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ETUDE DE FAISABILITE SUR LE POTENTIEL DE DEVELOPPEMENT DES ENERGIES RENOUVELABLES DE LA ZAC DE BELVEZE ET BELLES – MARSEILLAN (34)
1. Préambule ...................................................................................................................................................... 3
2. Glossaire ........................................................................................................................................................ 4
3. Analyse du site : Présentation du projet de la ZAC Belvèze et Belles ...................................................... 5
4. Besoins énergétiques .................................................................................................................................... 7
4.1. Calcul des besoins énergétiques ........................................................................................................ 7
4.2. Le scénario RT 2012 ............................................................................................................................ 7
4.3. Hypothèses de répartition des besoins en énergie ........................................................................... 7
5. Sources énergétiques actuelles ................................................................................................................... 9
5.1. Réseau électrique ................................................................................................................................ 9
5.2. Réseau de gaz .................................................................................................................................... 10
6. Sources potentielles d’énergies renouvelables ........................................................................................ 11
6.1. Définition juridique des énergies renouvelables et de récupération ............................................. 11
6.2. Identification des énergies renouvelables locales .......................................................................... 11
6.3. Contraintes régionales & locales ...................................................................................................... 12
7. Évaluation du potentiel des énergies renouvelables ............................................................................... 14
7.1. Solaire ................................................................................................................................................. 14
7.2. Éolien .................................................................................................................................................. 20
7.3. Géothermie basse, moyenne et haute énergie ............................................................................... 22
7.4. Pompes à chaleur .............................................................................................................................. 23
7.5. Biomasse ............................................................................................................................................ 25
8. Eclairage public ........................................................................................................................................... 30
8.1. Enjeux et rôle de l’éclairage public ................................................................................................... 30
8.2. Quelques préconisations .................................................................................................................. 31
9. Réseau de chaleur ...................................................................................................................................... 32
9.1. Principe de fonctionnement d’un réseau de chaleur ...................................................................... 32
9.2. Contexte ............................................................................................................................................. 32
9.3. Etude technico-économique ............................................................................................................. 33
10. Synthèse ................................................................................................................................................. 34
10.1. Etat des lieux des énergies renouvelables ...................................................................................... 34
10.2. Energies envisageables pour le projet de la ZAC de Belvèze et Belles ......................................... 35
10.3. Energies peu adaptées pour le projet de la ZAC de Belvèze et Belles .......................................... 36
10.4. Besoins énergétiques futurs - scénario d'opportunités ................................................................. 37
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Ce document présente l’étude de faisabilité sur le potentiel de développement des énergies renouvelables pour le projet de ZAC de Belvèze et Belles sur la commune de Marseillan dans l’Hérault.
La première loi issue du Grenelle de l’Environnement, adoptée par l’Assemblée nationale le 29 juillet 2009, définit 13 domaines d’actions visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Parmi ces domaines d’intervention, le recours aux énergies renouvelables est particulièrement mis en avant. L’article 8 de la Loi Grenelle I modifie notamment l‘article L300-1 du Code de l’urbanisme en précisant que :
« Toute action ou opération d'aménagement faisant l'objet d'une évaluation environnementale doit faire l'objet d'une étude de faisabilité sur le potentiel de développement en énergies renouvelables de la zone, en particulier sur l'opportunité de la création ou du raccordement à un réseau de chaleur ou de froid ayant recours aux énergies renouvelables et de récupération. »
L’étude, objet de ce document, entre dans le cadre de cette réglementation.
Cette étude vise à dresser un état des lieux des énergies renouvelables qui pourraient être utilisées sur le projet et à définir notamment les possibilités d’implantation de systèmes centralisés permettant de fournir l’énergie nécessaire aux bâtiments.
L’évolution culturelle et réglementaire actuelle impose en effet la réalisation de bâtiments de plus en plus performants (approche bioclimatique, meilleure isolation, utilisation d’équipements performants et d’énergies renouvelables) afin de limiter globalement l’impact du secteur du bâtiment sur l’appauvrissement des ressources fossiles et sur le dérèglement climatique.
Cette étude s’inscrit dans le cadre du dossier de création du projet de ZAC de Belvèze et Belles à l’initiative de la commune de Marseillan.
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C’est l’énergie servant réellement à l’usage souhaité par le consommateur, après la dernière conversion, à partir de ses propres équipements. L’énergie utile couvre les besoins des utilisateurs pour chacun des usages (chauffage, eau chaude sanitaire, éclairage, etc…).
C’est l’énergie livrée aux consommateurs pour être convertie en énergie « utile ».
Exemple : électricité, essence, gaz, gazole, fioul domestique etc. C'est celle qu'on relève sur les factures.
C’est l’énergie n’ayant subi aucune conversion. La production primaire d’énergie correspond à l’extraction d’énergie puisée dans la nature et, par extension, à la production de certaines énergies « dérivées » (électricité dite « primaire » qui provient de centrales hydrauliques ou nucléaires, d’origine photovoltaïque, éolienne, géothermique).
Pour le gaz, le fioul, le charbon ou le bois, l'énergie primaire est égale à l'énergie finale. Pour l'électricité, l'énergie primaire est forfaitairement considérée comme égale à 2,58 fois
l'énergie finale livrée au consommateur (en raison des rendements de production et des pertes des réseaux de distribution).
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La commune de Marseillan est située en bordure de l'étang de Thau et sur le littoral du département de l’Hérault. Le site du projet de ZAC, est localisé au sud-ouest de la commune.
Les limites du secteur sont :
au Nord : de l'habitat pavillonnaire à l’Ouest : la route d'Agde et des zones agricoles au Sud : chemin de l'Horloge et des zones agricoles à l’Est : la route de Marseillan-Plage et une zone d'habitat individuel
La surface totale du projet de la ZAC est d’environ 9 hectares. Le projet de ZAC prévoit la création d’environ 300 logements.
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La notion de besoin s’exprime en énergie utile (EU). Le besoin est estimé pour chaque usage de l’énergie. La Règlementation Thermique impose des limites à la consommation d’énergie des bâtiments. Ces limites ne peuvent être atteintes qu’à la condition de maitriser à la source les besoins en énergie. Une enveloppe isolante permettra par exemple de limiter les besoins de chauffage en hiver et de rafraîchissement en été.
Actuellement, c’est la RT 2012 qui s’applique aux projets de construction.
La RT 2020 sera la prochaine à être appliquée. Elle imposera aux bâtiments neufs de produire plus d’énergie qu’ils n’en consomment.
Les besoins en énergie se calculent à partir de la SDPC 1 des bâtiments, différenciés généralement par nature : logement, tertiaire et activité.
Le projet de ZAC de Belvèze et Belles est concerné exclusivement par un projet de construction de logements.
La SDPC totale est estimée à 27 300 m2, répartie comme suit :
Habitat individuel Habitat collectif TOTAL
SDPC 8 800 m² 18 500 m² 27 300 m²
Nombre de logements 55 245 300
SDPC par logement 160 m² 76 m² -
Les objectifs RT 2012 sont exprimés en énergie primaire. Ils traduisent l’objectif final de l'État (et de l'union Européenne) de limitation de l'impact environnemental des solutions de chauffage des bâtiments. Ces objectifs peuvent être atteints de différentes manières, à partir d'un besoin initial (exprimé en énergie utile) qu'il convient de limiter avant toute autre action.
La RT 2012 limite la consommation à 50 kWhep/m2/an quel que soit le type d’énergie utilisée, pour les 5 usages suivants, dans le cadre d’une occupation « conventionnelle ».
1 SPDC : Surface des Planchers Constructibles
La RT 2012 impose de respecter trois exigences de résultats :
exigence d’efficacité énergétique bioclimatique définie par le coefficient Bbiomax ; exigence de consommation conventionnelle maximale d’énergie primaire ou coefficient
Cepmax = 50 kWh/ m²/an en moyenne ; exigence d’un confort d’été assuré, calculé avec le coefficient Ticref qui représente la température
intérieure à ne pas dépasser.
