» » » Les énergies fatales : revaloriser les pertes, facteur incontournable du bâtiment économe.

Les énergies fatales : revaloriser les pertes, facteur incontournable du bâtiment économe.

Récupérer et réutiliser l’énergie qui quitte les bâtiments devient une réalité économique qui donne naissance à des projets variés et pérennes, en neuf comme en rénovation.

En France, le contexte actuel est désormais favorable et balisé : un amendement proposé par la Commission énergies renouvelables et bâtiment du Syndicat des énergies renouvelables a été retenu (titre V, article 23 A). Il permet d’inscrire pleinement la production d’énergie de récupération dans l’ensemble des textes relatifs à la construction et à l’urbanisme, et en particulier dans les réglementations thermiques, énergétiques et environnementales des bâtiments, y compris des labels de performance, et ce au même titre que la production d’énergie renouvelable.

L’énergie fatale issue du refroidissement des datacenters, une source permanente d’énergie.

Refroidissement d'un datacenter
Refroidissement d’un datacenter

Sachant que la consommation en électricité d’un datacenter représente l’équivalent d’une ville de plusieurs dizaines de milliers d’habitants, il semble indispensable de récupérer et revaloriser localement toute la chaleur dissipée par ces datacenter. Cependant, ce procédé n’est toujours pas un réflexe dans le domaine.

Et pourtant ! Plus d’un tiers de l’énergie consommée par un datacenter l’est au niveau de son système de refroidissement (image ci-contre). Refroidissement des serveurs qui est en fait un simple transfert de chaleur de l’intérieur vers l’extérieur du datacenter. N’oublions pas que cette chaleur perdue peut contribuer à la création d’îlots de chaleur en été.

Les solutions pour réduire les impacts des datacenters se développent suivant quatre grandes problématiques :

  • Sobriété énergétique: ne consommer que l’énergie nécessaire,
  • Efficacité énergétique: mieux consommer l’énergie,
  • Valorisation de l’énergie fatale par récupération: éliminer le gaspillage,
  • Valorisation EnR: en suivant les étapes précédentes, une production d’énergie uniquement réalisée à partir de sources renouvelables peut s’envisager.

En France, Val d’Europe récupère la chaleur de son datacenter pour alimenter un réseau de chaleur se situant en limite de propriété. Citons également un datacenter à Aubervilliers  où une partie de la chaleur récupérée est utilisée pour chauffer une serre. En Europe, à Helsinki, un datacenter de 2MW chauffe l’équivalent de 1000 appartements.

Exemple de Réalisation (cliquez pour consulter) :

La Rénovation énergétique de la Maison de la RATP : une division par 2 de la consommation énergétique. 

Pourquoi pas demain systématiser la réalisation d’une étude des besoins de chaleur dans l’écosystème local d’un datacenter et soumettre les permis de construire d’un système de valorisation de chaleur non anecdotique basé sur un ratio (chaleur récupérée/ chaleur émise) ?

Dépolluer les eaux usées et traiter les déchets organiques tout en produisant de l’électricité.

PBR vertical
PBR vertical

La société Ennesys a construit son projet sur la base de l’économie circulaire : en dépolluant les eaux usées, elle produit de l’énergie et réduit ses déchets.

Un photobiorécateur (image ci-contre) contient un substrat liquide (eaux usées, déchets et  CO2) dans lequel on met en culture du phytoplancton (algues). Celui-ci est exposé au soleil. Au bout de 48 à 72h, la concentration en algues (3%) est satisfaisante et la filtration se met en marche. Les algues sont ensuite méthanisées par le système et sont transformées en biogaz, réutilisé pour produire de l’énergie. L’eau en sortie peut être réutilisée dans les sanitaires, pour le lavage ou l’arrosage. « Notre procédé s’applique aussi bien à la ville durable (notamment les zones de forte intensité urbaine), qu’aux effluents industriels des industries polluantes comme les brasseries ou papeteries, ou bien encore les sites isolés (zones reculées ou isolées sans accès à de l’eau douce et/ou propre) », précise Pierre Tauzinat, président général de Ennesys.

Application en site isolé, le cas des îles Maldives:

Le projet consiste à la réalisation d’une station mobile autonome pour recycler et traiter les déchets organiques (issus de la nourriture, des eaux usées…) afin de récupérer, en plus d’une eau dépolluée, l’énergie nécessaire à l’alimentation d’une centrale de désalinisation d’eau de mer.

Données clés du projet :

  • Capacité de recyclage pour une population de 500 personnes : 75m3 d’eau/jour et 600m3 de déchets organique.
  • Retour sur investissement estimé à 3 ans.
  • Avril 2015 : réalisation d’un site entièrement autonome en énergie avec un pilote.
  • Prévu : 5 installations en 2016 et 70 autres d’ici mai 2019.
  • Pas de nuisances olfactives et volume de l’installation est restreint (équivalent volume d’un semi-remorque).

Pour le cas de « l’île-hôtel » aux Maldives, le méthaniseur produit la chaleur qui est utilisée pour les besoins en ECS et lingerie sur l’île.

