D É V E L O P P E M E N T D U R A B L E - Ville de Genève

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Ch. de la Gravière 2, CP 1245 - 1227 Carouge

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14-1322 Avenant CET GCB_v2.docx

E N E R G I E S – D É V E L O P P E M E N T D U R A B L E - T E C H N I Q U E S C V S E D U B Â T I M E N T

SOMMAIRE

0. Impressum .............................................................................................................. 3

1. Synthèse ................................................................................................................. 4

2. Préambule/historique .............................................................................................. 5

3. Potentiel des besoins énergétiques en chaleur ...................................................... 8

4. Contexte énergétique général ................................................................................ 9

5. Exigences de la loi sur l’énergie (LEn – L2 30) ..................................................... 14

6. Inventaire des solutions envisageables ................................................................ 14

7. Infrastructures techniques existantes ................................................................... 15

8. Orientations de la solution et négociations ........................................................... 16

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0. Impressum

Mandant Office Cantonal de l’Energie

Personne de contact Fabrice Guignet

Fonction Adjoint scientifique

Téléphone +41 22 327 93 88

Mail [email protected]

Mandataire Energestion SA

Personne de contact Fabrice Baertschi

Fonction Ingénieur CVC

Téléphone +41 22 300 37 24

Mail [email protected]

Rapport Avenant CET Gare Chêne-Bourg

Version du : 11.06.2015

Vérifié le : 11.06.2015


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1. Synthèse Le développement de l'interface CEVA de Chêne-Bourg s'inscrit dans un contexte où des offres énergétiques renouvelables devraient apparaître à moyen terme comme le déploiement du réseau GeniLac ou la mise en place du programme Géothermie 2020. La question de la valorisation de la géothermie à faible profondeur préconisée par le CET 2012-07 se pose clairement compte tenu des lourds investissements en jeu. Par ailleurs, l’utilisation de l’aérothermie combinée avec une installation photovoltaïque est une solution énergétique transitoire réaliste avec des coûts d'investissement maitrisés (400 kCHF) et qui permet d'atteindre des parts d’énergie renouvelable produite non négligeable. Lorsque les nouvelles offres énergétiques apparaitront à moyen terme (horizon 10-15 ans), et que la question du renouvellement des installations de production de chaleur de la solution transitoire (environ 15 ans) se posera, alors la question du raccordement à ces futures offres énergétique sera ouverte. A ce stade, il convient d'échanger avec les promoteurs sur les orientations à approfondir dans le cadre de leurs responsabilités notamment l'engagement des ressources énergétiques locales, la centralisation/décentralisation des équipements, la connexion éventuelle avec le réseau CAD Laurana. Le réseau CAD Laurana dispose d’une capacité de raccordement en puissance suffisante lui permettant la fourniture additionnelle des besoins énergétique du PLQ de la Gare de Chêne-Bourg. Les Services Industriels de Genève, partie prenante du projet pour la fourniture de chaleur, envisagent un complément d’énergie renouvelable injectée dans le réseau Laurana pour le PLQ 29'683 via l’utilisation de biogaz genevois issu de la STEP d’Aïre. L’injection de biogaz permet de couvrir 30% à 50% des besoins de chaleur en énergie renouvelable locale pour un surcoût maitrisé. Cette solution permet donc de satisfaire les exigences légales tout en garantissant l’échéancier des travaux de réalisation du PLQ avec le déploiement du réseau CAD.


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2. Préambule/historique Dans le cadre de l'établissement du masterplan pour la gare CEVA de Chêne-Bourg, un concept énergétique territorial a été réalisé en 2007. Celui-ci a été validé par l'Office Cantonal de l'énergie le 27 juin 2012 pour le PLQ 29'683. La mise en œuvre opérationnelle de ce PLQ a induit passablement de négociations avec les principaux acteurs concernés et cet avenant au CET 2012-07 constitue une mise à jour et un point de situation des développements opérationnels en cours concernant l'approvisionnement énergétique du PLQ. L'OCEN a mandaté le bureau Energestion pour l'accompagnement de ce processus, ce qui passe notamment par l'établissement d'un contexte partagé avec les différents acteurs de l'interface puis des séances d'échanges et négociations. Le périmètre des Bâtiments prévu dans le PLQ 29’683, situé sur la commune de Chêne-Bourg, est composé de 4 nouveaux bâtiments mixtes de logements et d’activité (A1, A2, B et C1). Une surélévation de l’immeuble sis Rue de Peillonnex 39 est également prévue (C2). Les bâtiments C1 et C2 bénéficient déjà d’une production de chaleur propre. Par conséquent, cette étude se concentre sur les besoins du PLQ « restreint » sans C1 et C2.