Afin de déterminer les besoins énergétiques des futurs bâtiments, le scénario suivant est pris en considération pour répondre aux exigences de la réglementation thermique :
Chauffage Refroidissement Eau chaude sanitaire (ECS) Auxiliaires de chauffage et ventilation Éclairage
Ces besoins énergétiques dépendent des propriétés du bâtiment et des équipements associés au bâti.
Pour des logements répondant aux exigences de la RT 2012, on fait l’hypothèse de la répartition suivante des besoins en énergie2 :
chauffage 22 kWh/an refroidissement 8 kWh/an
ECS 35 kWh/an auxiliaires de chauffage 3 kWh/an
éclairage 3 kWh/an cuisson 6 kWh/an
électricité spécifique 19 kWh/an
2 Source : ADEME, ENERTECH, KAORA
Habitat individuel Habitat collectif TOTAL
SDPC 8 800 m² 18 500 m² 27 300 m²
Nombre de logements 55 245 300
Besoins Besoins habitat individuel Besoins habitat collectif TOTAL
Chauffage 22 kWh/m²/an 193 600 kWh/an 407 000 kWh/an 600 600 kWh/an
3 520 kWh/an/log. 1 661 kWh/an/log. 5 181 kWh/an/log.
Refroidissement 8 kWh/m²/an 70 400 kWh/an 148 000 kWh/an 218 400 kWh/an
1 280 kWh/an/log. 604 kWh/an/log. 1 884 kWh/an/log.
ECS 35 kWh/m²/an 308 000 kWh/an 647 500 kWh/an 955 500 kWh/an
5 600 kWh/an/log. 2 643 kWh/an/log. 8 243 kWh/an/log.
Auxiliaires de chauffage 3 kWh/m²/an 26 400 kWh/an 55 500 kWh/an 81 900 kWh/an
480 kWh/an/log. 227 kWh/an/log. 707 kWh/an/log.
Éclairage 3 kWh/m²/an 26 400 kWh/an 55 500 kWh/an 81 900 kWh/an
480 kWh/an/log. 227 kWh/an/log. 707 kWh/an/log.
Cuisson 6 kWh/m²/an 52 800 kWh/an 111 000 kWh/an 163 800 kWh/an
960 kWh/an/log. 453 kWh/an/log. 1 413 kWh/an/log.
Électricité spécifique 19 kWh/m²/an 167 200 kWh/an 351 500 kWh/an 518 700 kWh/an
3 040 kWh/an/log. 1 435 kWh/an/log. 4 475 kWh/an/log.
TOTAL 844 800 kWh 1 776 000 kWh 2 620 800 kWh
PAR LOGEMENT 15 360 kWh/log. 7 249 kWh/log. 8 736 kWh/log.
Il est important de rappeler que ces consommations ne doivent être considérées que comme une hypothèse de calcul pour cette étude, les besoins pouvant varier d’une manière importante en fonction des principes constructifs retenus et des modes d’usage.
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Le raccordement sera réalisé à partir des réseaux existants.
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Le raccordement sera réalisé à partir des réseaux existants.
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Selon l‘article L300-1 du Code de l’urbanisme, l'étude doit porter sur le « potentiel de développement en énergies renouvelables de la zone » ; cependant, pour les réseaux de chaleur et de froid, outre les énergies renouvelables, les énergies de récupération sont également à prendre en compte. On considérera donc que dans l'esprit du texte, l'étude doit porter sur le potentiel de développement en énergies renouvelables et de récupération de la zone.
Sont considérées comme énergies renouvelables, les sources d’énergie prévues par l’Article 29 de la loi de programme n° 2005-781 du 13 juillet 2005 fixant les orientations de la politique énergétique :
« Les sources d'énergies renouvelables sont les énergies éolienne, solaire, géothermique, aérothermique, hydrothermique, marine et hydraulique, ainsi que l'énergie issue de la biomasse, du gaz de décharge, du gaz de stations d'épuration d'eaux usées et du biogaz. La biomasse est la fraction biodégradable des produits, déchets et résidus provenant de l'agriculture, y compris les substances végétales et animales issues de la terre et de la mer, de la sylviculture et des industries connexes, ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et ménagers. »
Sont considérées comme énergies de récupération, la fraction non biodégradable des déchets ménagers ou assimilés, des déchets des collectivités, des déchets industriels, des résidus de papeterie et de raffinerie, les gaz de récupération (mines, cokerie, haut-fourneau, aciérie et gaz fatals) et la récupération de chaleur sur eaux usées ou de chaleur fatale à l’exclusion de la chaleur produite par une installation de cogénération pour la part issue d’énergie fossile.
En d’autres termes, les énergies renouvelables caractérisent les sources énergétiques qui peuvent être utilisées sans que leurs réserves ne s’épuisent. On considère que les énergies renouvelables ont une vitesse de régénération supérieure à la vitesse d’utilisation.
L’analyse du site et de la documentation3 permet d’identifier les énergies renouvelables disponibles :
Solaire : l’irradiation solaire est importante sur le département Eolien : des vents fréquents sont recensés sur la région Aérothermique : la température moyenne est douce en période hivernale
3 Informations extraites du Plan Local d’Urbanisme
Géothermique (à préciser par une étude thermique du sol) Biomasse végétale : les forêts sont présentes à moins de 50 km
Les énergies issues des catégories suivantes ne sont pas présentes sur le la zone de projet :
hydrothermie (issue de la nappe phréatique), marine (mer), hydraulique (cours d’eau), gaz de décharge, gaz de station d’épuration des eaux usées biogaz.
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6.3.1. Le Schéma Régional Climat Air Environnement (SRCAE) Languedoc-Roussillon
Le SRCAE a été approuvé par la Région et l’Etat en avril 2013. Au regard des engagements pris par la France depuis plusieurs années, à l’échelle mondiale, européenne ou nationale, le SRCAE définit les grandes orientations et objectifs régionaux, en matière de :
maîtrise de la consommation énergétique et développement des énergies renouvelables, réduction des émissions de gaz à effets de serre et adaptation aux changements climatiques, réduction de la pollution atmosphérique et amélioration de la qualité de l’air.
Le SRCAE comprend trois volets :
le rapport comportant un état des lieux du profil « climat-air-énergie » de la région, une description des objectifs définis par le SRCAE et illustrés au travers de scénarii aux horizons 2020 et 2050, ainsi qu’une présentation synthétique des 12 orientations proposées par le SRCAE pour atteindre ces objectifs,
une première annexe : le Schéma Régional Éolien, une seconde annexe avec le détail des 12 orientations proposées.
Le développement des énergies renouvelables fait partie des 12 orientations de la stratégie régionale du SRCAE LR, qui prévoit de multiplier par 3 la production d’énergies renouvelables entre 2005 et 2020 pour atteindre 29% de la consommation finale d’énergie (6% de plus que l’objectif national). La production d’électricité d’origine renouvelable atteindrait 10 700 GWh en 2020, soit environ les deux tiers de la consommation régionale d’électricité.
Le solaire thermique, le solaire thermodynamique à concentration, la géothermie, la récupération de chaleur sur eaux usées et les énergies marines sont également envisagées pour atteindre les objectifs du SRCAE LR. A l’horizon 2050, le SRCAE LR prévoit une production d’énergies renouvelables représentant plus de 70% de la consommation finale d’énergie du territoire.
6.3.2. Plan Climat (PCET) Languedoc-Roussillon Le « Plan Climat » a vocation à s’inscrire comme cadre de référence pour la mise en œuvre de politiques sectorielles et territoriales de la Région Languedoc-Roussillon qui pourront intégrer les enjeux de l’atténuation et de l’adaptation face au changement climatique.
« Le Languedoc-Roussillon compte déjà environ 3 000 emplois uniquement dans le domaine des énergies renouvelables. Solaire, éolien, biomasse constituent des filières d’avenir autant en terme de développement économique local (1 200 emplois supplémentaires en 2015, OREF 2010) et de respect de l’environnement, que d’équité sociale. Le développement engagé doit être poursuivi et encadré afin de valoriser au mieux cet atout dont dispose notre territoire.»4.
