La nappe
de l’Albien

La nappe de l’Albien
est une nappe d’eau souterraine captive profonde, présente
dans des aquifères
du Crétacé inférieur
(- 145 millions
d’années).

Elle contient
d’importantes
réserves d’eau
estimées à 700
milliards de m³ avec
une température
moyenne de 30°C.
La gestion de cette
nappe est contrôlée
dans le cadre du
schéma directeur
d’aménagement et
de gestion des eaux (SDAGE) du bassin
Seine Normandie.

Objectif : une production de chaleur à plus de 60 % renouvelable

En travaillant simultanément sur la sobriété énergétique, la mise en valeur d’énergies locales et renouvelables et un pilotage intelligent, l’ÉPA Paris-Saclay et la Communauté d’agglomération Paris-Saclay souhaitent faire du campus urbain un territoire à énergie positive. L’objectif est la production d’une chaleur à plus de 60 % renouvelable.

Le campus urbain de Paris-Saclay dispose de conditions particulièrement favorables pour remplir cet objectif :

• un ensemble d‘opérations d’aménagement coordonné dans le cadre d‘une Opération d’intérêt national avec une diversité de projets immobiliers - laboratoires, centre de recherche, entreprises, logements... - permettant une complémentarité et une mutualisation entre leurs besoins en chaud et en froid ;
• des grandes structures scientifiques qui dégagent une chaleur qu’il est possible de réutiliser dans une logique d’économie circulaire ;
• une maîtrise publique du foncier qui autorise d’imposer des performances à tous les bâtiments qui rejoignent le site : certification HQE niveau Excellent pour les bâtiments tertiaires, universitaires et de recherche ; la certification NF Habitat HQE niveau Excellent et le label BÉPOS Effinergie 2017 pour les logements ;
• des collectivités impliquées dans la démarche développement durable : communes et communauté d’agglomération Paris-Saclay (CPS) ;
• un accès à une ressource géothermique locale et pérenne : la nappe de l’Albien.

Unité de filtration et échangeur thermique sur la géothermie © Carlos Ayesta

Poste d’hypervision qui centralise plus de 5 000 données en temps réel du réseau © Carlos Ayesta

Un réseau d’échange de chaleur et de froid adapté au campus urbain

Les caractéristiques particulières du projet de campus urbain ont amené très tôt l’ÉPA Paris-Saclay à considérer que la réalisation d’un réseau de chaud-froid était une réponse optimale techniquement, économiquement et sur le plan environnemental, nettement préférable à l’addition de solutions autonomes. Cette solution collective mutualisée permet en effet, d’une part, de valoriser la ressource géothermique locale - la nappe de l’Albien - au bénéfice de l’ensemble des projets immobiliers et, d’autre part, de rendre possible les échanges d’énergies - chaud et froid - entre les différents bâtiments, contribuant à une baisse du coût de l’énergie finale.

La construction d’un réseau d’échange de chaleur et de froid collectif permet d’atteindre une meilleure performance économique et environnementale par rapport à la juxtaposition de solutions énergétiques autonomes non coordonnées. L’expertise menée par le Secrétariat général à l’investissement, en février 2015, a conclu sans équivoque sur la pertinence des objectifs énergétiques fixés par l’ÉPA Paris-Saclay pour le campus urbain et sur la supériorité économique du réseau de chaleur pour les atteindre : la tarification réseau de chaleur mise en place par l’ÉPA Paris-Saclay conduit à des économies pour les abonnés et en coût global de l’ordre de 20 % par rapport à des solutions individuelles de performance environnementale équivalente.

Une distribution mutualisée pour tous

Le réseau irrigue l’ensemble du campus urbain et assure l’alimentation des bâtiments grâce à des sous-stations d’échange. L’ensemble des installations thermiques - pompes à chaleur, sous-stations d’échanges... - est géré de manière coordonnée pour optimiser la distribution d’énergie en fonction des différents usages et des caractéristiques des bâtiments mais aussi du coût des énergies et de leur intensité carbone. Par exemple, à partir de 18 heures, le chauffage des bâtiments tertiaires et d’enseignement peu occupés ou vides diminue alors que celui des logements augmente.

