Utiliser la chaleur renouvelable
Vous vous interrogez sur l’avantage de passer à la chaleur renouvelable pour vos bâtiments neufs ou en rénovation ?
Vous voudriez savoir quelle technologie est adaptée à votre besoin de chauffage et/ou rafraîchissement ?
Votre conseiller EnR SOLEVAL peut vous accompagner, gratuitement et en toute indépendance, de l’idée à la réalisation de votre projet.
La chaleur renouvelable, c'est la garantie d'une énergie locale, durable et économe.
La chaleur renouvelable, qu'est-ce que c'est ?
La chaleur représente 50% des usages finaux de l'énergie. 2/3 est consommée par le résidentiel et le tertiaire et 1/3 par l'industrie.
En France, la moitié de nos besoins en énergie est donc destinée au chauffage des locaux, habitations, bureaux, et des process industriels, etc. Pour chacun de ces usages, il existe des solutions pour substituer les énergies fossiles utilisées habituellement (fioul, gaz naturel, propane) ou bien les équipements électriques énergivores, par une ressource renouvelable et locale, comme la biomasse, le soleil et la géothermie. Il est parfois possible également de récupérer de la chaleur émise à proximité, par un process industriel par exemple : c'est ce qu'on appelle la chaleur fatale.
Dans notre jargon, on parle d'EnR&R : Énergie Renouvelable et de Récupération.
1/3 des énergies renouvelables (chaleur + électricité) produites en 2020 sont issues de la biomasse.
La chaleur renouvelable offre de nombreux avantages :
- Ressource disponible : sur tout le territoire une solution est envisageable, quel que soit le projet.
- Économique : le coût compétitif et stable de la ressource est non indexé sur le prix des énergies fossiles ou de l'électricité
- Environnemental : l'impact est neutre vis-à-vis des gaz à effet de serre
- Les technologies sont maîtrisées
- Emploi et économie : ces filières soutiennent l'activité économique et l'emploi local, particulièrement en milieu rural
- Valorisation forestière : l'énergie bois concourt à une gestion forestière durable
Mais il est important de se poser un certain nombre de questions avant de se lancer, pour s'inscrire dans une démarche générale de transition énergétique, qui, pour être efficace, doit suivre l'ordre suivant :
1. Sobriété et efficacité énergétique : voir la démarche négawatt
2. Mutualisation des besoins : connexion à des réseaux de chaleur existants ou à créer
3. Priorisation des EnR&R :
- Priorité à la valorisation de la Chaleur Fatale (Usine d’Incinération, process industriels...)
- Puis chaleur renouvelable selon les ressources disponibles sur le territoire et les usages de la chaleur : solaire, géothermie de surface, biomasse, méthanisation
Mieux comprendre les enjeux avec le site mtaterre.fr
Quel accompagnement pour votre projet ?
La question « quelle énergie choisir ? » arrive très vite lorsque l’on se lance dans la rénovation d’un bâtiment existant ou la conception d’un nouveau projet. Les conseillers de la mission chaleur renouvelable vous accompagnent gratuitement et en toute indépendance, de l’idée à la réalisation de votre projet.
Vous pouvez faire appel à leur expertise à tout moment mais plus ils sont sollicités en amont, mieux ils pourront éclairer vos choix et vous aiguiller vers la solution la plus appropriée.
La définition du besoin
Afin de déterminer la meilleure solution en fonction de votre projet, il est important de bien définir votre besoin, en répondant à un certain nombre de questions.
1) Caractérisation du projet :
Est-ce que le projet consomme une part importante de chaleur ? Sous forme de vapeur ? d’eau chaude ?
Y a-t-il des besoins de froid ?
Est-ce que le bâtiment dispose d’une distribution de chauffage hydraulique (radiateurs, plancher chauffant...) ?
2) Efficacité et sobriété :
Un audit énergétique a-t-il été réalisé et des travaux d’amélioration engagés ou bien programmés (ex : respect du décret tertiaire -40% de consommation d’ici 2030) ?
Y-a-t-il de la chaleur fatale à récupérer sur le process ?
3) Mutualisation :
Existe-t-il déjà un réseau de chaleur à proximité ?
Y a-t-il d’autres bâtiments consommateurs ou producteurs de chaleur à proximité. Des mutualisations sont-elles possibles ?
Les solutions de chaleur renouvelable et de récupération sont à dimensionner en intégrant les futures réductions de consommations (par exemple, en tenant compte de l’application du décret Eco-Energie-Tertiaire).
Les réponses à toutes ces questions auront des répercussions sur le choix de la solution. Les conseillers de la mission chaleur renouvelable pourront vous orienter vers la solution la plus adaptée.