L’ambition portée par la Région dans le cadre de son Plan Climat Énergie Territoire (PCET) est de s’inscrire résolument dans l’atteinte de l’objectif du facteur 4, tel que formulé au niveau national « Loi POPE » et européen (« 3 fois 20 » du Paquet Énergie Climat).
Dans son volet atténuation, le Plan Climat cible notamment en priorité le secteur du bâtiment (résidentiel et tertiaire) qui est le second secteur le plus consommateur d’énergie (39 %) et émetteur de gaz à effet de serre (30 % des émissions énergétiques) en Languedoc-Roussillon.
L’attention se porte en priorité sur le confort thermique (chauffage et rafraîchissement) qui représente 55% des consommations d’énergie des bâtiments, et jusqu’à 70% dans le résidentiel. Les actions porteront sur la maîtrise de l’énergie (rénovation thermique des bâtis, amélioration des performances des différents systèmes de chauffage et de rafraichissement), puis sur la substitution énergétique par le développement des énergies renouvelables.
6.3.3. Schéma de Cohérence Territoriale (SCoT) – Bassin de Thau Le SCoT du Bassin de Thau a été approuvé le 4 février 2014. Une modification de ce document a été votée le 25 octobre 2016 et sera soumise à enquête publique entre le 23 novembre et le 23 décembre 2016.
La version actuelle du SCoT ne prévoit aucune mesure concernant le développement des énergies renouvelables.
4 Source : Plan Climat de la région Languedoc-Roussillon,
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6.3.4. Plan Local d’Urbanisme – Marseillan Le PLU de Marseillan, qui oriente le développement de la commune pour 15 ans, « constitue un projet global de territoire qui croise les enjeux locaux avec différentes exigences supracommunales (loi littoral, Plan de Prévention des Risques Inondation, SRCE 1, Sites Natura 2000, SAGE 2 …). ». Ce document donne comme l’une des mesures principales de la commune la promotion du recours aux énergies renouvelables et l’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments.
Dans le cadre de l’écriture de son PLU, la commune de Marseillan a réalisé une étude superficielle de potentiel EnR. Cette partie était conclue par une position volontariste de développement des énergies renouvelables sur la commune, notamment pour les énergies solaires (thermique et photovoltaïque) et aérothermique.
« II.7.6. Synthèse énergies renouvelables
Points clés de l’état initial de l’environnement : Un potentiel important, notamment en ce qui concerne le solaire et l’aérothermie Une commune qui ne fait partie d’aucune zone de développement éolien (ZDE) et qui est
concernée par de nombreuses protections en matière de sites et de paysages : le développement de l’éolien n’est pas prévu à Marseillan
Enjeux principaux pour la commune de Marseillan : Favoriser le recours aux énergies renouvelables, notamment dans le cadre des nouvelles
opérations d’aménagement mais aussi en mettant à profit les toitures des bâtiments existants. »
Cependant, certaines règles, stipulées dans le « Règlement écrit » en matière d’équipement de la zone et de caractéristiques architecturales, urbaines et écologiques contraignent les éventuels développements
de projets d’énergies renouvelables. La zone de Belvèze et Belles est catégorisée dans le règlement comme « secteur 1AUa ».
Article1AU 4 : Conditions de desserte par les réseaux
« L’utilisation des énergies renouvelables est recommandée « pour l’approvisionnement énergétique des constructions neuves, en fonction des caractéristiques de ces constructions, sous réserve de la protection des Sites et des paysages. »
Il convient donc, d’une manière générale et dans la mesure du possible, de privilégier l’utilisation des énergies renouvelables : chaudière bois, électricité et eau chaude sanitaire solaires, pompe à chaleur, panneaux photovoltaïques en toiture,… »
Article 1AU 11 – aspect extérieur des constructions et aménagement de leurs abords
« Le recours aux technologies et matériaux nécessaires à la conception de constructions s’inscrivant dans une démarche de développement durable (constructions bioclimatiques par exemple…) et utilisant les énergies renouvelables est autorisé sous réserve d’une bonne insertion paysagère. Les capteurs solaires doivent être complètement intégrés à la toiture. »
6.3.5. Agenda 21 – Marseillan L’agenda 21 de Marseillan se décline en plusieurs fiches thématiques.
La fiche 13 « Energie et réduction des gaz à effet de serre » évoque un climat local et des atouts du territoire propices au développement des énergies renouvelables et liste un certain nombre de mesures, notamment le travail avec un investisseur pour des panneaux photovoltaïques.
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Les caractéristiques physiques à prendre en compte pour le calcul du potentiel solaire sur la zone d’étude sont :
l’irradiation solaire locale, la surface disponible (au sol et en toiture), l’inclinaison des toitures, l’orientation les ombrages (qui ne sont pas pris en compte dans les calculs présentés dans cette étude).
Le logiciel en ligne PVGIS © EUROPEAN COMMUNITIES, 2001-2012 permet déterminer l’irradiation solaire d’un site géographique donné. A Marseillan, l’irradiation solaire est d’environ 1700 kWh/m²/an.
L’énergie solaire peut être captée par des cellules et utilisée pour produire :
de l’électricité, grâce à des panneaux solaires photovoltaïques (PV) ; de la chaleur, grâce à des panneaux solaires thermiques.
De manière générale, le département de l’Hérault est propice à l’installation de panneaux solaires, thermiques ou photovoltaïque, en raison d’une forte irradiation solaire, permettant d’atteindre des productions pouvant couvrir une partie non négligeables des besoins en énergie.
Carte 1 - Productible solaire en France métropolitaine, Institute for Energy and Transport
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7.1.1. Prédispositions du projet vis-à-vis de l’énergie solaire La construction de bâtiments faiblement consommateurs d’énergie suppose une optimisation des apports solaires passifs en hiver ainsi qu’une limitation de ces apports en été.
Pour information, dans les régions du sud de la France, le besoin en chauffage est environ 4 fois supérieur au besoin de rafraîchissement : la saison de chauffe est 2 fois plus longue que la saison de rafraîchissement : 6 mois, de mi-octobre à mi-avril, contre 3 mois de mi-juin à mi-septembre. L'écart de température entre l'air extérieur et la température de confort des bâtiments est 2 fois plus important en hiver : 10°C en moyenne, contre 5°C en été. Le chauffage reste donc la consommation thermique prépondérante.
Préserver un espace suffisant entre les bâtiments et orienter les façades principales vers le Sud (en veillant cependant à la pose de casquette pour le confort d’été) permet un accès au soleil dans les conditions les plus défavorables (solstice d’hiver), au maximum des possibilités offertes par les critères de densification de l’opération.
L’orientation au Sud permet de capter le maximum de rayonnement direct en hiver et mi-saison lorsque le soleil est bas sur l’horizon et qu’il y a des besoins en chauffage. Cette orientation permet également de limiter le rayonnement incident en mi-saison chaude et en été lorsque le soleil est haut dans le ciel et que sa course favorise le rayonnement à l’Est et à l’Ouest.
Préférer une orientation des logements Nord-Sud : espaces tampons au Nord, espaces de vie au Sud et éviter les logements mono-orientés à l’Ouest ou au Nord permet, de la même façon, de récupérer un maximum d’énergie au sein du logement.
La pente générale du projet de ZAC est orientée vers le Nord Est avec une valeur moyenne d’environ 1,5 %.
Sur la base d’un accès au soleil en pied de bâtiment (pour bénéficier d’un maximum de soleil notamment en apport passif), le 21 décembre à 12h, l’angle libre au sud doit représenter 18°.
Sur une surface plane, cet angle impose ainsi un recul de 3.1 fois la hauteur des bâtiments situés juste au sud du bâtiment étudié. Dans une optique uniquement axée sur l’accès au soleil pour la production d’énergie solaire thermique ou PV, il convient donc de respecter ce recul pour optimiser la production.
