Développer les énergies renouvelables en Région Bruxelles Capitale

Développer les énergies renouvelables en Région Bruxelles Capitale
Les différentes énergies renouvelables à Bruxelles Quelle stratégie pour un bâtiment zéro énergie ? Didier DARIMONT Service du Facilitateur Bâtiment Durable Spécialiste SER et Cogénération

Sources d’Energie Renouvelable (SER) à Bruxelles : Quelle stratégie pour un bâtiment zéro énergie ?
Sommaire Le contexte énergétique bruxellois : potentiel en énergie renouvelable Bâtiment zéro énergie : définition Les besoins changent suivant la performance du bâtiment et son usage ! Stratégie de décision pour assurer les besoins Les Sources d’énergie renouvelable locales et importées pour assurer la base des besoins Le complément en énergie fossile pour assurer le confort ou le backup A l’échelle du bâtiment Quelques BATEX’s 2 2

SER à Bruxelles : le contexte énergétique bruxellois
Scan des énergies renouvelables en RBC Total renouvelable Production d’électricité par source renouvelable Production de chaleur par source renouvelable 2011 : +157 %/ GWh primaire Importation + production primaire régionale 2011 : +109 %/ GWh 2011 : +130 %/ GWh 3 3

SER à Bruxelles : définition bâtiment zéro énergie
Définition fédérale belge 2011 Bâtiment qui répond : Aux conditions d’une bâtiment passif ET Dans laquelle la demande résiduelle d’énergie pour le chauffage et le refroidissement des pièces est compensée totalement par l’énergie renouvelable produite sur place 5 5

SER à Bruxelles : les besoins changent suivant la performance du bâtiment et de son usage !
Performance du bâtiment : basse énergie, très basse énergie, passif, … (exemple d’un hall de sport) L’électricité prend le dessus sur les besoins de chaleur; Les besoins d’ECS deviennent supérieures aux besoins de chaleur 7 7

SER à Bruxelles : les besoins changent suivant la performance du bâtiment et de son usage !
Usage  bureau logement centre sportif 8 8

SER à Bruxelles : Stratégie générale de décision
Source : Infrasport 10 10

SER à Bruxelles : Stratégie générale de décision
11 11

SER à Bruxelles : SER locale  GEOTHERMIE
Potentiel Tout Bruxelles n’est pas logé à la même enseigne ! Le relief et les formations sont variables Analyse hydrogéologique pour les systèmes ouverts (caractéristiques de la nappe aquifère) Analyse de la réponse du sol pour les systèmes fermés Source : Vito 13 13

Technologie des sources froides Géothermie  système fermé Horizontale (extraction) Verticale (forage/stockage, extraction, pieux géothermique Eau souterraine  système ouvert Stockage chaud/froid Extraction Puits canadien Source : EF4 14 14

Technologie production de chaleur Type la pompe à chaleur eau/ eau La pompe à chaleur gaz eau/eau Pour bonne performance Besoin d’une source froide chaude  dépend du sol Besoin d’une source chaude froide  c’est le cas pour les Bâtiments passifs Bonne intégration en chaufferie Bonne régulation Source : Ademe 15 15

Critères de décision Vecteurs énergétiques Production et appoint Favorable Potentiel et intérêt de développement Intérêt mitigé Logements collectifs Logement individuel Peu favorable Critères énergétiques, de confort, de durabilité et financier BP neuf BBE Rénov. BBE rénov. Géothermie Pompe à chaleur sol/eau Proximité des ressources Accessibilité de la surface et de la profondeur Pour des besoins faibles de chaleur avec une géothermie horizontale ou verticale Attention à la régénération du sol Production Dans les BP ou BE le COP saisonnier est théoriquement bon vu les basses t° de la source chaude et haute t° de la source froide Durée de vie de l’installation Durée de vie des PAC : de l’ordre de 15 ans Attention à la pérennité du sol Impact environnement Limité Impact sur la santé Aucun, pour autant que les sondes géothermiques soit fermées Stockage Le stockage d’énergie est dans le sol Coût Coût élevé (PAC > 3 à 4 fois chaudière gaz, 50 €/m de sonde verticale) Temps de réponse au besoin Lent (20 à 30 minutes) 16 16

