La chaufferie bois du réseau de chaleur de Cergy

Infos clés fiche de casMaîtrise d’ouvrage agglomération – Réseau de chaleur alimentant 25000 éq. logements – Combustibles : 40 000 t de bois déchiqueté par an – Chaudière Leroux-et-Lotz de 25 MW – Grille Fama –  Convoyage bois RBL-REI – Traitement de fumée Redecam. Production de chaleur par le bois : 80 GWh/an – Investissement : 17 millions € – Exploitation Dalkia – Prix de l’énergie pour les usagers en 2009 : 51,2 €TTC /MWh – Mise en service 2009 – Reportage publié dans le magazine Bioénergie International n°12 de novembre 2010.

Convoyeur à bois RBL-REI de la chaufferie de Cergy, photo Antoine Devouard

Mise en service en mars 2009, la chaufferie bois de Cergy-Pontoise est devenue à cette date, avec ses 25 MW, la chaufferie collective à biomasse la plus puissante de France, détrônant au passage celle de Vitry-le-François dans la Marne (16 MW), qui tenait le titre depuis 1985 !

Le réseau de chaleur

Grégory GREBOVAL, CYEL, chef d’exploitation, photo Frédéric Douard

Grégory GREBOVAL, CYEL, chef d’exploitation, photo Frédéric Douard

La chaufferie est raccordée au réseau de chaleur collectif de l’agglomération de Cergy Pontoise, un réseau qui parcoure 44 km sur quatre communes. Dès la création de la ville nouvelle en 1970, la Communauté d’agglomération de Cergy-Pontoise (CACP) s’est équipée d’un réseau de chaleur géothermal sur le site de Cergy Saint-Christophe. Cependant, le manque de rentabilité de cette installation, du à une température trop basse, un débit insuffisant et d’importants travaux de réfection, a conduit la CACP à fermer les puits, cette fermeture n’étant pas irréversible. Une chaufferie centrale basée à Saint-Ouen-l’Aumône a alors été créée pour suppléer ces besoins et par la suite pour remplacer la géothermie. Quatre générateurs au fioul lourd ont ainsi été installés entre 1971 et 1974. Après 1981, le Plan Charbon conduira à l’installation du générateur charbon, le réseau étant exploité à l’époque par CPCU.

Aujourd’hui une délégation de service public a confié cette gestion à la Compagnie de chauffage urbain, CYEL, une filiale de Dalkia. Depuis 1996, une bonne partie de l’énergie délivrée sur le réseau de chauffage urbain provient, en plus du fioul et du charbon, de l’usine d’incinération d’ordures ménagères Auror’Environnement, implantée elle aussi sur la commune de Saint-Ouen l’Aumône, à quelques kilomètres de la chaufferie CYEL. Cette chaleur, récupérée derrière une production d’électricité, couvre la base du réseau à hauteur de 43% des besoins totaux. Le complément est fourni par la chaufferie centrale de Saint-Ouen L’Aumône qui intègre donc la chaufferie bois en plus des chaudières existantes, fioul et charbon.

L’apport de la biomasse permettra à terme au réseau d’être alimenté à plus de 60% par des énergies renouvelables ou fatales. A terme donc, l’énergie du réseau proviendra de 4 sources :

  • incinération : 43%
  • bois : 22%
  • charbon : 30%
  • gaz naturel : 5%
La chaufferie de Cergy, photo Communauté d'agglomération de Cergy-Pontoise