En France, les modules doivent idéalement être exposés plein Sud et être inclinés à 30° degrés par rapport à l’horizontal pour produire un maximum d’énergie sur l’année.
Cependant des écarts de plus ou moins 45° par rapport au Sud (c’est-à-dire de Sud-Est à Sud-Ouest) et une inclinaison de 20° à 60° par rapport à l’horizontale sont acceptables et n’engendrent pas de baisse de production importante.
Le tableau ci-dessous5 donne le facteur de correction à appliquer à la production attendue du système en fonction de son orientation et de son inclinaison. Les positions grisées sont à éviter si elles ne sont pas imposées par une intégration architecturale.
5 Source : photovoltaique.info, HESPUL/ADEME
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7.1.2. Solaire thermique Le solaire thermique permet notamment d’apporter l’énergie nécessaire à la production d’Eau Chaude Sanitaire (ECS) Les tableaux ci-dessous regroupent les résultats de simulations réalisées avec le logiciel Calsol développé par l’Institut National de l’Energie Solaire (INES). Ce logiciel permet de prévoir la production d’ECS, le coût d’investissement, le gain économique annuel, l’économie d’émission de CO2 et le temps de retour sur investissement.
Hypothèse de calcul
Ville Montpellier
Investissement initial 1 500 € TTC/m²
Inclinaison du plan 30 °
Taux de subventions 50%
Albédo du sol 0,2
Rendement thermique 65%
Besoin journalier en ECS 300 L Coût maintenance annuelle 0,5%
Température de l’ECS 60 °C
Coût énergie substituée 0,15 €/kWh
Surfaces en capteurs thermiques 4 m²
Taux d’inflation énergie substituée 1,5%
Coefficients des capteurs thermiques 0,80
Taux d’actualisation 4%
3,5 W/m². °C
Durée de vie de l’installation 20 ans
Résultats
Taux de couverture des besoins en énergie (ECS) Énergie solaire produite
(kWh/m²/an) Énergie solaire produite
(kWh/an) Temps de retour actualisé Émissions de CO2 évitées (électricité) Émissions de CO2 évitées (gaz) Émissions de CO2 évitées (fioul)
OUEST 45,57 % 638 kWh/m²/an 2 552 kWh/an 10,8 ans 227 kg/an 518 kg/an 804 kg/an
SUD OUEST 51,86 % 726 kWh/m²/an 2 904 kWh/an 9,3 ans 258 kg/an 589 kg/an 914 kg/an
SUD 54,07 % 757 kWh/m²/an 3 028 kWh/an 8,7 ans 269 kg/an 614 kg/an 953 kg/an
SUD EST 51,07 % 715 kWh/m²/an 2 860 kWh/an 9,3 ans 255 kg/an 581 kg/an 901 kg/an
EST 44,36 % 621 kWh/m²/an 2 484 kWh/an 11,3 ans 221 kg/an 504 kg/an 782 kg/an
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Hypothèses de calcul
Ville Montpellier
Investissement initial 1 500 € TTC/m²
Inclinaison du plan 30 °
Taux de subventions 50%
Albédo du sol 0,2
Rendement thermique 65%
Besoin journalier en ECS 200 L
Coût maintenance annuelle 0,5%
Température de l’ECS 60 °C
Coût énergie substituée 0,15 €/kWh
Surfaces en capteurs thermiques 4 m²
Taux d’inflation énergie substituée 1,5%
Coefficients des capteurs thermiques 0,80
Taux d’actualisation 4%
3,5 W/m². °C
Durée de vie de l’installation 20 ans
Résultats
Taux de couverture des besoins en énergie (ECS) Énergie solaire produite
(kWh/m²/an) Énergie solaire produite
(kWh/an) Temps de retour actualisé Émissions de CO2 évitées (électricité) Émissions de CO2 évitées (gaz) Émissions de CO2 évitées (fioul)
OUEST 44,27 % 585 kWh/m²/an 2 340 kWh/an 10,8 ans 208 kg/an 475 kg/an 737 kg/an
SUD OUEST 49,79 % 658 kWh/m²/an 2 632 kWh/an 9,3 ans 234 kg/an 534 kg/an 829 kg/an
SUD 51,84 % 685 kWh/m²/an 2 740 kWh/an 8,9 ans 244 kg/an 556 kg/an 863 kg/an
SUD EST 49,34 % 652 kWh/m²/an 2 608 kWh/an 9,4 ans 232 kg/an 529 kg/an 821 kg/an
EST 43,14 % 570 kWh/m²/an 2 280 kWh/an 11.1 203 kg/an 463 kg/an 719 kg/an
7.1.3. Synthèse solaire thermique Plusieurs éléments sont à retenir pour l’installation d’énergie solaire pour la production d’eau chaude :
Compter environ 2 panneaux pour 4 personnes, et 2 m² par panneau ; Eviter tout surdimensionnement : il vaut mieux sous-dimensionner une installation solaire :
o L’investissement d’une installation sous-dimensionnée sera toujours mieux rentabilisé ; o Les risques de surchauffe (en mi-saison et en été) du liquide caloporteur de l’installation
sont réduits, ce qui augmente la pérennité de l’installation (pas de risque de corrosion). Incliner les panneaux solaires à 45° environ dans la mesure des possibilités ; Maintenir une orientation au sud à plus ou moins 25° maximum ;
Limiter les ombres et les masques (bâtiments proches, végétation existante et/ou à créer) ; Le chauffage solaire n’est en général pas pertinent en climat méditerranéen (absence de
rentabilité à court et long terme) ; Le recours à un système solaire thermique permet de couvrir environ 50% des besoins en
énergie pour la production d’eau chaude sanitaire ; Soit un besoin en ECS initialement estimé à 35 kWheu/m²/an, ramené à 14 kWheu /m²/an (Soit 50% des besoins en énergie restant à couvrir par une autre source d’énergie que le solaire).
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7.1.4. Solaire photovoltaïque De manière générale, il est intéressant d’étudier l’opportunité d’installer des panneaux solaires PV dans le sud de la France, et notamment en Languedoc-Roussillon, du fait d’un fort ensoleillement. Il est cependant nécessaire d’étudier la rentabilité d’un tel projet d’un point de vue énergétique et d’un point de vue économique.
La baisse des tarifs d’achat par un acheteur obligé (appelée « tarif d’Obligation d’Achat ») de l’électricité produite à partir de panneaux PV, que l’on constate ces dernières années, s’accompagne d’une baisse des coûts liés au développement de ce type d’installation.
Actuellement, le tarif d’achat est de 23.9 c€/kWh pour une installation d’une puissance comprise entre 0 et 9kWc, ce qui correspond à la puissance qu’il est possible d’installer sur les bâtiments de la ZAC (voir ci-contre). Ce sont donc des opérations qui peuvent être économiquement intéressantes.
Tableau 1 – Tarifs d’obligation d’achat (c€/kWh) de l'électricité produite à partir de panneaux PV6
Le tableau ci-contre permet de connaitre la surface exploitable pour l’installation de panneaux PV. La pertinence d’étudier la possibilité d’installer des panneaux thermiques ayant été vérifiée, on prend l’hypothèse que la toiture est partagée entre l’installation de panneaux PV et celle de panneaux thermiques. De manière générale, on prend 2 panneaux thermiques pour 4 personnes (donc 0,5 par personne). D’après le tableau, 6550 m² seraient exploitables pour l’installation de panneaux. Cela correspondrait à une puissance d’environ 980 kWc, qu’il faut répartir en plusieurs petites installations de
6 Source : photovoltaique.info, HESPUL/ADEME
moins de 9kWc pour pouvoir bénéficier des tarifs d’Obligation d’Achat (OA). La puissance moyenne pour 1 m² de panneau est environ de 150 Wc.
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Le productible a été obtenu par simulation sur le logiciel PVGIS © EUROPEAN COMMUNITIES, 2001-2012, en fonction de l’orientation des panneaux (Sud, Ouest, Est), et réparti dans les tableaux suivants. On peut donc en déduire la production d’électricité et la proportion des besoins énergétiques « couverts »7.