SER à Bruxelles : SER locale  HYDROTHERMIE
Potentiel Essentiellement le long du canal de la Senne Les citernes d’eau dans les jardins, un potentiel prometteur ? Les étangs ? Canal de la Senne Etang Source : Viessmann 17 17

Technologie des sources froides Pompage de l’eau dans les rivières, les étangs, .. Placement de l’échangeur dans l’eau Technologie de production de chaleur PAC électrique eau/eau et eau/air PAC gaz eau/eau Source : EF4 18 18

Critères de décision Vecteurs énergétiques Production et appoint Favorable Potentiel et intérêt de développement Intérêt mitigé Logements collectifs Logement individuel Peu favorable Critères énergétiques, de confort, de durabilité et financier BP neuf BBE rénov. Hydrothermie Pompe à chaleur eau-eau Proximité des ressources Limitée en termes d’accessibilité des cours d’eau à Bruxelles et de leur débit Pour autant que le débit soit suffisant et que le cours d’eau soit à proximité, l’hydrothermie est envisageable. Attention à l’ECS dans l’habitat collectif Production Dans les BP ou BE le COP saisonnier est théoriquement bon vu les basses t° de la source chaude et haute t° de la source froide Durée de vie de l’installation Durée de vie des PAC : de l’ordre de 15 ans Attention au refroidissement de l’eau Impact environnement Limité Impact sur la santé Aucun pour autant que le soutirage de chaleur soit limité (un refroidissement trop important du cours d’eau pourrait avoir un impact sur son écosystème. Stockage Le stockage d’énergie est dans le plan d’eau ou le cours d’eau pour autant qu’un débit de réalimentation suffisant soit présent. Coût Coût assez élevé (PAC > 3 à 4 fois chaudière gaz, tuyauterie, pompe, filtre) Temps de réponse au besoin Lent (20 à 30 minutes) 19 19

SER à Bruxelles : SER locale  AEROTHERMIE
Potentiel Partout ! En plus le centre de Bruxelles est en moyen 1 ou 2°C plus chaud que la périphérie (activité de transport importante) 20 20

Technologie des sources froides Statique  ECS et chauffage Dynamique ECS ? et chauffage Technologie de production de chaleur PAC électrique air/eau et air/air PAC gaz air/eau Source : Solaris-pac Source : Therma 21 21

Critères de décision Vecteurs énergétiques Production et appoint Favorable Potentiel et intérêt de développement Intérêt mitigé Logements collectifs Logement individuel Peu favorable Critères énergétiques, de confort, de durabilité et financier BP neuf BBE rénov. Aérothermie Pompe à chaleur air/eau ou air/air Proximité des ressources Oui. Réserve importante. T° de l’air en ville est plus haute qu’à la campagne L’intérêt est mitigé de par la nécessité de maintenir des t° d’ECS élevées Bonne performance quand la température de distribution est basse Performance réduite de par les températures élevées d e distribution Production Dans les BP ou BE le COP saisonnier est théoriquement bon vu les basses t° de la source chaude. Mes les t° de la source froide peuvent être basses Durée de vie de l’installation Les PAC peuvent avoir une durée de vie de l’ordre de 15 ans selon l’entretien et la régulation appliquée au compresseur Impact environnement Limité Impact sur la santé Les nuisances sonore et visuelle des unités externes Stockage Néans Coût Coût modérément élevés (PAC > 2 x chaudière gaz) Temps de réponse au besoin Lent (20 à 30 minutes) 22 22

SER à Bruxelles : SER locale  EOLIEN
Potentiel A la périphérie  quelques sites possibles Au centre  peu de potentiel car vent instable propre aux sites urbains 23 23

Technologie de production de chaleur PAC électrique Chauffage électrique direct : c’est une solution mais bien voir le bilan en énergie primaire 24 24

