Étude Quelles perpectives pour le réseau de chaleur de Paris ?

(1) Présentation
Le réseau de chaleur de Paris
Un périmètre de concession atypique
Des développements essentiellement en boucles d’eau chaude depuis 2010
Le réseau de chaleur parisien en 2018



Premier réseau français, le réseau de chaleur parisien couvre 20% des besoins de chaleur des bâtiments parisiens.
À l’occasion de l’élaboration du schéma directeur de la chaleur urbaine par la Ville de Paris, l’Apur présente des enjeux d’évolution de
cette infrastructure stratégique vis-à-vis des objectifs de neutralité carbone portés par le plan climat. Premier réseau français et 11e réseau mondial, le réseau de chaleur parisien compte 506 km de canalisations qui acheminent de la chaleur vers les bâtiments parisiens. Avec un mix énergétique composé à 51,3% d’origine renouvelable ou de récupération (2019) et la distribution de 4,4 TWh de chaleur (2017), le réseau de chaleur couvre 22% de la consommation d’énergie liée au chauffage et à l’eau chaude sanitaire de l’ensemble des bâtiments parisiens.

Présentation

À Paris, les consommations d’énergie liées au chauffage et à l’eau chaude sanitaire étaient de 19,8 TWh en énergie finale (1) pour l’année 2017, soit 2/3 de la consommation totale parisienne, hors transports routiers. Les systèmes utilisés pour répondre à ces besoins sont individuels ou collectifs et font appel aux différents réseaux d’énergie - électrique, gaz et réseau de chaleur - ou encore plus rarement à des solutions autonomes locales : géothermie, solaire… Le réseau de chaleur couvre 4,4 TWh, soit 22 % de la consommation totale d’énergie liée au chauffage et à la production d’eau chaude sanitaire. Dans la stratégie du plan climat parisien, il occupe une place de premier plan à horizon 2050 avec un mix énergétique qui devra être intégralement verdi - 100 % ÉnR&R - et une ambition de développement et de densification. (1) : voir la note en bas de page

© I.PICAREL/CPCU

Le dernier plan climat air énergie parisien, voté en 2018, fixe comme objectifs pour 2050 une division par deux des consommations en tenant compte à la fois des évolutions climatiques, et de l’amélioration des bâtiments et des systèmes ainsi qu’un objectif de 100 % d’énergies renouvelables et de récupération dans la consommation dont 20 % produites localement. L’atteinte de ces objectifs suppose donc de définir une stratégie de remplacement des solutions peu performantes en tenant compte du contexte urbain - proximité ou non du réseau de chaleur, du réseau d’assainissement, … -, de la typologie des bâtiments : faisabilité technique, potentiel de rénovation. À cet effet, plusieurs solutions pourront être mises en œuvre en parallèle : réduction des besoins de chaleur, densification du réseau le long du tracé existant, nouveaux développements du réseau, création de boucles d’eau chaude locales et promotion de solutions autonomes performantes. Dans la stratégie du plan climat parisien, le réseau de chaleur occupe une place de premier plan à l'horizon 2050, avec un mix énergétique qui devra être intégralement verdi - 100 % ÉnR&R - et une ambition de développement et de densification.
Dans l’optique du renouvellement de la concession actuelle qui arrive à terme en 2024 et en accord avec le plan d’actions du Plan Climat, la Ville de Paris a lancé les travaux d’élaboration de son schéma directeur des réseaux de chaud et de froid pour définir les grandes lignes du renouvellement de ces deux concessions.
La présente étude vise à livrer des éléments, notamment cartographiques, pour alimenter les réflexions sur l’évolution du réseau de chaleur parisien qui révolutionnaire à sa création se retrouve aujourd’hui confronté à de nombreux enjeux de mutation et d’optimisation qu’il devra prendre en compte pour être à la hauteur des ambitions attendues.

