The document discusses eco-districts and district heating networks as a potential solution for future cities. It provides an overview of heat consumption and potential waste heat sources in Belgium. Developing district heating networks could connect buildings to renewable and waste heat sources, reducing emissions. However, upfront costs and changes to regulations and mindsets present challenges to growth. Optimization tools can help minimize costs and make networks more feasible. Stakeholder partnerships over the long term may help accelerate the transition to low-carbon energy systems through district-scale approaches.

1. Vendredi 29 janvier 2021
Éco-quartiers et réseaux de chaleur : une
solution pour les villes de demain ?
Thibaut Résimont, PhD Candidate Research Engineer
(A&M Department, Thermodynamics Laboratory,
ULiège ), Grégory Tilte, Division Manager Business
Development, Commercial & Strategy (Engie Solutions
Belgium & Luxembourg - Properties)

2. LIEGE CREATIVE, en partenariat avec :

3. Thibaut Résimont (thibaut.resimont@uliege.be)
Doctorant en énergétique à l’ULiège
Ecoquartiers et réseaux de
chaleur: une solution pour
les villes de demain?

4. L’électricité, la chaleur et le transport
2
ENERGIE FINALE PAR SECTEUR DANS
L’UE28
23%
27%
50%
Source: Heat Roadmap Europe [1]
37%
23%
3%
22%
11%
4%
PRODUCTION DE CHALEUR PAR
SOURCE DANS L'UE28
Gaz naturel
Charbon
Pétrole
Biofuels
Déchets
Géothermie
Solaire thermique
Autres sources
Source: International Energy Agency [2]

5. Emissions de 𝑪𝑶𝟐 par technologie de production de chaleur
3
[3]

6. La consommation de chaleur annuelle en Belgique
4
Demande totale
annuelle d’énergie en
Belgique en 2015
(318 TWh)
Demande annuelle
de chaleur et de froid
en Belgique en 2015
(165 TWh)
7
3
0
2
4
6
8
Gaz Réseau de chaleur
Emissions de CO2 (Mtonnes)
Emissions de CO2 (Millions de tonnes)
Source: Heat Roadmap Europe [1]
-56%
≈ - 1 500 000
≈ 25%

7. La chaleur résiduelle en Belgique
5
Source: Heat Roadmap Europe [1]
58
85.68
0
20
40
60
80
100
Chaleur résiduelle Consommation de chaleur
pour le chauffage de
bâtiments
Chaleur résiduelle VS consommation
de chaleur (TWh)
Chaleur résiduelle VS consommation de chaleur (TWh)

8. 6
Source de
chaleur
Consommateur
de chaleur
Conduites
 Biomasse
 Géothermie
 Pompes à
chaleur
 Incinérateurs
de déchets
 Chaleur fatale
 Résidentiel
 Bureaux
 Industries
Mais un réseau de chaleur, c’est quoi?

9. Quelques exemples de réseaux utilisant de la chaleur fatale
7
Accélérateur de particules
Lund, Suède [4]
Incinérateur de déchets
Herstal, Belgique [6]
Réacteur nucléaire
Haiyang, Chine [5]

10. 8
Les réseaux, une longue histoire…

11. 9
Et un avenir prometteur…
Stockages thermiques
+
Pompes à chaleur Décarbonisation du
système énergétique

12. 10
Mais quelques freins à leur développement
✗ Coûts d’investissements
(CAPEX) élevés
✗ Changement des
mentalités nécessaire
✗ Législation peu cadrée
pour les communautés énergétiques
✗ Politique énergétique belge
actuellement défavorable

13. 11
Une solution: un outil d’aide à la decision pour minimiser les coûts
Mise en forme des
données
Système d’Information
Géographique (SIG)
Paramètres
Optimisation
Définition des
contraintes et de
l’objectif
d’optimisation
Tracé et
dimensionnement du
réseau dans le SIG

14. 12
Incinérateur de
déchets
d’Intradel
(100 𝑀𝑊𝑡ℎ)
Zone
constructible
(50 000 𝑚2
)
Un outil dédié pour toute zone géographique : l’exemple d’Herstal

