Réseau de chaleur : pourquoi et comment élaborer un schéma directeur ?

Face aux enjeux climatiques et aux objectifs nationaux de transition énergétique, les réseaux de chaleur deviennent petit à petit une solution clé pour développer les énergies renouvelables et de récupération (EnR&R). Pour garantir leur performance et planifier leur trajectoire à long terme, il existe un outil phare : le schéma directeur de réseau de chaleur. Découvrez son rôle, ses objectifs et les étapes clés de sa mise en œuvre par un bureau d’études spécialisé.

Rappel sur les réseaux de chaleur

Un réseau de chaleur est un système permettant de produire de la chaleur de manière centralisée, afin de la distribuer à un certain nombre d’usagers, permettant ainsi de les approvisionner en chauffage et en eau chaude sanitaire.

Chaque réseau de chaleur comprend :

• Une ou plusieurs unités de production de chaleur (usine d’incinération, centrale de géothermie, chaufferie bois ou gaz, panneaux solaires…) ;
• Un réseau de distribution primaire par lequel la chaleur transite grâce à la circulation d’un fluide caloporteur ;
• Des sous-stations d’échange situées au pied de chaque bâtiment, qui ont pour rôle de récupérer les calories du fluide et de s'en servir pour chauffer les différentes sections du bâtiment (via un réseau secondaire, interne à l’immeuble).

Source : Guide de réalisation du Schéma directeur d'un réseau de chaleur ou de froid existant - ADEME

En 2023, la France dépassait la barre des 1 000 réseaux de chaleur pour une puissance thermique installée de 23,8 GW, et les chiffres ne cessent d’augmenter. Chaque année, de nouveaux réseaux se développent, afin de répondre aux objectifs fixés par la Loi de Transition Énergétique pour la Croissance Verte (2015), et plus récemment la troisième Programmation Pluriannuelle de l'Énergie.

Cette dernière a fixé un cap : multiplier par 2 à 3 le nombre de réseaux de chaleur d'ici 2035, avec 80 % d'énergies renouvelables et de récupération (EnR&R). En effet, les réseaux de chauffage urbain permettent de valoriser des énergies renouvelables comme la géothermie ou la biomasse, mais aussi des chaleurs de récupération (chaleur fatale des procédés industriels, incinération des ordures ménagères…).

En 2024, les EnR&R représentaient 67 % du bouquet énergétique alimentant les réseaux de chaleur, d'après une enquête de la FEDENE.

Qu’est-ce qu’un schéma directeur de réseau de chaleur ?

Le schéma directeur de réseau de chaleur (ou de froid) est un document de planification stratégique qui permet de définir l’avenir d’un réseau à moyen et à long terme.

Il s’agit avant tout d’un outil de planification qui propose différents scénarios d’évolution sur un horizon d’environ dix ans. Ces scénarios sont étudiés selon plusieurs dimensions (technique, économique, environnementale et sociale), afin de guider les décisions futures d’investissement et de développement du réseau.

Le schéma directeur analyse notamment :

• Les besoins actuels et futurs en chaleur ou en froid sur le territoire ;
• Les hypothèses de raccordement de nouveaux usagers ;
• Le potentiel d’extension, de renforcement ou d’optimisation du réseau ;
• Les impacts liés au choix des énergies mobilisées, en particulier les énergies renouvelables et de récupération (EnR&R).

Pour les réseaux de chaleur public, il est obligatoire de réaliser un schéma directeur au plus tard 5 ans après la mise en service (article L.2224-38 du code général des collectivités territoriales). Ce document doit être mis à jour tous les 10 ans.

Qui sont les parties prenantes ?

Au-delà de l’analyse technique, ce document joue également un rôle de concertation, car il rassemble autour d’une même table :

• Le maître d’ouvrage du réseau (généralement une collectivité ou un établissement public local ;
• L’exploitant (régie publique, entreprise délégataire de service public) ;
• Les abonnés (bailleurs sociaux, copropriétés, gestionnaires d’immeubles, entreprises, établissements publics…).