Les réseaux de chaleur fragilisés par la crise sanitaire

La crise sanitaire liée au coronavirus a un impact important sur le marché de l’énergie, avec notamment une baisse significative du prix des énergies fossiles pétrole et gaz. Dans ce contexte les réseaux de chaleur et leur développement se voient fragilisés et font face à des difficultés de différentes natures, avec :

  1. En première ligne l’effet de la baisse de 20 % du prix du gaz depuis le début de l’année 2020, qui souvent en concurrence directe avec les réseaux de chaleur pour chauffer les bâtiments, rendra difficile les projets de densification et d’extension voire de création de réseaux de chaleur faute de compétitivité. Fort de ce constat, la ministre de la Transition écologique et solidaire, Élisabeth Borne, a déclaré devant les députés le 30 avril dernier on a un secteur en difficulté : c’est la chaleur renouvelable et encourage à trouver des mécanismes de soutien complémentaires. Sur le territoire francilien, la Direction régionale Île-de-France de l’ADEME et la Région Île-de-France ont lancé en mai 2020 une nouvelle session d’appels à projets afin de soutenir le développement des filières de production de chaleur renouvelable et de réseau de chaleur ;
  2. Une incertitude quant à la disponibilité de bois en quantité suffisante pour la prochaine saison de chauffe du fait de l’inactivité des exploitations de bois et des scieries pendant une bonne partie de la période de confinement.

Le chauffage urbain vis-à-vis des autres modes de chauffage à Paris

Le réseau de chaleur de Paris permet d’assurer une partie des besoins de chauffage et d’eau chaude sanitaire des bâtiments parisiens. En 2017, avec 4,4 TWh de chaleur délivrée, il assurait 22 % des consommations liées à ces deux usages. Le gaz assure 44 %, l’électricité 25 % et le fioul 8 %. Cette répartition par énergie varie fortement selon les arrondissements. Le réseau de chaleur ne couvre pas l’ensemble du territoire parisien à l’inverse de l’électricité présente partout et du réseau de distribution de gaz implanté dans la très grande majorité des rues de Paris. Certains bâtiments parisiens n’ont pas la possibilité de souscrire à un abonnement au réseau de chaleur. L’équipement en chauffage des bâtiments parisiens est aussi lié à leur période de construction qui est associée à des techniques de constructions mais aussi à un contexte environnemental et énergétique. Les bâtiments anciens, construits avant 1919, sont très majoritairement équipés de systèmes de chauffage individuels (85 %), installés a posteriori. En matière d’équipement de chauffage, les bâtiments construits entre 1919 et 1945 sont à la fois équipés de systèmes collectifs (45 %) et individuels (54 %). À partir de 1945 et jusqu’en 1990, le chauffage collectif est majoritaire. C’est dans les logements de cette période que le réseau de chaleur est le plus répandu avec un tiers des résidences principales de la période raccordées au réseau. Le parc des années 90 est marqué par une nette dominante du chauffage électrique et peu de bâtiments sont raccordés au réseau de chaleur. On observe un retour du raccordement au réseau de chaleur pour les bâtiments récents construits après 2006 avec 24 % des résidences principales de la période raccordées. Ces raccordements récents sont liés au développement des boucles d’eau chaude dans les projets d’aménagements de la ville de Paris et font suite aux objectifs de développement du réseau de chaleur inscrits dans le Plan Climat de 2007.

Nature du parc de logements et de ses occupants au regard des modes de chauffage en 2013



Localisation, à l'IRIS, des profils prédominants à Paris en 2013 © Sources : Insee 2013, Apur

Note de lecture

Au sein du territoire parisien, les IRIS peuvent être regroupés en cinq groupes selon la prédominance ou non de certains indicateurs qui concernent la nature du parc - période de construction, taille des logements -, la nature des occupants - catégories sociaux professionnelles, statut d’occupation - et le mode de chauffage des logements. Afin de regrouper les IRIS qui se ressemblent dans un groupe et de les différencier au maximum des autres groupes, une classification ascendante hiérarchique a été réalisée.

© Source : Insee 2014

Consommation énergétique liée au chauffage et à l'eau chaude sanitaire par énergie

© Source : ENERGIF-V2 (décembre 2018), AIRPARIF

Les systèmes de chauffage des résidences principales parisiennes selon l'époque de construction


Le réseau de chaleur de Paris

Un réseau de chaleur est un ensemble de canalisations empruntant le domaine public et privé acheminant de la chaleur sous forme d’eau chaude ou de vapeur vers plusieurs points de livraisons, bâtiment ou ensemble de bâtiments, cette chaleur est alors utilisée pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire. Si l’on considère l’ensemble de la chaîne, de la production au consommateur, le réseau de chaleur parisien se décompose en cinq parties : les sites de production, un double réseau de distribution qui emprunte le domaine public et comprend des canalisations aller - vapeur - et des canalisations retour - eau chaude -, les sous-stations situées dans les bâtiments desservis, le réseau secondaire situé dans le domaine privé - à l’échelle du bâtiment voire de l’îlot - qui alimente les émetteurs, le maillon final de la chaîne.