Critères de décision Vecteurs énergétiques Production et appoint Favorable Potentiel et intérêt de développement Intérêt mitigé Logements collectifs Logement individuel Peu favorable Critères énergétiques, de confort, de durabilité et financier BP neuf BBE rénov. Eolien Eolienne et PAC ou chauffage direct Proximité des ressources Limité pour la simple raison que les éoliennes nécessitent des sites dégagés de toute habitation pour garantir l’efficacité de l’éolienne et la sécurité des occupants de proximité de logements de faible hauteur, stabilité du mat, sécurité, … nécessite une Turbulence des vents en milieu urbain, immeubles étude poussée au cas par cas Transport du combustible Non Production Une pompe à chaleur ou un chauffage électrique direct pourrait être associé à l’éolienne. Durée de vie de l’installation 20 ans (source ADEME) Impact environnement Difficile à dire Stockage Néans Coût Coûts élevés (éolienne + PAC - éolienne /électrique direct) Impact sur la santé Sonore et visuel Temps de réponse au besoin Si PAC, lent (20 à 30 minutes). Si radiateur électrique direct , rapide 25 25

SER à Bruxelles : SER locale  SOLAIRE THERMIQUE
Potentiel Pas tout à fait dans le concept zéro énergie (besoin de chauffage). Pour l’ECS  OK car des besoins même en été Stockage limité par le volume du ballon Etude CERAA : m² moyen des logements ~ 85 m²  surface moyenne des toitures ~ 25 à 28 m² Couverture solaire thermique ~ 350 à 500 kWhth/(m².an) de panneaux ST Possibilité avec 28 m²/ immeuble de couvrir les besoins de 7 appartements 26 26

Technologie de production de chaleur Pour le chauffage : pas vraiment en adéquation avec le climat Pour l’ECS via ballon de stockage Associé avec une autre ressource renouvelable ou fossile pour couvrir le chauffage et l’ECS Le ST seul est insuffisant pour arriver au zéro énergie Source : E+ 27 27

Critères de décision Vecteurs énergétiques Production et appoint Favorable Potentiel et intérêt de développement Intérêt mitigé Logements collectifs Logement individuel Peu favorable Critères énergétiques, de confort, de durabilité et financier BP neuf BBE rénovat. BBE rénova. Solaire thermique Panneau solaire thermique avec l’appoint d’une chaudière, d’une PAC, d’une cogénération, … Proximité des ressources Limitée suivant la surface disponible et l’orientation habitat individuel de par la simultanéité accrue des besoins et de la production En habitat collectif, la couverture solaire est plus importante qu’en Couverture solaire réduite car les besoins sont décalés par rapport aux apports solaires Production Couverture limitée pour les capteurs solaires (entre 40 et 60 %) Durée de vie de l’installation De l’ordre de 25 ans Impact environnemen t Très faible Impact sur la santé Néant Stockage Coût Coût modérément élevé Temps de réponse au besoin Pas toujours en phase mais stockage nécessaire 28 28

SER à Bruxelles : SER locale  SOLAIRE PV
Potentiel Couverture des besoins de chauffage Stockage possible et nécessaire dans le réseau électrique Etude CERAA : m² moyen des logements ~ 85 m²  surface moyenne des toitures ~ 25 à 28 m² Couverture solaire thermique ~ 106 kWhe/(m².an) de panneau PV En électricité directe, il faudrait ~12 m² de PV/appartement Avec une PAC (COP de 3) il faudrait ~ 4m² de PV/appartement 29 29

SER à Bruxelles : SER locale  SOLAIRE PV
Technologie de production de chaleur PAC électrique Chauffage électrique direct : c’est une solution mais bien voir le bilan en énergie primaire 30 30

Attention à la performance de la production
SER à Bruxelles : SER locale  SOLAIRE PV Critères de décision Vecteurs énergétiques Production et appoint Favorable Potentiel et intérêt de développement Intérêt mitigé Logements collectifs Logement individuel Peu favorable Critères énergétiques, de confort, de durabilité et financier BP neuf BBE rénovat. Solaire photovoltaïque Association avec radiateur direct, PAC, cogénération, … Proximité des ressources Oui Suivant la taille des immeubles à appartements, la production et sa performance Attention à la performance de la production Production Rendement en énergie finale : 100 % en radiateur électrique, % théorique en PAC Durée de vie de l’installation De l’ordre de 20 ans Impact environnemen t Très faible Impact sur la santé Néant Stockage Sur le réseau Coût Coût élevé Temps de réponse au besoin Radiateur électrique  rapide, PAC  20 à 30 minutes 31 31

SER à Bruxelles : SER locale ou à importer  BOIS
Potentiel Déchets verts des communes Forêt de Soigne (potentiel de 50 ménages) 32 32

Technologie de production de chaleur Poêle à pellets Chaudière bois Cogénération bois 33 33

