La nouvelle chaufferie biomasse qui chauffe la ville de Reims avec du bois de récupération

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Article paru dans le Bioénergie International n°89 de janvier 2024

La communauté urbaine du Grand Reims, 143 communes et 300 000 habitants, s’engage plus avant vers l’énergie locale et décarbonée. Le 16 mai 2023, la collectivité et ENGIE Solutions ont inauguré une nouvelle chaufferie bois qui permet d’intégrer du bois de récupération (bois B) comme deuxième base du mix énergétique du réseau de chaleur. Cette opération a été réalisée dans le cadre d’un avenant au contrat de Délégation de Service Public qui court jusqu’en 2028. Cinquante ans après la création du réseau de chaleur rémois, cette nouvelle étape permet de diviser par six les émissions de CO₂ du site. L’avenant prévoyait en même temps le raccordement, dès 2022, d’un nouveau quartier, celui des Châtillons.

Une ressource locale enfin réutilisée

Les zones d’activités et de vie françaises regorgent de bois en fin de vie depuis la mise en œuvre des lois sur le recyclage. Cependant, jusqu’ici seule une infime partie de ces gisements était valorisée sur les territoires qui les produisent. Ces ressources, collectées et préparées pour la combustion, étaient la plupart du temps exportées à prix marginal voire à prix négatif vers des pays disposant de chaufferies adaptées, laissant la plus-value de cette valorisation à d’autres. On trouve ainsi depuis des dizaines d’années, tout autour de la France et particulièrement en Europe du Nord, de très nombreuses chaufferies à bois usagé qui ont fait le bonheur économique de leurs exploitants.

Depuis quelques années seulement en France, un petit nombre d’industriels a commencé à consommer ces produits dans des installations de production de chaleur disposant des technologies de combustion et de traitement de fumée requises. Concernant les collectivités, elles ne sont encore qu’une poignée et c’est le cas du Grand Reims.

La valorisation du bois-déchets sur le réseau de chaleur du Grand Reims vient compléter deux autres sources de production de chaleur renouvelable et de récupération : l’une produite à partir de bois non-pollué à la chaufferie de Croix-Rouge au sud-ouest de Reims, et l’autre à l’Unité de Valorisation Énergétique Remival située dans la zone industrielle des Essillards à l’Est de la ville. Le bois B, désormais acheminé vers une nouvelle chaufferie construite elle aussi sur le site de Croix-Rouge, est un bois souillé issu des déchetteries ou des entreprises du bâtiment de la région proche. Cette installation offre ainsi une seconde vie locale à un déchet produit localement en produisant de la chaleur renouvelable pour 20 000 équivalent logements.

Grâce à ce nouveau combustible renouvelable, le réseau de chaleur de Reims passe d’un taux d’énergie renouvelable et de récupération de 60 à 90 %, un taux élevé en France pour un réseau de 32 km de canalisations et 70 points de livraison. Cet apport du bois de récupération a également permis de mettre définitivement fin à l’usage du charbon et de réduire encore plus fortement les émissions de CO₂. Il a aussi permis aux Rémois de profiter d’une chaleur renouvelable à un prix maîtrisé dans le temps.

Histoire et chiffres du réseau de chaleur de Reims

Installée à Reims depuis les années 70, la centrale historique de la société Soccram alimente en chauffage et eau chaude sanitaire une partie de la ville de Reims. Au départ, avant les chocs pétroliers, la production était réalisée avec une énergie bon marché même si polluante, le fioul lourd. En 1985, dans le cadre du plan de soutien à la filière charbon française, initié par le gouvernement de Pierre Mauroy, une chaufferie à charbon est construite avec une chaudière Babcock de 40 MW. Puis, avec la mise en service du Centre de Valorisation Énergétique des déchets ménagers Remival en 1989, le réseau de chaleur est raccordé à l’incinérateur qui peut fournir jusqu’à 16 MW en pointe, et 12 MW en moyenne.

En 2003, dans le cadre d’une nouvelle Délégation de Service Public, également attribuée à la Soccram, le mix énergétique se diversifie encore avec l’arrivée du gaz naturel, ce qui porte à quatre le nombre de sources d’énergie. En 2011, la Soccram passe sous pavillon GDF-Suez qui deviendra ENGIE en 2015.

