Trois chaudières biomasse Weiss pour une chaleur plus écologique à Arras

Article paru dans le Bioénergie International n°47 de janvier-février 2017

Beffroi et petite place d'Arras, photo Frédéric Douard

Beffroi et petite place d’Arras, photo Frédéric Douard

Arras, préfecture du Pas-de-Calais et ancienne capitale du comté d’Artois, est aujourd’hui engagée dans la transition énergétique. La collectivité a ainsi entrepris, dans le cadre de sa communauté urbaine, l’extension et l’interconnexion de ses réseaux de chaleur, avec mise en place d’une chaufferie à bois permettant de porter à plus de 50 % le recours aux énergies renouvelables de l’ensemble.

Évolution du chauffage urbain d’Arras

La communauté urbaine d’Arras disposait avant ce projet de deux réseaux de chaleur distincts : celui de Saint-Pol à l’Ouest, regroupant principalement des logements collectifs (Saint-Pol, Baudimont, les Blancs Monts et les Hochettes), et l’Atria vers le centre-ville avec la Tour Saint-Jean. Dans ce secteur coexistaient également d’autres réseaux dont celui du centre hospitalier et celui des Bonnettes, avec sa clinique et alimenté par une cogénération à gaz. Le projet a permis d’interconnecter tous ces moyens de production, de les étendre notamment vers le quartier d’habitations aménagé dans la citadelle Vauban (classée au patrimoine mondial de l’UNESCO en 2008), et d’alimenter la base de ce nouvel ensemble avec une chaufferie de plus de 15 MW exclusivement alimentée en bois.

La chaufferie bois du réseau de chaleur de la Communauté Urbaine d'Arras, photo Frédéric Douard

La chaufferie bois du réseau de chaleur de la Communauté Urbaine d’Arras, photo Frédéric Douard

En appoint et secours de la nouvelle chaufferie bois, qui couvre d’ores et déjà 55 % de l’ensemble des besoins, et qui en couvrira à terme 70 %, certains moyens de production existants ont été conservés :

  • la chaufferie gaz de Saint-Pol (17 MW) mise à disposition par Pas-de-Calais Habitat ;
  • la chaufferie fioul domestique des Hochettes (7 MW) mise à disposition par Pas-de-Calais Habitat ;
  • la chaufferie gaz de l’hôpital (13,7 MW) utilisée en délestage et mise à disposition par le Centre Hospitalier ;
  • la chaufferie gaz du centre d’affaires Atria (2 MW) ;
  • l’unité de cogénération des Bonnettes équipée de trois moteurs produisant 10 MWé et 10,2 MWth, et fonctionnant en première base de novembre à avril.

Historiquement, les concessions de réseaux de chaleur d’Arras Ouest et Atria ont été portées par la ville d’Arras. Depuis le 17 juin 2011, c’est la communauté urbaine d’Arras qui a pris le relais. Celle-ci est ainsi compétente pour les actions de maîtrise de la demande d’énergie, y compris pour la création, la gestion et l’aménagement des réseaux de chaleur avec reprise des installations gérées jusqu’alors par les communes.

Plan du projet de réseau de chaleur d'Arras, désormais réalisé - Cliquer sur l'image pour l'agrandir.

Plan du projet de réseau de chaleur d’Arras, désormais réalisé – Cliquer sur l’image pour l’agrandir.

C’est ainsi que la communauté urbaine d’Arras, en tant qu’autorité organisatrice du service public de production et de distribution de chaleur, a lancé au printemps 2013, une procédure d’appel d’offres ayant pour objet la passation d’une nouvelle délégation de service public avec réalisation de ce projet. Et le 19 décembre 2013, la communauté urbaine a retenu la proposition de Dalkia.

Le nouveau chauffage urbain d’Arras

Le projet comprenait donc :

  • la création d’une chaufferie à bois de 15,5 MW à haut rendement situé à l’arrière de la zone commerciale de Dainville ;
  • le développement du réseau vers la citadelle, le centre-ville et l’Atria pour ne faire plus qu’un seul réseau communautaire. Ceci représente une extension de réseau de 10 km qui porte à 20,7 km le linéaire total. Ce réseau permet de desservir 77 abonnés à ce jour, représentant 8 500 équivalents-logements, et à terme plus de 105 abonnés ;
  • la création de 42 nouvelles sous-stations venant s’ajouter aux 57 existantes,
  • une puissance disponible de 50 MW et la livraison de plus de 85 GWh/an de chaleur.
Le foyer de l'une des trois chaudières WEISS de la chaufferie bois de la Communauté Urbaine d'Arras, photo Frédéric Douard

Le foyer de l’une des trois chaudières WEISS de la chaufferie bois de la Communauté Urbaine d’Arras, photo Frédéric Douard

Les travaux ont démarré en juillet 2015 pour se terminer en octobre 2016, date de la mise en service de la chaufferie biomasse. Ce chantier, qui a mobilisé près de 15 millions d’euros a été aidé au travers du fonds chaleur pour un montant de 4,9 millions d’euros.