La chaufferie de Cergy, photo Communauté d’agglomération de Cergy-Pontoise

L’introduction de la biomasse présente un double bénéfice environnemental et économique. Au niveau environnemental le bois-énergie permettra chaque année de réduire les émissions de CO2 de 27 000 tonnes. Au niveau économique, en franchissant le cap des 50% d’énergies renouvelables, le réseau bénéficie désormais d’un taux de TVA à 5,5% comme le prévoit la législation française en matière de promotion des énergies décarbonées. Notons que cette disposition législative française (loi no 2008-1443 du 30 décembre 2008), issue de la directive européenne 2006/18/CE du Conseil du 14 février 2006, est un outil formidable pour les collectivités désireuses à la fois de baisser les charges de leurs abonnés aux réseaux de chaleur mais aussi de promouvoir l’usage des énergies renouvelables. Et dans le même registre, la Loi Grenelle 2 votée le 3 mai 2010 (article 30-I), donne la possibilité aux concessionnaires de réseaux de chaleur de pouvoir modifier par avenant les échéances des contrats dès lors qu’ils intègrent une chaufferie biomasse en cours de contrat, et ceci au plus tard 3 ans avant la fin du contrat initial. En parallèle CYEL est actuellement engagée dans un important programme de travaux visant à la sécurisation des installations par l’adjonction d’une chaufferie au gaz naturel d’appoint et de secours de 80 MW à l’ouest de l’agglomération.

Le réseau de chauffage urbain alimente aujourd’hui plus de 25 000 logements et 600 000 m2 d’équipements tertiaires, ainsi que des bâtiments publics et des immeubles de bureaux. Le nombre de sous-stations sera à terme de près de 300. Les perspectives de développement du réseau à horizon 2014 consistent dans le raccordement de près de 8 500 nouveaux logements, rendant ainsi l’éco-chaleur du réseau accessible au plus grand nombre.

La démarche de la collectivité

Jean-Marie Rollet, photo Frédéric Douard

Jean-Marie Rollet, photo F. Douard

Entretien avec Jean-Marie ROLLET, Vice-président de la Communauté d’agglomération, en charge du traitement et de la valorisation des déchets, et de la performance énergétique. Avant toute chose, Jean-Marie ROLLET rappelle que cette belle réalisation qu’il a le plaisir d’administrer et d’enrichir aujourd’hui est le fruit du travail de son prédécesseur à la Vice-présidence aux déchets et à l’énergie, Marc DENIS, et qui avait reçu pour cela le soutien du Conseil Régional d’Île de France dans le cadre de sa politique régionale de l’Energie. Depuis la création du réseau, la préoccupation de la collectivité a toujours été de maintenir un service de qualité sur un réseau en perpétuel évolution, tant géographique qu’énergétique. Et ceci n’a pas toujours été aisé étant donné la forme du réseau en « arrête de poisson », où les sources d’énergie se trouvent à l’opposé géographique des consommateurs, et séparées d’eux par une autoroute, une voie de chemin de fer et l’Oise ! Afin de sécuriser la fourniture de cette grande partie ouest du réseau, une chaufferie de secours au gaz naturel est en cours de construction dans cette zone à Cergy, dans le quartier des Linandes, une chaufferie qui sera réceptionnée en février 2011.

Les questions sociale et environnementale ont également fortement guidé la collectivité quant aux choix économiques et techniques. Le choix du bois est en effet arrivé en continuité de la recherche d’économie financière pour maîtriser les charges des abonnés et en parallèle des souhaits environnementaux de la population. Et pour abonder en ce sens, la biomasse a apporté bien plus que son simple prix compétitif et que son carbone neutre : elle a permis, en couvrant avec l’énergie de récupération de l’incinérateur des déchets plus de 50% de la fourniture d’énergie, un classement en réseau décarboné. Ce classement fait aujourd’hui bénéficier les utilisateurs d’un abaissement de la TVA sur l’énergie à 5,5% au lieu de 19,6%, en plus de l’abaissement de TVA qui était déjà constaté depuis des années pour la partie abonnement dans le cadre de la politique de promotion des réseaux de chaleur. Cette baisse de TVA a contribué à réduire le prix global de l’énergie de 10%. Parallèlement à l’effet TVA, et grâce aux économies réalisées, deux fonds alimentés directement pas les recettes du réseau à hauteur chacun de 0,5% du chiffre d’affaire viennent d’être mis en place. Ils sont pourvus chacun de 70 à 75 000 €.

Le premier, le fonds d’incitation aux économies d’énergie, permettra d’accompagner les abonnés en finançant leur information, du conseil, des études, des diagnostics ou des campagnes de mesure des déperditions, dans le but de baisser les consommations. Le second, le fonds de solidarité aidera les abonnés en difficulté à s’acquitter de leurs charges de chauffage par la remise de chèques chaleur par les organismes sociaux.