Ces résultats montrent que la production de panneaux solaires PV en toiture produirait l’équivalent de la moitié de l’énergie consommée annuellement par la ZAC.
Le coût d’investissement pour ce type d’installation est aujourd’hui8 d’environ 2€ H.T. /Wc soit environ 2 000 k€ pour l’ensemble des installations PV potentiellement installées sur la ZAC, et le chiffre d’affaire (CA) de la production de l’ensemble des installations pourrait s’élever à environ 300 000€ par an (voir tableau suivant). Si on compte les charges d’exploitation (maintenance, loyer, assurance, taxes…) à environ 20% du CA, on obtient un Excédent Brut d’Exploitation (EBE) d’environ 250 k€, et donc un retour brut sur investissement de 8 ans.
Ces chiffres, classés dans le tableau suivant, doivent être considérés avec précaution, puisque les hypothèses présentes ne suffisent pas à calculer les indicateurs de rentabilité. Seule une analyse économique et financière fine permettrait de les calculer précisément. 7 La production ne permet pas directement de couvrir les besoins énergétiques, puisque les panneaux PV ne produisent pas forcément au moment où les bâtiments consomment. 8 Le montant d’investissement nécessaire à l’installation d’un parc PV diminue chaque année.
Investissement initial par Wc 2,00 € H.T. /Wc
Puissance installée 983 kWc
Investissement initial (CAPEX) 1 965 000 €
Tarif d’achat 23,90 c€/kWh
Production d’électricité 1 326 MWh
Chiffre d’affaire annuel 317 004 €
Charges d’exploitation (OPEX) 63 401 €
EBE 253 603 €
Temps de retour 7,75 ans
Le logiciel PVGIS permet également de visualiser les masques lointains. Ci-dessous, l’extrait de la simulation dans le cas d’une orientation vers le Sud. On constate qu’aucun masque lointain n’est présent, ce qui est positif pour le productible. Une étude plus précise sera nécessaire pour le vérifier.
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Le potentiel éolien est à évaluer au cas par cas, car le vent est une ressource particulièrement instable. Néanmoins, la région Languedoc-Roussillon, et notamment la zone du projet de la ZAC de Belvèze et Belles présente des prédispositions très favorables à l’énergie éolienne, comme le montre la carte ci-contre, et celles en page suivante.
7.2.1. Grand éolien Le Grenelle de l’Environnement impose un minimum de puissance de 15 MW et un nombre de 5 éoliennes par parc, ainsi qu’une distance minimal de plus de 500 mètre entre les turbines et les zones d’habitation. Ces dispositions rendent donc plus difficile l’intégration d’une production éolienne à proximité du projet de ZAC. Le potentiel éolien est relativement difficile à déterminer et ne peut être défini précisément qu’à partir d’une campagne de mesure préalable, le plus souvent indispensable à l’étude du potentiel éolien de référence du site.
Bien que présentant un potentiel de vent favorable, l’implantation d’éoliennes de grande puissance sur le périmètre de l’étude est à proscrire, étant donné la proximité des habitations et les dispositions du Grenelle.
7.2.2. Petit éolien Malgré un potentiel de vent favorable dans la zone géographique de la ZAC, le petit éolien semble peu pertinent au regard des coûts d’installation et des rendements des machines de cette puissance. En effet, la production d’une petite éolienne installée sur ce type de zone couvrirait une partie minime des besoins en électricité des habitants et bâtiments de la zone.
Carte 2 – Gisement éolien en France métropolitaine, Guide pratique de l’énergie éolienne, ADEME (2015)
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Carte 3 - Atlas éolien de la région LR, Application GeoWind sous ArcView, la Compagnie du Vent
Carte 4 – Représentation des enjeux liés à l’éolien en Languedoc-Roussillon, Extrait du schéma régional éolien du SRCAE LR, DREAL Languedoc-Roussillon
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Dans ce chapitre, nous ne traitons que de la géothermie basse, moyenne ou haute énergie, qui puise sa chaleur dans le sous-sol (+3°C tous les 100 m). La géothermie très basse énergie sera traitée dans le chapitre consacré aux pompes à chaleur.
Le principe de la géothermie consiste à puiser une eau géothermale sur un aquifère pour alimenter par la suite un réseau de chaleur après échange des calories contenues dans l’eau géothermale. Le potentiel géothermique est difficile à estimer sans étude spécifique du sous-sol, étant donné que les aquifère sont imperceptibles sans forage.
Le site de la ZAC est éligible à la Géothermie de Minime Importance (GMI). Cependant, comme le montre la carte extraite du site Géothermie Perspectives9 publié par l’ADEME et BRGM, le potentiel géothermique de la ZAC est faible. Il n’est donc a priori pas pertinent d’envisager une alimentation en chaleur par géothermie de ce type.
Carte 5 - Caractérisation du potentiel géothermique du département de l'Hérault, Géothermie Perspectives
9 http://www.geothermie-perspectives.fr/cartographie
Carte 6 - Caractérisation du potentiel géothermique, zoom sur Marseillan, Géothermie Perspectives
Nota : Les informations provenant de l’outil ne peuvent ni ne doivent en aucun cas remplacer l'étude de faisabilité spécifique au cas par cas. Il permet néanmoins de favoriser l'aide à la décision des maîtres d'ouvrages potentiels, (bureaux d'études, décideurs des collectivités territoriales) afin qu'ils puissent déterminer la possibilité d'utiliser la géothermie lors d'un choix énergétique.
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Les pompes à chaleur sont des systèmes thermodynamiques souvent considérés comme utilisant une source d’énergie renouvelable. Ces équipements utilisent en effet l’énergie solaire, car elles puisent une partie de l’énergie de l’air ambiant ou du sol, eux-mêmes chauffés par le soleil.
Les coefficients de performance (conversion de l’énergie électrique absorbée en énergie thermique) sont de l’ordre de 3 à 4. Pour une production de chaleur équivalente, une pompe à chaleur consomme donc 3 à 4 fois moins d’électricité qu’un équipement de chauffage électrique classique à effet Joule (convecteur ou radiateur).
Enfin, ce type d’appareil est le seul à permettre également la production de froid. En revanche, il apparaît que :
Les pompes à chaleur fonctionnent grâce à l’électricité, une énergie qui nécessite pour sa production environ 3,3 fois plus d’énergie fossile (gaz, uranium, fioul, etc.),
Leur fonctionnement nécessite l’usage d’un fluide frigorigène dont l’impact sur l’effet de serre est important (équivalent de 1300 à 1900 kg de CO2 par kg de fluide frigorigène) : en effet, toutes les pompes à chaleur ont un taux de fuite de l’ordre de 3% à 10% par an.
7.4.1. Aérothermie Les pompes à chaleur prélevant leurs calories dans l’air ambiant sont efficaces jusqu’à une température extérieure de -7°C environ. Une résistance électrique apporte le complément de chaleur éventuellement nécessaire. La chaleur est diffusée soit par un soufflage d’air chaud – PAC Air-Air, soit par un circuit hydraulique (basse ou haute température) – PAC Air-Eau.
Le coefficient de performance (COP) est de l’ordre de 3. Soit :
pour un besoin thermique de chauffage estimé en moyenne à 22 kWheu/m²/an, une consommation électrique de l’ordre de 7 kWhef/m²/an une consommation en énergie primaire de 19 kWhep/m²/an
Cette solution contribue à l’atteinte des objectifs de performance RT 2012. Son impact est toutefois limité par l’application du coefficient 2,58 lors de la conversion en énergie primaire.
Elle est envisageable à l’échelle du projet de la ZAC, sur l’ensemble des logements (collectifs aidés, individuels groupés, libres).
Il est important de noter que ces équipements comportent un module extérieur muni d’un ventilateur qui peut générer des nuisances acoustiques non négligeables, surtout dans le cas d’un habitat groupé.