Critères de décision Vecteurs énergétiques Production et appoint Favorable Potentiel et intérêt de développement Intérêt mitigé Logements collectifs Logement individuel Peu favorable Critères énergétiques, de confort, de durabilité et financier BP neuf BBE rénov. Bois Chaudière, cogénération Proximité des ressources Limitée Difficulté de stockage et individualisation déconseillée Chauffage pellet de petite puissance Production Rendement limité (de l’ordre de 92 % à régime nominal). Gamme de puissance de chaudière élevée. Puissance de cogénération élevée Durée de vie de l’installation Les chaudières peuvent avoir une durée de vie entre 15 et 25 ans Impact environnement Rejet soufre (pluie acide) et rejet de CO2 faible, risque de pollution des sols inexistant Impact sur la santé Rejet de micro particule Stockage Volume de stockage important Coût Elevé (de l’ordre de 2 à 3 fois les systèmes gaz et fuel) Temps de réponse au besoin Pellets : rapide Plaquette et bûche : lent 34 34

SER à Bruxelles : SER à importer  HUILE VEGETALE
Potentiel Quasi nul Colza pour le combustible ou pour la nourriture ? 35 35

Technologie de production de chaleur Cogénération à l’huile végétale 36 36

Critères de décision Vecteurs énergétiques Production et appoint Favorable Potentiel et intérêt de développement Intérêt mitigé Logements collectifs Logement individuel Peu favorable Critères énergétiques, de confort, de durabilité et financier BP neuf BBE rénov. Huile végétale Cogénération Proximité des ressources Quasi nul µCogénération envisageable mais attention au profil des besoins µCogénération intéressante µcogens domestiques apparaissent sur le marché. A préciser les performances Production Production de chaleur et d’électricité locale intéressante réduisant l’impact environnemental de 5 à 20 %. Favorable au réseau de chaleur Durée de vie de l’installation Les cogénérateurs peuvent avoir une durée de vie entre 10 et 15 ans selon le nombre d’heure de fonctionnement et l’entretien. La gamme de puissance est de 7,5 kW à … Impact environnement Pour une cogénération de qualité (critère d’accès aux primes et aux certificats verts) les rejets de CO2 devront être inférieurs à 5 % par rapport au système de référence Impact sur la santé Bruit limité dans un caisson insonorisé Stockage Citerne. Inconnue sur la stabilité du combustible Coût Elevé (de l’ordre de 3 à 4 fois les chaudières gaz) Temps de réponse au besoin Relativement rapide 37 37

SER à Bruxelles : Ressource fossile complément
Potentiel Gaz : 80 % des immeubles connectés au gaz  potentiel important; électricité directe : la grande majorité des immeubles ont l’électricité Mais d’ici 2050, passerons-nous à autre chose ? Technologie Les chaudières gaz à condensation restent une des meilleurs technologies en EP Les cogénérations gaz génèrent des économies CO2 non négligeables Les PAC gaz ont des rendements intéressants 39 39

Performant (condensation)
SER à Bruxelles : Ressource fossile complément Attention à parler en énergie primaire pour évaluer la performance des différents équipements  exemple pour les énergies fossiles Electrique direct Mauvais Parc actuel Standard (pulsé) Performant (condensation) Top (PAC) Rendement global 87 % 50 % 65 … 75 % 80 % 90 % 400 % Rendement en énergie primaire 35 % 160 % CO2 167 % 115 % 100 % 37 % 40 40

SER à Bruxelles : à l’échelle du bâtiment
Globalisation des besoins de chaleur, d’ECS et d’électricité Centralisation des besoins en un endroit propice à l’exploitation des ressources renouvelables et de leur diversification Vu que les technologies SER sont complexes, l’intégration des équipements dans les chaufferies est délicate En site urbain, la démultiplication des productions devient un problème majeur Attention au régime de température différents (ECS et chauffage pour les PAC par exemple) Les pertes en ligne des boucles d’ECS peuvent être importantes 42 42

