VOYAGE D`ETUDE A FREIBURG (ALLEMAGNE) Du 27 au 29

VOYAGE D’ETUDE A FREIBURG (ALLEMAGNE)
Du 27 au 29 octobre 2010
Une trentaine d’élus du département a participé au déplacement à Freiburg en Allemagne
organisé, du 27 au 29 octobre, par le Syndicat Départemental d’Energie de l’Allier (SDE
03) dans le cadre de sa mission d’Espace InfoÆEnergie. Le voyage d’étude était consacré
aux écoquartiers de la ville qui constituent un aménagement urbain durable, ainsi qu’à la
production d’électricité et de chaleur à partir d’énergies renouvelables, solaire et
biomasse, notamment grâce à la méthanisation.
Programme des visites
Mercredi 27 octobre
- Présentation de la ville de Freiburg……………………………………………………………….………..2
- Hôtel Victoria : un exemple d’hôtel soucieux de l’environnement……………….………..2
Jeudi 28 octobre
- L’écoquartier Vauban………………………………………………………………………………………………..3
- Visites en forêt noire : exemples de production d’électricité et de chaleur à la
ferme………………………………………………………………………………………………………………………….5
Vendredi 29 octobre
- L’écoquartier Rieselfeld…………………………………………………………………………………………....7
- Visite de l’usine biopower : exemple de production de biogaz à partir des déchets
alimentaires……………………………………………………………………………………………………………….8
Le SDE 03 est l’Espace Info Energie des collectivités de l’Allier. A ce titre, il accompagne les
collectivités dans leurs projets d’économie d’énergie et énergies renouvelables, gratuitement, de
façon neutre et objective. Il participe à la diffusion de bonnes pratiques en termes de
développement durable, notamment en matière d’énergie et d’urbanisme.
Cette mission est financée par l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie (ADEME),
le conseil général de l’Allier et le conseil régional d’Auvergne.
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Mercredi 27 octobre
Visite de Freiburg et son centre-ville
La ville de Freiburg est mondialement connue en tant qu’éco ville,
grâce à ses engagements forts en faveur du développement
durable, qui ont notamment attirés de nombreuses industries de
pointe.
Forte de plus de 200 000 habitants, la ville réalise des
aménagements en faveur des déplacements doux, avec des lignes
de tramways, des voies piétonnes et des parkings extérieurs qui
permettent de restreindre la circulation automobile en centre-ville.
Des voies spécifiques et des parkings favorisent le déplacement à vélo, limitant ainsi le
bruit, la pollution et les accidents.
Un projet d’agrandissement du centre-ville est en cours, et prévoit la fermeture à la
circulation automobile de nouvelles artères.
Le centre-ville est constitué de rues pavées longées de petits canaux, qui apportent
fraîcheur et attrait touristique.
Freiburg : capitale allemande solaire
La prise de conscience écologique en Allemagne a débuté dans les années 70 avec
l’alliance des paysans et des universitaires contre le développement du nucléaire,
notamment contre la construction de la centrale de Bade Wurtenberg. Ce mouvement se
structurera rapidement et deviendra force de proposition auprès des gouvernements
locaux, notamment à Stuggart.
En 1986, la catastrophe de Tchernobyl crée un choc dans l’opinion publique allemande et
fait naître une conscience écologique sur la nécessité de développer les énergies
renouvelables et d’économiser l’énergie.
La ville de Freiburg est parmi les communes les plus engagées, son maire écologiste, élu
depuis 2002, a fait adopter un plan en faveur du climat avec un scénario de protection
optimale basé sur la réduction de 39% des émissions de gaz à effet de serre. Les
principales actions ciblent la lutte contre l’étalement urbain, le développement des
réseaux de chaleur et la mobilité. Plusieurs milliers d’emplois directs proviennent de cette
économie verte, et une des plus grandes fabriques de panneaux photovoltaïques est
installée dans la ville.
80 voitures en auto-partage sont également proposées par une association.
La réussite de la ville en matière de développement durable réside en grande partie dans
la démarche citoyenne et l’implication de tous.
Exemple de performance énergétique : l’hôtel Victoria
L’hôtel Victoria, situé en centre-ville de Fribourg, met en œuvre à son échelle les
principes du développement durable, notamment en matière de performance
énergétique.
