L'île danoise d'Ærø autosuffisante en matière de chauffage et d'électricité

Les îles ont quelque chose de spécial. L'île danoise d'Ærø, située au sud, ne fait pas exception. Alors que la plupart des grandes îles danoises de la mer Baltique sont reliées par des ponts au continent ou entre elles, Ærø ne l'est pas, ce qui explique probablement son atmosphère particulière.

Sur les quelque 7 000 habitants d'Ærø, 2 500 vivent à Marstal, la plus grande des trois petites villes de l'île. Avec ses maisons basses et colorées bordant des rues étroites et sinueuses, Marstal est digne d'une carte postale. Son charme décontracté d'aujourd'hui cache le fait qu'elle était autrefois l'un des centres maritimes les plus actifs du Danemark, juste après Copenhague en importance.

Une partie de la culture d'Ærø réside dans la relation étroite que les insulaires entretiennent avec la nature. Aujourd'hui, cela se manifeste dans leur mentalité respectueuse de l'environnement. En 1997-1998, Ærø a concouru pour être reconnue comme « l'île danoise des énergies renouvelables ». Bien que l'île n'ait pas remporté le concours, celui-ci a eu un impact sur les habitants, qui ont cherché à atteindre une autonomie de 80 à 100 % en matière d'électricité et de chauffage d'ici 2008, de manière respectueuse de l'environnement, en utilisant uniquement des ressources renouvelables.

Ces initiatives ont valu à Ærø une reconnaissance internationale et plusieurs prix prestigieux, tant au niveau national, comme le prix Solar Town 2000, qu'international, comme l'Energy Globe 2001 et un prix de l'Union européenne pour les communautés durables. Dans ce contexte, il est tout à fait logique que le plus grand système de capteurs solaires pour le chauffage au monde se trouve à Ærø.

C'est un hasard qui a lancé le projet - Leo Holm, directeur de l'usine

« C'est un hasard qui a lancé le projet », explique Leo Holm, directeur de l'usine, en contemplant les 18 365 mètres carrés de panneaux solaires de l'usine. Les rangées de panneaux semblent étonnamment naturelles sous le grand ciel, surtout avec les moutons – « nos tondeuses à gazon », comme les appelle M. Holm – qui paissent entre eux.

« En 1993, lorsque la piscine couverte de Marstal a eu des difficultés à payer sa facture de chauffage, l'idée est venue d'utiliser le soleil pour chauffer l'eau de la piscine », raconte M. Holm. « Avec l'aide de l'Association danoise des ingénieurs-conseils, nous avons installé 75 mètres carrés de capteurs solaires sur le toit l'année suivante. »

Le système a également servi de test pour déterminer s'il était possible d'utiliser le chauffage solaire à grande échelle en liaison avec le Marstal Fjernvarme (chauffage urbain de Marstal), qui fonctionnait à l'époque avec des huiles usagées.

« L'utilisation de l'énergie solaire serait beaucoup plus écologique et également plus rentable », explique M. Holm. « Le résultat a été concluant, si bien que six mois plus tard, nous avons installé 8 000 mètres carrés de panneaux solaires pour le système de chauffage urbain. »

Avantages pour l'environnement

Le Danemark est l'un des leaders mondiaux en matière de chauffage urbain. Celui-ci couvre plus de 60 % des besoins en chauffage et en eau chaude du pays. Selon l'Association danoise du chauffage urbain, le chauffage urbain réduit de moitié la consommation d'énergie par rapport aux chaudières individuelles au fioul, et 40 % de tout le chauffage urbain est produit sans aucune émission de dioxyde de carbone.

Parmi les autres avantages, citons le fait que la chaleur est produite dans des conditions contrôlées et que la pollution est plus facile à contrôler. Il est également possible de récupérer la chaleur résiduelle provenant, par exemple, des processus industriels et de l'incinération des déchets.

Le chauffage urbain est souvent produit dans des centrales de cogénération, où la chaleur et l'électricité sont produites simultanément, ce qui est bénéfique pour l'environnement.

Mais peu après l'installation initiale, Marstal Fjernvarme a constaté que son système central de chauffage solaire n'avait pas une capacité suffisante. En 1999, environ 1 000 mètres carrés de panneaux solaires ont donc été ajoutés, puis 8 000 mètres carrés supplémentaires en 2003.