La nouvelle chaufferie à bois à haut rendement

L’installation consomme 13 000 tonnes de plaquettes forestières par an, ce qui permettra d’éviter l’émission de plus de 10 000 tonnes de CO2 chaque année.

Vue sur les trois chaudières WEISS de la chaufferie de la Communauté Urbaine d'Arras, photo Frédéric Douard

Vue sur les trois chaudières WEISS de la chaufferie de la Communauté Urbaine d’Arras, avec au premier plan les convoyeurs de bois, photo Frédéric Douard

L’installation thermique est constituée de trois chaudières WEISS en eau chaude de 3,5 + 6 + 6 MW à grille mobile et échangeur vertical. Ce dimensionnement en trois chaudières permet une couverture des besoins compris entre 1 et 15,5 MW dans des conditions optimales de combustion.

Synoptique de l'une des trois chaudières bois de la Communauté Urbaine d'Arras, photo Frédéric Douard - Cliquer sur l'image pour l'agrandir.

Synoptique de l’une des trois chaudières bois de la Communauté Urbaine d’Arras, photo Frédéric Douard – Cliquer sur l’image pour l’agrandir.

Le bois est livré dans un large silo enterré par cinq portes d’accès ventilées, offrant chacune deux points de déversement : un en butée en fond de silo et un en milieu de silo par une trappe carrossable. Ce dispositif permet de déverser quatre camions de 100 m³ par travée et de garantir une autonomie globale par grand froid de 3 jours minimum.

Le hall de livraison du bois à la chaufferie de la Communauté Urbaine d'Arras, photo Frédéric Douard

Le hall de livraison du bois à la chaufferie de la Communauté Urbaine d’Arras, photo Frédéric Douard

Les deux convoyeurs de bois en sortie de silo, photo Frédéric Douard

Les deux convoyeurs de bois en sortie de silo, photo Frédéric Douard

Le bois est extrait du silo par 19 échelles racleuses de 12 m de longueur avant d’être conduit en chaufferie par deux convoyeurs à chaînes à graissage automatique : l’un est dédié à la première chaudière de 6 MW, et l’autre, grâce à un répartiteur, aux deux autres chaudières. L’étanchéité des sas d’alimentation d’avec les convoyeurs est réalisée par des guillotines, des organes de fermeture fiables.

Sonde de mesure en continu de l'humidité du bois dans le sas d'alimentation d'une chaudière, photo Frédéric Douard

Sonde SWR de mesure en continu de l’humidité du bois dans le sas d’alimentation d’une chaudière, photo Frédéric Douard

La combustion est régulée par un dispositif de mesure en continu de l’humidité du bois, installé sur chaque sas de chaudière. Ce dispositif, fourni par SWR, fonctionne par mesure haute fréquence basée sur les variations apportées par l’humidité à la constante diélectrique de la matière en vrac.

Transmetteur de pression FUJI ELECTRIC pour la régulation des apports d'air comburant, photo Frédéric Douard

Transmetteur de pression FUJI ELECTRIC pour la régulation des apports d’air comburant, photo Frédéric Douard

La combustion est réalisée à l’aide de trois airs comburants successifs (primaire, secondaire et tertiaire). Afin d’en maîtriser parfaitement la distribution, WEISS a utilisé des électrovannes d’air pilotées par transmetteurs de pression électroniques Fuji.
Ces équipements très précis mesurent ici le débit et la pression différentielle, ce qui permet de garantir des excès d’air de combustion optimisés, et ce qui garantit par conséquent des rendements également optimisés et donc une maîtrise plus aisée des émissions atmosphériques. Notons que l’air de combustion est capté sous la toiture de la chaufferie par des cheminées afin de le préchauffer par récupération des quelques pertes par rayonnement et convection des installations.

En termes d’émissions, la chaufferie qui fait moins de 20 MW est soumise de par l’arrêté du 26 août 2013, aux valeurs limites suivantes : 200 mg de CO, 400 mg de NOx et 30 mg de poussière, le tout à 6 % d’O2. Les installations de traitement des poussières fournies par Weiss, en l’occurrence trois électro-filtres Scheuch, permettent de respecter sans souci cet arrêté puisque WEISS a garanti sur Arras des rejets à moins de 15 mg/Nm³ à 6 % d’O2.

L'un des trois électrofiltres Scheuch de la chaufferie bois d'Arras, photo Frédéric Douard

L’un des trois électrofiltres Scheuch de la chaufferie bois d’Arras, photo Frédéric Douard

Les cheminées de prise d'air comburant des trois chaudières bois de la chaufferie de la Communauté Urbaine d'Arras, photo Frédéric Douard

Les cheminées de prise d’air comburant des trois chaudières bois de la chaufferie de la Communauté Urbaine d’Arras, photo F. Douard

Notons enfin, qu’un dispositif de recirculation de gaz de combustion est en place sur chaque chaudière si besoin, par exemple pour des situations avec du bois trop sec.

Contacts :

Frédéric Douard, en reportage à Arras

Le magazine Bioénergie International est disponible :

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