournisseurs dans la région. Puis, sur la base du mix de combustibles qu'ils proposaient, j'en ai retenu trois, détaille Xavier Collin. L'intérêt d'avoir plusieurs fournisseurs est bien sûr de sécuriser son approvisionnement, mais aussi de ne pas exercer trop de pression sur un seul produit. Dernière précaution : ne pas choisir des fournisseurs exploitant la même zone, sur un même massif. » D'autant que la disponibilité réelle de la ressource est finalement mal connue. « Pour assurer le bon développement de la filière bois-énergie, il faudrait d'abord estimer exactement l'état du gisement, recommande Bruno de Monclin, président du Cibe (Comité interprofessionnel du bois énergie). C'est pourquoi, nous avons demandé à l'organisation interprofessionnelle France Bois Forêt de quantifier la ressource région par région, précisément. » Autre critère important lors de la sélection des fournisseurs : l'existence de plateformes de stockage. Plus proches des lieux de consommation que les sites de production de combustible, elles garantissent une réserve de bois facilement accessible, même en cas de problème de circulation ou de livraison, et sont complémentaires au silo de la chaufferie. Certains fournisseurs d'énergie ont même choisi d'intégrer ces plateformes à leur chaîne d'approvisionnement. Ainsi, pour la chaufferie à biomasse tout juste inaugurée à Mantes-la-Jolie (78), Dalkia s'appuie sur sa plateforme de Montesson, située à 40 km, et qui alimente toutes les chaufferies de l'entreprise en Île-de-France. « Avec la plateforme, le principe est simple : nous définissons le type de produit et la quantité de bois dont nous avons besoin, en l'occurrence 30 000 tonnes par an, composées à 75 % de plaquettes forestières et à 25 % de bois d'élagage. La plateforme se charge ensuite de notre approvisionnement, détaille Bruno Provost, chef d'unité d'exploitation chez Dalkia. Nous assurons grâce à ce système 70 % de notre approvisionnement et, pour le reste, nous avons signé des contrats avec deux fournisseurs indépendants. » Ces derniers, justement, s'organisent également pour monter leurs propres plateformes. Dans le Nord-Pas-de-Calais, l'association la Maison du bois les aide à créer des sites de stockage collectifs pour les plaquettes forestières. Une première installation a ouvert en 2012 ; elle alimente sept chaufferies... et permet de mutualiser les coûts de transports, de séchage et éventuellement de broyage. Parallèlement à la contractualisation de l'approvisionnement, il est indispensable de mener une étude poussée des besoins réels et des technologies disponibles. À Maromme (76), la ville a lancé un appel d'offres pour la création d'un réseau de chaleur qui couvrirait 90 % des besoins grâce à la biomasse. Deux grandes options étaient envisageables : prévoir une grosse puissance installée en biomasse ou une plus petite doublée d'un système de stockage. Et c'est cette solution, proposée par Cofely, qui a été retenue. « Nous avons défini les besoins énergétiques des différents abonnés que nous espérions et nous avons donc opté pour deux chaudières au bois, l'une de 7,5 MW, l'autre de 2,5 MW, avec une chaudière au gaz de 10 MW en appoint, retrace Patrick Jeannot, responsable des grands travaux chez Cofely. Et pour réussir à couvrir 90 % des besoins en biomasse avec seulement la moitié de la puissance installée, nous avons fait appel à l'hydroaccumulation. » L'idée : faire fonctionner les chaudières à biomasse même lorsque les besoins sont peu importants et stocker l'eau chaude excédentaire. Celle-ci peut ensuite rejoindre le réseau lorsque les besoins augmentent, évitant ainsi de faire appel au gaz. « Nous avons installé un condenseur sur les chaudières, ce qui permet de récupérer la chaleur des fumées et de fournir sur l'année 3 à 4 % de chaleur en plus à partir de la biomasse. La combinaison de ces deux systèmes va ainsi nous permettre d'assurer 92 % des besoins du réseau grâce au bois », poursuit le responsable des grands travaux. Le tout en ayant calculé au plus juste les investissements et les besoins. À Conchy-sur-Canche (62) en revanche, le surdimensionnement de la chaufferie à biomasse risque de poser problème. « La ville souhaitait raccorder à un réseau de chaleur alimenté au bois une salle multiactivité, une salle municipale, une école et un logement attenant. Nous lui avions proposé une chaufferie de 100 kW mais, sur les conseils d'un bureau d'études, elle a installé 150 kW, déplore Véronique Marien, de l'association A petits pas, qui accompagne les acteurs locaux sur les projets de chaufferie. C'est l'inconvénient des bureaux d'études non spécialisés dans la biomasse : ils ont l'habitude de surdimensionner les chaufferies au gaz ou au fioul sans que cela ait de conséquence. Mais avec une chaudière au bois, le surdimensionnement est synonyme de moins bon rendement et donc de maintenance supplémentaire. » Selon A petits pas, il est indispensable de former et sensibiliser les bureaux d'études sur le sujet, car le suivi de l'installation et de l'approvisionnement restent un élément-clé de la réussite du projet. Chaque livraison, tant sur la quantité que sur la qualité, doit soigneusement être vérifiée. « Peser 500 g du bois livré avant et après séchage au micro-ondes suffit à déterminer si le taux d'humidité contenu est bien conforme à celui qui a été fixé », explique Delphine Bellanger. Et une fois la routine installée, la chaufferie au bois n'a plus que des avantages, économiques et environnementaux. l 2 Diversifier les sources Des diverses ressources de la biomasse à la géothermie, en passant par les déchets, le mix énergétique de la production de chaleur peut se présenter sous bien des aspects. Produire de l'énergie renouvelable va de pair avec un principe simple : utiliser les ressources locales. C'est pourquoi le bois-énergie n'est pas la seule option pour la production de chaleur, même dans la catégorie biomasse. Hangest-sur-Somme par exemple, une commune de 700 habitants dans la Somme, vient d'installer une chaufferie de 100 kW, entièrement alimentée au miscanthus, pour chauffer la mairie, l'école et la salle des fêtes. Le miscanthus offre plusieurs avantages pour la production de chaleur. D'abord, son pouvoir calorifique inférieur (PCI) est intéressant : 4,4 kWh/kg, au lieu de 2,9 pour des plaquettes à 40 % d'humidité par exemple, ou 4,9 pour des granulés à 6 % d'humidité. « Un hectare de miscanthus permet d'alimenter une chaudière de 30 kW pendant un an, détaille Nicolas Willerval, directeur de Saelen Énergies, installateur de la chaudière. En plantant cette vivace, on s'assure d'une récolte annuelle pendant vingt ans. » Avec un coût du kilowattheure de 18 centimes en moyenne. Seule contrainte : s'équiper d'une chaudière capable d'éliminer le mâchefer produit lors de la combustion. Quant à la possible concurrence avec les cultures alimentaires, Nicolas Willerval ne la craint pas : « Le miscanthus ne fonctionne que sur une filière locale : il ne se transporte pas et il faut des champs à côté du site de consommation, ce qui le protège de la spéculation qu'ont connue les agrocarbu-rants. » Un exemple qui prouve cependant que cette ressource est particulièrement adaptée aux communes rurales. Pour les villes plus importantes en revanche, d'autres options sont envisageables. À Strasbourg, un projet de chauffage urbain alliant géothermie et biomasse fait appel au bois… et à la rafle de maïs. « L'Alsace dispose d'un gros gisement de maïs avec une particularité : le maïs est stocké pendant six mois après la récolte et n'est vendu qu'en mars. Du coup, lorsque l'on retire enfin les grains, la rafle a séché et ne contient que 12 % d'humidité… idéal pour produire de la chaleur », annonce Hervé Lamorlette, directeur général d'EBM Thermique, porteur du projet. D'autant qu'elle s'achète 20 % moins cher que la plaquette forestière. Les collectivités peuvent