Une infrastructure évolutive pour valoriser les ressources locales

Dans les phases ultérieures de l’aménagement, d’autres sources d’énergie renouvelable et de récupération (ÉNR&R) pourront alimenter le réseau, comme une unité de méthanisation ou une chaufferie biomasse. Le réseau de chaleur et de froid constitue ainsi une ossature structurante et évolutive, permettant d’accompagner le projet urbain dans toutes les phases de son développement.

• 2016 raccordement des premiers bâtiments du campus urbain de Paris-Saclay
• 2019 mise en service de la boucle tempérée et de la géothermie
• 2019-2021 construction du démonstrateur de réseau de 5ème génération, dans le cadre du projet D2Grids
• 2022-2030 valorisation de nouvelles énergies renouvelables complémentaires - biomasse, méthanisation, chaleur de récupération - et intégration renforcée avec le réseau électrique : production photovoltaïque, services de flexibilité électrique.

La plus grande boucle tempérée de France

• 1re infrastructure d’échange de chaleur et de froid d’envergure urbaine en France
• 25 km de réseau cheminant sous les voies publiques
• 2 146 millions de m2 de surfaces raccordées représentant 50 MW de puissances de chaud et froid cumulées
• 2 des 5 doublets de géothermie sur la nappe de l’Albien d’Île-de-France connecté avec ce réseau : un doublet est un ensemble de deux forages associés, l’un d’extraction, l’autre de réinjection
• Le seul démonstrateur en France, et l’un des 5 européens, de réseau de chaleur et de froid de 5ème génération, dans le cadre du projet européen D2Grids

Une boucle de distribution qui alimente chaque quartier

Le réseau d’échange de chaleur et de froid Paris-Saclay s’appuie sur une boucle de distribution tempérée - environ 30°C -, alimentée par la chaleur géothermique de la nappe de l’Albien, puisée à 700 m de profondeur. Cette boucle alimente dans chaque quartier du campus des thermo-frigo-pompes qui, en complétant la chaleur apportée par la géothermie, produisent le froid nécessaire pour la climatisation et le fonctionnement des bâtiments raccordés. Chaleur et froid ainsi produits sont distribués aux différents bâtiments du quartier par l’intermédiaire de mini réseaux de chaleur et de froid. Une chaufferie gaz centralisée est prévue pour apporter un appoint ponctuel de chaleur via la boucle tempérée lors des pics de consommation en hiver.

Un réseau connecté et intelligent

Toutes les installations du réseau sont pilotées en temps réel et de manière coordonnée au sein d’une infrastructure numérique, chargée de :

• consolider les données de production, distribution, consommation ;
• optimiser le fonctionnement et orienter les choix de pilotage en fonction des coûts de production et de l’intensité carbone de l’énergie fournie ;
• intégrer les évolutions de consommation et du bâti : nouvelles constructions, rénovation de l’existant.

Caractéristiques du réseau 5ème génération développé à Paris-Saclay

L’alliance des ÉnR&R et du numérique

Le campus possède un réseau thermique à haute efficacité énergétique qui combine ÉnR&R - énergies renouvelables et de récupération - et technologies numériques. Véritable hub énergétique, il offre des synergies de valorisation des ÉnR locales, de stockage et de récupération des sources de chaleur basse température.

Multi-énergie, il approvisionne en chauffage, eau chaude, sanitaire et climatisation des bâtiments à faible ou fort besoin énergétique. À terme, il pourra interagir intelligemment avec les autres réseaux d’énergie - gaz, électricité - pour un développement coordonné des infrastructures énergétiques durables.