Réseaux de chaleur - Périmètre de la concession parisienne par rapport
à une situation classique

Un périmètre de concession atypique

Depuis la création du réseau, et jusqu’à aujourd’hui avec la concession actuelle confiée par la Ville de Paris à la Compagnie Parisienne de Chauffage Urbain (CPCU), le périmètre de concession concerne le service public de distribution de chaleur pour tous usages par la vapeur ou l’eau chaude sur le territoire de la ville de Paris. Elle ne concerne que la partie distribution, à la différence des autres concessions plus classiques de réseau de chaleur ailleurs en France. La production et surtout les sous-stations qui sont dans la majorité des cas propriétés des clients sont exclues du périmètre (2).

Ce périmètre de concession atypique nuit à la performance globale du réseau : on constate un manque d’entretien des sous-stations par une partie des clients qui a pour conséquence de faire chuter le taux de retour des condensats. C’est pourquoi l’évolution du périmètre de la concession représente un levier d’optimisation de la performance de l’ensemble du système.

En dehors du périmètre, une autre spécificité de la concession concerne le caractère exclusif de la distribution de chaleur sur le territoire parisien qui interdit tout développement de boucles locales d’énergie par des acteurs tiers dès lors qu’elles empruntent le domaine public.


Comparaison avec les réseaux d’électricité et de gaz

La comparaison entre le mode de fonctionnement du réseau de chaleur parisien et celui des réseaux d’électricité et de gaz fait ressortir des divergences à plusieurs étages. Les principales différences concernent la production et la fourniture d’énergie qui sont des secteurs concurrentiels pour l’électricité et le gaz, ce qui n’est pas le cas des réseaux de chaleur. Pour la production, cela signifie que n’importe qui peut produire de l’énergie (3) et l’injecter sur les réseaux électriques et gaz mais pas sur les réseaux de chaleur. Afin de rendre possible la concurrence, la fourniture est complètement dissociée de la distribution pour le gaz et l’électricité.

La distinction des rôles de producteur-fournisseur, de distributeur et de vendeur d’énergie serait bénéfique. Ces trois échelons font appel à des métiers et compétences très spécifiques et ce tout particulièrement à l’aval pour la partie commerciale qui représente un enjeu majeur pour améliorer l’attractivité du réseau pour les usagers.


L’histoire du développement du réseau de chaleur parisien

Créé en 1927, le réseau de chaleur parisien est le premier à avoir vu le jour en France. À la vue du contexte énergétique au XXe siècle,
il était précurseur et pensé comme un levier d’économie circulaire avec la valorisation énergétique de l’incinération des déchets dès 1940.

Des développements essentiellement en boucles d’eau chaude depuis 2010

Les quinze dernières années ont été marquées par l’essor des boucles d’eau chaude comme en témoigne la carte ci-dessous. Ces développements d’un genre nouveau sont étroitement liés aux projets urbains parisiens et ne relèvent pas seulement d’une logique d’opportunité comme pour la plupart des développements antérieurs du réseau vapeur qui avaient pour point de départ l’alimentation d’un gros client comme les hôpitaux de l’APHP… Le réseau de chaleur parisien compte 27 boucles d’eau chaude (BEC) pour un linéaire de 31,2 km. Par rapport au réseau vapeur, elles présentent l’avantage de permettre la valorisation de ressources locales basse température comme la géothermie ou la récupération de chaleur fatale.

Évolution du réseau entre 2011 et 2018

Évolutions entre 2011 et 2018


Boucles d’eau chaude (BEC) en 2018

© Sources : CPCU, Inddigo, Apur

25 sont raccordées au réseau vapeur avec une production renouvelable locale complémentaire pour 3 d’entre elles - la BEC de Clichy-Batignolles avec une géothermie à l’Albien, la BEC de Paris Nord Est avec une géothermie au dogger et BEC de la ZAC des Docks de Saint-Ouen avec la récupération de chaleur sur les fumées du SYCTOM - et 2 sont complètement autonomes : la BEC Suchet dans le XVIe avec une chaufferie gaz et biomasse et la BEC Chapelle Internationale avec une chaufferie biogaz et récupération de chaleur sur un data center. Elles délivrent 6 % de l’énergie fournies par le réseau et alimentent 5,5 % des surfaces desservies.

