Géothermie

Géothermie : le chauffage urbain responsable

Fin des années 60 :  dans un contexte géopolitique tendu, des forages sont réalisés dans le bassin parisien, à la recherche de pétrole. En lieu et place de l'or noir, on tombe sur le Dogger, une nappe phréatique héritée de la préhistoire, dont la température atteint en certains points 83°C – quelques degrés en-deçà de celle requise pour le chauffage. Le mouvement géothermique francilien prend son essor, les chocs pétroliers successifs au cours de la décennie suivante rendant enfin intéressants les lourds investissements nécessaires.

geothermie usages possibles

Une histoire de 30 ans

Fresnes fait partie des communes qui se lancent dans cette énergie propre. Le premier réseau de chauffage urbain par la géothermie, entièrement réalisé sur des fonds municipaux, est mis en service en 1986  ; il ne couvre alors qu'une partie des quartiers sud de la ville, qu'il fournit en eau chaude sanitaire (ECS) et en chauffage. L'appareil de production, constitué d'un doublet (deux puits d'extraction-injection) est installé sur la ZAC de la Cerisaie sud, à l'intersection des autoroutes A6 et A86.
À la fin des années 90, une extension du réseau sur le nord de la ville, en direction de la prison et des immeubles avoisinants, est mise en place et gérée par la Sofredith. Une dizaine d'années plus tard, un audit est réalisé et, fin 2010, une nouvelle délégation de service public pour l'ensemble du réseau est attribuée à Sofrège (Société fresnoise de géothermie), filiale dédiée du groupe Coriance, pour une durée inédite de 30 ans.

Des investissements massifs pour un mode de chauffage responsable

Pour remettre sur les rails un réseau en difficulté, puis l'élargir, de gros investissements sont en effet nécessaires : modernisation du réseau existant, forage d'un troisième puits de production, mise en place d'une pompe à chaleur permettant de valoriser au maximum la ressource, réalisation d'une chaufferie d'appoint, élargissement du réseau...

Au total, plus de 26 millions d'euros ont déjà été investis par Sofrège depuis 2010, avec des résultats concrets et visibles : un réseau accru de 2,7 km (+ 27 %), 40 points de livraison supplémentaires (+ 60 %), 2 841 nouveaux équivalents-logements (logements ou équipements publics) raccordés (+ 42 %)...

Une technologie d'avenir

Mais, si les investissements sont onéreux, il n'en demeure pas moins que la géothermie présente un nombre non négligeable d'avantages.

D'abord, à un niveau individuel, elle bénéficie d'un effet d'échelle important  : plus le nombre d'usagers est important, mieux est réparti la charge des investissements. Au final, la facture de l'usager est en moyenne de 15 % inférieure à une solution gaz, et jusqu'à 45% en cas de chauffage électrique individuel.

geothermie comparaison prix 2015

Et puis, à un niveau plus global, elle permet d'éviter le recours massif aux énergies fossiles et donc de limiter les émissions de gaz à effet de serre.
Le réseau de chauffage urbain fresnois a ainsi permis d'éviter la production de 10 441 tonnes de CO2 en 2016, soit l'équivalent des émissions annuelles de 8 700 voitures... « En cela, il s'agit d'une énergie particulièrement vertueuse et solidaire, souligne Régis Oberhauser, conseiller municipal délégué aux réseaux et à la géothermie. La lutte contre la pollution atmosphérique profite à tous, y compris à ceux qui ne sont pas raccordés au réseau et qui ne participent donc pas à l'amortissement de celui-ci. »
Elle constitue ainsi une réponse collective à la question du chauffage éco-responsable, à la différence de solutions individuelles comme le photovoltaïque et permet ainsi de lutter contre la précarité énergétique qui touche une partie croissante de la population française.

Un système de boucles

geothermie principe reseau chaleur geothermique
© geothermie-perspectives.fr, ADEME-BRGM

L'exploitation d'un réseau de géothermie nécessite une organisation bien particulière. En effet, l'eau contenue dans le Dogger est très fortement minéralisée, en sulfures notamment, ce qui la rend très corrosive. Son utilisation ne peut donc se faire que dans le cadre d'un circuit fermé : à Fresnes, le fluide caloporteur est puisé à une profondeur de 2 300 mètres et arrive en surface à une température de 74°C environ. Il y réchauffe, par le biais d'échangeurs thermiques en titane, l'eau circulant dans le réseau de chauffage primaire proprement dit (les trois circuits fermés acheminant l'eau à travers la ville jusqu'aux immeubles des abonnés), avant d'être réinjecté dans le sous-sol, à une température abaissée à 41°C. C'est la boucle géothermale, le circuit de chauffage primaire étant, lui, appelé “boucle géothermique”.

geothermie schema triplet fresnes

Cette technique des doublets (ou triplets, dans le cas de trois puits de forage, comme à Fresnes) permet de prévenir la dénaturation du fluide et d'en conserver les propriétés. De fait, en 40 ans d'exploitation du Dogger, aucune “bulle froide” n'est apparue : les températures relevées dans l'aquifère sont restées stables.

