Encore plus d’efficacité pour le chauffage urbain à bois de Vaulx-en-Velin

Article paru dans le Bioénergie International n°70 de décembre 2020

La chaufferie biomasse des Noirettes de Vaulx en Velin, photo Frédéric Douard

Créé en 1973, le réseau de chauffage urbain de Vaulx-en-Velin, ville de 50 000 habitants de l’agglomération lyonnaise, alimente près des trois quarts des Vaudais et Vaudaises, mais aussi des écoles, collèges, lycées et équipements professionnels. Avec cet outil, la municipalité souhaitait fournir un mode de chauffage économique au plus grand nombre. En 2013, la ville a souhaité poursuivre cet objet avec une énergie plus durable en faisant construire une chaufferie bois de 22,5 MW en remplacement de l’ancienne à combustibles fossiles. À cette occasion, l’objectif fut aussi de réduire la facture énergétique de 15 à 20 % en usant notamment du passage au taux réduit de TVA. La facture des abonnés est aujourd’hui stabilisée grâce au prix du bois local qui n’est pas soumis aux tensions internationales.

Un réseau sur la voie de la neutralité carbone

La chaufferie est composée de trois chaudières à biomasse de 7,5 MW en base, de deux chaudières à gaz de 17 et 34 MW en appoint, d’une turbine à gaz délivrant 9 MW thermiques en base hivernale, ainsi que d’une chaudière au fioul de 60 MW en secours. La production minimale d’eau chaude sanitaire est de 3 MW toute l’année, un besoin assuré sans problème par le bois car supérieur au minimum technique des chaudières.

Le silo de la chaufferie des Noirettes à Vaulx en Velin, photo Frédéric Douard

En 2019, le réseau de chaleur faisait 25 km, travaillait en eau surchauffée à une pression de 25 bar, livrait en moyenne 90 GWh/an aux 12 000 équivalent-logements raccordés au réseau par 135 points de livraison et le bois couvrait 65 % des besoins.

Intérieur de l’un des convoyeurs à chaines de la chaufferie des Noirettes, photo Frédéric Douard

En choisissant le bois-énergie, Vaulx-en-Velin a réduit le bilan carbone de son chauffage urbain de près des deux tiers en six ans : la charge éq. CO2 de son kWh est ainsi passée de 245 à moins de 100 g. Cette opération a permis de réduire les émissions globales annuelles de près de 38 000 tonnes d’éq. CO2 par rapport à la situation initiale au charbon, fioul lourd et gaz fossile.

La chaufferie bois des Noirettes

L’investissement dans la chaufferie bois s’est monté à 15 M€ TTC et a permis l’abandon de deux combustibles fossiles polluants, le charbon et le fioul lourd. Il a aussi permis de réduire fortement la part du gaz fossile qui aurait substitué ces combustibles si le bois n’avait pas été choisi.

La chaufferie de Vaulx-en-Velin et ses trois chaudières biomasse, photo Vyncke

Les 40 000 tonnes de bois utilisées chaque année sont brûlées dans trois chaudières VYNCKE à grille mobile acceptant des combustibles parfois complexes en granulométrie, en taux de minéraux et en taux d’humidité. Cette souplesse d’utilisation due aux chaudières permet à l’exploitant de pouvoir s’approvisionner en bois moins exigeants et donc moins chers, ce qui lui permet de maintenir l‘objectif économique fixé par la ville.

Le bois peut être livré dans trois fosses, ce qui permet de décharger trois camions simultanément, et ce qui donne de la souplesse aux 12 à 13 camions qui viennent à la chaufferie tous les jours de semaine durant la saison de chauffe. Le bois est ensuite manipulé automatiquement par un grappin sur pont roulant qui permet de stocker jusque 600 m³ dans le local bois, ce qui garantit une autonomie de deux jours par grand froid. Depuis les trois silos actifs, le combustible emprunte ensuite trois convoyeurs à chaînes jusqu’aux chaudières, de manière à ce qu’aucune panne mécanique ne mette toute l’installation à l’arrêt.

Ecran de contrôle-comandes pour la gestion du silo à bois de la chaufferie des Noirettes, photo Frédéric Douard

Les émissions de NOX sont suivies en continu à la chaufferie des Noirettes, photo Frédéric Douard

Les émissions de particules fines sont maîtrisées d’une part par la qualité de la combustion mais aussi par trois filtres à manches qui abattent les rejets aux alentours de 50 % des limites imposées, ici 15 mg/Nm³ à 6 % d’O2. Les émissions d’oxydes d’azotes de la chaufferie de Vaulx-en-Velin sont également sévères avec 200 mg/Nm³ à 6 % d’O2, notamment au regard de la puissance totale de la chaufferie qui dépasse les 150 MW. Pour ce faire, un système de réduction à l’urée a été mis en place sur chaque chaudière à bois, piloté par un suivi en continu des émissions. Notons enfin sur cette question que la mise en place des condenseurs sur les fumées permettra d’améliorer encore ces performances aussi bien pour les particules fines que pour les oxydes d’azote.

L’ensemble de la chaufferie et du réseau est piloté par une équipe de cinq personnes. La maintenance des chaudières bois qui travaillent toute l’année est réalisé trois fois par an, deux semaines en été pour la maintenance annuelle, et deux arrêts de trois jours en cours de saison de chauffe pour le ramonage des échangeurs.

2019, une DSP avec de nouveaux objectifs

Le 1er juillet 2019, la ville a signé une DSP de 15,5 ans avec Dalkia, lui assignant trois objectifs : améliorer l’efficacité globale des installations, étendre la longueur du réseau de 11,5 km pour atteindre les 18 500 éq. logements desservis par 148 sous-stations et monter le mix renouvelable au-dessus des 78 %.

Prélèvement de bois après une livraison à la chaufferie des Norettes, photo Frédéric Douard

L’amélioration de l’efficacité énergétique sera réalisée en agissant sur deux paramètres : le rendement du réseau de distribution et la récupération de l’énergie latente des fumées. Sur le réseau, la première opération a consisté à baisser les températures pour réduire les pertes. Le réseau qui travaillait ainsi entre 140 et 180 °C de température départ, est passé à 95 °C, ce qui a été permis par une optimisation de la distribution à tous les niveaux. Cela a également permis de baisser les pressions de 25 à 5 bar et de travailler avec moins de contraintes. Un ballon de stockage de 300 m³ permettra aussi de réguler les besoins, ce qui portera le volume total du réseau primaire au deçà des 1 575 m³, hors extensions.

Les bases des trois chaudières Vyncke de 7,5 MW à la chaufferie des Noirettes, photo Frédéric Douard

Suite au déclassement du réseau, les chaudières, ont aussi été adaptées. Le délégataire a ainsi demandé au constructeur de modifier les chaudières afin qu’elles puissent fonctionner sur la base des nouvelles contraintes de fonctionnement à basse température. Les études, les modifications sur site et le nouveau réglage des chaudières ont été assurées en intégralité et avec succès par les équipes de Dalkia avec l’appui du Service Client de VYNCKE.

Le module de dosage des injections d’urée à la chaufferie des Noirettes, photo Frédéric Douard

Concernant l’efficacité énergétique de la production au bois, elle va être améliorée par l’installation de condenseurs Terraosave sur les fumées, ce qui devrait permettre de porter les rendements au-dessus des 100 % sur PCI. La condition pour la réussite de la condensation sera une réduction des températures du retour du réseau à 54 °C. Le tout permettra, après l’arrêt de la turbine à gaz en 2022, de monter la part du bois à 78 % !

Contacts :

Frédéric Douard, en reportage à Vaulx-en-Velin


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