Expérimenter les réseaux énergétiques 5G

En mai 2019, l’ÉPA Paris-Saclay a remporté un appel à projet de l’Union européenne via l’Interreg North West Europ, avec le projet D2Grids, porté par 12 partenaires européens visant au développement des réseaux énergétiques de 5e génération (5G). Le projet de l’ÉPA Paris-Saclay est, dans ce cadre, financé à hauteur de 1,5 million d’euros par le fonds FEDER.
À ce jour, le réseau de chaleur et de froid de Paris-Saclay possède déjà des caractéristiques propres aux réseaux 5G. Dans le cadre du projet D2Grids, l’objectif pour l’ÉPA Paris-Saclay est de doter son réseau de nouvelles fonctionnalités 5G, pour à la fois, apporter plus de flexibilité thermique au réseau mais également pour renforcer son rôle de démonstrateur européen.

Caractéristiques des réseaux 5G

Des réseaux énergétiques intelligents s’appuyant sur une boucle locale basse température et des productions décentralisées à partir d’énergies locales renouvelables. Cette boucle permet l’échange d’énergies entre les bâtiments grâce à des pompes à chaleur situées chez les utilisateurs. Cette flexibilité thermique sera expérimentée par la mise en place de deux démonstrateurs :

• un système de gestion avancée de la demande, basé sur un « dialogue » entre les systèmes de pilotage du réseau et ceux des bâtiments connectés. Le but est notamment de lisser les appels de pointe en favorisant la consommation à des moments où les énergies renouvelables ou de récupérations sont particulièrement disponibles ;
• une capacité de stockage thermique dont les bénéfices attendus sont considérables. Cette flexibilité thermique permettra à court terme, de maximiser l’utilisation des ENR&R (Énergies renouvelables et de récupération) et de diminuer davantage les émissions de CO2 du réseau ; à moyen-long terme, de favoriser les interactions avec le réseau électrique puis l’ajout dans le réseau d’énergies rhchaleur fatale ou l’autoconsommation d’électricité issue de panneaux photovoltaïques situés sur les toits des bâtiments du campus.

Pour la mise en œuvre de ce réseau de chaleur et de froid, l’ÉPA Paris-Saclay a signé en 2015 un contrat de CREM - Conception Réalisation Exploitation Maintenance - avec le groupe Idex et, en sous-traitance, un groupement d’entreprises composé d’Idex Énergies et d’Egis. D’une durée de sept ans, ce contrat permet d’ajuster les aspects techniques et financiers en coordination avec les établissements scientifiques et entreprises qui s’y raccorderont. Cette interaction en amont est indispensable pour la conception des bâtiments et des quartiers, et pour atteindre les performances environnementales et économiques optimales.

Lors de la phase de conception et de réalisation du réseau, l’État et les collectivités ont, à travers l’ÉPA Paris-Saclay, la maîtrise intégrale du projet : périmètres, solutions techniques, coût de raccordement et prix de l’énergie. L’ÉPA Paris-Saclay est le garant de la défense des intérêts communs assurant la performance et la faisabilité du réseau d’une part et les intérêts des utilisateurs d’autre part.

Un projet économiquement maîtrisé

La solution technique proposée par Idex a répondu de façon performante au cahier des charges de la consultation, en apportant une innovation significative, tout en rentrant dans l’enveloppe financière provisionnée par l’ÉPA Paris-Saclay : lors des pointes de demande de chaud, en hiver, la boucle d’eau tempérée monte en température, ce qui permet de centraliser l’appoint gaz dans une unique chaufferie par quartier et conduit à des économies pour le réseau de chaleur et pour les abonnés.
Pour la première phase d’aménagement des deux ZAC du campus urbain, - environ 700 000 m² raccordés à l’horizon 2020 -, les investissements du réseau de chaleur sont évalués à 51,7 M€. L’essentiel du financement des investissements est assuré par des subventions - aide du fonds chaleur de l’ADEME -, le coût de raccordement au réseau - qui constitue le coût d’accès au service - et une partie des redevances annuelles d’abonnement.