Le bâtiment construit en 1875, a été entièrement rénové en intégrant des choix
écologiques peu émissifs de gaz à effet de serre : isolation par l’extérieur, récupération
des eaux de pluie, ou encore utilisation de produits d’entretien écologiques et sans
phosphates, le tout en donnant la priorité aux fournisseurs locaux, et en formant l’équipe
de l’hôtel.
Le chauffage est assuré par une chaudière de 300 kW
approvisionnée par 100 tonnes de granulés de bois par an, 30
m² de panneaux solaires thermiques complètent le chauffage
de l’eau sanitaire. Le chauffage bois économise chaque année
50 000 litres de fioul.
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Des panneaux photovoltaïques posés sur la toiture végétalisée, d’une puissance totale de
22 kW produisent environ 21 000 kWh/an, soit 1/10 de la consommation de l’hôtel.
Quatre éoliennes horizontales d’une puissance totale de 2 kW viennent d’être installées
en complément. L’électricité produite est réinjectée intégralement sur le réseau.
Un système de géothermie, d’une puissance de 70 kW, assure la climatisation de
l’immeuble l’été, le forage à 16 mètres de profondeur puise dans la nappe phréatique de
l’eau à 9°C, qui rafraîchit grâce à un échangeur un fluide caloporteur fonctionnant en
circuit fermé.
L’hôtel a obtenu de nombreux prix et reçoit désormais une clientèle supplémentaire
soucieuse de voyager ‘durablement’.
Jeudi 28 octobre
L’écoquartier Vauban : exemple de développement durable
Le quartier Vauban est une ancienne caserne militaire abandonnée et reconvertie dans
les années 90 en quartier d’habitation modèle en termes d’environnement et de qualité
de vie.
Il est scindé en deux parties, d’un côté la cité solaire et de l’autre le quartier Vauban à
proprement parlé, le tout accueillant environ 5 000 habitants.
La cité solaire
La cité solaire est un ensemble de maisons dont la surface varie
entre 80 et 220 m². Leur consommation énergétique est au
minimum égale au standard basse consommation en Allemagne, à
savoir 70 kWh par an par m².
Les bâtiments sont en ossature bois, avec 25 cm d’isolants en parois et 35 cm en toiture.
Les fenêtres sont en triple vitrage, les baies vitrées orientées au sud et ombragées l’été
par la casquette formée par les panneaux solaires photovoltaïques.
Une ventilation double flux avec récupération de chaleur complète
un chauffage collectif au bois.
L’accès à la voiture est restreint, la végétation est très présente ce
qui donne l’avantage d’un cadre de vie plus apaisant qui lutte
contre les effets d’îlots de chaleur en ville et absorbe le CO².
Les maisons se révèlent à l’achat 10 à 15% plus chères, mais la vente d’électricité
rapporte entre 3 et 6 000 € par an (400 000 kWh produits au total sur une année), la
facture de chauffage est de moins de 300 € par an.
La cité solaire inclue également un bâtiment tertiaire qui regroupe des
activités de services, bureaux, supermarché, boulangerie ainsi que
l’Öko-institut, l’institut d’écologie appliqué. Ce bâtiment conçu avec
des technologies modernes est recouvert de panneaux solaires
photovoltaïques.
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Le quartier Vauban
Le quartier Vauban est le premier écoquartier au monde, créé en 1996, il intègre les
concepts de l’urbanisme durable et tente de réduire au maximum son empreinte
écologique c’est-à-dire son impact sur les ressources en espace, en eau et en énergie.
Ce quartier est un ensemble de logements collectifs d’une hauteur maximale de 6 étages.
