Des systèmes de chauffage urbain de cinquième génération avec la climatisation en prime
Publié par Redbran le 01/06/2019 à 14:00
Source: © Union européenne, [2019] / CORDIS
Dans une économie circulaire, le chauffage urbain présente des avantages considérables, mais les systèmes actuels souffrent encore de pertes de chaleur et ne sont pas en mesure d'utiliser toutes les sources de chaleur existantes. Les nouveaux systèmes de chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) et de refroidissement urbains imaginés dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) FLEXYNETS pourraient résoudre ces problèmes et bien plus encore.


Vous souvenez-vous de la crise pétrolière de 1973 en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...)? Elle n'a pas été forcément dépourvue d'avantages pour tous les pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le plus souvent...) européens. Le Danemark, par exemple, a décidé d'investir massivement dans le chauffage urbain à la suite du quadruplement des prix du pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de cette énergie fossile est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine, car le...). 63 % de la population danoise est désormais desservie par des réseaux de chauffage urbain. Des décennies plus tard, le changement climatique a amené les décideurs européens à prendre conscience du potentiel de cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :): elle contribue à améliorer l'efficacité énergétique (En physique et ingénierie mécanique, l'efficacité énergétique (ou efficacité thermodynamique) est un nombre sans dimension, qui est le rapport entre ce qui peut être récupéré utilement de...), à réduire les émissions de CO2 et la dépendance vis-à-vis des combustibles fossiles, ainsi qu'à réduire les coûts d'exploitation.

Les systèmes de chauffage urbain existants sont toutefois en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons (pour...) de vieillir. Les systèmes à la pointe de la technologie ne sont quant à eux pas aussi efficaces qu'ils pourraient l'être. Les températures de fonctionnement, généralement élevées (environ 80-90 °C pour les réseaux de troisième génération), entraînent par exemple des pertes de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) importantes. Il y a également diverses sources d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) – chaleur perdue et énergies renouvelables – qui ne sont toujours pas exploitées par la génération actuelle de réseaux de chauffage urbain.

FLEXYNETS propose de résoudre ce problème en faisant fonctionner les réseaux à des températures plus basses. "Nous nous sommes penchés sur des réseaux de chauffage et de refroidissement urbains (réseaux DHC) fonctionnant à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de...) “neutre”, entre 15 et 30 °C. Cela permettrait non seulement de réduire les pertes de chaleur de manière significative, mais également de collecter la chaleur perdue à basse température ainsi que la chaleur d'origine renouvelable disponible le long des canalisations", explique le Dr Roberto Fedrizzi, responsable du groupe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un...) des énergies renouvelables d'EURAC Research et coordinateur du projet.

L'aspect le plus novateur de ces réseaux DHC de cinquième génération réside peut-être dans la façon dont ils permettent à chaque client (Le mot client a plusieurs acceptations :), non seulement de puiser de l'énergie dans le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud...), mais aussi de l'alimenter à partir de la climatisation (La climatisation est la technique qui consiste à modifier, contrôler et réguler les conditions climatiques (température, humidité,...) et de la réfrigération ayant lieu dans ses propres locaux.

"Nous utilisons des pompes à chaleur réversibles pour échanger de la chaleur entre les canalisations et le client", explique le Dr Fedrizzi. "Ils peuvent puiser de la chaleur dans le réseau en cas de besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires et les besoins...) pour le chauffage des locaux et des douches, mais ils peuvent aussi rejeter la chaleur provenant de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de...) conditionné dans le réseau. Cette chaleur rejetée peut être ensuite réutilisée pour le chauffage de locaux par d'autres clients."

Un autre aspect innovant réside dans la manière dont les pompes à chaleur, en utilisant de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne...), permettent de coupler le secteur thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des...) et le secteur électrique. Selon le Dr Fedrizzi, cela ouvre la voie à de nouveaux scénarios de gestion pour le secteur du chauffage urbain, dans la mesure où le réseau peut être utilisé pour consommer de l'électricité pendant les heures (L'heure est une unité de mesure  :) creuses des réseaux électriques et pour stocker de l'énergie thermique (L'énergie thermique est l'énergie cinétique d'un objet, qui est due à une agitation désordonnée de ses molécules et de ses atomes. Les transferts d'énergie thermique entre corps sont appelés transferts de chaleur et jouent...) en cas de besoin.

Outre le développement de ces technologies, FLEXYNETS a également réfléchi aux meilleures façons de les utiliser. Le consortium a notamment étudié les configurations de réseau les plus efficaces dans des contextes urbains sélectionnés. Dans les cas élaborés, l'utilisation des réseaux FLEXYNETS a permis de réduire les pertes de chaleur de 75 % par rapport aux solutions classiques, bien que cet avantage ait été partiellement neutralisé par une consommation électrique plus forte.

En outre, compte tenu de toutes les possibilités envisagées (coûts d'exploitation réduits grâce à la chaleur perdue peu onéreuse, coûts d'électricité réduits pour l'utilisateur final et climatisation de locaux proposée en tant que service), l'exploitation d'un réseau de cinquième génération serait moins coûteuse que la combinaison (Une combinaison peut être :) des systèmes classiques de chauffage urbains et des systèmes de climatisation des locaux, assurée par des unités séparées. Le consortium FLEXYNETS est convaincu que le gestionnaire de réseau peut également bénéficier de revenus supplémentaires grâce aux nouveaux services pouvant être désormais proposés.

"Les exploitants de réseaux de chauffage urbain et les fournisseurs d'électricité ont manifesté un vif intérêt", conclut le Dr Fedrizzi. "Je prévois un taux de croissance élevé, mais il est encore nécessaire de mener un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de projets de démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment démontrées à partir de propositions initiales, en s'appuyant sur un...). Un des projets que nous avons l'intention de réaliser consiste à construire et moderniser huit réseaux à basse température."

Pour plus d'information voir: Projet FLEXYNETS
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