Toutefois, 74°C, ce n'est pas suffisant pour soutenir un réseau de chauffage urbain. Du fait du phénomène inévitable de perte en ligne, il faut élever la température à 95°C à la sortie de l'appareil de production. La température de la boucle géothermique est donc boostée grâce à deux outils extrêmement performants : une pompe à chaleur (PAC), installée en janvier 2014, qui permet de produire 4 kW de chaleur pour chaque kilowatt d'énergie électrique consommée, et une centrale de cogénération, construite dans les années 90 et modernisée par Sofrège, qui combine avec une efficacité optimale production d'électricité et d'énergie calorifique à partir de gaz.

geothermie principe cogeneration

L'eau du circuit géothermique est ensuite acheminée jusqu'à des sous-stations d'échange, où l'énergie thermique du réseau est livrée au bâtiment abonné. Le principe de fonctionnement de celles-ci est le même que pour l'échangeur thermique de la centrale : l'eau du circuit géothermique (réseau primaire) réchauffe l'eau du circuit local (réseau secondaire), avant de repartir vers la centrale. Un premier passage par la pompe à chaleur permet de grappiller quelques degrés supplémentaires, qui sont réinjectés dans le réseau ; puis l'eau est à nouveau chauffée par le fluide de la boucle géothermale.

geothermie reseaux et echangeur

Et comme une image vaut mille mots, le BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières, le service géologique national) propose une animation sur le fonctionnement d'un réseau de chaleur géothermique !

Les sous-stations remplacent donc les chaudières d'immeubles. Certains abonnés ont toutefois choisi de conserver une chaudière d'appoint, afin de pallier les inévitables incidents sur le réseau principal.

Heureusement, ceux-ci sont rares : ils se montaient à un total de 208 heures d'arrêt de production et de distribution en 2016, soit un taux de disponibilité de 98 %. « Vu la taille des tuyaux, les incidents sont toujours conséquents, déplore Jérôme Bello, responsable opérationnel de Sofrège. Nos équipes font toutefois des efforts considérables, en travaillant 24 heures sur 24, pour qu'ils soient résolus au plus vite quand ils se produisent. Mais nous comprenons tout à fait que, pour l'usager, cela paraisse toujours trop long. »

Et dans les appartements et équipements publics, la chaleur offerte prend en compte la sédentarisation et le vieillissement de la population et permet d'atteindre confortablement les 21 à 23°C, , bien au-delà des 19°C légaux. Pourtant, l'approche économe en énergie des abonnés et des usagers permet de maintenir la part en énergies renouvelables de la production, malgré l'extension du réseau.

Une chaleur vertueuse

Le chauffage contribue, selon les endroits, pour 40 à 50 % de la pollution atmosphérique, c'est-à-dire presque autant que les industries lourdes. Loin de ce constat accablant, la part combinée des énergies renouvelables que constituent la géothermie et la pompe à chaleur dans la production fresnoise de chaleur s'élève en effet à 56 % désormais, ce qui rend le réseau éligible à la TVA à 5,5 % – l'une des raisons derrière les tarifs si compétitifs proposés par Sofrège à ses abonnés.

La récupération thermique par la cogénération s'élevait quant à elle à 27 % en 2016, cependant que les chaudières à gaz représentaient 17 % de la production calorifique. Indispensables en cas de fortes demandes ou quand les températures extérieures tombent, elles font également office de secours du réseau en cas de défaillance des autres équipements. Afin de limiter les émissions de gaz à effet de serre que ce mode de production entraîne, elles sont équipées de dispositifs filtrants.

Le fioul, si polluant, a quant à lui complètement disparu de l'équation calorifère fresnoise. Les chaudières au fioul de la Peupleraie, par exemple, s'activaient dès que les températures extérieures étaient inférieures à 8°C en 2010 ; aujourd'hui, elles ne sont plus en usage que pour les contrôles règlementaires obligatoires.

geothermie-contribution energies 2016

Un fonctionnement unique

Une autre particularité caractérise le chauffage urbain fresnois. Les investissements initiaux ayant été réalisés sur des fonds municipaux, le réseau est de fait la propriété collective des habitants. Cela transparaît dès la facturation : l'énergie est facturée sur deux termes, désignés R1 et R2. Si R1 correspond à la consommation effective de l'usager, R2 pourrait être assimilé à un abonnement et reflète les frais fixes du réseau, partagés entre les abonnés.