Coefficient de performance (COP) 3
Facteur de conversion électricité 2,58
Besoins en chauffage 22 kWh/m²/an
Consommation électrique 7 kWh/m²/an
Consommation énergie primaire 19 kWh/m²/an
Habitat individuel Habitat collectif TOTAL
SDPC par logement 160 m² 76 m² -
Coût estimatif TTC / m² 100 € 100 € -
Coût estimatif TTC 16 000 € 7 551 € 23 551 €
Coût estimatif HT 13 333 € 6 293 € 19 626 €
Consommation de chauffage 1 173 kWh/m²/an 554 kWh/m²/an 1 727 kWh/m²/an
10 Source : ADEME, Guide « Installer une pompe à chaleur »
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7.4.2. Géothermie très basse énergie La géothermie très basse énergie est un système de pompe à chaleur dont la source chaude est le sol ou une nappe phréatique de faible profondeur. L’intérêt de la solution est de disposer d’une source dont l’amplitude de température est beaucoup plus faible que dans le cas de l’air extérieur. En pratique, l’hiver, la PAC extrait des calories à partir d’une source chaude aux alentours de +10°C (contre 0°C pour l’air). L’été, il est également plus facile d’exploiter la fraicheur d’un sol à +18°C que d’un air ambiant à +30°C.
Le coefficient de performance (COP) est de l’ordre de 4. Soit :
pour un besoin thermique de chauffage estimé en moyenne à 22 kWheu/m²/an une consommation électrique de l’ordre de 5,5 kWhef/m²/an une consommation en énergie primaire de 14 kWhep/m²/an
L’ADEME a publié un guide « Installer une pompe à chaleur » qui donne des chiffres de référence pour réaliser les calculs permettant d’arriver aux résultats ci-contre.
Capteurs verticaux La géothermie très basse énergie avec des capteurs verticaux descendant à une profondeur (qui reste à déterminer par une étude de sol) nécessite la mise en place de nombreux forages compte-tenue de la densité de logements.
Cette technologie est envisageable mais restera à étudier au cas par cas.
Coût d’investissement estimatif : 130 € HT / m2 SDPC.
Capteurs horizontaux Les capteurs sont des tubes souples disposés dans le sol, à une profondeur de 60 cm environ. Contrairement à la géothermie verticale, la géothermie horizontale a des contraintes d’espace. Le ratio de surface au sol nécessaire pour disposer les capteurs est de l’ordre de 0,75 par m2 de SDPC.
Par conséquent, ce dispositif s’appliquera uniquement sur les parcelles disposant de la surface nécessaire.
Coût d’investissement estimatif : 120 € HT / m2 SDPC.
Coefficient de performance (COP) 4
Facteur de conversion électricité 2,58
Ratio de surface au sol nécessaire 0,75
Besoins en chauffage 22 kWh/m²/an
Consommation électrique 5,5 kWh/m²/an
Consommation énergie primaire 14 kWh/m²/an
Habitat individuel Habitat collectif TOTAL
SDPC par logement 160 m² 76 m² -
Surface au sol nécessaire 120 m² 57 m² -
Coût estimatif TTC / m² 130 € 130 € -
Coût estimatif TTC 15 600 € 7 362 € 22 962 €
Coût estimatif HT 13 000 € 6 135 € 19 135 €
Consommation de chauffage 880 kWh/m²/an 415 kWh/m²/an 1 295 kWh/m²/an
Habitat individuel Habitat collectif TOTAL
SDPC par logement 160 m² 76 m² -
Surface au sol nécessaire 120 m² 57 m² -
Coût estimatif TTC / m² 120 € 120 € -
Coût estimatif TTC 14 400 € 6 796 € 21 196 €
Coût estimatif HT 12 000 € 5 663 € 17 663 €
Consommation de chauffage 880 kWh/m²/an 415 kWh/m²/an 1 295 kWh/m²/an
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La biomasse est définie par l’article 19 de la loi de programmation relatif à la mise en œuvre du Grenelle de l'environnement, reprenant lui-même la définition des directives européennes relatives à la promotion de l’utilisation de l’énergie produite à partir de sources renouvelables : « fraction biodégradable des produits, déchets et résidus provenant de l'agriculture, y compris les substances végétales et animales, de la sylviculture et des industries connexes ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et ménagers. »
Les ressources en biomasse peuvent être classées en trois grandes catégories, selon leurs origines : le bois, la biomasse agricole et issue des industries agro-alimentaires et la biomasse issue des déchets ménagers et assimilés. 11
Dans le domaine énergétique, la biomasse désigne l’ensemble des matières organiques d’origine végétale, animal ou fongique pouvant devenir source d’énergie par combustion (bois énergie), après méthanisation (biogaz) ou après de nouvelles transformations chimiques (biocarburant).
En France, la biomasse est aujourd’hui, de loin la première énergie renouvelable : en 2015, la production d’énergie primaire par la filière bois-énergie représentait 40% de la production d’énergie renouvelable.
Dans le contexte local du projet de la ZAC, seule la potentialité d’utilisation de la biomasse bois-énergie est envisageable.
7.5.1. Disponibilité sur le territoire Le gisement, techniquement et économiquement mobilisable en Languedoc-Roussillon et n'entrant pas en concurrence avec les autres utilisations pour une valorisation énergétique peut être évalué à 1 099 728 m3/an, soit un potentiel « entrée chaudière » de 3 372 GWh/an. Il faut cependant rappeler qu'une partie de la récolte est déjà utilisée en valorisation énergétique (Bois Bûche et Plaquettes Forestières). Ce gisement n'est pas réparti de façon homogène sur la région. Le tableau suivant présente pour le département de l’Hérault, la répartition des provenances potentielles.
11 Source : Réalisation d'une étude régionale relative à la valorisation énergétique de la biomasse dans le cadre de l'élaboration du schéma régional des énergies renouvelables du Languedoc-Roussillon, ADEME/ALCINA/FAIG Bé/AEF
Tableau 2 - Répartition des provenances potentielles de bois en Hérault, Mobilisation du bois et approvisionnement pour une filière bois-énergie en Languedoc, ADEME/IET/AEF
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Carte 7 - Régions forestières IFN et volume moyen à l'hectare, département de l'Hérault, Mobilisation du bois et approvisionnement pour une filière bois-énergie en Languedoc, ADEME/IET/AEF
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Carte 8 – Répartition par région forestière du gisement net mobilisable en bois énergie Réalisation d'une étude régionale relative à la valorisation énergétique de la biomasse
dans le cadre de l'élaboration du schéma régional des énergies renouvelables du Languedoc-Roussillon, ADEME/ALCINA/FAIG Bé/AEF
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7.5.2. Les combustibles
Aujourd’hui, de nombreux distributeurs et fournisseur existent en Languedoc-Roussillon et peuvent fournir les besoins individuels.
Un site Internet recense les fournisseurs par proximité géographique : http://www.bois-de-chauffage.net
Les bois granulés peut-être livré en sacs (poêles à granulés) ou en vrac par camion souffleur (chaudière automatiques).
Un site Internet recense les fournisseurs par proximité géographique : http://www.bois-de-chauffage.net
Le développement actuel du parc de chaufferies automatiques à plaquettes de bois est assez hétérogène sur l'ensemble de la région. On remarque des développements importants dans des secteurs où les garanties d'approvisionnement sont aujourd'hui apportées (présence de plateformes de stockage de plaquettes, fournisseurs existants, retours d'expériences, lignes d'approvisionnement fonctionnelles et opérationnelles).
Il est à remarquer que les zones urbaines et de plaines sont bien fournies en approvisionneurs, essentiellement privés. Il s'agit souvent de structures qui ont diversifié leur activité initiale (entreprises d'élagage, de transformation du bois, de gestion de déchetterie, de transport) pour se positionner comme fournisseur. Les plates-formes sont de grandes dimensions, mais souvent à l'air libre (parfois sous bâche), avec des volumes de transport conséquents (au moins 30 m3). Les axes routiers (voies rapides, autoroutes,...) permettent des rayons d'approvisionnement de 50 à 100 km.