D’autres acteurs peuvent également être impliqués comme par exemple les fournisseurs d’énergie, les industriels locaux disposant de chaleur fatale, les associations environnementales, ou encore les services de l’État et les financeurs (ADEME, Banque des Territoires…).

Cette gouvernance élargie garantit que le schéma directeur réponde à la fois aux impératifs énergétiques et climatiques, mais aussi aux réalités économiques et sociales du territoire.

Quels sont les objectifs d’un tel document ?

Comme expliqué précédemment, un schéma directeur de réseau de chaleur a pour objectif de définir une vision stratégique et partagée de l'évolution du réseau sur un horizon de dix ans.

En pratique, ce document remplit plusieurs fonctions essentielles. Il permet notamment de :

• Coordonner et planifier les travaux à engager sur le réseau : renforcer la place des énergies renouvelables et de récupération (EnR&R) dans le mix énergétique, moderniser et étendre le réseau, adapter le réseau aux besoins des usagers...
• Structurer le dialogue entre les parties prenantes afin d’assurer une cohérence entre la gestion du réseau et les enjeux locaux ;
• Réduire les coûts d’évolution du réseau grâce à une meilleure planification, en évitant les interventions ponctuelles et non coordonnées, et en favorisant une vision sur le long terme ;
• Donner accès aux financements publics, notamment au Fonds chaleur, pour lequel la réalisation d’un schéma directeur de moins de 5 ans réalisé selon la démarche développée par l’ADEME et Amorce, est une condition obligatoire ;
• Alimenter les démarches réglementaires et de planification locale, comme l’établissement des zones prioritaires de développement (dans le cadre du classement des réseaux), ou encore des Plans Climat-Air-Énergie Territoriaux (PCAET).

Plus globalement, les schémas directeurs de réseaux de chaleur jouent un rôle clé pour atteindre les objectifs définis par la PPE 3 évoquée en début d'article.

Le schéma directeur de réseau sert notamment à mettre en avant la part d’EnR&R visée dans le mix énergétique. Cette dernière doit être de 65 % minimum pour pouvoir prétendre à un financement du Fonds chaleur de l’ADEME.

NB : pour soutenir les projets d'extension sur des réseaux n'atteignant pas encore le niveau de 65 % d'EnR&R requis, le Fonds chaleur prévoit d'apporter une aide à ces projets, à condition que le maître d'ouvrage s'engage à atteindre ce taux dans un délai de 5 ans maximum.

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Les étapes pour mettre en place un schéma directeur de réseau de chaleur

En 2009, avec le soutien de l’ADEME, un groupe de travail réunissant les principaux acteurs de la filière a élaboré un guide méthodologique, destiné à accompagner l’élaboration des schémas directeurs de réseaux de chaleur. Ce guide, régulièrement actualisé depuis, a fait l’objet d’une dernière mise à jour en février 2021.

Son utilisation est obligatoire pour tout maître d’ouvrage souhaitant bénéficier des aides du Fonds chaleur. En dehors de ce cadre, la méthode fait tout de même office de référence.

La méthodologie proposée s’articule autour de sept grandes étapes permettant de répondre à la diversité des situations pouvant se présenter.

Étape 1 : Constitution d’un comité de pilotage

La première étape consiste à mettre en place un comité de pilotage réunissant l’ensemble des parties prenantes :

• Collectivité compétente ;
• Exploitant du réseau ;
• Abonnés représentatifs (bailleurs sociaux, établissements publics, copropriétés) ;
• Représentants des usagers ;
• Services d’urbanisme et d’énergie ;
• Etc.

Ce comité a pour rôle d’assurer la concertation et la transparence tout au long du processus. L'objectif est également de faciliter l’appropriation collective des orientations retenues.