L'analyse d'opportunité
Votre conseiller peut réaliser gratuitement une analyse d’opportunité, c'est à dire une pré-étude technico-économique qui évalue la pertinence de l’utilisation du bois-énergie, de la géothermie ou du solaire thermique, pour le projet envisagé. Elle est une première étape avant une éventuelle étude de faisabilité réalisée par un bureau d’études, si la dimension du projet l’exige. Elle permet de proposer un pré-dimensionnement de la future installation. L’évaluation de l’investissement est basé sur des ratios qui donnent une première idée des sommes à mobiliser et des aides financières auxquelles le maître d'ouvrage peut prétendre. L'analyse d'opportunité est un véritable outil d'aide à la décision.
Que vous apporte l'analyse d'opportunité ?
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Une visite sur place pour discuter du projet, définir les besoins, et recueillir les éléments nécessaires.
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Un rendu oral d’une synthèse de l’étude. Il ouvre un temps d’échange avec les parties prenantes et permet de répondre aux différentes questions.
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Un document écrit regroupant l’ensemble de l’analyse et qui détaille le temps de retour sur investissement du surcoût de la solution étudiée par rapport à une solution de référence (solution déjà en place ou solution non renouvelable pressentie).
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Des visites de sites exemplaires sont aussi organisées, pour permettre aux porteurs de projet de profiter de retours d’expérience et de mieux apprécier les avantages et les impacts de la solution proposée sur leur propre patrimoine.
Des fiches "retour d’expérience" sont également mises à disposition (renvoi vers pages Ressources) afin de fournir des éléments de référence.
L'étude de faisabilité
Indispensable selon la taille de votre projet cette étude payante est réalisée par un bureau d’étude qualifié.
Que vous apporte l’étude de faisabilité ?
Cette étude permet d'évaluer les besoins de chaleur de façon précise, afin de dimensionner le système d'énergie renouvelable au plus près de ces besoins. La puissance nécessaire sera calculée, les différents éléments techniques seront décrits précisément et les consommations seront estimées de manière à s'engager vers un objectif de consommation d'énergie renouvelable minimum. Ensuite, de la même manière que l'analyse d'opportunité, l'étude de faisabilité va estimer la rentabilité du projet pour étayer votre choix. Elle débute généralement par une réunion de cadrage, qui réunit le bureau d'études, la maîtrise d'ouvrage ainsi que son conseiller EnR. Cette réunion est essentielle pour rappeler l'objectif de l'étude et s'assurer que le résultat permettra bien de répondre aux questions encore ouvertes à ce stade, afin que la décision de poursuivre ou non le projet soit prise de manière éclairée.
La clé d'une bonne étude de faisabilité est la caractérisation des besoins de chaleur au plus près de la réalité, de façon plus précise qu'une analyse d'opportunité.
Si le bâtiment est existant et qu'aucune modification n'est envisagée, ni sur l'enveloppe du bâtiment (isolation, extension, aménagements...), ni sur les usages de la chaleur (chauffage, eau chaude sanitaire), il est possible de s'appuyer sur les factures d'énergie de façon fiable, à condition que la source d'énergie utilisée permette de distinguer les différents usages. En effet, si le bâtiment est chauffé par un système électrique par exemple, il sera compliqué de dissocier la part liée au chauffage de celle liée aux usages spécifiques, à l'éclairage, à la ventilation...
Si le bâtiment doit subir une réhabilitation qui va modifier ses besoins de chauffage ou s'il s'agit d'un projet de construction, alors il n'est pas possible de se fier à des factures d'énergie. Par conséquent, pour connaître les consommations liées au chauffage et à la production d'eau chaude sanitaire, il faudra réaliser des simulations thermiques.
Les outils de simulation réglementaires ne permettent pas d'estimer de manière réaliste les besoins de chauffage, car ils reposent sur des hypothèses (scénario d'occupation, consigne de température, inertie du bâtiment) souvent très éloignées de la réalité. Il convient donc d'utiliser des outils comme la Simulation Thermique Dynamique ou STD pour se rapprocher au mieux des consommations réelles. Attention, même si c'est le bureau d'études qui réalise la simulation, c'est vous qui devez impérativement valider les hypothèses utilisées.
Quelles aides pour la financer ?
L'étude de faisabilité doit être réalisée par un bureau d'études qualifié OPQIBI. Elle peut être financée par l'ADEME et la Région jusqu'à 70%.
Pour cela, elle doit répondre au cahier des charges de l'ADEME disponible sur le site agirpourlatransition.ademe.fr.
De plus, la demande de financement devra être déposée impérativement avant de vous engager auprès du bureau d'études.
Elle se dépose au format papier auprès de la Région. Retrouvez les documents à télécharger sur leur site.
Elle se dépose au format numérique sur le site de l'ADEME agirpourlatransition.ademe.fr.
Cette étude est obligatoire pour tout projet de géothermie financé par l'ADEME et la Région, ainsi que pour les chaufferies bois de plus de 200 kW et au-delà de 25 m² de panneaux solaires thermiques.