15. 13
Un outil adaptable à chaque projet
% de connexion
dans une rue
Taux
d’actualisation
Période
d’investissement
Prix de vente de
la chaleur (€/kWh)
Capacités de
production/surface
disponibles
Espace
disponible dans
le sol des rues
Extension de
projets existants
Obligation de
construire
certaines
conduites
Intégration de
plusieurs sources
d’énergie

16. 14
L’objectif: maximiser le Cash Flow Net (CFN)
𝐶𝐹𝑁
𝐶𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙𝑒𝑠 + 𝐶𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑖𝑡𝑒𝑠 + 𝐶𝑠𝑜𝑢𝑠−𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛𝑠
+ 𝐶𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 + 𝐶𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎𝑔𝑒 − 𝑅𝑐ℎ𝑎𝑙𝑒𝑢𝑟
CAPEX
OPEX
=

17. 15
Mais à quel prix de vente de la chaleur?
0.07€/kWh

18. 16
Un premier cas simple …
0.05 €/kWh
0.03 €/kWh
0.04 €/kWh
SERRE
Demande de chaleur de la serre
Demande de chaleur du quartier

19. 17
Prix de vente = 0.07€/kWh
Mais aux résultats intéressants!
Prix de vente = 0.05€/kWh Prix de vente = 0.04€/kWh
- 25% d’émissions 𝐶𝑂2 par rapport à des chaudières
au gaz dans chaque maison !
Taux
d’actualisation
% de connexion
dans une rue
Période
d’investissement
1% 30 ans 100%

20. 18
Permettant d’étudier l’influence de certaines contraintes urbanistiques…
Prix de vente = 0.07€/kWh
Capacité de
production/surface
disponibles
Espace disponible
dans le sol des rues
- 14.5% de revenus - 6.5% de revenus
Pas d’espace dans
le sol de cette rue
Utilisation de 2
sources de chaleur

21. 19
Et pouvant utiliser des solutions de stockage
Prix de vente = 0.07€/kWh
Pompe à chaleur
Coût de production de la chaleur
Dynamique du stockage Niveau du stockage

22. 20
Mais surtout applicable à grande echelle avec un SIG
Quartier d’Herstal
Consommation
annuelle
Coûts
d’investissements
Profits sur
30 ans
Economies
d’émissions CO2
160 GWh 57 M€ 113 M€ 24%
ROI ≃ 10 ans
≃ 3 km
≃ 3 km
Incinérateur de
déchets (63 MWth)
≃
3
km
Serre

23. Thibaut Résimont (thibaut.resimont@uliege.be)
Doctorant en énergétique à l’ULiège
Ecoquartiers et réseaux de
chaleur: une solution pour
les villes de demain!

24. 22
Références
[1] Heat Roadmap Europe - https://heatroadmap.eu/heating-and-cooling-
energy-demand-profiles/
[2] International Energy Agency - https://www.iea.org/data-and-
statistics?country=EU28&fuel=Electricity%20and%20heat&indicator=HeatGe
nByFuel
[3] Carbone 4 - http://www.carbone4.com/analyse-chaudieres-gaz-climat/
[4] https://www.youtube.com/watch?v=Npswqc1OEh8&feature=emb_logo
[5] https://www.world-nuclear-news.org/Articles/Haiyang-begins-commercial-
scale-district-heat-supp
[6] https://www.urbeo.be/projets/chauffage-urbain/

25. Ecoquartiers et
réseaux de chaleur
Une solution pour les villes de demain?
Rencontre LIEGE CREATIVE – 29/01/2021

26. ENGIE Solutions :
un interlocuteur unique
ENGIE Axima, ENGIE Cofely,
et ENGIE Fabricom s’unissent pour
soutenir l’ambition d’ENGIE Solutions
et ainsi imaginer des solutions pour :
Des villes intelligentes et plus
attractives
Des industries plus vertes et
plus performantes
Des bâtiments aussi durables
que confortables