En France, le même type d’installation pourrait être mis en place. En effet, plus de 1.5 milliard de litres d’eau par jour sont évacués par la chasse d’eau

« Avec la croissance urbaine énorme en Chine, ce processus est extrêmement intéressant pour réduire les besoins en eau et traiter de façon locale et simple la gestion des eaux à dépolluer, quelle que soit leur origine (grise, noire, industrielle). En France, le vecteur de décision pour ce type de projet est pour l’instant plutôt lié à un positionnement d’image durable, la problématique de récupération de l’énergie fatale et de dépollution au plus près de la source n’étant pas encore complètement d’actualité. Nous espérons que la loi sur la transition énergétique va contribuer à changer la donne, notamment en autorisant la méthanisation en zone urbaine », conclut Pierre Tauzinat.

Récupération d’énergie des eaux usées, des procédés répandus et efficaces.

Des millions de kilowattheures d’énergie thermique s’évadent toute l’année par les canalisations d’eaux usées. La récupération de cette énergie fatale est possible via une pratique connue mais pas assez répandue en France, et pour laquelle d’autres pays comme la Suisse ou le Canada ont acquis une expérience.

Il est possible d’économiser 25% sur une chauffage et ECS à gaz condensation. Deux technologies, utilisables en neuf (titre V) comme en rénovation, peuvent remplir cette fonction :

  • Système avec échangeur à plaque: coût à l’achat élevé, permet une meilleure efficacité mais impose plus de maintenance.
  • Système échangeur cuivre Power Pipe (enroulement de cuivre autour de la tuyauterie) : retour sur investissement rapide.

Suivant les systèmes, on récupère un peu plus de 50% de la chaleur des eaux et cela peut aller jusqu’à 70%.

Exemple d’un hôtel à Paris d’une capacité de 50 chambres, muni de 7 Power Pipe sur le tuyau d’évacuation de 100 mm. Une économie sur l’étiquette énergétique d’environ 10 kWhEp/m²/an (en valeur RT 2012) pour un coût inférieur à 20 000 € hors pose. Plus de 25% d’économie si l’on tient compte des eaux de la buanderie (hors calcul RT). TRI en moins de 18 mois.

ERS_Valenciennes_Matisse
ERS_Valenciennes_Matisse

Un autre système, conçut par Biofluides Environnement, propose de répondre à 100% du besoin ECS avec la récupération thermodynamique des eaux usées (eaux grises et eaux grasses de vaisselles), aussi bien pour des logements, que pour des cantines-restaurant ou processus industriels. Cette installation est composée d’un système cuve autonettoyante et PAC associé (COP obtenu de 4,2). « Nous avons trois tailles de cuves différentes qui peuvent être installées en série, et pour un immeuble de 100 logements, le système occupe environ 15m².» indique Jean Sobocinski, ingénieur conseil Biofluides Environnement. Le fait d’installer l’ERS apporte aussi des économies en plus car la puissance de la chaudière est moindre du fait de la couverture à 100% des besoins d’eau chaude, ajoute-t-il. L’investissement initial est certes plus important qu’avec une énergie fossile, mais les coûts d’exploitation sont plus faibles. Signalons également que le système peut être réversible et apporter de la fraîcheur en été.

Exemples de réalisations :

  • Site de SA Hainaut Groupe GHI (Aulnoy-lez-Valenciennes) :

Le système ERS installé pour un immeuble composé de 47 logements pour une surface de 2 900 m², fournit 100% de l’ECS à 55°C avec un COP de 3,9. Seule une journée de maintenance est nécessaire. En 4 mois, l’ERS a fourni 12,5 MWh pour une consommation de la PAC de 3,2 MWh.

  • L’éco-quartier Boule/Sainte Geneviève de Nanterre:

Le principe de récupération est similaire (échangeur situé sur la canalisation d’égout associé à une PAC de 800 KW) et permet de chauffer l’éco-quartier à 39% via la valorisation des eaux usées.

Récupérer la chaleur dégagée par un panneau photovoltaïque pour chauffer l’habitat.

Cela est possible avec une circulation d’air sous les panneaux photovoltaiques, assurée grâce à un réseau de gaines installé dans les combles et un système de ventilation adapté. L’air préchauffé peut aussi être utilisé en couplage avec un ballon thermodynamique. Appelé encore « panneau hybride », c’est le procédé retenu par la société nantaise Systovi, qui réalise près de 70% de son chiffre d’affaire avec son système R-Volt basé sur ce principe.

Jean Charles Lohe, bailleur social à Lorient (LB Habitat), qui a réalisé la mise en place de la solution (R-Volt Option ECS – Centrale aérovoltaïque couplée à une production d’eau chaude sanitaire) sur un petit collectif HLM de 4 appartements, indique : « L’avantage pour nous, c’est qu’on assume une partie du financement des travaux grâce aux panneaux photovoltaïques et à la revente d’électricité. L’avantage pour les locataires, c’est qu’ils réalisent des économies d’énergie au niveau du chauffage et de la consommation d’eau chaude sanitaire. L’ensemble nous permet d’améliorer nettement l’efficacité thermique globale des logements. »

La puissance de l’installation électrique est de 12 KWc pour une puissance thermique de 25,2 KW. Une efficacité thermique importante qui va au-delà de la performance d’une ventilation double flux : pour une température extérieure de 5°C en décembre, par temps nuageux, l’air insufflé est à 22,5°C pour un débit qui peut être modulé et atteindre jusqu’à 400 m3/h. Une efficacité et un confort salués par les locataires de la résidence de LB Habitat.

Conclusion

Des solutions matures associées à des processus innovants, un contexte désormais plus favorable avec la loi de transition énergétique, le bond en avant réglementaire nécessaire avec l’objectif du bâtiment positif, sont autant de facteurs favorables au développement de solutions de récupération des énergies fatales.

Répondre