Un troisième dispositif à caractère social et environnemental vient également d’être mis en place grâce à la biomasse. Il accompagne quant à lui les comportements vertueux et permettra de baisser de 10% les tarifs d’abonnement pour les abonnés qui parviendront à baisser leur consommation de plus de 10%, suite aux travaux « durables » de maîtrise de l’énergie qu’ils auront réalisés.

Les deux convoyeurs à bande RBL-REI à Cergy, photo Frédéric Douard

Ajoutons enfin, parmi toutes les opportunités ouvertes par la biomasse que le passage au bois permet également de réaliser une économie substantielle sur la redevance carbone, cette taxe dont doivent s’acquitter toutes les installations énergétiques de plus de 20 MW et qui consomment du carbone fossile. Depuis trois ans, la commercialisation par vente ou location des crédits carbone générés par rapport au quota en cours, a en effet permis de constituer une réserve de plusieurs centaines de milliers d’euros, une somme qui sera prioritairement affectée à l’amélioration des performances énergétiques du réseau en terme de régulation ou de calorifugeage. Il est parallèlement prévu une redistribution aux usagers des reliquats de ces investissements.

L’approvisionnement en bois

Les fosses de livraison, photo Frédéric Douard

Les fosses de livraison du bois équipées par RBL-REI, photo Frédéric Douard

La nouvelle installation valorise des bois collectés sous différentes formes à proximité du site : de la plaquette forestière complétée par des bois d’élagage, des palettes en fin de vie et du criblât de compostage. C’est la société Sylvénergie Développement qui est en charge d’assurer ces fournitures à un prix garanti. A partir d’une plateforme dédiée, les différentes ressources locales destinées à la biomasse sont préparées, contrôlées et stockées avant livraison en chaufferie. Pour cela les camions déchargent leurs produits dans un bâtiment où ils sont criblés et broyés. Les broyats sont ensuite mélangés pour atteindre l’homogénéité recherchée et acheminés vers un hangar ouvert afin de les laisser sécher pour atteindre les 35% d’humidité requis pour la chaudière. Une fois sec, le combustible est stocké à l’abri avant d’être acheminé vers la chaufferie. Les 40 000 tonnes de bois consommés chaque année représentent les besoins de chauffage de 4000 logements. La provenance des bois est la suivante :

Le silo de 4000 m3, photo Frédéric Douard

Le silo Phénix de 4000 m3, photo F. Douard

  • 35% de bois propre de recyclage (palettes non traitées de classe A),
  • 25% de plaquettes urbaines d’élagage de l’Ouest Parisien,
  • 20% de plaquettes forestières des forêts d’Ile-de-France (78, 95),
  • 20% de criblât de compostage.

À leur arrivée à la chaufferie, les camions sont pesés avant déchargement dans une fosse. Là, un système original d’aspiration dans les murs de la fosse a été mis en place cette année pour capter les envolées de poussières générées au bennage. La biomasse est ensuite acheminée par convoyeur à bandes vers un crible qui les vérifie à nouveau et qui les envoie vers un broyeur pour les non-conformes. Les produits conformes sont envoyés vers le silo de stockage ou directement vers la chaudière. Tout au long des convoyeurs, pas moins de trois postes de déferraillage se succèdent. Le silo, un cylindre de 4 000 m3 procure une autonomie de 3 à 4 jours en pleine charge. Le désilage est réalisé par une grosse vis rotative de 10 m de rayon qui ramène le combustible vers le centre du silo où un convoyeur l’emporte vers la trémie de la chaudière.

Schéma logistique de la chaufferie bois de Cergy-Pontoise - Cliquer pour agrandir.

Schéma logistique de la chaufferie bois de Cergy-Pontoise – Cliquer pour agrandir.