Fig. n°1 : Situation géographique du périmètre

Plusieurs acteurs sont impliqués dans le projet :

Partie prenante Rôle Situation

Fondation des Parkings (FdP) Maître d’Ouvrage Sous-sol entre A2 et B

GpG ANB VIE Mandataire Lot A (Canton) Lot A (bâtiments A1 et A2)

CFF immobilier Maître d’ouvrage Lot B (Tour CFF)

Cougar Management, L&V Mandataires Lot B Lot B (Tour CFF)

Le groupement GpG ANB-VIE, désigné par le Canton suite à un appel à candidature, réalisera le lot A comportant principalement du logement et des surfaces d'activités au rez-de-chaussée occupées par la Migros. Les CFF réaliseront le lot B, dont le programme prévoit des surfaces de commerces en rez-de-chaussée, des bureaux et logements dans les étages supérieurs.

Fondation

des parkings


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En raison des contraintes temporelles induites par la mise en service du CEVA et de l'interface, l'accès à la ressource géothermique se révèle limité à quelques mois durant le premier semestre 2016, conditionné en partie par la réalisation du parking souterrain. En raison de cette contrainte temporelle et du manque d'organisation des acteurs à ce stade pour les questions d'approvisionnement énergétique, l'OCEN a sollicité les SIG pour qu'ils assument le rôle d'opérateur pour à minima mettre en place les infrastructures énergétiques nécessaires. Le PLQ est situé dans une zone de bordure de nappe souterraine superficielle (Nappe de Puplinge)

Fig. n°2 : Situation géologique du sous-sol

Forte hétérogénéité des sillions, zones sèches, limoneuses et humides. Le potentiel de captage est faible < 300 l/min soit < 300 kWth valorisable ce qui est insuffisant pour les besoins énergétiques du PLQ.


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Le tableau ci-après, condense les éléments de discussion et les décisions prisent lors des différentes séances de coordination entre les acteurs du projet, le service de l’urbanisme l’office cantonal de l’énergie et les Services Industriels de Genève.

Janvier 2015

Stratégie thermique du site :

1. Laurana avec complément PAC Air/eau et/ou solaire thermique 2. Opportunité future avec GeniLac à confirmer par SIG

Le potentiel de la nappe phréatique est écarté. Les acteurs demandent que le coût et les délais de la mise en œuvre d’une prestation énergétique de SIG doit être communiquée pour un positionnement clair des acteurs. La question du contracting énergétique est soulevée avec la notion de répartition des investissements, des implications spatiales et des limites de fourniture/propriété. L’OCEn est favorable à une extension du réseau CAD Laurana dans la mesure où les impératifs de réalisation du PLQ peuvent être coordonnés avec les travaux du CAD. La Migros est un cas particulier puisqu’elle valorise in-situ la chaleur fatale produite par le froid commercial.

Mars 2015

Le déploiement de la solution de fourniture énergétique de GeniLac, pour le périmètre du PLQ, n’est pas garanti. SIG précise que le calendrier actuel du projet ne permet pas de coordonner la réalisation du PLQ et le raccordement à GeniLac. Dès lors la variante GeniLac est écartée. Le raccordement du PLQ au réseau CAD Laurana de SIG semble être solution intéressante. Afin d’augmenter la part renouvelable du projet, SIG propose l’injection de biogaz dans la chaufferie de Laurana pour les besoins du PLQ La question du Couplage Chaleur-Force au biogaz est écartée compte tenue de la consommation de biogaz annuel qui absorberait une part trop importante de la production actuelle de la STEP d’Aïre. SIG clarifie le modèle de contracting en expliquant la prime de raccordement (participation de l’investissement, en une fois), la prime de puissance mensuelle (coûts fixes) et la consommation d’énergie mensuelle (coûts variables). La question de la labélisation Minergie est posée par les acteurs qui souhaitent obtenir ce label d’efficacité énergétique. La discussion est ouverte entre SIG et Minergie pour connaître les modalités de la labélisation en fonction des sources d’énergie thermique du projet SIG transmet un contrat type pour informer les acteurs sur les modalités et les conditions générales de la fourniture de chaleur CAD.

