Le besoin thermique du parisien

Prenons Paris pour exemple. Compte tenu de la mauvaise isolation de l'habitat existant dans une ville comme Paris voisine de 250 kWh par m2 habitable et par le fait que chaque citadin occupe une surface habitable voisine de 25 m2 le besoin annuel en énergie thermique est proche de 6000 kWh par citadin. Ce besoin devra être satisfait si l’on souhaite généraliser le chauffage urbain dans les villes sans procéder à l’isolation des bâtiments existants.


SA SATISFACTION

On sait que en effet que l’existant est difficile à isoler après coup et il est hors de question de démolir Paris pour satisfaire des normes.

Il est par contre intéressant d'évoquer la part d'énergie qui peut être délivrée par chacune des 3 possibilités de chauffage urbain

1 LA COMBUSTION DES ORDURES

On sait qu’une tonne d'ordure équivaut sensiblement à 150 litres de fioul. (Voir note en bas de page).

Compte tenu du pouvoir calorifique du fioul voisin de 12 kWh par kg et de la masse d'ordures produite annuellement par parisien voisine de 350 kg, on observe que la quantité d'énergie pouvant être fournie par ce dispositif est limitée à 0,35 × 150 x 12 = 630 kWh

Soit environ 10 % du besoin


2 LA GÉOTHERMIE PROFONDE

L’expérience d’un organisme comme le BRGM s’améliore d’année en année. Sur la base d’un puit géothermal occupant une surface voisine de 2 km2 au sol et délivrant un débit d'eau géothermal de 250 mètres cubes par heure à une température disons que 80 degrés avec un rejet à 40° C la puissance thermique développée par le puits est alors de 11 600 kW (Voir P 393)

Pour une période de chauffe en région parisienne voisine de 5000 heures cela correspond à une énergie annuelle thermique fournie pendant cette période de 58 millions de kWh. Ceci alors que le nombre de parisiens logeant sur cette surface de 2 km2 est de 40 000 compte tenu de la densité démographique moyenne dans Paris de 20 000 habitants par km2.

La quantité d'énergie pouvant être fournie par ce dispositif est de ce fait limitée à 58 000 000/ 40 000 = 1450 kWh

Soit environ 24 % du besoin

3 LA THERMODYNAMIQUE AVEC L'EAU des nappes libres seules

On estime que le débit d'eau disponible dans les nappes libres s'écoulant vers la mer comme la rivière est moindre. Compte tenu du débit rejeté dans la mer par les fleuves français, de la pluviométrie en France, de l’évaporation et de la quantité d’eau absorbé par les arbres la parte de débit circulant dans les nappes libres ne correspondrait environ qu'à 20% du débit du fleuve.

Celui de la Seine à Paris étant voisin de 300 m3/s ou sensiblement un million de m3/h pendant la période froide, les quelques 210 000 m3/h provenant de l'exhaure des PAC eau eau peuvent être refroidies disons de 10 à 5 °C soit de 5 °C. Cela correspond à une puissance thermique de 1 200 000 kW pouvant être développée pendant les 5000 heures correspondant à période de chauffe. L'énergie disponible pendant cette période est alors de 6090 millions de kWh. Ceci alors que notre capitale est peuplée globalement disons de 8 millions d'habitants si l’on ajoute la proche périphérie autant peuplé que Paris intramuros. On observe alors que la quantité d'énergie thermique disponible par parisien par ce dispositif serait est limitée à 780 kWh. Soit environ 10 % du besoin. Cela dit on voit mal comment il serait en plus possible de généraliser le forage de l’exhaure et du rejet des pompes à chaleur eau eau vu le manque de terrain disponible en ville

 

4 EN ASSOCIANT LES EAUX SUPERFICIELLES ET GEOTHERMALES

La partie centrale de notre capitale est peuplée de 6 millions d'habitants si l’on ajoute aux 2 millions d'habitants de Paris intramuros les 4 millions de la proche périphérie ayant une densité urbaine comparable à celle du centre de notre capitale. Ceci alors que le débit d'eau disponible dans la Seine à Paris est voisin de 300 m3/s pendant la période hivernale. Un débit qui correspond pour une chute de température de 5°C à une puissance potentielle supérieure à 6 millions de kW et voisine de 1 kilowatt par parisien (300 x 3600 x 5 x 1,16 = 6 millions de kW)