Inventaire des BEC :
puissance installée /
année de mise en service

Station d’échange situées dans Paris

1 RATP Tombe d’Issoire (3,8MW / 2017)
2 BEC Paul Appel (7,8MW / 2008)
3 BEC Percée Salpétrière (7MW / 2016)
4 BEC Ardennes (50MW / 2010)
5 BEC Charolais (2,5MW / 2015)
6 BEC Cité Universitaire (5MW / 2000)
7 BEC Clichy-Batignolles (25MW / 2017)
7b BEC Clichy-Batignolles (Secours 5MW / 2012)
8 BEC Croix Nivert (1,8MW / 2009)
9 BEC Curial (23MW / 2000)
12 BEC Edmond Roger (5MW / 1997)
15 BEC Nation (19MW / 2009)
16 BEC Paris VII (30MW / 2005)
17 BEC PNE (76MW / 2013)
19 BEC Rungis (7MW / 2009)

20 BEC Saint-Gervais (20MW / 2013)
21 BEC Saint-Exupéry (48MW / 1984)
22 BEC Suchet (1,8MW / 2016)
24 BEC ZAC Pajol (5MW / 2009)
25 BEC ZAC Pouchet (2MW / 2017)
26 Village Saint-Michel (1,9MW / 2016)
27 Chappelle Internationale (66MW / 2018)

Station d’échange situées hors Paris

10 BEC DSP Boulogne (50MW / 2009)
11 BEC DSP CVE (136MW / 2006)
13 BEC Île aux Vannes (14MW / 2007)
14 BEC Médiathèque (5MW / 2008)
18 BEC PSA Asnières (2,6MW / 2016)
23 BEC ZAC Docks Saint-Ouen (15MW / 2008)

Le réseau de chaleur parisien en 2018

Premier réseau français et 11e réseau mondial, le réseau parisien compte 506 km de canalisations au total en considérant le réseau de transport vapeur, le réseau de distribution vapeur, le réseau de retour d’eau, les boucles d’eau chaude (BEC) et les différents branchements aux sous-stations. La longueur comprise dans le périmètre de concession, c’est-à-dire sur le territoire parisien, est de 467 km. La chaleur véhiculée par le réseau est à 51,3 % d’origine renouvelable ou de récupération en 2019. Elle est issue de 11 sites de production de vapeur dont 7 sites CPCU (44 %), 3 sites d’incinération du SYCTOM (43 %) et une cogénération à Vitry-sur-Seine (13 %) et de plus petits sites de production d’énergie renouvelable locale pour alimenter les boucles d’eau chaude (1 %). Parmi ces sites de production plus récents, on retrouve les géothermies de Paris-Nord-Est et Clichy-Batignolles, une chaufferie biomasse boulevard Suchet dans le XVIe, la centrale biogaz et la récupération de chaleur sur data center de Chapelle Internationale. 8 des 13 principaux sites de production sont situés hors du territoire parisien. Ils représentent 90 % de la production d’énergie. En 2019, le réseau compte 5 656 abonnés pour 4,7 TWh de chaleur livrée. Une partie de ces abonnés sont en dehors du périmètre de la concession : 225 abonnés. On retrouve des bâtiments situés hors Paris ou encore de réseaux de chaleur des communes limitrophes achetant de la chaleur au réseau de chaleur parisien. La répartition des abonnés par typologie fait ressortir le tertiaire, avec 40 % des abonnés, le parc social et les équipements publics, avec 45 % des abonnés comme majoritaires. Le résidentiel privé vient ensuite avec 15 % des abonnements. Par ailleurs au sein des équipements publics, 100 % des hôpitaux de l’APHP sont raccordés au réseau, il s’agit de gros consommateurs avec des besoins tout au long de l’année qui ont souvent été à l’origine de nouveaux développements du réseau depuis sa création.
À l’échelle métropolitaine, le réseau parisien est interconnecté avec huit réseaux de chaleur voisins : le réseau d’Ivry-sur-Seine, le réseau de Choisy- Vitry, le réseau de L’Ile-Saint-Denis, le réseau de Boulogne-Billancourt, le réseau de la ZAC des Docks de Saint-Ouen, le réseau de Saint-Denis, le réseau de Clichy-la-Garenne et le réseau de Levallois-Perret. Une partie de la chaleur produite est vendue à ces réseaux soit en appoint de leur production de chaleur, soit comme unique source de chaleur.