Avril 2015

La solution énergétique du PLQ se dessine avec l’extension du réseau Laurana et l’injection de biogaz pour satisfaire les exigences d’utilisation d’énergie renouvelable du PLQ. Les détails de la formalisation des contrats de fourniture de chaleur doivent être étudiés directement entre SIG et les acteurs du projet (part renouvelable, participation à l’investissement, complément solaire etc) en vue de définir le coût complet de la chaleur. La question de la labélisation Minergie et DGNB (pour le lot B des CFF) reste ouverte et doit être affinée entre SIG et le comité Minergie / DGNB. Il est à noter que la commission du standard énergétique permet la consultation d’autres types de standards énergétiques en conformité avec la loi cantonale sur l’énergie (LEn). La suite des actions à entreprendre : négociations contractuelles entre SIG (contracteur énergétique) et les acteurs du périmètre.


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3. Potentiel des besoins énergétiques en chaleur Le potentiel des besoins du périmètre est détaillé dans le tableau ci-dessous conformément aux affectations des droits à bâtir du PLQ complet

Fig. n°3 : Liste des besoins énergétiques du périmètre complet

Fig. n°4 : Liste des besoins énergétiques du périmètre restreint

Les figures ci-dessus illustrent les besoins projetés des bâtiments du PLQ 29'683 complet et restreint. Il est à noter que la puissance de 1'614 kW ne tient pas compte du foisonnement qu’il existe lorsque les bâtiments sont connectés à un réseau de chaleur à distance. A l’heure actuelle, le niveau de précision de la puissance foisonnée estimée est de 950 kW ± 10%. Les besoins de froid du périmètre sont concentrés dans les galeries commerciales (sous le bâtiment A1) et plus spécifiquement aux besoins de la Migros en froid commercial. Il est prévu, par la Migros, une valorisation interne des rejets de chaleur issus de la production de froid (via préchauffage ECS par exemple).

Bâtiment Total Logements [m²] Total Activitées [m²] Puissance [kW] Energie [MWh]

A1+A2 14'050 5'613 885 1'143

B 10'670 5'541 729 953

C1 5'133 725 264 330

C2 3'210 - 144 177

Total 33'063 11'879 2'022 2'602

Bâtiment Total Logements [m2] Total Activitées [m2] Puissance [kW] Energie [MWh]

A1+A2 14'050 5'613 885 1'143

B 10'670 5'541 729 953

Total 24'720 11'154 1'614 2'096


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4. Contexte énergétique général L'interface CEVA de Chêne-Bourg s'inscrit dans le cadre d’une planification énergétique territoriale menée par l’Office Cantonal de l’Energie (OCEN). Dès lors, il existe un dispositif légal encadrant les solutions énergétiques à mettre en œuvre dans un territoire donné : les concepts énergétiques territoriaux (CET).

Fig. n°5 : Tracé du CEVA (rouge) et CET (zones vertes) La figure ci-dessus, illustre les CET validés le long de l'axe CEVA Eaux-Vives – Annemasse, véritable épine dorsale de la transition énergétique de la Rive Gauche par ailleurs identifiée dans le plan directeur cantonal 2030


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Fig. n°6 : Extraits du Plan Directeur Cantonal 2030 (fiche D02)

Le périmètre de la Gare de Chêne-Bourg, est inclus dans le Concept Énergétique Territorial 2012-07 dont les conclusions s’orientent vers une utilisation de la géothermie de faible profondeur soit directement avec des sondes géothermiques soit avec des pieux énergétiques. Il est à noter que l’activation des géo-structures CEVA n'a pas pu être réalisée sur la gare CEVA de Chêne-Bourg. En effet, ce projet pilote nécessitant une lourde coordination avec les infrastructures ferroviaires des CFF- CEVA est réalisé uniquement sur la gare de Bachet. Un des critères d'exclusion de la gare de Chêne-Bourg était la disponibilité locale de la ressource géothermique. A une plus large échelle, le CET 2012-04 dresse les besoins et densités énergétiques de la Rive Gauche permet de mettre en évidence les territoires où la demande en énergie est importante.


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Fig. n°7 : Extrait du CET 2012-04 présentant les densités de besoins en chaleur (A+W)

L'interface CEVA Chêne-Bourg est repérée en vert, on remarque alors que le PLQ 29'683 est inclus dans des zones où les densités énergétique et de puissance sont très élevées.


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Par ailleurs, les Services Industriels de Genève développent une infrastructure importante utilisant comme ressource renouvelable, l’eau du Lac Léman : le réseau GeniLac.