Si l'on généralisait le chauffage thermodynamique sur le plan pratique de telle sorte que la température à la source froide des pompes à chaleur ne soit pas de 10 degrés mais de 15 degrés ce qui est parfaitement envisageable avec un réseau optimisé on observe que la puissance thermique disponible pour les 40 000 habitants couvrant la surface de 2 km2 du doublet géothermal de 300 m3/h est de 300 x 6 x 10 x 1,16 = 20 880 kW. Ceci lorsque la Seine est à la même température de 10°C et ceci en rejetant dans la Seine l'eau sortant de l'évaporateur des pompes à chaleur à 5 °C. Soit "seulement" 0,5 kW par parisien. Vu qu'une période de chauffe en région parisienne c'est sensiblement 5000 heures  on observe que  les 2500 kW thermiques disponibles venant de ce réseau pourtant à la pointe de ce qui semble pouvoir être fait ne représente que 70% du nouveau besoin de 3600 kWh (voir  la rivière en colère page 20). On observe donc à ce sujet qu'avec une amélioration de l'isolation limitée à 30 %notre besoin est sensiblement inférieur aux limites que nous offre la nature. Ceci même si l'on généralisait les planchers chauffants de telle sorte que le COP soit plus proche de 7 que de 5.  Cela diminuerait certes la quantité d'énergie électrique nécessaire pour chauffer l'habitat parisien mais malheureusement sans changer la quantité d'énergie thermique utile au besoin. Cela nous amène à dire en conclusion que pour pouvoir généraliser le chauffage thermodynamique dans une grande métropole comme Paris il faudrait au moins diviser par 2 la quantité d'énergie thermique dissipée actuellement par défaut d'isolation dans l'habitat existant. Ceci revenant à dire que cette quantité d'énergie thermique dissipée devrait être ramenée à 125 kWh par mètre carré habitable au lieu des 250 actuels.

ANALYSE

Tous les chiffres ci-dessus ont été contrôlés avec soin et l’on constate qu’il nous reste une bonne chance de pouvoir généraliser le chauffage urbain en ville sans faire appel au nucléaire. Parmi les 4 dispositifs analysés ci-dessus on constate que seule les dispositifs 1 2 et 4 sont complémentaires et qu’ils sont pratiquement suffisants pour satisfaire le besoin thermique hivernal de tous les parisiens. Seules le dispositif 2 faute de surface au sol disponible en ville ne permet pas de bénéficier de la nappe libre associé au fleuve. Une solution réconfortante peut aussi être utilisée lorsque la température du fleuve est à 5°C et que l’énergie venant du fleuve est nulle.  Il faudra en effet tenir compte du fait que la température du fleuve change selon la saison.

Pour pallier cela la chaufferie hybride telle qu’elle est décrite entre les pages 39 et 46 du fichier relatif à la rivière en colère peut venir à notre secours. Ceci en portant secours au mode thermodynamique lorsque la Seine est trop froide au plus froid de l'hiver.

La nature est généreuse mais force est toutefois de constater qu’il n’y a rien de trop. Heureusement d’ailleurs puisqu’avec la démographie galopante en ville on sait que l’on ne pourra pas en raison des températures estivales faire appel à l'air pour assurer le besoin en énergie thermique renouvelable. Ceci surtout en raison du risque d’élévation de la température en ville en période estivales mais aussi par le fait que les systèmes aérothermiques sont moins performants, plus bruyants et un plus encombrants. Cela dit prélever 3 kWh thermique dans l'air en ne fournissant qu'un kWh électrique avec une PAC à compresseur air air ou air eau est tout de même bien intéressant à la campagne. En tout cas plus intéressant que l'effet joule qui ne fournit qu'un kWh thermique pour un kWh électrique consommée. Ceci en nous obligeant en raison du gâchis lié au toujours+ à construire de nouvelles centrales nucléaires pour satisfaire le besoin.

Le lecteur aura compris qu’il s’agit ici d’une prospective de ce qui « devrait » être entrepris dans les zones urbaines pour généraliser le chauffage urbain en ville afin de satisfaire en bonne partie la Loi sur la Transition Energétique et la Croissance Verte (LTECV). Dans la pratique nous en sommes loin dans la mesure où les actions en cours dans la région IDF autant à l’est de Paris qu’à l’ouest sont bien timides en regard du besoin.

 

 

Quant à l’action qui va être entreprise cette fois dans Paris intramuros avec la tour Montparnasse le clair-obscur du duo isolation-génération n’augure rien de bon.

Il serait pourtant souhaitable que Paris à l’origine de la COP21 sur le climat montre l’exemple de ce qu’il faut faire aux autres pays du monde ne serait-ce qu’à l’occasion des JO2024.


Note*
Il faut toutefois être prudent concernant les centrales de combustion des ordures. Nul ne peut douter de leurs avantages lorsque l’on voit ce qui se passe en
région PACA mais dans la mesure où l’on considère leur capacité à fournir de l’énergie thermique, les centrales thermiques françaises nécessitent un apport de gaz non négligeable pour entretenir la combustion des ordures. Ceci est probablement dû à un tri des ordures de moindre qualité en amont. La différence est assez importante vu que l'énergie  thermique en sortie se partage à parts sensiblement égales entre le gaz et les ordures avec les centrales françaises alors qu'il est suffisant de souffler de l'air comprimé sous le foyer pour entretenir la combustion avec les centrales suisses, ceci sans apport gaz.

 

Ce qui me scandalise ce n'est pas qu'il y a des riches et des pauvres,

c'est le gaspillage

Mère Teresa