Carte 9 - Chaufferies à plaquettes et plates-formes de stockage en Languedoc-Roussillon Réalisation d'une étude régionale relative à la valorisation énergétique de la biomasse dans le cadre de l'élaboration
du schéma régional des énergies renouvelables du Languedoc-Roussillon, ADEME/ALCINA/FAIG Bé/AEF
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7.5.3. Les solutions individuelles L’utilisation du bois dans les logements individuels se développe fortement depuis quelques années. Les solutions disponibles permettent généralement de chauffer l’ensemble du logement avec un système simple et performant.
L’ensemble des données suivantes sont extraites du guide pratique de l’ADEME « Se chauffer au bois », avril 2016.
Tableau 3 - Investissement initial
Tableau 4 - Prix des combustibles (2011)
Graphique 1 - Comparaison du prix des combustibles (2011)
Tableau 5 - Rendement et autonomie des poêles, chaudières et cheminées
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La maîtrise de l’éclairage public est une source importante de réduction des consommations électriques. La vétusté des installations étant la principale cause de la surconsommation, l’ADEME incite les collectivités à renouveler leur parc.12
Dans le domaine de l’éclairage public, les enjeux sont à la fois économiques, environnementaux et sociaux :
sécurité des personnes et des biens ; maîtrise de la consommation d’énergie ; diminution des nuisances lumineuses (pollution du ciel nocturne) ; collecte et recyclage du matériel usagé.
En France, l’énergie consommée par l’éclairage public représente :
41 % des consommations d’électricité des collectivités territoriales ; 16 % de leurs consommations toutes énergies confondues ; 37 % de leur facture d’électricité.
Même si la consommation moyenne pour une commune a diminué de 6 % par rapport à 2005, la dépense associée est restée stable du fait d’une forte augmentation du coût de l’électricité.
Le potentiel de réduction des consommations est énorme :
plus de la moitié du parc est obsolète et surconsommatrice d’énergie : boules diffusantes, lampes à vapeur de mercure...
près de 40 % des luminaires en service ont plus de vingt ans.
Pour une collectivité locale, l’investissement initial nécessaire à la rénovation de son parc d’éclairage public peut sembler important mais il faut désormais raisonner en coût global et tenir compte :
de la performance des lampes, des luminaires et des systèmes qui les gèrent, ainsi que leur dégradation dans le temps ;
des coûts d’exploitation, de maintenance et de recyclage pour toujours garantir un service de qualité.
Au sein de l’espace public, l’éclairage public a donc plusieurs rôles :
Paysager : perception de l’espace, continuité́ visuelle, esthétique 12 Source : ADEME
Ambiance lumineuse Guidage et confort visuel
L’éclairage public est fortement lié à l’usage des véhicules à moteurs : permettre à l’automobiliste d’anticiper l’existence d’un point de conflit (carrefour, dos d’âne, etc.) de manière à adapter sa conduite. Pour cela, les notions essentielles sont le guidage visuel, le balisage des éléments remarquables (îlots séparateurs, giratoire) et la visibilité des autres usagers.
D’une manière plus générale, l’amélioration de la visibilité nocturne permet :
de favoriser la sécurité des déplacements (piétons, cyclistes, véhicules à moteur) de diminuer l’éblouissement dû aux feux de véhicules ; d’améliorer l’estimation des distances ; de favoriser la sécurité des personnes et des biens ; de valoriser les espaces publics.
L’utilisation excessive de la lumière artificielle pourra d’une part être importune (gène visuelle à laquelle on ne peut se soustraire, halos lumineux), d’autre part représenter une perte d’énergie que l’on peut facilement traduire en termes d’équivalents CO2 consommés, et donc d’impact sur l’effet de serre.
Il importe donc d’anticiper les besoins et de réfléchir aux modalités d’éclairage public en amont de la création du nouveau quartier de Belvèze et Belles : cela contribuera également à limiter les coûts de fonctionnement pour la collectivité.
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Les préconisations qui suivent n’ont pas vocation à être exhaustives mais à donner des pistes de réflexion que l’aménageur devra intégrer à son projet urbain afin que l’impact environnemental du projet de la ZAC relatif à l’éclairage public (impact visuel et impact énergétique) soit le plus faible possible.
Connaître les normes, recommandations (norme européenne NF EN 13201 et recommandations relatives à l’éclairage des voies publiques de l’Association française de l’éclairage) ;
Clarifier les besoins en matière d’éclairage des rues. Toutes les rues ne doivent pas forcément être éclairées selon les mêmes modalités ;
Optimiser les consommations : Réaliser une étude photométrique avec un bureau d’études ou un concepteur ;
Choisir les lampes et les luminaires : Le couplage optimal source/luminaire garantit l’efficacité de l’installation, aussi appelée « facteur d’utilisation ». Utiliser des lampes basse consommation (à vapeur de sodium – de type Sodium HP, LEDS ou d’autres lampes ayant un aussi bon rendement d’éclairage). Utiliser des réflecteurs à haut rendement. Eviter toute émission lumineuse au-dessus de l’horizon (pollution lumineuse) ;
Choisir les appareillages d’alimentation et les systèmes de commande : Préférer les ballasts électroniques à longue durée de vie. Des systèmes de commande autonomes et centralisés permettent de contrôler les durées d’allumage et de moduler les valeurs d’éclairement selon les besoins définis. Allumage le soir : quand la luminosité descend au-dessous de 40 lux pendant plus de 5 minutes. Extinction durant la nuit (par exemple. 23h30–05h30). Réduction de l’intensité lumineuse la nuit si une extinction n’est pas possible (variation de la puissance lumineuse ou extinction partielle). Commande par horloges astronomiques afin d’adapter les horaires d’éclairage aux levés et couchers du soleil de manière automatique ;
La présence de chiroptères à proximité de la zone d’étude aura pour conséquence de réduire les éclairages nocturnes au maximum. Les ampoules utilisées devront produire un minimum de chaleur et être strictement dirigées vers le bas (abat-jour au-dessus).
Puissance électrique spécifique : Pour les rues d’une largeur de < 10 mètres : valeur cible : 2 W/m valeur limite : 3 W/m. Pour les rues d’une largeur de > 10 mètres : valeur cible: 4 W/m valeur limite: 6 W/m
Consommation d’énergie : Définir une valeur cible, par exemple: 8 kWh/m/an et une valeur limite haute, par exemple 12 kWh/m/an. (kWh par mètre de rue et par an).
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Le Centre de Ressources pour la Chaleur Renouvelable et l’Aménagement Energétique des Territoires (CEREMA) met à disposition du public de la documentation sur le fonctionnement d’un réseau de chaleur et les investissements relatifs à l’installation d’un tel système. Cette partie regroupe des éléments extraits du site web du CEREMA.
« Un réseau de chaleur est un système de distribution de chaleur produite de façon centralisée, permettant de desservir plusieurs usagers. Il comprend une ou plusieurs unités de production de chaleur, un réseau de distribution primaire dans lequel la chaleur est transportée par un fluide caloporteur, et un ensemble de sous-stations d’échange, à partir desquelles les bâtiments sont desservis par un réseau de distribution secondaire.
Tout réseau de chaleur comporte les principaux éléments suivants :
L’unité de production de chaleur qui peut être, par exemple, une usine d’incinération des ordures ménagères (UIOM), une chaufferie alimentée par un combustible (fioul, gaz, bois…), une centrale de géothermie profonde, etc. Généralement un réseau comporte une unité principale qui fonctionne en continu et une unité d’appoint utilisée en renfort pendant les heures de pointe, ou en remplacement lorsque cela est nécessaire.
Le réseau de distribution primaire composé de canalisations dans lesquelles la chaleur est transportée par un fluide caloporteur (vapeur ou eau chaude). Un circuit aller (rouge) transporte le fluide chaud issu de l’unité de production. Un circuit retour (bleu) ramène le fluide, qui s’est délesté de ses calories au niveau de la sous-station d’échange. Le fluide est alors à nouveau chauffé par la chaufferie centrale, puis renvoyé dans le circuit. La conception du réseau vise à assurer une densité thermique (nombre de bâtiments raccordés par kilomètre de conduite posée) aussi élevée que possible, afin de permettre la viabilité économique du réseau (coût d’investissement fortement liée au linéaire de conduite ; recettes liées au nombre d’usagers).