27. En bref, ENGIE Solutions c’est :
Un interlocuteur unique pour un
accompagnement global
+ de 9 600 collaborateurs aux
compétences complémentaires
2 Mds de chiffre d’affaires
en 2019
Une présence sur le marché
depuis plus de 70 ans
Une large palette d’activités
et d’expertises pour une
solution sur mesure
Un fort ancrage local, avec
plus de 56 implantations
sur l’ensemble du pays
Un service complet allant de la
conception à l’installation en passant
par la maintenance et le financement
de vos équipements
Une combinaison d’offres
qui va au-delà de l’énergie
Des solutions complètes qui
intègrent des équipements
intelligents et sobres, alimentés en
énergie bas carbone

28. Solutions intégrées
Nous proposons à nos clients des solutions intégrées et sur-mesure sur l’ensemble
de leurs problématiques à court et à long terme
Pour des villes, infrastructures
et bâtiments publics mieux
connectés et plus attractifs
Nous vous aidons à créer
des environnements de vie et de
travail plus écologique et plus
respectueux de l’environnement.
Villes & infrastructures
Pour des industries plus vertes
et plus compétitives
Nous apportons des solutions
pour sécuriser et améliorer la
performance de vos installations
industrielles tout en protégeant
vos capacités d’investissement.
Industries
Pour des bâtiments plus sobres et
plus confortables
Nous créons, améliorons et gérons
vos lieux de vie et de travail pour les
rendre plus intelligents, agréables à
vivre et plus respectueux de
l’environnement.
Properties

29. Une large palette d’activités et d’expertises
pour une solution sur mesure
Installations électriques,
mécaniques & électromécaniques
Instrumentation, automatisation
& contrôle de processus
Mécanique & tuyauterie
industrielle
Maintenance industrielle,
mécanique & électromécanique
Systèmes d’information &
de communication
Génie climatique (HVAC)
Refroidissement (commercial &
industriel)
Sécurité & protection incendie Production locale d’énergie verte
Services nucléaires
Exploitation & maintenance
multi-techniques & multi-sites
Performance énergétique
Facility Management Intégré Projets d’efficacité énergétique

30.  Activer la transition zéro-carbone avec des solutions intégrées
‘as a Service’
 Créer, développer, investir conjointement avec nos clients
 Offrir des solutions complètes incluant:
 Tous les aspects énergies et infrastructures
 Le circuit de l’eau
 Les déchets et l’économie circulaire
 La mobilité innovante
 Le confort et la sécurité pour les utilisateurs finaux
 Avec un engagement à long terme permettant d’obtenir le
meilleur « Total Cost of Ownership »: choix des techniques
avec une vision long-terme, foisonnement, optimisation de
l’opération et maintenance… le tout en améliorant l’impact
environnemental
Les éco-quartiers : un partenariat long-terme
pour la transition écologique

31. La conception de systèmes énergétiques optimums nécessite une optimisation combinée de l’ensemble des flux
(chaleur, froid, électricité, eau, gaz, déchets…) en permettant:
• le foisonnement entre un grand nombre et une large diversité d’utilisateurs (logements, bureaux, commerces,…)
• l’accès à un éventail de sources renouvelables plus large (géothermie, échanges thermiques fluviaux,…)
• un suivi d’objectifs multicritères: coût le plus bas, émissions CO2 les plus basses, l’autonomie électrique, la
circularité…
La prise de conscience environnementale, les évolutions techniques et les évolutions réglementaires sont autant
d’éléments qui rendent le déploiement de Systèmes d’Energie Collectifs à large échelle possible.
L’intérêt des Systèmes d’Energie Collectifs
Communautés
électriques
Systèmes de
chaud et froid
Ex. Cogeneration,
pompes à chaleur…
Gestion de
l’eau
Ex. Pompes…
Ex. Récupération de chaleur

32. Autorités
publiques et
citoyens
Occupants
Propriétaires
Développeurs
Perspective des parties prenantes
Des intérêts croisés et convergents - La transition écologique rendue accessible
Ambition Zéro Carbone
Réduction de l’empreinte carbone
Responsabilité citoyenne
Utilisation de technologies innovantes
Être à la pointe du développement des
éco-quartiers à ambition zéro-
carbone… image et exemple pour
d’autres projets
One-stop shop
Une contrepartie pour l’ensemble de
la solution
Une interface simple malgré la
complexité technique
Investissement initial réduit
Confort
Niveau de performance
Disponibilité des installations.
Potentielle réduction de
l’encombrement
Solution compétitive
Chaleur et froid: formule de prix de
fourniture fixée dès le départ: pas de
surprise
Accès à d’autres sources
renouvelables
Foisonnement en nombre et en
usages
Attractivité des écoquartiers
Socle collectif comme base pour
d’autres projets
Suivis de l’ensemble des flux d’un
quartiers (autonomie, circularité…)
Engie Solutions
Acteur reconnu
Innovation maitrisée
Standards de qualité
Fiabilité de long terme
Les points d’attention:
- Contraintes de calendrier
- Interfaces physiques
- Changement de processus

