RESEAU_CO2 - Réseau thermique CO2

Les PACs ont l’avantage d’exploiter de la chaleur ambiante « gratuite » (air, sol, etc.) ; cependant, l’accès à cette ressource nécessite des infrastructures (aérothermes, sonde géothermiques) qui impliquent un investissement en termes financiers et d’occupation d’espace. Ce dernier aspect en particulier peut constituer un obstacle insurmontable pour la mise en œuvre dans les centres urbains.

Une première réponse à cette problématique est donnée par les réseaux « anergie », qui permettent d’approvisionner les PAC en « chaleur gratuite » sous forme d’eau liquide à température ambiante. Cette solution permet aussi d’intégrer des sources de chaleur renouvelable (par exemple l’eau des lacs) et d’exploiter les synergies entre besoins de chaleur et besoins de froid (par exemple, les rejets thermiques de la machine de froid d’un supermarché sont revalorisés pour le chauffage du bâtiment voisin). En revanche, à cause des faibles températures et du risque de gel, ces réseaux nécessitent des diamètres de conduites plus grands que les réseaux de chauffage à distance classiques opérant à haute température. Le problème de disponibilité d’espace se déplace donc des toits de bâtiments pour se cacher sous les trottoirs ou les routes des centres urbains.

Afin de minimiser le débit nécessaire, l’eau liquide peut être remplacée par un fluide en conditions diphasiques (c.-à-d. liquide/vapeur). L’approvisionnement en chaleur est donné sous forme de vapeur qui condense en se transformant en liquide, en libérant ainsi de la chaleur. L’inverse se passe pour l’approvisionnement en froid. Ce concept est exploité depuis longtemps dans les réseaux de vapeur d’eau industriels et urbains, mais l’eau impose des températures élevées (>100°C) et des conduites de vapeur de grande taille, ce qui est incompatible avec un réseau « anergie » urbain qui est censé être le plus compact et léger possible. L’utilisation du CO₂ permet de réduire considérablement la taille des conduites et les températures de travail (<30°C), ce qui en fait un candidat idéal. En faits, des réseaux CO₂ de distribution de froid sont déjà répandus en Suisse dans les supermarchés, tandis que l’utilisation pour le transport de chaleur est en phase de développement.

L’HEIG-VD collabore depuis 2020 avec la start-up ExerGo pour le développement de cette nouvelle technologie. Un prototype a été réalisé et testé, permettant de valider expérimentalement la possibilité d'utiliser un réseau CO₂ comme source de chaleur directe pour une PAC commerciale, ainsi que le fonctionnement par circulation naturelle simple (c'est-à-dire, sans pompe) et par circulation forcée, le tout en identifiant des configurations de sous-station et des stratégies de contrôle garantissant la fiabilité de l’exploitation.