Fig. n°8 : Principe de fonctionnement du réseau GeniLac de SIG

Le principe du projet GeniLac repose sur le pompage de l’eau du lac à une profondeur d’environ 50 m afin d’obtenir une température stable toute l’année. Cette eau sera ensuite acheminée via un réseau de conduites afin de délivrer de l’eau froide aux deux rives. Cette eau pourra être utilisée également pour les besoins de chauffage avec l’utilisation d’une pompe à chaleur.


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Il convient également de mentionner le programme GEothermie 2020, conduit avec le partenariat de l’Etat de Genève et des SIG, prévoit l’utilisation de la géothermie à moyenne et grande profondeur.

Fig. n°9 : GEothermie 2020 - Nathalie Andenmatten

La géothermie de moyenne profondeur permet le chauffage direct des bâtiments sans pompe à chaleur alors que la géothermie de grande profondeur permet la production combinée de chaleur et d’électricité par turbinage direct (vapeur) ou indirect (fluide frigorigène). Une phase de prospection est en cours et une phase d'exploration débutera vers 2018 en passant de la géothermie de moyenne profondeur à la grande profondeur.

Fig. n°10 : Phasage du programme - Nathalie Andenmatten

Genilac et la géothermie de moyenne et grande profondeur constituent des offres énergétiques renouvelables qui devraient apparaître à moyen/long terme.


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5. Exigences de la loi sur l’énergie (LEn – L2 30) Les exigences actuelles de la loi sur l’énergie imposent les contraintes suivantes

Couverture solaire : min 30% des besoins de chaleur admissibles pour l'eau chaude sanitaire Standard HPE

1 pour les constructions neuves et les rénovations

Une dérogation est envisageable pour la couverture solaire si 30% des besoins de chaleur admissibles pour l'eau chaude sanitaire sont produits par une autre source renouvelable (selon l’article 12P du Règlement d’application de la loi sur l’énergie REn – L2 30.01). Ainsi, pour satisfaire les exigences légales actuelles deux possibilités sont envisagées :

Mettre en place la couverture d’environ 500 m² de panneaux solaires thermiques en complément d’une solution fossile

Utiliser une production d’énergie bivalente renouvelable et fossile : (min. 30% renouvelable)

6. Inventaire des solutions envisageables La stratégie de production de chaleur pour le PLQ peut être réalisée selon trois affectations possibles : soit de manière centralisée (un seul site de production de chaleur), soit de manière décentralisée (chaque bâtiment possède son propre site de production de chaleur), soit de manière mixte (une solution centralisée permet de couvrir ~70% des besoins et une part locale dans chaque bâtiment permet de compléter la production de chaleur).

Ressources Disponibilité Mise en œuvre

Aspect renouvelable

Synergies possibles

Investissement financier

Nappe Non

(<300 kW) Terrain non

propice (sec) Oui

(75 à 80%) Non disponible -

Géothermie faible profond.

Oui (200 kW)

2

Complexe Oui

(75 à 80%) Possible

~ 700 kCHF

Géothermie moy. profond.

Oui (Inconnu)

A préciser dans le cadre du programme

cantonal

Oui (95 %)

Possible

A préciser dans le cadre du programme

cantonal

Solaire thermique

Oui (500 m²)

Réalisable Oui

(30 % ECS) Non

Décentralisé ~

900 kCHF

PAC3 Air/eau

Oui (200 kW)

Réalisable Oui

4

(70 à 75%) Possible

~ 400 kCHF

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Raccordement CAD Laurana

Oui Réalisable Oui

(∝ % Biogaz) Possible En Contracting

La géothermie à faible profondeur nécessite de lourds investissements. En effet, pour couvrir 17 % des besoins en puissance soit 200 kW, les investissements du champ de 22 sondes à 300m de profondeur sont estimés à plus de 800'000 CHF. A titre comparaison, les investissements de la solution PAC Air/eau (aérothermie) 200kW combinée avec 540 m² de panneaux solaire photovoltaïque s’élèvent à 400'000 CHF.