Une maîtrise d’œuvre confiée au groupe Idex, une ETI française pionnière des énergies renouvelables

Le groupe Idex, avec en sous-traitance le groupement d’entreprises composé des sociétés Idex Energies et Egis, a été retenu par l’ÉPA Paris-Saclay à l’issue d’une procédure négociée.
À travers ses deux métiers liés aux énergies du territoire et aux services d’efficacité énergétique, le groupe Idex est aujourd’hui un acteur français de la transition énergétique. Sa vocation est de réduire l’empreinte carbone des territoires et d’optimiser la facture énergétique de ses clients tout en assurant leur confort thermique. Le groupe accompagne ainsi la construction de la ville durable, depuis la valorisation et la distribution des énergies locales renouvelables - géothermie, biomasse - et/ou de récupération - valorisation des déchets, data center, eaux usées, cogénération -, jusqu’à la performance énergétique et la gestion durable des bâtiments : logements, tertiaire, hôpitaux, sites industriels… Première ETI - Entreprise de Taille Intermédiaire - indépendante française des services énergétiques, Idex, qui a réalisé un chiffre d’affaires de 921 millions d’euros en 2018, est implantée dans toute la France avec plus de 100 agences et 4.000 collaborateurs, ingénieurs et techniciens spécialisés.

Les 14 850 collaborateurs d’Egis ont à cœur d’accompagner les transitions énergétique et écologique, numérique et territoriale pour façonner le monde de demain. Le groupe met sa capacité à innover et à transformer ingénieusement des idées en solutions concrètes, opérationnelles et surtout utiles, au service de ses clients partout dans le monde. Ses missions l’amènent à travailler dans de nombreux domaines répondant aux grands défis de la planète, tels que les transports, le bâtiment, l’eau, l’environnement et l’énergie, ou encore la ville et les services à la mobilité. Il s’appuie sur une large palette de métiers, qui vont de la conception à l’exploitation d’infrastructures, en passant par le conseil, le clé en main et le montage de projets. Filiale à 75 % de la Caisse des Dépôts et à 25 % par des cadres partenaires et des salariés, Egis a généré 1,13 Md€ de chiffre d’affaires géré en 2018.

Paris-Saclay, un éco-territoire

Paris-Saclay est un projet scientifique et économique exceptionnel au service de la croissance et de la création d’emplois. L’État a décidé par la loi du 3 juin 2010 relative au Grand Paris d’apporter son soutien à l’ambition du projet : renforcer l’offre universitaire et la recherche et augmenter fortement la capacité du territoire à produire du développement industriel et social. C’est aussi un laboratoire de la ville du futur. L’ÉPA Paris-Saclay a pour ambition d’y concevoir et d’y construire des quartiers mixtes, compacts, durables et aux usages mutualisés, qui répondent aux enjeux énergétiques et écologiques de demain. Paris-Saclay met en œuvre dans son aménagement les procédés et les équipements innovants d’un urbanisme du XXIe siècle.

En matière énergétique, l’ambition est de faire de Paris-Saclay un territoire sobre, qui valorise des énergies locales et renouvelables à grande échelle,
piloté intelligemment. Cela implique de nouveaux bâtiments très performant énergétiquement, visant l’obtention de la labellisation BÉPOS Effinergie 2017, et de réhabiliter progressivement l’existant. L’ÉPA Paris-Saclay a imposé de réserver 30 % des toitures à des équipements photovoltaïques. Les bâtiments doivent être PV-Ready afin de faciliter l’installation de panneaux photovoltaïques une fois les bâtiments livrés. Une première consultation pour désigner un opérateur en charge du financement et de la gestion de centrales photovoltaïques sera lancé à la fin du 2e trimestre 2019 pour 30 500 m² de toitures d’ici à 2020, pour une puissance de 2,5 MWc et une production de 2,6 GWh.

L’ÉPA Paris-Saclay s’inscrit ainsi dans une stratégie d’aménagement durable et soutenable, conforme aux objectifs nationaux préconisés par la Loi de
transition énergétique pour la croissance verte promulguée le 18 août 2015. Cette ambition a également été reconnue par le Ministère de l’Écologie, du Développement durable et de l’Énergie puisque le campus urbain de Paris-Saclay a été labellisé Territoires à énergie positive pour la croissance verte. Il s’inscrit pleinement dans les objectifs de la Programmation Pluriannuelle de l’Énergie de 2019 et contribue aux engagements pris par la France lors de l’Accord de Paris sur le climat adopté à l’occasion de la COP21.