se tourner vers leurs propres déchets d'espaces verts, à condition de les transformer en combustible digne de ce nom. C'est le créneau sur lequel s'est positionnée l'entreprise Zeta Pellets, qui a mis au point un procédé transformant ces rebuts de biomasse en granulés pour chaudières. « Notre modèle économique actuel consiste à proposer aux syndicats intercommunaux d'investir dans une unité locale de production de granulés, en échange de quoi nous récupérons et traitons gratuitement leurs déchets verts », expose Étienne Frank, directeur de Zeta Pellets. Une première installation, financée à hauteur de 1,7 million d'euros par le Sived (Syndicat intercommunal pour la valorisation et l'élimination des déchets, dans le Var) et pour 1 million d'euros par Zeta Pellets a été inaugurée fin 2013. « Le Sived a calculé ce que lui coûtait jusqu'ici la collecte des déchets verts ainsi que le transport et l'évacuation chez un prestataire. En comparaison, il a étudié l'investissement dans notre technologie et est arrivé à un temps de retour de seulement cinq à six ans », retrace Étienne Frank. Zeta Pellets compte revendre ses granulés auprès des 16 communes du Sived avec un argument de poids : ils sont certes 10 à 15 % moins efficaces que les granulés de bois… mais ils sont également au moins 15 % moins cher (environ 200 euros la tonne, soit 40 euros le mégawattheure) et permettent la valorisation des déchets. Et il n'y a pas que ces rebuts qui ont de l'énergie à revendre. Les déchets ménagers sont eux aussi une source précieuse de chaleur. De nombreuses usines d'incinération se sont engagées dans des travaux pour valoriser une bonne partie de la chaleur produite par leurs fours et d'accéder au statut de centre de valorisation énergétique. À la clé, une TGAP réduite et des bénéfices liés à la vente de la chaleur ou de l'électricité. Le Siom (Syndicat mixte des ordures ménagères de la vallée de Chevreuse) a ainsi investi 25 millions d'euros en équipement pour pouvoir produire 105 000 MWh par an de chaleur, distribués par le réseau de la ville des Ulis, et 17 500 MWh par an d'électricité, vendus à EDF. « Avec les recettes générées, notre temps de retour sur investissements est estimé à seulement treize ans », se réjouit Julien Dupont, ingénieur au Siom. À Douchy-les-Mines, ce sont 2 millions d'euros que le Siaved (Syndicat interarrondissement de valorisation et d'élimination des déchets) a investi afin d'améliorer le captage de la chaleur de l'usine d'incinération. L'équivalent de 5 MW de chaleur supplémentaire est ainsi récupéré et sera distribué sur le réseau de chauffage urbain de Douchy-les-Mines à partir de cette année, ce qui représente 17 000 à 20 000 MWh par an. « Cela alimentera 1 408 logements ainsi que des bâtiments publics. Cette chaleur sera vendue au gestionnaire du réseau à 25 euros le mégawattheure, qui y ajoutera les frais de distribution et d'entretien du réseau. En moyenne, la facture des usagers devrait baisser de 19 % », se réjouit Bernard Nicoulaud, ingénieur en charge du centre de valorisation énergétique. Le syndicat compte même aller plus loin et étudie la récupération de la chaleur fatale pour l'alimentation de serres. « Installer un hydrocondenseur nous permettrait de fournir 30 000 MWh par an et donc d'alimenter 10 ha de serres. Nous espérons une mise en culture pour l'automne 2015 », annonce l'ingénieur. Enfin, pour les collectivités ayant la chance de se trouver dans une zone propice, la géothermie est, elle aussi, une source renouvelable de chaleur. En Île-de-France, Arcueil et Gentilly rejoindront ainsi en 2015 les quelque 35 sites de production déjà en fonctionnement. « Pour un tel projet, il faut commencer par identifier le nombre d'équivalents logements susceptibles d'être raccordés et en trouver au moins 6 000, énonce Sabine Moreau, ingénieure du projet au Sipperec, le syndicat intercommunal chargé de la mise en œuvre du projet d'Arcueil et Gentilly. Dans