Le leadership du Danemark en matière de chauffage urbain solaire grâce à d'excellentes politiques

Publié le23 novembre 202210 décembre 2022AuteurSusan Kraemer

Plus de 50 % du chauffage urbain est renouvelable en Suède, au Danemark, en Autriche, en Estonie, en Lituanie, en Lettonie et en Islande. Les installations de chauffage urbain solaire d'Aalborg CSP ont inclus l'un ou l'autre ou les deux types de capteurs solaires thermiques, en auge (à gauche) et à plaque plate (à droite) IMAGE@Aalborg CSP

Au Danemark, le financement du chauffage urbain n'a pas été laissé aux caprices du marché. Chaque commune offre de véritables garanties de prêt. Ceux-ci rendent les investissements à long terme très peu risqués. Le résultat est que 400 centrales de chauffage urbain et centrales de production combinée de chaleur et d'électricité fournissent de l'eau chaude urbaine pour le chauffage résidentiel et de l'eau chaude à la quasi-totalité de ses 6 millions d'habitants.

La société danoise d'ingénierie des énergies renouvelables Aalborg CSP a construit et fourni de nombreux systèmes de chauffage solaire urbain dans le cadre de cette approche. Les systèmes de chauffage urbain solaire d'Aalborg CSP utilisent à la fois des capteurs solaires thermiques plats et en auge. Certains incluent des usines de biomasse ou de cogénération, ou un stockage saisonnier de l'énergie thermique des fosses pour stocker l'excès de chaleur solaire générée pendant l'été pour aider en hiver. Le PDG de l'entreprise, Svante Bundgaard, a expliqué le fonctionnement du financement du Danemark lors d'un appel du Danemark.

"Disons que nous proposons à un client de construire une usine de 10 millions d'euros", a déclaré Bundgaard. "Au Danemark, les entreprises de chauffage urbain peuvent financer cela à 100 % avec un prêt bancaire. Avec une garantie municipale, nous pouvons obtenir un taux d'intérêt très bas de 0 % à 3 % pendant une longue période, comme 25 ans."

Plus de 400 organisations de chauffage urbain à but non lucratif dirigées par des municipalités sont chargées de fournir à tous les citoyens danois une chaleur renouvelable en tant que bien public. Même les petites villes de 1 000 habitants auront le chauffage urbain.

"La façon dont la réglementation et le marché sont mis en place, notre principale obligation est de créer de l'énergie verte", a expliqué Bundgaard. "Notre tâche est de connecter autant de citoyens que possible au réseau de chauffage urbain. Nous visons à rendre le secteur de l'énergie plus vert et à aider globalement à convertir le secteur de l'énergie pour répondre au plan d'émission de carbone Net Zero."

Avec ses quatrième et cinquième générations de chauffage urbain, le Danemark est le leader mondial de la transition verte. Plus de 60 % des foyers danois sont chauffés par des systèmes de chauffage urbain, la plupart des énergies étant renouvelables. Seules les habitations isolées sont chauffées au bois ou au gaz naturel si le coût de tuyauterie sur de longues distances jusqu'à trop peu d'habitations est trop prohibitif.

Aalborg vient d'augmenter jusqu'à 28 % le rendement de son système de chauffage urbain solaire à la centrale de chauffage solaire urbain d'Ørum, qui comprend également deux chaudières à gaz et des moteurs, en intégrant une pompe à chaleur électrique air-eau à ammoniac de 2,5 MW avec son champ solaire de capteurs. (Les pompes à chaleur peuvent également être air-air et liquide-air.)

"Les petites pompes à chaleur industrielles vont, je dirais, de 400 kW à 1,5-2 MW, mais elles peuvent être additionnées sur des modules standard basés sur des bennes. À l'usine d'Ørum, au Danemark, nous avons une source de chaleur à l'ammoniac de 2,5 MW. pompe à chaleur en combinaison avec une centrale solaire de chauffage urbain, où la pompe à chaleur contribue à augmenter l'efficacité du champ solaire thermique », a-t-il déclaré.

Le jour de notre entretien, la firme venait de livrer une pompe à chaleur de 1,5 MW. La livraison de pompes à chaleur en modules sur bennes permet à Aalborg de personnaliser la capacité pour les clients. "Plutôt que d'envoyer tous les tuyaux, vannes et compresseurs sur le site et de les souder sur place, vous construisez une benne dans un atelier et vous montez tout dessus", a-t-il expliqué. . "De cette façon, les entreprises peuvent tester la pression des différents composants à l'atelier. Ensuite, la benne est simplement connectée sur le site du projet, c'est donc une solution plug-and-play."