Cartographie du réseau - 2018

Mix énergétique du réseau de chaleur parisien en 2019


© Source : CPCU

Couverture des besoins parisiens par le réseau de chaleur en 2019


© Source : CPCU 2019



90 % de la production est située hors Paris et relève pour moitié de l’incinération
des déchets du SYCTOM.

 

© Source : CPCU 2019

Sites de production alimentant
le réseau CPCU

Classement de sites selon l’énergie livrée
(GWh/an, 2019) © Sources : CPCU, DRIEE, Apur

1 Centrale biomasse/charbon Saint-Ouen 2 / 1136 GWh
2 UIDND d’Ivry / 1118 GWh
3 Centrales gaz Saint-Ouen 1&3 / 984 GWh
4 UIDND de Saint-Ouen / 950 GWh
5 Cogénération gaz de Vitry / 880 GWh
6 UIDND Isséane à Issy-les-Moulineaux / 694 GWh
7 Centrale gaz Vaugirard / 233 GWh
8 Centrale biocombustible-gaz Grenelle / 151 GWh
9 Centrale biocombustible-gaz Bercy / 139 GWh
10 Centrale gaz Ivry / 96 GWh
11 Centrale géothermie PNE / 23 GWh
12 Centrale géothermie Batignolles / 18 GWh
13 Centrale gaz Kremlin-Bicêtre / 7 GWh

Notes de lecture
(1)
– Les consommations énergétiques présentées dans ce document sont en énergie finale. L’énergie finale correspond à la quantité d›énergie disponible - facturée - pour l'utilisateur final sans prendre en considération la consommation nécessaire à la production de cette énergie. Dans ce cas on parle d’énergie primaire. Pour les combustibles, et par convention, on a la même valeur en énergie primaire et en énergie finale. Pour l’électricité, 1 kWh en énergie finale équivaut à 2,58 kWh en énergie primaire.


(2)
– 90 % des sous-stations sont propriétés des clients, 10 % sont propriétés du délégataire. De plus, pour certaines sous-stations récentes, bien qu’exclues du périmètre de concession, la maintenance est assurée par le délégataire.

(3)
– sous réserve de respecter les réglementations applicables.


Étude Quelles perspectives pour le réseau de chaleur de Paris ?

Septembre 2020

Le
Plan climat de Paris fait du réseau de chaleur l’un des outils essentiels de la politique de réduction des émissions de gaz à effet de serre du territoire,
avec comme objectif un verdissement rapide de son mix énergétique amont - 75 % d’ÉnR&R en 2030, 100 % en 2050 -, ainsi qu’une densification et un développement du réseau. Le renouvellement de la concession portant sur le réseau de chaleur en 2024 est l’occasion d’identifier les atouts et faiblesses
de ce réseau et de définir une feuille de route concrète à l’atteinte des objectifs du
Plan Climat à travers l’élaboration d’un schéma directeur. La
présente étude vise à livrer des éléments, notamment cartographiques, pour alimenter les réflexions sur l’évolution du réseau de chaleur parisien
qui bien que révolutionnaire à sa création, se retrouve aujourd’hui confronté à de nombreux enjeux de mutation et d’optimisation
qu’il devra prendre en compte pour être à la hauteur des ambitions qu’on lui porte.


L’Apur, Atelier parisien d’urbanisme,
a pour missions de documenter, analyser
et développer des stratégies prospectives
concernant les évolutions urbaines et sociétales
à Paris et dans la Métropole du Grand Paris.


Quelles perspectives pour le réseau de chaleur de Paris ?

Directrices de la publication : Do minique ALBA, Patricia PELLOUX
Étude réalisée par : Gabriel SÉNÉGAS, Julien BIGORGNE
Sous la direction de : Olivier RICHARD
Cartographie et traitement statistique : Marcelin BOUDEAU, Gabriel SÉNÉGAS
Photos et illustrations : Apur, sauf mention contraire

apur.org