Alors que les villes continuent de s'efforcer de réduire leur empreinte environnementale, la densification des réseaux de chauffage urbain et leur conversion à des sources d'énergie à faible émission de carbone constituent une stratégie à fort impact. Il est temps de passer à la vitesse supérieure.
Qu'est-ce que le chauffage urbain ?
Le chauffage urbain (DH) est un système permettant de distribuer la chaleur produite dans un lieu centralisé via un réseau de canalisations isolées pour répondre aux besoins de chauffage des habitations et des locaux commerciaux. Il représente environ 10 % de l'approvisionnement en chaleur dans l'UE.
Les réseaux de chauffage urbain devraient bénéficier d'un coup de pouce grâce à un projet de législation européenne exigeant que toutes les municipalités de plus de 50 000 habitants élaborent des feuilles de route pour la décarbonisation du chauffage et du refroidissement.
Tendances actuelles
Les systèmes de chauffage urbain existent depuis la fin des années 1870, mais principalement dans des zones densément peuplées où la demande en chaleur est élevée et constante. Il y a eu trois grandes générations : le passage de la vapeur à l'eau chaude comme vecteur énergétique après la Seconde Guerre mondiale (systèmes soviétiques), puis le passage de la haute température à la basse température et aux combustibles alternatifs après la crise pétrolière de 1973 (systèmes scandinaves).
Jusqu'en 2021, de nombreux pays de l'UE avaient prévu de convertir leurs systèmes de chauffage urbain en systèmes de cogénération au gaz naturel, car ceux-ci produisent environ la moitié des émissions responsables du réchauffement climatique par rapport au charbon. Cela aurait constitué un moyen rentable d'atteindre les objectifs climatiques de l'UE. Cependant, face à la flambée des prix du gaz en 2022, aux vives inquiétudes concernant la sécurité d'approvisionnement en gaz naturel et aux nouvelles preuves d'émissions fugitives de méthane, ces plans sont en cours de révision.
Plus de 90 % du chauffage urbain mondial est produit par la Chine, la Russie et l’Europe, la Chine affichant la plus forte croissance depuis 2000, avec un volume qui a plus que quadruplé en 2020. La Chine est responsable de plus de 35 % de la production mondiale de chauffage urbain, ce qui en fait le plus grand producteur mondial. Les États-Unis et la Corée connaissent également une croissance rapide de leur production de chauffage urbain, celle-ci ayant pratiquement doublé depuis 2000.
Production de chauffage urbain par région, 2020, et intensités de carbone moyennes mondiales de l'approvisionnement en chauffage urbain dans le scénario « zéro émission nette », 2020-2030
Mix énergétique
Même si de nombreuses villes installent désormais des systèmes de chauffage urbain à faibles émissions de carbone, environ 90 % de la production mondiale de chauffage urbain repose sur des combustibles fossiles, principalement le gaz naturel et le charbon, qui représentent actuellement respectivement environ 30 % et 26 % du mix énergétique, selon les chiffres du secteur à l'échelle de l'UE.
Le chauffage urbain permet d'intégrer des sources d'énergie flexibles et propres dans le mix énergétique ; les systèmes de chauffage urbain peuvent donc jouer un rôle significatif dans la décarbonisation du secteur du chauffage. De plus, l'électrification des pompes à chaleur pourrait jouer un rôle important dans la transition vers le scénario « zéro émission nette » d'ici 2050. Les pompes à chaleur réversibles fonctionnant avec des systèmes de distribution d'eau à température proche de celle du sol pourraient constituer la base des systèmes de « chauffage urbain froid » de nouvelle génération, utilisables en hiver comme en été.
Grâce aux améliorations technologiques continues, les modèles de chauffage urbain actuels sont 2,2 à 4,5 fois plus efficaces que les chaudières à gaz. Et si elles étaient adoptées à l'échelle mondiale, les pompes à chaleur pourraient contribuer à réduire les émissions annuelles mondiales de CO2 de plusieurs gigatonnes.
Un potentiel inexploité
Malgré toutes ces options sur la table, le potentiel du chauffage urbain à faible émission de carbone reste largement inexploité et les systèmes existants doivent être adaptés pour répondre aux nouvelles conditions de distribution d'eau à basse température et aux nouveaux systèmes d'échange thermique.
L'une des préoccupations est qu'une partie de la chaleur produite est perdue pendant le processus de distribution, juste avant la livraison, avec des pertes allant de 10 % à 30 %. De nombreux réseaux existants distribuent aujourd'hui la chaleur par des canalisations utilisant de l'eau sous pression à des températures de distribution supérieures à 80 °C ; par conséquent, la rénovation de ces réseaux vers des températures de fonctionnement plus basses peut contribuer de manière significative à réduire les pertes de chaleur, avec des valeurs cibles inférieures à 10 %. Cela peut être réalisé grâce à l'isolation préfabriquée des canalisations et à la modernisation des échangeurs de chaleur.
Dans cette optique, le projet KeepWarm, financé par le programme Horizon 2020 de l'UE, vise à accélérer la modernisation des systèmes de chauffage urbain en Europe de l'Est et à présenter plusieurs études de cas dans la région. REWARDHeat est un autre projet qui cherche à démontrer la viabilité d'une nouvelle génération de réseaux de chauffage et de refroidissement urbains à basse température en récupérant la chaleur renouvelable et la chaleur résiduelle à basse température dans les environnements urbains.
Il est essentiel de veiller à ce que ces projets de modernisation soient planifiés, exécutés et mis en service sans retouches et à un rythme accéléré.
Il est essentiel de minimiser l'exposition au risque pour les travailleurs et le grand public, de réduire au minimum les perturbations dans l'espace public et de réduire les émissions de CO2 aussi rapidement que possible.
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