33. Eco-District as a Service
L’approche
 Dès les premières étapes du projet au long de la vie du projet
 Des solutions adaptées à vos projets: développement
immobilier, centre de ville ou de village, zoning, campus, Eco-
quartier
 Nous proposons une solution globale à nos clients :
 Conception;
 Développement;
 Financement;
 Réalisation;
 Exploitation;
Activer la transition zéro-carbone avec des solutions intégrées ‘as a Service’
Master plan Faisabilité Conception et Permis Installation Opération
Continuité
et
évolutions
Orientations Choix
structurants
Responsabilité
d’ensemble
Phasage et
préparation
des opérations
Disponibilité
Suivi

34. Le thermique renouvelable
Cadre Général
Production
et
Stockage
• Géothermie: profonde, faible profondeur,…
• Chaleur fatale
• Solaire
• (Bio)Gaz: CH4, H2, fatal...
• Biomasse solide: bois, PKS, TCR, Miscanthus, …
Réseau
• Boucle unique / double /…
• Régime de temperature
• Configuration du maillage
Fourniture
• B2B / B2B2C / B2C
• Type d’interface
• Limite d’entreprise
• Stockage ou équipements
décentralisés
• Comptage
Mix énergétique
adapté aux ambitions
écologique/
économiques et aux
usages
En lien avec les
sources / usages et
foisonnements
possibles
Modularité et niveau
de centralisation

35. Le thermique renouvelable
Cadre Général
Objectifs de
réduction CO2
2020
2050
2030
- 39 %
-100 %
- 55 %
Durée des
contrats
Court terme
(installation /
maintenance)
Long terme
(> 20 ans / 30
/ 50 ans)
Moyen terme
(± 15 ans)

36. Alignements des objectifs
Contexte
Evolution des prix du CO2 Empreinte carbone de notre électricité

37. Système ATES
Réseau de quartier – Utrecht – Leidsche Rijn Centrum
Contrat de 30 ans
762 logements
33.000 m2 d’espaces commerciaux via ~126 points de livraison
10.000 m2 d’espaces de bureaux
 Un double réseau chaud/froid
 Source principale géothermie ATES (6 doublets)
 Pas de régénération nécessaire
 Appoint par réseau de chaleur à proximité

38. Les grands réseaux
Réseau biomasse d’Epinal
 30 kilomètres de réseau
 150 points de livraison
 8500 équivalents logements
 50 GWh / an, soit
l’équivalent du besoin de 60
% de la population
Chaufferie biomasse avec
cogénération de :
 12 MW thermique
 5 MW électrique

39. Les réseaux moyens
Réseau de Bruxelles Energie
Mise en place d’une solution de récupération d’énergie de
20MW pour alimenter un réseau de chaleur
 Phase 1 : 3,5km pour alimenter le centre commercial
 Phase 2 en collaboration avec la société Denys : 3,5 km
pour rejoindre les Serres Royales

40. Les petits réseaux
École d’agronomie IPEA La Reid
Une rénovation énergétique qui
s’inscrit dans le projet RenoWatt
13 bâtiments interconnectés,
alimentés par une chaufferie biomasse

41. Les grands réseaux
Réseau du Sart Tilman
Réseau de chaleur :
 22 kilomètres à trois branches
 >50 sous stations
Chaufferie centrale de 80 MW
thermique avec cogénération
biomasse de :
 7.25 MW thermique
 2,5 MW électrique

42. Contact
Grégory TILTE
Division Manager
Commercial, Business Development and Energy Transition Solutions
Engie Solutions Belgium & Luxembourg - Properties
gregory.tilte@engie.com