Le paradoxe du chauffage solaire est que lorsque le soleil brille le plus, les besoins en chauffage sont les moins importants. En 1996, nous avons installé un réservoir d'accumulation en acier de 2 100 mètres cubes, auquel nous avons ajouté un stockage de sable de 3 500 mètres cubes en 1998. - Leo Holm

Avec l'installation de panneaux solaires en 2003, il était à nouveau temps pour Marstal Fjernvarme de trouver une nouvelle solution de stockage.

Holm explique : « Nous avons décidé de construire un réservoir de stockage de chaleur, qui est en fait un bassin couvert et isolé de 6,5 mètres de profondeur contenant 10 000 mètres cubes d'eau. »

Attirer les professionnels

Le réseau de chauffage urbain de Marstal utilise l'énergie solaire du 1er avril au 1er octobre. L'énergie solaire représente 30 % de la production annuelle d'environ 28 000 MWh. Le reste de l'année, la chaleur est fournie par six chaudières d'une puissance totale de 18,3 MWh.

« Cet été, explique Per Mortensen, assistant chez Marstal Fjernvarme, nous avons converti les chaudières pour qu'elles fonctionnent au biocarburant plutôt qu'aux huiles usagées. Nous serons donc bientôt aussi respectueux de l'environnement que les deux autres centrales de chauffage urbain de l'île. Depuis que nous sommes passés à l'énergie solaire, nous avons économisé environ 820 000 à 880 000 litres de fioul par an, ce qui équivaut à des émissions annuelles d'environ 2 200 tonnes de dioxyde de carbone, 2 600 kilos de dioxyde de soufre et 2 900 kilos d'oxyde d'azote. »

La centrale solaire de Marstal fournit du chauffage à 1 450 utilisateurs finaux à Marstal. Mais elle attire l'attention d'un public beaucoup plus large. Étant la plus grande centrale solaire au monde, le site est constamment visité par des professionnels, des journalistes et des touristes. Il attire plus de 2 000 visiteurs chaque année.

Ils viennent du monde entier. Nous sommes très heureux de cette reconnaissance internationale. Nous avons déployé beaucoup d'efforts dans ce domaine et nous continuerons à le faire pour atteindre notre objectif de durabilité. Nous avons parcouru un long chemin depuis que nous avons installé les premiers panneaux sur le toit de la piscine. - Leo Holm

Marstal Fjernvarme et Alfa Laval

Lorsque la centrale solaire de chauffage urbain de Marstal a été mise en service, il y a eu quelques problèmes initiaux pour faire fonctionner le système comme prévu.

« Au début, nous n'avons pas réussi à obtenir le delta T correct, c'est-à-dire le refroidissement de l'eau dans le réseau de chauffage urbain », explique Leo Holm, directeur de l'usine Marstal Fjernvarme (chauffage urbain de Marstal). « Ce sont des problèmes inhérents au chauffage solaire urbain, et Alfa Laval les a résolus à notre entière satisfaction. »

« Ces problèmes sont dus aux basses températures utilisées », explique Henrik Juul, ingénieur de service chez Alfa Laval. « Il n'y a généralement qu'une différence de deux degrés [Celsius] entre les côtés primaire et secondaire de l'échangeur de chaleur, ce qui impose des exigences élevées à l'unité. Les plaques de l'échangeur de chaleur Alfa Laval offrent le rendement thermique élevé nécessaire pour extraire l'énergie solaire. »

À l'heure actuelle, Marstal Fjernvarme a installé 10 échangeurs de chaleur à plaques Alfa Laval pour transformer l'énergie solaire des panneaux solaires en chauffage qui peut être distribué via les 32 kilomètres de canalisations du réseau de chauffage urbain aux 1 450 utilisateurs finaux de la ville de Marstal. Les échangeurs de chaleur séparent également le système solaire du système de chauffage urbain, un aspect important étant de maintenir le glycol du système solaire à l'écart du système de chauffage urbain. Il y a trois échangeurs de chaleur brasés et sept échangeurs de chaleur à plaques jointées de différentes tailles.

Nous travaillons avec Alfa Laval depuis 1995, il n'y a donc jamais eu aucun doute quant au choix de ce fournisseur d'échangeurs de chaleur lorsque nous avons modernisé l'usine en 2003. Nous utilisons désormais le nouvel équipement depuis quatre saisons sans aucun problème. - Leo Holm

Les échangeurs de chaleur à plaques sont le choix idéal pour les applications de chauffage qui doivent concilier des exigences élevées en matière de confort, de fiabilité et de sécurité, comme c'est le cas dans les réseaux de chauffage urbain. Les échangeurs de chaleur à plaques Alfa Laval offrent un rendement de transfert de chaleur élevé et sont capables de très bien gérer les différences de pression.