Étape 2 : Diagnostic du réseau

Il s’agit ensuite de réaliser un diagnostic technico-économique qui servira de base au schéma directeur. Ce diagnostic comprend :

• Un rappel du contexte actuel et historique du réseau ;
• Une grille répertoriant les indicateurs de performance du réseau (établie dans le cadre de l’Institut de la Gestion Déléguée), comme par exemple la puissance souscrite au kilomètre, ou encore la quantité d’émissions de CO2 engendrée ;
• Une analyse du contexte contractuel en vigueur sur le réseau (règlement de service, polices d’abonnement, convention de délégation de service public, contrat de fourniture ou de vente de chaleur…) ;
• Un audit technique des installations (centrale(s) de production, réseau de distribution, sous-stations, réseaux secondaire) ;
• Un audit économique, analysant la rentabilité et la compétitivité du réseau vis à vis des autres modes de chauffage disponibles sur le marché.

On obtient, in fine, une synthèse permettant d’identifier les forces et faiblesses du réseau à un instant T.

Étape 3 : Évaluation des énergies renouvelable disponibles

Cette étape consiste à recenser les sources d’énergies renouvelables et de récupération situées à proximité : biomasse, géothermie, chaleur fatale industrielle, incinération des déchets, solaire thermique…

Cette évaluation prend en compte plusieurs critères comme la proximité des gisements, leur pérennité, le potentiel de chaleur valorisable et leur intégration technique au réseau. Elle permet d’identifier le potentiel de verdissement et d’amélioration du bouquet énergétique dans les années à venir.

Certaines études déjà réalisées peuvent apporter des éléments intéressants pour mener à bien cette étape, comme par exemple le volet énergie du SRADDET, le Plan Climat Énergie Territorial (PCAET), ou encore le Schéma directeur des énergies (SDE).

Étape 4 : Scénarios d’évolution du réseau

À partir du diagnostic et du potentiel identifié, plusieurs scénarios d’évolution sont ensuite construits (maximum 6). Pour ce faire, plusieurs points doivent être étudiés, à savoir :

• L’évolution future de la demande locale (rénovations, constructions, opérations urbaines à venir) ;
• La densification et l’extension possibles du réseau ;
• L’optimisation des infrastructures existantes ;
• Les interconnexions possibles avec d’autres réseaux ;
• L’intégration accrue d’EnR&R dans le mix énergétique ;
• Etc.

Chaque scénario est détaillé et chiffré, afin de mettre en évidence ses avantages et contraintes. Doit également être vérifié la capacité du réseau à fournir la demande supplémentaire de chaleur à venir.

Étape 5 : Dispositions contractuelles à adopter

Les évolutions envisagées à l’étape 4 nécessitent souvent d’adapter le cadre contractuel et institutionnel du réseau.

Cette cinquième étape sert donc à définir les modalités de gestion (DSP, régie, marchés d’exploitation) et les échéances contractuelles à prévoir pour chaque scénario. L’objectif est de sécuriser juridiquement et financièrement le développement futur du réseau de chaleur ou de froid.

Étape 6 : Impact environnemental et socio-économique des différents scénarios

Chaque scénario fait ensuite l’objet d’une analyse multicritères, afin d’évaluer l’impact économique, social et environnemental du projet. On prend alors en compte plusieurs facteurs, tels que :

• La réduction potentielle des émissions de gaz à effet de serre ;
• Les effets sur la qualité de l’air ;
• Le coût à prévoir pour la collectivité et les abonnés (en fonction des financements envisageables) ;
• L’évolution de la compétitivité du réseau de chaleur ;
• La perspective de création d’emplois locaux ;
• L’impact sur la précarité énergétique des logements présents dans le secteur ;
• L’intérêt pour les nouveaux raccordés ;
• Etc.

Étape 7 : Synthèse et plan d’action

La dernière étape consiste à choisir collectivement le scénario le plus pertinent et à le décliner en plan d’action opérationnel.

Priorisation des travaux, calendrier prévisionnel, financement, suivi et évaluation… ce plan constitue la feuille de route du réseau pour les dix années à venir. Il doit donc être mis en cohérence avec les autres outils de planification énergétique et urbaine du territoire, afin d’optimiser au mieux son déroulement.

Bien qu’il soit possible de réaliser un schéma directeur de réseau de chaleur en toute autonomie, la plupart des collectivités décident de faire appel à un bureau d’études spécialisé, généralement par le biais d’une AMO (Assistance à Maîtrise d’Ouvrage).