Chaque immeuble d’habitation dispose d’une architecture et d’un niveau de performance
énergétique propre, tous intègre les principes du développement durable.
o
Intégration du quartier dans la ville pour lutter contre l’étalement urbain : à moins
de 4 km du centre-ville, une friche militaire de 41 hectares est réutilisée pour la
création de logements collectifs, de bâtiments tertiaires et d’une ligne de
tramway.
o
Les toitures sont végétalisées et/ou accueille des panneaux solaires thermiques ou
photovoltaïques. Les toitures végétalisées contribuent à l’isolation du bâtiment,
sont conçues sans entretien spécifique, et contribuent à lutter contre les effets de
serre dans la ville. Les panneaux sont posés en toiture, sans intégration et
orientés au sud.
o
L’accès en voiture est interdit pour 75% des logements. Les déplacements se font
en tramway, en vélo ou à pied. Un garage collectif nommé ‘Solar Garage’ est situé
à l’entrée du quartier et recouvert de panneaux photovoltaïques. Les allées sont
donc dédiées au mode de transport doux et aux jeux des enfants. Pour les voies
ouvertes à la circulation automobile, les véhicules ne sont pas prioritaires et leur
vitesse est limitée à 5km/h. le nombre de voitures par famille a été divisé par
deux.
o
Les espaces naturels sont omniprésents, aussi bien sur les toits et les façades
(glycine grimpante) que dans les jardins ouverts et les lieux de détente. Ils
assurent un confort de vie et une régulation thermique naturelle permettant de
lutter contre les effets de canicules et contribuant à l’amélioration de la
biodiversité en milieu urbain.
o
La mixité sociale est recherchée, des immeubles sociaux côtoient du locatif et du
privé. Des réunions d’habitants assurent la gestion communautaire de l’espace.
Des bâtiments multigénérationnels équipés d’ascenseurs et de passerelles
contribuent à une intégration des personnes âgées dans le quartier habité en
majorité par des familles avec enfants.
o
Un réseau de chaleur alimente les 5 000 habitants du quartier grâce à une
chaudière à copeaux de bois. Les bâtiments sont à basse consommation
d’énergie, voire passif. Le plus souvent en ossature bois, avec isolation renforcée
et VMC double flux.
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Production d’énergie à la ferme : exemple de la commune de Freiamt
Cette commune d’environ 4 600 habitants, située à quelques dizaines de kilomètres de
Fribourg, produit 140% de ses besoins en électricité grâce aux énergies renouvelables :
la biomasse, le photovoltaïque et l’éolien.
Exemple de production d’électricité et de chaleur à partir de la biomasse à la
ferme
L’exploitation agricole de la famille Reinbold, d’une surface agricole de 73 hectares, est
équipée d’une centrale de biogaz.
C’est à la suite de la crise de la vache folle et de la chute de 50% du prix de la viande
que l’exploitation agricole a choisi de se reconvertir dans la production d’énergie. Depuis
2002, elle gère donc une installation de cogénération – qui produit simultanément de
l’électricité et de la chaleur – à partir du biogaz issu de la fermentation de la biomasse
(ensemble des matières organiques susceptibles de devenir source d’énergie).
Principe de fonctionnement
Le lisier produit par les 4 fermes voisines est mélangé à la récolte de l’exploitation, maïs
vert, prés et déchets verts, pour deux cycles de fermentations de 45 jours chacun. Les
deux cuves d’une contenance de 1 000 m3 et d’une profondeur de 5 mètres sont
enterrées et fonctionnent en mode anaérobie (sans oxygène). Des mélangeurs dans les
cuves sont régulièrement mis en mouvement pour brasser le contenu et permettre aux
bactéries d’assurer le processus de fermentation.
Un système de surveillance automatisé contrôle l’installation, qui n’est vidangéE qu’en
cas de panne.
Production d’électricité
Le biogaz issu de la fermentation de la biomasse est envoyé dans
une poche de stockage situé dans un local annexe. Il sort à 50°C et
doit être refroidi avant d’être injecté dans les deux moteurs de 160
kW chacun qui produisent l’électricité. Le courant est réinjecté sur le
réseau électrique, et l’installation a produit depuis 2002 plus d’1
million de kWh.
Le kWh est vendu 10 centimes, mais un bonus de 6 centimes est
accordé aux installations approvisionnées par des éléments
biologiques.
Récupération de chaleur
La chaleur issue du biogaz est de 50°C, elle est récupérée au niveau des moteurs, pour
chauffer 9 maisons voisines ainsi qu’une école depuis 2009. Le réseau est de 717 mètres
pour une puissance totale de 140 kW, la possibilité d’extension est de 230 kW.
