Les Pompes à chaleur eau de mer, un maillon fort de la transition énergétique

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Quatre ans après son lancement, le projet Optima-PAC labellisé par le Pôle Mer Méditerranée, porté par Dalkia et Veolia, arrive à son terme. Il visait une optimisation des performances techniques et environnementales des pompes à chaleur en eau de mer (PAC), en tenant compte des effets potentiels sur le milieu marin. Les conclusions, rendues lors d’une réunion de clôture au Musée Océanographique de Monaco, le 21 avril 2015, soulignent les conditions particulièrement favorables de développement de cette énergie thermique marine.

Optima Pac

Autour d’un véritable réseau d’acteurs et de partenaires, le projet Optima-PAC, innovant et collaboratif, a permis d’organiser une filière industrielle permettant le développement des pompes à chaleur dans une approche globale. A l’heure du nécessaire développement des énergies renouvelables, Optima-PAC offre, en effet, de formidables perspectives à la transition énergétique en milieu urbain littoral côtier grâce à une technologie, viable et compétitive, dans le panel des solutions utiles.

 

Menées depuis 2011 sur le littoral monégasque, qui constitue un laboratoire exceptionnel avec notamment les 70 pompes à chaleur produisant environ 17 % de l’énergie totale consommée par la Principauté de Monaco, les recherches permettent de dynamiser cette technologie de production d’énergie thermique à partir de la mer, une ressource renouvelable et propre.

 

Les quatre années de travaux, d’un montant total de 1,6 millions d’euros, ont permis, d’une part, de mettre au point un outil interactif pour étudier la viabilité et la faisabilité technico-économique d'un projet de pompes à chaleur en eau de mer. D’autre part, ils démontrent le non impact écologique des pompes à chaleur en eau de mer sur le milieu marin et identifient des indicateurs de suivi pour établir un cadre de référence. Enfin ces travaux apportent des réponses claires aux questions essentielles sur la conception, le dimensionnement des PAC en eau de mer, permettant ainsi d'optimiser l'investissement et l'exploitation, en rendant rentable cette solution face à une solution de référence au gaz.

 

Les pompes à chaleur en eau de mer apparaissent comme une technologie à fort potentiel en milieu littoral dense et comme une solution performante et compétitive de la transition énergétique.

 

LE PROJET OPTIMA-PAC

 

 

Sous l’intitulé « Optimisation des performances et maîtrise des impacts sur le milieu marin des pompes à chaleur eau de mer – Optima Pac », ce projet, labellisé par le pôle Mer Méditerranée, a été sélectionné par le Groupe de Travail Interministériel (GTI), le 1er Mars 2011, dans le cadre du 11ème Appel à Projet, et financé par le Fonds Unique Interministériel (FUI). Il a reçu également une aide financière du Conseil Régional PACA et du Conseil Général.

 

Le montant total du projet s’est élevé à 1,6 millions d’euros répartis sur trois ans. La Principauté de Monaco a apporté une contribution financière de 120 000 euros.

 

Ce projet est fondé sur trois objectifs complémentaires :

  • la modélisation des panaches thermiques des PAC eau de mer existantes et des effets de dispersion dans le milieu marin, en intégrant les données hydrologiques et océanographiques ;
  • l’étude de l’effet des PAC existantes sur les organismes et les communautés marines ;
  • le développement de solutions technologiques efficientes adaptées à l’eau de mer, exploitant les résultats des points précédents et intégrant une offre de service jusqu’à l’utilisateur final.

 

Conduit de 2011 à fin 2014, les principaux attendus du projet étaient :

  • l’évaluation des effets sur les peuplements benthiques et pélagiques et l’expérimentation de bioindicateurs potentiels ;
  • l’optimisation technique de la boucle locale d’énergie dans une gestion globale intégrée ;
  • l’élaboration d’un cadre de référence pour les études réglementaires d’autorisation ;
  • la réalisation d’un guide méthodologique d’installation et de conduite des PAC eau de mer ;
  • le développement d’un outil d’aide à la décision pour l’implantation et le fonctionnement efficient des pompes à chaleur eau de mer, à destination des aménageurs, industriels et collectivités locales.

 

En s’appuyant sur les sites en fonctionnement de la Principauté de Monaco, le projet a regroupé des laboratoires de recherche universitaire en océanologie et des industriels, unis dans un consortium de savoir-faire et compétences complémentaires, qui ont mobilisé 25 chercheurs et ingénieurs. 

 

Optima Pac partenaires

 

LA TECHNOLOGIE DES POMPES A CHALEUR (PAC) EAU DE MER

 

La pompe à chaleur eau de mer est un système thermodynamique qui puise sa source chaude ou froide dans l’eau de mer, récupérant ainsi l’énergie calorifique des profondeurs marines qui peut alimenter un réseau de chaleur et de froid jusqu’à l’utilisateur final dans un rayon de plusieurs kilomètres.

 

Adapté aux zones littorales à forte densité, ce principe technologique d’énergie marine se développe en Méditerranée, favorisé par la température élevée de l’eau, l’absence de marée et une bathymétrie favorable.

 

L’eau de mer est captée dans la zone littorale pour alimenter des échangeurs thermiques. Selon la saison, l’eau de mer sert à réchauffer ou refroidir un circuit d’eau douce, via une série d’échangeurs thermiques. Le caractère corrosif du sel oblige à utiliser un matériau très résistant à la corrosion, pour les échangeurs de la boucle d’eau de mer. La boucle d’eau douce est connectée à des pompes à chaleur installées en général dans les sous-stations d’immeubles d’habitation ou de bâtiments publics et qui convertissent l’énergie produite en température suffisante pour le chauffage ou la climatisation.

 

L’intérêt du système réside dans le fait que l’énergie finale disponible est supérieure à l’énergie nécessaire pour faire fonctionner la pompe à chaleur : une PAC fournit plus d'énergie qu'elle n'en consomme.

 

La PAC eau de mer présente ainsi trois intérêts majeurs
  • Contribue aux économies d’énergie ainsi qu’à la réduction des émissions de GES et s’inscrit ainsi pleinement dans une démarche environnementale ;
  • Dote l’exploitant et l’utilisateur d’une certaine autonomie vis-à-vis de l’énergie fossile importée, dans un contexte de raréfaction des ressources fossiles et d’une croissance continue du coût d’importation ;
  • Permet la production simultanée de chaud et de froid et offre une souplesse d’utilisation très élevée pour le consommateur final.

 

LES POMPES A CHALEUR EAU DE MER EN PRINCIPAUTE

 

Précurseur de cette technologie déployée depuis près de 50 ans le long de son littoral, Monaco compte aujourd’hui plus de 70 pompes à chaleur produisant environ 17 % de l’énergie totale consommée sur son territoire permettant une économie annuelle de 15.000 tonnes d’équivalent pétrole.

 

Cette technologie PAC eau de mer contribue au respect des engagements nationaux et internationaux de la Principauté en matière de réduction des émissions de GES et de maitrise de la consommation énergétique.

 

La mise en œuvre de nombreuses pompes à chaleur à Monaco permet aussi de contribuer à la sécurisation de l’approvisionnement en énergie électrique par la diminution des puissances de pointes consommées.