Synthèse logement collectif Vecteurs énergétiques Production et appoint Critères énergétiques, de confort et de durabilité Potentiel et intérêt de développement Favorable Intérêt mitigé Peu favorable Immeuble de logement Neuf passif Rénové à basse énergie Huile végétale Cogénération Production Production centralisée et semi-instantanée plus avantageuse Conservation de l’installation existante si système en bon état Puissance Gamme < 11 kW limtée Large gamme de puissance entre 11 et 30 kW voire plus Stockage Facile Complément de puissance Besoin d’un complément de puissance donné par une chaudière gaz la plupart du temps Donné par le système existant 43 43

Synthèse logement collectif Vecteurs énergétiques Production et appoint Critères énergétiques, de confort et de durabilité Potentiel et intérêt de développement Favorable Intérêt mitigé Peu favorable Immeuble de logement Neuf passif Rénové à basse énergie Géothermie et hydrothermie PAC eau/eau et sol/eau Production Production décentralisée /appartement avec une source froide commune Conservation de l’installation existante si système en bon état pour l’ECS et le backup Puissance Large gamme de puissance Source froide Cas par cas Dans un ilot existant, la géothermie est difficile à mettre en place et coûteuse Pérennité de la source froide géothermie à sonde verticale : OK si des besoins de froid au niveau d’immeubles mixtes avec des commerces ou bureaux existent. Pour la géothermie à capteur plan : OK si dimensionnement soit correct Le sol ne se régénère plus dans la plupart des cas. Source chaude Vu les faibles déperditions, les températures des émetteurs peuvent être basses, ce qui améliore la performance énergétique de la PAC Déperditions plus importantes  t° BBE émetteurs > t° émetteurs BP, ce qui limite la performance énergétique de la PAC Performance de la PAC Pour une source chaude basse température, bonne performance Pour une source chaude moyenne température, performance moyenne Complément de puissance Si système centralisé, besoin d’un complément comme la chaudière gaz à condensation ou encore le préparateur d’ECS. Adjoindre le solaire thermique Système de chauffage existant et solaire thermique Puissance limitée en fonction de la surface des toitures. Pas trop de problème à Bruxelles Complément Besoin d’un complément de puissance souvent donné par une chaudière gaz à condensation 44 44

Synthèse logement collectif Vecteurs énergétiques Production et appoint Critères énergétiques, de confort et de durabilité Potentiel et intérêt de développement Favorable Intérêt mitigé Peu favorable Immeuble de logement Neuf passif Rénové à basse énergie Aérothermie PAC air/eau Production Production décentralisée au niveau de chaque appartement avec une source froide commune Conservation de l’installation existante si système en bon état pour l’ECS et le backup Puissance Large gamme de puissance Source froide Disponible partout. Attention aux nuisances sonores Source chaude Vu les faibles déperditions, les températures des émetteurs peuvent être basses, ce qui améliore la performance énergétique de la PAC Les déperditions étant plus importantes, les températures des émetteurs seront plus élevées qu’en passif, ce qui limite la performance énergétique de la PAC Performance de la PAC Pour une source chaude de basse température et une température de source froide basse, performance moyenne Pour une source chaude de moyenne température et une température de source froide basse, performance limite Complément de puissance Si système centralisé, besoin d’un complément comme la chaudière gaz à condensation ou encore le préparateur d’ECS. Adjoindre le solaire thermique Système de chauffage existant et solaire thermique Puissance limitée en fonction de la surface des toitures. Pas trop de problème à Bruxelles Besoin d’un complément de puissance donné par une chaudière gaz à condensation la plupart du temps 45 45

Synthèse logement collectif Vecteurs énergétiques Production et appoint Critères énergétiques, de confort et de durabilité Potentiel et intérêt de développement Favorable Intérêt mitigé Peu favorable Immeuble de logement Neuf passif Rénové à basse énergie Solaire thermique Pour ECS Production Production centralisée au niveau de chaque immeuble Puissance Puissance limitée en fonction de la surface des toitures. Pas trop de problème à Bruxelles Complément de puissance Besoin d’un complément de puissance donné par une chaudière gaz à condensation la plupart du temps Solaire PV Pour Chauffage Production centralisée au niveau de chaque immeuble par PAC ou décentralisée par Puissance et énergie Puissance et énergie limitée en fonction de la surface des toitures. Pas trop de problème à Bruxelles Complément de puissance et d’énergie Complément de puissance et d’énergie venant du réseau électrique 46 46

SER à Bruxelles : Quelques BATEX’s
BATEX à sélectionner 48 48

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