notre cas, nous estimons le potentiel à 10 000 abonnés, ce qui représente une consommation de 100 GWh par an. » Une pompe à chaleur géothermique de 10 MW et un appoint au gaz de 18 MW seront installés pour alimenter le réseau de chaleur. Car dans le cas des énergies renouvelables, c'est souvent là que se trouve l'astuce : étant donné le coût élevé de l'investissement, il est préférable de ne prévoir que la puissance nécessaire pour couvrir la consommation de base et de laisser par exemple le gaz se charger de répondre aux rares pics ou défaillances. Avec 50 à 60 % de la puissance maximale assurée par l'énergie renouvelable, il est possible de couvrir entre 80 et 90 % des besoins annuels à moindre coût. Bien penser et bien dimensionner son projet reste la clé du succès, quelle que soit la ressource. l 3 Souffler le chaud et le froid Tant qu'à produire de la chaleur, autant en profiter pour installer des systèmes réversibles, capables également d'assurer la climatisation. Produire de la chaleur renouvelable en hiver, c'est bien. Mais augmenter le rendement d'un système en produisant également du froid en été, c'est mieux. Certains porteurs de projet se tournent donc vers le « geocoo-ling » : l'utilisation des frigories du sol en été, inspiré de la géothermie, qui consiste à récupérer les calories du sol en hiver. C'est l'option retenue par EBM Thermique dans le cadre d'un réseau de chaleur urbain à Strasbourg. Celui-ci repose sur une combinaison originale de deux sources d'énergie : la biomasse et la géothermie. Un réseau à haute température utilisant la première assurera ainsi la production d'eau chaude sanitaire, tandis qu'un réseau à basse température faisant appel à la géothermie assurera le chauffage des bâtiments grâce à trois pompes à chaleur (PAC) de 700 kW chacune. Et en été, ces mêmes pompes assureront la circulation de l'eau fraîche du sol dans les planchers chauffants des bâtiments pour la climatisation. « Cela nous permettra de rafraîchir les logements au prix de 5 euros le mégawat-theure », annonce Hervé Lamorlette, directeur général d'EBM Thermique. Le tout en utilisant les technologies existantes pour produire chaud et froid. Le projet européen Ground-Med, qui rassemble une vingtaine de partenaires sur la période 2009-2014, poursuit un objectif clair : « Montrer que les PAC géothermiques peuvent atteindre en Méditerranée une haute efficacité, c'est-à-dire un SPF (Seasonnal Performance Factor) de 5 », expose Éric Auzenet, ingénieur recherche et innovation chez Ciat. Une installation pilote, comprenant une pompe à chaleur (PAC) de 26 kW raccordée à six sondes géothermiques, a été réalisée sur un bâtiment de Ciat, groupe industriel partenaire du projet, à Septème-les-Vallons (13). Le système semble assez classique, mais sa conception même permet d'augmenter son efficacité. « Nous savions qu'il fallait des températures de chauffage basses pour optimiser le rendement de la PAC, poursuit Éric Auzenet. Le seul moyen d'obtenir tout de même un chauffage performant était d'augmenter la surface des diffuseurs de chaleur. Nous avons donc opté pour des cassettes plafonnières qui font circuler l'air le long des murs et du plafond et permettent d'envoyer de grands volumes sans sensation de courant d'air. La plus grande surface de répartition de la chaleur compense les plus faibles écarts de températures ». Une astuce supplémentaire a consisté à utiliser ces mêmes diffuseurs pour climatiser le bâtiment en été. Les frigories rejetées par la PAC dans le sol en hiver (lorsqu'elle y pompe des calories) sont récupérées en été par une pompe hydraulique et rafraîchissent les locaux. Le projet a, dès le début, été pensé dans son ensemble et un gros travail de régulation et d'automatisation a été mené pour optimiser le fonctionnement de l'installation. Les résultats de cet essai sont attendus pour la fin de l'année, mais les premières observations semblent en ligne avec les objectifs. l