A la centrale d'Ørum, la pompe à chaleur permet d'optimiser la température de retour dans la centrale solaire pendant les mois les moins ensoleillés. L'énergie retirée du réservoir de stockage d'eau chaude contribuera également à améliorer l'efficacité de la pompe à chaleur pendant les périodes de faible ensoleillement, où elle a la plus grande valeur pour l'efficacité globale. En hiver, la pompe à chaleur représente la majorité de la production de chaleur. Il est complété par les chaudières à gaz existantes de la centrale de chauffage urbain pendant les périodes les plus froides.

"Avant d'ajouter la pompe à chaleur, nous fonctionnions essentiellement avec l'énergie solaire seule pendant deux mois pendant l'été", a noté Bundgaard. "Le chauffage urbain solaire hybride comme celui d'Ørum peut être encore optimisé en intégrant une chaudière à biomasse. Dans ces types de centrales, la biomasse est utilisée pendant les périodes de l'année où le solaire n'est pas suffisant."

En intégrant la pompe à chaleur dans le système existant, la centrale de chauffage urbain est désormais en mesure de réduire sa consommation de gaz naturel. Ensemble, la pompe à chaleur et le système de chauffage solaire produisent environ 10 000 MWh de chaleur par an ; couvrant jusqu'à 93 % de la demande de chaleur des clients de l'usine.

L'Europe de l'Ouest a été soulagée des pénuries de gaz de cette année sous la forme de livraisons de GNL par voie maritime. Mais certaines parties de l'Allemagne, de la Pologne et des pays d'Europe de l'Est dépendent davantage du gaz russe pour se chauffer en hiver.

De nombreux anciens pays de l'Union soviétique ont construit les premiers systèmes de chauffage urbain. Cependant, ces premières usines brûlaient du charbon ou du gaz pour chauffer l'eau. Maintenant, avec la guerre en cours entre la Russie et l'Ukraine, Aalborg a constaté un intérêt accru pour compléter ces systèmes d'énergie de chauffage urbain au charbon ou au gaz avec des énergies renouvelables.

"Au cours des six derniers mois, il y a eu un changement majeur dans l'état d'esprit mondial après la guerre, la crise énergétique qui a suivi et son effet sur les prix du gaz naturel", a déclaré Bundgaard. "Ils veulent être verts parce qu'ils veulent avoir un monde meilleur, mais maintenant aussi parce que c'est moins cher. Les gens souffrent et ont besoin de solutions qui peuvent réduire la dépendance au gaz."

Bien que dans les années 1880, NYC ait connecté un système de chauffage urbain, pour la plupart des États-Unis, l'approvisionnement par défaut pour le chauffage est aujourd'hui le "gaz urbain".

Pour la plupart des États-Unis, l'approvisionnement par défaut pour le chauffage est aujourd'hui le « gaz de district ». Le gaz est livré par la tuyauterie municipale et brûlé dans des bâtiments individuels pour fournir de la chaleur et de l'eau chaude. Le chauffage augmente l'empreinte carbone des États-Unis. Et une fois brûlé, ce gaz est épuisé.

En revanche, une centrale solaire de chauffage urbain recycle l'énergie solaire quotidiennement pendant toute sa durée de vie, souvent pendant plus de 25 ans, décarbonant les villes. Elle est livrée sous forme d'eau chaude à des températures allant jusqu'à 120 °C, et transportée dans une boucle circulaire renvoyant l'eau vers le champ solaire pour le réchauffer.

Dans un réseau de chauffage urbain, les ménages sont reliés à ce chauffage urbain par des conduites posées sous les revêtements routiers. À l'intérieur, cette eau chauffée à l'énergie solaire est envoyée par des systèmes de tuyauterie aux radiateurs pour la chaleur et séparément, pour fournir de l'eau chaude.

Certains organismes de réglementation d'État commencent maintenant à interdire le « gaz de district » comme la valeur par défaut aux États-Unis pour le chauffage et l'eau chaude dans les nouvelles constructions. Le chauffage urbain solaire thermique pourrait-il être une alternative ?

"Absolument, oui", a convenu Bundgaard. "Toute l'Europe, l'Amérique du Nord, l'Australie et la Nouvelle-Zélande bénéficieraient toutes de systèmes de chauffage urbain similaires à celui que nous avons au Danemark. Avec la chaleur solaire, les pompes à chaleur et le stockage d'énergie thermique à fosse à basse température - une forme évolutive et rentable de stockage d'énergie pour le chauffage urbain - vous pouvez en gros créer un système de chauffage urbain à émissions nettes nulles. »

La plupart des pays ont un meilleur DNI (la ressource solaire pour la production de chaleur solaire thermique) que le leader mondial actuel, le Danemark

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