Le contrat de vente de chaleur stipule que le prix doit rester inférieur au prix du fioul,
pour l’école, le contrat est sur 20 ans.
La chaleur est amenée par des conduites d’eau, en synthétique pour les maisons et en
acier pour l’école. Les canalisations sont enterrées à 1 mètre de profondeur. Les
bâtiments recevant la chaleur ne dispose pas de chauffage d’appoint, ce qui atteste de la
régularité et de la fiabilité du système.
L’investissement total est de 700 000 €, et les frais de raccordement de l’école de
250 000 €.
L’exploitation n’a pas bénéficié de subventions excepté un prêt à taux bonifié.
L’amortissement est prévu sur 12 à 14 ans.
La commune dispose de deux installations de ce type sur son territoire.
Le compost issu de la fermentation est redistribué aux fermes voisines pour l’épandage.
Ainsi débarrassé de l’ammoniac, il est de meilleure qualité.
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Exemple de récupération de chaleur à partir de la production de lait
L’exploitation agricole de M. Schneider dispose de 50 vaches, 46 hectares de prairie et 30
hectares de forêt. Son quota laitier est de 350 000 litres par an et il vit à 60% de ses
revenus laitiers, 10% de la vente du bois, 10% de la vente d’alcool, le reste de diverses
activités dont la production d’électricité à partir du solaire photovoltaïque et la location
d’un terrain pour une éolienne.
Son exploitation est entièrement indépendante du pétrole, excepté pour le gasoil de ses
tracteurs.
Production de chaleur à partir du lait
Le lait produit par ses vaches est stocké dans une cuve pour la phase de refroidissement.
La température du lait, à 36 °C au départ, doit être abaissée à 4°C. Il reste donc 32 °C à
récupérer, ce qui est rendu possible grâce à l’installation à l’intérieur de la cuve d’une
double paroi avec serpentin dans lequel circule un fluide caloporteur qui transfère grâce à
un échangeur à plaque la chaleur à un ballon d’eau (à 9°C) situé dans la cave. Cette
installation permet de chauffer 300 000 litres d’eau par an pour l’eau chaude sanitaire de
la maison et le nettoyage des étables.
Ce système est très répandu chez les producteurs laitiers allemands qui sont
propriétaires de leurs cuves à lait. Depuis les années 90, 90% d’entre eux ont réalisé
l’investissement faible de 1 000 € pour équiper leurs cuves d’échangeurs thermiques et
économiser 1 500 litres de fioul par an.
Production d’électricité à partir du soleil
Le photovoltaïque complète ses revenus par la production de plus de 90 000 kWh par an
provenant de ses 3 installations photovoltaïques qui ont une puissance totale de 94 kWc.
L’électricité de sa dernière installation est rachetée 39 c/kWh, contre 46 c/kWh pour la
2nde et 49 c/kWh pour la 1ère. Les tarifs de rachat allemands diminuent chaque année,
mais les prix d’achat également puisque le kW s’achète 4 000 €.
Ces installations ont un temps de retour d’une dizaine d’années, et le crédit est
modulable en fonction de la production.
Chauffage au bois
L’exploitation est équipée d’une chaudière à bois qui vient en appoint du ‘lait’ pour le
chauffage des 400 m² de la maison.
Le bois de chauffage provient de la forêt privée de l’exploitation composée à 70% de
feuillus et 30% de résineux. Le bon bois est vendu à l’industrie du meuble et les déchets
récupérés pour la production d’énergie. Un broyeur collectif est mis à disposition des
exploitants par une société pour 700 € par an.
100 m3 sont utilisés chaque année, après séchage jusqu’à 25% d’humidité, le stockage
est de 50 m3.
L’investissement d’un coût total de 25 000 € est amorti en 4-5 ans, 400 € de bois par an
est économisé grâce au lait.
La commune de Freiamt dispose d’environ 80 installations au bois sur son territoire.
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Vendredi 29 octobre
L’écoquartier Rieselfeld
Le quartier de Rieselfeld est un ancien bassin d’épandage des eaux usées de la ville
remplacé en 1985 par une station d’épuration.
L’idée de reconvertir cette zone en zone d’habitation est très vite apparue, mais dans un
souci d’économie d’espace, de ressources naturelles et en densifiant l’habitat.