En 2012, une cinquième source d’énergie fait son entrée sur le site de Croix-Rouge avec la construction d’une chaufferie biomasse qui va consommer entre 15 000 et et 20 000 tonnes de bois A par an. Cette installation entièrement neuve est équipée de deux chaudières à bois Weiss de 5 MW, ce qui permet d’assurer 15 % à 20 % des besoins du réseau. La plus grande partie des besoins (45 %) continue quant à elle à être assurée par l’usine Remival. À partir de cette date, trois installations travaillent en parallèle sur le site de Croix-Rouge : la chaufferie historique au fioul lourd et au gaz, le générateur charbon et la chaufferie bois. Le taux d’EnR&R est alors de 60 à 65 %.

En 2015, le fioul lourd est abandonné et les chaudières sont reconditionnées pour utiliser du gaz, du fioul domestique et potentiellement du biofioul. En 2020, la chaufferie charbon est définitivement arrêtée au profit de la nouvelle chaufferie à bois B qui est mise en service le 14 février 2023. Le taux d’EnR&R passe alors à près de 90 % et se répartit de la sorte : 40 à 45 % d’UVE, 30 à 35 % de bois B, 10 % de bois A et le reste en gaz. Cinquante ans après la création du réseau de chaleur rémois, cette nouvelle étape a permis de diviser par six les émissions de CO₂ du site de Croix-Rouge.

Les puissances installées sont les suivantes : 2 × 20 MW + 32 MW en gaz et fioul, 16 MW d’UVE, 2 × 5 MW de bois A, 21 MW en bois B, pour répondre à un appel de puissance maximal de 75 MW par −10 °C extérieur. Le réseau fonctionne donc sur deux bases annuelles : l’UVE en priorité puis la chaufferie à bois B. La chaufferie à bois A intervient en mi-saison pour précéder la production au bois B, lorsque la puissance appelée est inférieure au minimum technique de la chaudière à bois B, ou en haute saison pour compléter la chaudière à bois B. Le gaz et le fioul, énergies fossiles et énergies chères, interviennent en dernier recours lorsque tous les autres générateurs ne suffisent plus ou lorsqu’ils sont en maintenance.

Le réseau historique se présente en trois branches qui fonctionnent en eau surchauffée à 17 bar et à des régimes de températures départ allant de 95/100 °C en été, et à 145/150 °C par grand froid pour 85 °C retour : le quartier Murigny, la zone hospitalière et le quartier de Croix-Rouge-Université. La nouvelle branche mise en service en 2022 vers le quartier des Châtillons, a quant à elle été conçue en basse pression et fonctionne en eau chaude avec un régime de températures de 90/70 °C. Ce dernier réseau peut ainsi puiser son énergie sur le circuit retour de l’UVE, ce qui permet de renvoyer moins de chaleur à Remival qui a besoin de « froid » pour condenser sa vapeur après turbinage pour produire de l’électricité. Le circuit départ de l’UVE, pouvant atteindre 150 °C, fournit quant à lui les trois branches en haute pression.

Si des travaux ont été faits sur les bâtiments livrés en chaleur pour en réduire les besoins, des travaux et aménagements ont également été conduits sur le réseau et les sous-stations pour en améliorer le rendement et donc pour en baisser la consommation. Par ailleurs, les 32 km du réseau sont en caniveaux hors d’eau, ce qui réduit sensiblement les pertes par le sol. Notons enfin, que ces dernières années, en plus des travaux d’efficacité énergétique, le réchauffement climatique a lui aussi fait baisser les besoins des trois branches initiales du réseau et la Soccram a observé une baisse de 30 à 40 GWh/an de la consommation, d’où l’opportunité de continuer à étendre le réseau.

La chaufferie Vyncke à bois B en détails

L’installation est composée d’un générateur en eau surchauffée de 22 MW (15 bar – 175 °C) fourni par le constructeur Vyncke, qui dispose déjà de nombreuses références de chaufferies à bois B dans le Monde. Ici la chaudière dispose d’une grille DWS-Hybride, composée de trois zones intégralement refroidies par eau et deux zones semi-refroidies par eau. La combustion au-dessus de la grille est surveillée en continu par une caméra avec report d’images à distance sur tous les supports de conduite.

Trois brûleurs servent à la mise en chauffe de la chaudière lors de ses phases de démarrage, pour installer une température de foyer au-delà de 850 °C avant d’introduire le bois B. En cas de nécessité ou lors d’une phase d’arrêt, ces brûleurs assurent le maintien en tout temps des 850 °C pendant au moins deux secondes, tels qu’imposé par les Directives Européennes liées à la combustion de Déchets Non Dangereux. Cette température est mesurée en continu en haut de la chambre de combustion par une caméra infrarouge, dont la mesure déclenche l’allumage des brûleurs si la température n’est pas suffisante.