La chaufferie à bois

La chaudière, photo Antoine Devouard

La chaudière, photo Antoine Devouard

L’ensemble foyer-chaudière a été fourni par les établissements Leroux et Lotz Technologies (LLT), basés à Nantes et spécialistes français des chaudières industrielles. Le système de combustion utilisé est un « spreader stoker » avec grille tournante Fama, c’est-à-dire que le combustible est projeté sur une grille qui tourne sur elle-même. La combustion est réalisée à 50% en suspension et à 50% en couche mince sur la grille mécanique. Un recyclage des fumées permet de maîtriser les émissions d’oxydes d’azote (NOx). L’air primaire est réchauffé pour permettre la combustion de biomasse ayant un taux d’humidité élevé. Cette technologie de combustion existe depuis des décennies sur des chaudières industrielles. Le système de combustion étagée permet de garantir un rendement théorique de 90,5% en fonctionnement nominal avec un bois à 45% d’eau.

La chaudière verticale est constituée de tubes d’eau à 2 parcours. Les tubes d’eau permettent de respecter un volume de chambre de combustion très important, ce qui implique une très faible vitesse des fumées réduisant ainsi considérablement les effets de l’érosion et présentant donc une excellente tenue dans le temps. En outre, ce volume important optimise la combustion et permet une grande accessibilité pour les opérations de maintenance.

La grille tournante de la chaudière, photo Frédéric Douard

Détail de la grille tournante de la chaudière, photo Frédéric Douard

La chaudière contient très peu de réfractaire, limitant ainsi son entretien ainsi que les accrochages pour les combustibles à faible humidité. La mise en place d’un nettoyage automatique en fonctionnement par air comprimé permet de maintenir les surfaces d’échanges dans un bon état de propreté. Un nombre important de portes de visite a été mis en place entre chaque faisceau facilitant leur accessibilité. Le dépoussiérage est réalisé par un cyclone et un filtre à manche qui permettent de maintenir les émissions de poussières en deçà de 20 mg/Nm3.

L’offre de Leroux & Lotz Technologies lui permet aujourd’hui de réaliser une seconde chaufferie du type de celle de Cergy pour le réseau de chaleur de Limoges (Société de Distribution de Chaleur de Limoges, SDCL).La Centrale biomasse de la SDCL (filiale de Dalkia) sera réalisée dans le cadre de l’appel d’offres CRE3 portant sur des projets de cogénération à biomasse. Cette centrale alimentera le réseau du Val de l’Aurence, soit l’équivalent de 3000 logements, et produira 7,5 MW électriques. Elle sera opérationnelle pour la saison de chauffe 2012-2013.

Frédéric DOUARD, en reportage à Cergy.

Contacts : www.cergypontoise.fr et www.cyel.fr

La chaufferie de Cergy-Pontoise en chiffres
Une puissance totale prévue de 325 MW

  • Saint-Ouen CYEL : 1 chaudière biomasse de 25 MW, 1 chaudière charbon de 52 MW, 2 chaudières fuel lourd de 52 MW, 2 chaudières fuel lourd de 17 MW.
  • Cergy CYEL : 4 chaudières gaz naturel de 20 MW qui seront opérationnelles début 2011
  • Saint-Ouen Auror’Environnement : 30 MW de chaleur fatale issue de l’incinérateur d’ordures ménagères

Données du réseau

  • Une production totale de 360 GWh/an
  • 43% de l’énergie fournie sur le réseau par l’incinération des déchets
  • Une température de 190°C à 22 bars
  • 300 sous-stations à terme
  • Rendements réseau : production 91%, distribution 85%, global 77%
  • 25 000 équivalent logements et 60 000 m2 de tertiaire déjà raccordés

Production par le bois

  • Une consommation annuelle prévisionnelle de 40 000 tonnes de bois
  • 17 millions € d’investissements pour la biomasse, dont 5 apportés par la Région
  • Une production de 79 GWh/an par le bois (22% de l’énergie fournie sur le réseau par le bois)
  • Rendement de la chaudière bois : 90%
  • 27 000 tonnes de CO2 économisées par an avec le bois

Prix de l’énergie

  • Prix de l’énergie pour les usagers en 2009 : 51,2 € TTC /MWh soit une baisse de 9% suite au passage au bois
  • Montant de la facture de chauffage du logement type : 576 € TTC soit une baisse de 10,5% suite au passage au bois
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