Les usagers ne sont donc pas des clients du réseau, mais des copropriétaires. Le partage des responsabilités en est altéré. La relation se construit donc entre quatre acteurs ou groupe d'acteurs : la Ville, la puissance délégante et coordinatrice du service, Sofrège, l'exploitant du réseau, les abonnés (au nombre de 64 aujourd'hui, copropriétés, bailleurs sociaux et établissements publics) et les usagers, consommateurs finaux du service.

geothermie repartition abonnes 2016

Cette situation peu commune accroît encore l'exigence de transparence liée à une délégation de service public. Une logique dans laquelle s'inscrit parfaitement l'exploitant, en dépit de son statut d'opérateur économique privé. « Dans “délégation de service public”, il ne faut jamais oublier qu'il y a “service public” », insistent Jérôme Bello et son collègue Laurent Nogue, le chargé d'affaires de Sofrège. Rien d'étonnant, donc, à ce qu'il ait été récompensé du label Écoréseau de chaleur en décembre dernier !

Sofrège va ainsi bien au-delà de son rôle de fournisseur de service, en réalisant régulièrement des diagnostics sur la distribution d'eau chaude sanitaire et de chauffage au sein des bâtiments raccordés à son réseau. « Nous aidons à l'identification et à la résolution des problèmes, lesquels finiraient souvent par avoir un impact sur le réseau primaire, explique Jérôme Bello. Cela contribue à obtenir le niveau de satisfaction client –c'est-à-dire de service public– que nous visons. Nous estimons que notre statut de délégataire de service public nous donne un devoir de conseil vis-à-vis de nos abonnés. Et puis, il y a quelque chose de gratifiant quand l'un d'entre eux vous appelle en vous disant, “Je sais bien que ça ne relève pas de vous, mais j'ai un souci sur mon réseau secondaire, j'aimerais bien avoir votre avis... », sourit l'énergique responsable opérationnel.

Cette exigence de transparence explique également que la délégation de service public ait été confiée, non au groupe Coriance, mais à une filiale expressément créée pour gérer le réseau fresnois, qui remet chaque année à la Ville un rapport d'exploitation.

C'est également dans cet esprit qu'a été développée la communication vers –et surtout avec– les abonnés et usagers, qu'elle soit directe ou qu'elle s'inscrive dans le cadre de conseils consultatifs : la Commission consultative des services publics locaux d'abord, comme l'exige la loi. Mais l'audience de celle-ci étant jugée trop limitée, la Ville a mis en place un conseil consultatif dédié, sous le nom de Comité des abonnés et usagers de la géothermie, ayant pour mission principale « l'étude et la formulation de propositions sur tous les sujets relevant de ce service », avec comme objectif de « favoriser la transparence, la communication et l'amélioration de la gestion de ce service public. »

Un service d'intérêt public

En ce sens, les termes de la délégation sont très clairs. Il s'agit de « renforcer et pérenniser l'exploitation de la ressource géothermale, maîtriser les charges de chauffage pour les usagers du réseau, rendre cette chaleur disponible au plus grand nombre. »

Car le chauffage, qui représente 40 % des charges locatives ou de copropriété, c'est-à-dire 20 à 25 % du coût du logement, constitue souvent la variable d'ajustement du budget des familles. « Quand les prix de l'énergie augmentent, on commence souvent par couper le chauffage, parce que ça coûte trop cher. Mais ce faisant, on rentre dans une spirale infernale de précarisation : le logement devient humide, s'abîme, les conditions de vie de la famille se dégradent, parfois jusqu'à devenir indignes, voire dangereuses. Le chauffage, ce n'est pas qu'une question de confort : c'est une question de sécurité », s'enflamme Régis Oberhauser. Il y a donc un véritable enjeu de service public à garantir l'accès du plus grand nombre possible de Fresnois à un chauffage urbain accessible, basé sur des énergies renouvelables et vertueuses, qui permettent de limiter au minimum l'impact écologique de celui-ci.

Une réflexion sur l'avenir

C'est dans ce contexte, et alors que les objectifs pourtant ambitieux de la délégation de service public sont quasiment atteints, sept années à peine après sa mise en œuvre, que la Ville et Sofrège planchent, avec les abonnés et usagers existants ou prospectifs du réseau, à un schéma directeur à 15 ans.

Un questionnaire est ainsi proposé depuis septembre aux abonnés et usagers du réseau, actuels ou putatifs. Si vous êtes concerné, il n'est pas trop tard pour y répondre et chaque retour sera précieux pour permettre de mieux définir le réseau de demain.

Noa CHARTOIS