Le foyer est constitué de trois parcours avec étagement de l’injection d’air de combustion et d’un recyclage des fumées pour limiter la formation de NOx et de mâchefer. Afin d’assurer une bonne disponibilité de l’installation dans le temps, une vis de décendrage refroidie par eau évacue les cendres entre le 2e et le 3e parcours, et les divers faisceaux à tubes d’eau qui sont ramonés régulièrement et automatiquement par injection d’air comprimé. L’économiseur en sortie de chaudière est quant à lui ramoné par air comprimé. Pour réaliser les maintenances dans de bonnes conditions, la chaufferie peut être aspirée en de multiples points via un réseau fixe de conduites qui mène à une aspiration centralisée située en dehors du bâtiment, et sur laquelle viennent se brancher les collecteurs à tuyaux souples des opérateurs de maintenance.

Notons également que le poussoir de la trémie d’alimentation de la grille est équipé d’un clapet refroidi par eau permettant de l’isoler du foyer ainsi que d’un dispositif de sécurité passif sur le circuit hydraulique qui, en cas de panne de courant, assure le repli de l’installation et la fermeture de ce clapet automatiquement.

En matière de traitement des fumées, après l’économiseur, les gaz de combustion passent dans un séparateur de particules cyclonique pour en ôter les plus grosses fractions. Les gaz, traversent ensuite un filtre à manches en présence de bicarbonate de sodium et de charbon actif, deux agents qui piègent les acides, les métaux lourds volatils, le soufre et les composés halogénés. Et dernière étape de l’épuration, les oxydes d’azote sont réduits par une catalyse à l’eau ammoniacale. Ces dispositions permettent de traiter les fumées avec une efficacité exceptionnelle puisque les poussières sont dans la pratique abattues à 1 mg/Nm³  et les NOx à moins de 30 mg/Nm³, le tout à 11 % d’O₂. Notons que dans un souci de rationalité, les manches de filtration ont été installées dans le caisson de l’ancien électrofiltre de la chaudière à charbon. Ces poussières, impropres à une valorisation agronomique, tout comme l’ensemble des cendres de cette installation à combustible souillé, sont conduites en centre d’enfouissement.

Pour son approvisionnement, la chaufferie à bois B dispose, tout comme celle à bois A, d’un stockage de bois de 1500 à 2000 tonnes, ce qui lui permet de tenir un grand week-end sans livraison. Si le bois A est réceptionné dans une fosse avec manutention classique par grappin, le bois B est réceptionné dans un local aspiré afin de ne pas disperser de poussières polluées. Ce bois sont ensuite criblés afin d’en ôter les morceaux trop longs et les corps étrangers. Enfin, le produit vérifié est stocké dans un silo circulaire en béton avant désilage par vis planétaires.

Contacts :

• ENGIE Solutions : Manon Caffiaux – 06 07 46 92 36 – manon.caffiaux-oyarzabal@engie.com
 – www.rezomee.fr/reseau-chaleur-reims
• La chaudière à bois B : Jérôme Béarelle / 06 19 88 33 53 – jbe@vyncke.com – www.vyncke.com
• Réception et stockage du bois B : geldof.com
• Aspiration réception bois B : Lysair – Stéphane Mafucci – 06 79 42 00 46 – sma@lysair.com – www.lysair.com
• Crible à bois B : www.imalpal.com
• Sécurité incendie/explosion sur crible bois B : www.fagus-grecon.com/fr/
• Dosage du combustible dans la chaudière : www.trasmec.com
• Ramonage air comprimé chaudière Vyncke : www.cbpg.com
• Aspiration centralisée des cendres de bois B :
 03 81 32 68 00 – info@cattinair.com
 – www.cattinair.fr
• Les chaudières à bois A : 04 79 89 07 07 – commercial@weiss-france.fr – www.weiss-france.fr
• Aspiration des cendres sèches de bois A :
 www.standard-industrie.com

Frédéric Douard, en reportage à Reims

Voir nos autres articles sur les chaufferies biomasse de Reims :

• Une chaufferie de 25 MW à bois de récupération pour le réseau de chaleur de Reims
• Le bois, énergie du réseau de chaleur de l’éco-quartier Rema’Vert à Reims

Voir également ce reportage de France 3 Grand Est :