La zone d’une surface totale de 340 hectares a donc été divisée en deux : une zone
constructible de 75 hectares susceptible d’accueillir 12 000 habitants et une zone
naturelle protégée de 265 hectares.
Avant la construction, la terre a été retournée de 50 cm pour la dépollution des sols et
les potagers ne sont pas autorisés. Le projet a été lancé dès 1995 et les travaux ont
commencé en 2004 suite à un appel d’offre international.
Entre grands ensembles et zones pavillonnaires étalées, les immeubles de Rieselfeld
choisissent une troisième voie alternative, celle de la densification urbaine tout en
préservant un cadre vie agréable.
o
Transport : la ligne de tramway a été construite en premier, et est entourée de
part et d’autre, d’immeubles d’architecture plus traditionnelle qu’à Vauban et
d’une hauteur maximale de 6 étages. L’usage de la voiture est très limité, les
garages sont collectifs, le nombre de voitures par famille est divisé d’un tiers par
rapport aux autres habitants de la ville (sauf Vauban). Priorité est donnée aux
transports collectifs, aux piétons et vélos.
o
Energie : la consommation énergétique maximale des bâtiments est de 65 kWh
par m² par an et chaque immeuble est en chauffage collectif raccordé au réseau
de chaleur alimenté par une centrale de cogénération au gaz naturel. Le recours
aux énergies renouvelables est encouragé notamment les panneaux solaires.
o
Eau : une zone de lagunage à la périphérie du quartier permet une collecte
séparée des eaux claires et leur recyclage après bio épuration, préservant ainsi la
végétation des tourbières et des marécages.
o
Social : L’accent a été mis sur la mixité sociale : les logements sociaux sont
noyés au milieu des logements en accession privée et en location, les écoles
côtoient les maisons de retraite et l’église mélange les catholiques et les
protestants. Des commerces, un lycée et une médiathèque contribuent à ne pas
faire de ce quartier une cité dortoir.
Comme à Vauban, la végétation est omniprésente, en toiture, en façade et dans les lieux
de détente et de promenade.
Le prix au m² varie entre 1 800 et 2 200 €.
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Production de biogaz : exemple de l’usine biopower
L’usine Biopower, située en Suisse à Pratteln, reçoit 15 000 tonnes de déchets
organiques par an, transformés en 8 000 tonnes de compost et 1,8 millions de m3 de
biogaz soit 10 millions de kWh/an.
Les déchets organiques sont de deux types :
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Les déchets verts, déposés directement dans un hangar, sont broyés puis criblés,
les éléments les plus grossiers partent directement au compostage, les éléments
les plus fins à la fermentation.
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Les déchets alimentaires sont collectés, par apport volontaire et collecte sélective,
ils proviennent des déchets des ménages, des cantines et restaurants de la ville,
ce sont des déchets gastronomiques, des fruits et légumes, huiles et graisses
usagées. Déposés dans une cuve, ces éléments sont broyés et chauffés à 133°C
pour la destruction des germes indésirables.
Tous les déchets sont dirigés vers un mélangeur puis dans une cuve à fermentation à
55°C qui fonctionne en mode anaérobie (sans oxygène) et sans lumière. Ce mélange
avance dans le fermenteur pendant 15 jours, les bactéries transforment la biomasse en
biogaz et en digestat.
Le digestat est pressé pour récupérer l’eau et le digestat sec est envoyé vers le hangar à
compost.
Deux éléments sont donc issus de ce processus :
o
Le compost : les éléments grossiers issus du criblage des déchets verts sont
mélangés au digestat sec issu du fermenteur, puis entreposés dans un hangar,
avec une large oxygénation, pendant 8 semaines. Le compost est ensuite vendu.
o
Le biogaz : issu de la fermentation des déchets, il est composé à 60% de
méthane, 35 % de CO2 et 5% de gaz divers. Il faut donc l’épurer, retirer le CO2
pour que le biogaz devienne du biométhane réinjecté sur le réseau de gaz naturel.
Un panier de déchets alimentaires de 3kg permet de produire 1,5 kg de compost et de
faire 3 km en voiture roulant au gaz naturel.
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