1 Haute Performance Energétique

2 200 kW équivalent à 22 sondes de 300 m, investissement du champ de sonde et pompe à chaleur : 700 kCHF

3 Pompe à chaleur

4 Sous réserve d’une compensation de l’électricité consommée, via du solaire photovoltaïque

5 Avec compensation électrique (540 m² solaire photovoltaïque couvre 20% électricité consommée)


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7. Infrastructures techniques existantes Le réseau de chaleur à distance de Laurana (CAD) est situé à proximité directe du PLQ de la Gare. SIG exploite la centrale thermique centralisée fonctionnant avec une pompe à chaleur sur sondes géothermiques et deux chaudières à Gaz. SIG prévoit de construire une extension du réseau existant en direction de la pointe Ouest (Rue de Peillonnex 2). SIG confirme une réserve de capacité du réseau qui permettrait la réalisation d'un raccordement du PLQ au CAD Laurana.

Fig. n°11 : Réseau Laurana, extensions et prolongation vers le PLQ 29’683

SIG propose l’utilisation de Biogaz genevois certifié

6 afin de pallier le manque d’énergie renouvelable

injectée dans le réseau CAD Laurana. En effet, la production d'énergie renouvelable issue de la PAC sur sondes géothermiques est dévolue au périmètre du projet Laurana et ne pourrait être comptabilisé dans le bilan d'une extension vers le PLQ 29'683. Dès lors, un complément biogaz permettra au PLQ de se raccorder sur un chauffage à distance utilisant une part renouvelable de l'ordre de 30 à 50%.

6 Bio-méthane produit à la STEP d’Aïre et injecté dans le réseau gaz naturel conventionnel


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8. Orientations de la solution et négociations SIG confirme la faisabilité d’un raccordement CAD du PLQ 29'683 pour les besoins de chaleur avec une part d’injection de bio-méthane. Un contrat spécifique est à l'étude pour prendre en compte les spécificités de ce type de fourniture. Le potentiel géothermique de la nappe phréatique superficielle de Puplinge est à écarter compte tenu de la forte incertitude de la ressource. De plus, les travaux d’excavations du CEVA ont montré que le terrain était relativement sec. Le programme GEothermie 2020 n’est actuellement pas assez avancé dans le secteur de la gare de Chêne-Bourg. Cependant, la géothermie de moyenne et grande profondeur est une ressource présentant un potentiel important qualitativement (niveau de température) et quantitativement. Il n'est pas exclu qu'une telle ressource puisse alimenter, à travers des réseaux de chaleur, des quartiers à moyen terme. L’échéancier du déploiement du réseau GeniLac en direction de Chêne-Bourg n’est actuellement pas consolidé. Par conséquent, la solution GeniLac, pourra être réactualisée dans une vision à moyen terme (10 ans) Actuellement, la part renouvelable du réseau de chauffage à distance, existant, Laurana ne permet pas de répondre aux exigences légales en cas d'extension vers le PLQ. Afin d’augmenter l’utilisation d’énergie renouvelable pour les futurs preneurs du PLQ, une injection de biogaz genevois certifié fournirait le complément des besoins thermiques du PLQ (de 30 à 50% selon les variantes choisies). Les figures n°12 et 13 illustrent les monotones des besoins énergétiques du PLQ suivant le ratio de biogaz injecté. Il va de soi que plus le ratio de biogaz injecté est grand, plus le coût final de la chaleur sera élevé. Sur la base du contexte énergétique partagé avec les acteurs, différentes séances ont permis aux acteurs de l'interface de se positionner. La Migros a affirmé vouloir garder la maîtrise de son approvisionnement énergétique chaud/froid car elle a les capacités d'établir en interne les synergies satisfaisant au principe d'utilisation rationnelle de l'énergie et qu'elle souhaite valoriser la géothermie pour garantir son approvisionnement renouvelable et gérer des déphasages entre disponibilités énergétiques (rejets) et besoins. Les CFF ont mené une analyse juridique d'un projet de contrat de fourniture de chaleur proposé par SIG sur la base d'un approvisionnement en chaleur issue du biogaz, via une extension du CAD Laurana. Cet approvisionnement est compatible avec l'installation de panneaux solaires thermiques souhaité par les CFF. La question des besoins de froid éventuels des surfaces d'activité du bâtiment CFF sont encore à régler. Une valorisation en interne de rejets de chaleur est à considérer. Pour le groupement ANB-VIE, le raccordement à une extension du CAD Laurana avec une alimentation biogaz est intéressante également. Pour cet opérateur, la question de la labellisation Minergie avec une alimentation biogaz est primordiale. Les SIG devront également répondre à cette question avant la signature des contrats.


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Fig. n°12 : Mix énergétique : Raccordement CAD Laurana + injection Biogaz 30%

Fig. n°13 : Mix énergétique : Raccordement CAD Laurana + injection Biogaz 50%


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