Les sous-stations d’échange, situées en pied d’immeuble, permettent le transfert de chaleur par le biais d’un échangeur entre le réseau de distribution primaire et le réseau de distribution secondaire qui dessert un immeuble ou un petit groupe d’immeubles. Le réseau secondaire ne fait pas partie du réseau de chaleur au sens juridique, car il n’est pas géré par le responsable du réseau de chaleur mais par le responsable de l’immeuble. »
Schéma 1 - Représentation d'un réseau de chaleur, CEREMA
Les réseaux de chaleur disposent d’atouts dont les autres solutions ne permettent pas toujours de bénéficier, notamment un accès à des gisements énergétiques renouvelables très importants difficiles à exploiter par des systèmes individuels, une stabilité du prix de la chaleur sur le long terme, un impact positif sur l’économie locale. En contrepartie, un réseau représente un investissement important, qui doit être amorti à travers la vente de chaleur.
La biomasse (essentiellement le bois) est une ressource particulièrement adaptée aux réseaux de chaleur. Disponible sur l’ensemble du territoire national, renouvelable dès lors qu’elle est gérée durablement, présentant un bilan carbone neutre, le bois alimente aujourd’hui en France l’équivalent de 73000 logements par le biais de 150 réseaux de chaleur. D’ici 2020, la quantité de chaleur produite à partir de biomasse et distribuée par les réseaux devra être multipliée par 12.
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9.3.1. Dimensionnement et consommations D’après les hypothèses de besoins énergétiques, les puissances appelées par logement sont les suivantes :
Habitat individuel Habitat collectif TOTAL
Nombre de logements 55 245 300
SDPC par logement 160 m² 76 m²
Besoins de chauffage 193 600 kWh/an 407 000 kWh/an 600 600 kWh/an
Coefficient de déperdition 0,30
Puissance max appelée par logement 2,4 kW 1,1 kW
Puissance max totale 132,0 kW 277,5 kW 410 kW
9.3.2. Approche économique L’ADEME a commandité en 2009 une étude, réalisée par le cabinet Perdurance, portant sur le coût d’investissement de tels réseaux de chaleur bois. Cette étude a permis de déterminer l’ordre de coûts d’investissement nécessaire à l’installation d’un réseau de chaleur.
Chaufferie P = 200 kW : C = 954 €/kW P = 750 kW : C = 654 €/kW P = 4 MW : C = 501 €/kW
Réseau de distribution Le coût dépend essentiellement du diamètre (lui-même lié à la puissance) et de l’environnement de pose.
P = 200 kW : C = 302 €/ml P = 750 kW : C = 315 €/ml P = 4 MW : C = 484 €/ml
Études, maîtrise d’œuvre et frais annexes Représente en moyenne 10% du montant d’investissement, avec une légère variation suivant la puissance (dégressivité).
Etant donné l’avancement du projet de ZAC, il est difficile de donner un montant d’investissement précis. L’étude Perdurance/ADEME indique les montants suivants pour le coût d’investissement total des projets :
Si P < 250 kW : C = 1300€/kW Si 250kW < P < 1,2MW : C = 900€/kW Si P > 1,2MW : C = 700€/kW
Le coût global de la chaleur délivrée correspond au coût du point de vue de l'utilisateur moyen. Ainsi ce coût d'exploitation est couvert par la facture énergétique payée par les usagers. Les coûts d’exploitation sont les suivants :
Achat du combustible (bois et gaz) Achat d’électricité et consommation auxiliaire Charge de conduite et entretien courant Gros entretien et renouvellement
Le coût global de la chaleur est le principal outil utilisé pour évaluer la pertinence sur le plan économique d’un projet biomasse. Le coût global reflète en réalité le coût moyen de l’énergie pour l’utilisateur final.13
Les projets d’une puissance bois supérieure à 2MW présentent un coût global moyen autour de 57 € TTC/MWh. Les projets d’une puissance bois inférieure à 2MW coûtent plus chers (entre 40 et 95 € TTC/MWh), avec une décroissance linéaire du coût global en fonction de la puissance bois.14
Cette étude donne des premiers éléments économiques relatifs à la réalisation d’un réseau de chaleur. Cependant, une étude précise une fois le plan définitif établi sera nécessaire pour déterminer la longueur du réseau et ainsi pouvoir calculer précisément la puissance bois, le coût d’investissement, les coûts d’exploitation et en déduire des indicateurs de rentabilité.
13 Source : évaluation des coûts d’exploitation associés aux chaufferies biomasse, ADEME/Perdurance (2010) 14 Source : évaluation des coûts d’exploitation associés aux chaufferies biomasse, ADEME/Perdurance (2010)
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L'étude de faisabilité sur le potentiel de développement des énergies renouvelables vise à dresser un état des lieux des énergies renouvelables qui pourraient être utilisées sur le projet et à définir notamment les possibilités d’implantation de systèmes centralisés permettant de fournir l’énergie nécessaire aux bâtiments à travers des réseaux de chaleur par exemple. Elle s'inscrit dans le dossier de création de la ZAC de Belvèze et Belles, conformément à la réglementation en vigueur (article 8 de la loi "Grenelle 1").
Les consommations énergétiques globales du projet de la ZAC de Belvèze et Belles ont été calculées sur la base d’hypothèses de travail. Des scénarii relatifs à l’usage des énergies renouvelables ont été simulés et ont permis de montrer :
L’impact très favorable du scénario solaire thermique pour réduire la consommation d’énergie ;
L’intérêt du dispositif solaire photovoltaïque ;
L’impact très favorable du scénario bois énergie pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. La multiplicité des systèmes permet aux usagers de choisir la solution adaptée à leurs modes de vie : poêles buches ou granulés, etc. Les ressources locales peuvent être mobilisées, des fournisseurs de bois de qualité sont présents en Languedoc-Roussillon.
Les pompes à chaleur, aérothermie et géothermie très basse énergie (capteurs verticaux) sont également envisageables.
La création d’un réseau de chaleur bois semble pertinente mais une étude plus précise permettrait de le confirmer. La pertinence de ce réseau sera notamment déterminée par la densité énergétique de la zone.
Les énergies renouvelables mobilisables suivantes sont disponibles sur le site du projet de ZAC :
-énergie.
Les tableaux en pages suivantes présentent les énergies renouvelables envisageables ou non sur le projet de ZAC, avec l'échelle de mise en place et le type d'installation.
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Les énergies renouvelables définies comme envisageables présentent un potentiel exploitable. Cependant, même si le potentiel est intéressant, la pertinence de la rentabilité économique des différentes solutions reste à définir en détail au cas par cas par une étude technico économique disposant de données d’entrée précises.
Il est utile de préciser ici que les exigences d’isolation réglementaires ont tendance à baisser la rentabilité économique à court terme des différentes solutions étant donné la diminution importante des besoins énergétiques.
Différentes solutions sont donc envisageables pour la fourniture énergétique du projet de la ZAC de Belvèze et Belles. Ces différentes solutions représentent en général des investissements générant des surcoûts par rapport à des solutions conventionnelles, mais à long terme, la rentabilité économique peut-être avérée. Par ailleurs, ces solutions présentent également un intérêt d’un point de vue environnemental, qu’il est maintenant nécessaire de prendre en compte dans le cadre de la réglementation thermique 2012.
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Les consommations énergétiques futures du projet de la ZAC de Belvèze et Belles sont estimées suivant différents scénarios, présentés ci-après. Il est à noter que la performance visée pour le besoin de chauffage (22 kWheu/m²/an) ne pourra être atteinte qu’à la condition de mettre en œuvre une isolation très performante, une excellente étanchéité à l’air des parois et en conséquence une ventilation double flux. Ces solutions sont considérées comme acquises pour chacun des scénarios proposés.
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