Un annuaire officiel référence les bureaux d'études qualifiés : ici
qualification OPQIBI 20.13 ou 10.07 requise pour la géothermie,
qualification OPQIBI 20.08 requise pour la biomasse,
qualification OPQIBI 20.14 requise pour le solaire thermique
La demande de financement pour les travaux
Lorsque la décision est prise de lancer le projet d'installation d'énergie renouvelable, le maître d'ouvrage doit faire établir des devis auprès d'installateurs qualifiés, afin de chiffrer la solution retenue. AVANT de s'engager auprès de l'entreprise, la demande de financement doit être déposée auprès de l'ADEME et la Région pour le Fonds Chaleur. La signature de l'engagement des travaux peut intervenir dès réception de l'accusé de réception de la demande. Le dossier sera ensuite instruit et le maître d'ouvrage recevra une réponse sur un montant de subvention maximum qu'il pourra percevoir pour son projet. Cette étape pourra prendre de 6 à 9 mois.
Pour l'ADEME, la demande de subvention doit être déposée au format numérique sur le site agirpourlatransition.ademe.fr. L'accusé de réception est donc immédiat et les travaux peuvent démarrer très vite. Le montant de la subvention dépend de la quantité d'énergie renouvelable consommée par le projet. L'instruction des dossiers se fait au fil de l'eau, il n'y a donc pas de date butoir pour le dépôt des dossiers, mais 6 mois minimum sont nécessaires pour obtenir la réponse sur le montant précis de la subvention. 80% de la subvention seront versés à réception de l'installation et les 20% restant seront conditionnés à l'atteinte de l'objectif de consommation en énergie renouvelable, annoncé dans la demande de subvention. Pour cela, le maître d'ouvrage devra fournir le suivi d'exploitation sur 12 mois consécutifs pour justifier de cette consommation.
Pour la Région, la demande doit être envoyée au format papier. L'accusé de réception est donc soumis au délai de courrier postal. Les informations et la liste des documents à fournir sont à retrouver sur le site de la Région : géothermie, bois, solaire thermique. Le montant de la subvention est un pourcentage du surcoût des dépenses éligibles par rapport à une solution de référence, qui est en général la solution actuelle ou bien la solution pressentie non renouvelable. L'instruction des dossiers est validée par une commission qui se réunit tous les 2-3 mois. 9 mois minimum sont en général nécessaires pour obtenir la réponse sur le montant précis de la subvention. 70% de la subvention seront versés à réception de l'installation et les 30% restant seront conditionnés à l'atteinte de l'objectif de consommation en énergie renouvelable, annoncé dans la demande de subvention. Comme pour l'ADEME, le maître d'ouvrage devra fournir le suivi d'exploitation sur 12 mois consécutifs pour justifier de la consommation.
Le Fonds Chaleur subventionne la partie génération de chaleur jusqu'aux sous-stations c'est à dire qu'il porte uniquement sur les éléments qui permettent de produire la chaleur (réseau de chaleur, forages, chaufferie, silo…). Ce fonds peut être complété par d'autres aides comme la DETR, DSIL ou autre, jusqu'à atteindre le maximum d'aide publique autorisé par le règlement européen.
Le réseau secondaire (système de distribution et émetteurs de chaleur), s'il est à créer ou à reprendre, ne pourra pas être financé par le Fonds Chaleur mais par d'autres subventions.
D'autres critères d'éligibilité aux aides sont à prendre en compte, propres à chaque énergie.
Les travaux
Les travaux doivent être réalisés par une entreprise qualifiée.
Si un maître d’œuvre suit les travaux, le coût de la maîtrise d’œuvre peut être subventionné à la même hauteur que les travaux, à condition que celui-ci soit qualifié OPQIBI pour les travaux concernés.
La réception des travaux et le suivi d'exploitation, ou comment garantir la performance de l'installation
Une fois l’installation délivrée et après la phase de réglage, le maître d’ouvrage devra vérifier que son installation produit bien la quantité d'énergie renouvelable attendue, en kWh, telle que déterminée par l'étude de faisabilité ou l'analyse d'opportunité. Ce relevé de performance ne peut pas être réalisé par l’installateur qui serait alors juge et partie. Mais le conseiller EnR peut vous assister dans cette phase, pour mettre en place le suivi mensuel des performances de l’installation, qui doit passer impérativement par la pose d'un certain nombre de compteurs d'énergie. Pour les trois énergies (bois, géothermie, solaire), les relevés des mesures et les calculs des performances seront différents et dépendront du montage plus ou moins complexe de l’installation. La réception des travaux doit permettre de valider que le comptage d'énergie est effectif et que le suivi d'exploitation peut démarrer. Si les compteurs sont bien en place, le maître d’ouvrage ou un technicien le représentant pourra réaliser sans difficulté les relevés. Si l’installation produit bien les résultats attendus, ils seront transmis à l’ADEME et à la Région, qui déclencheront alors le paiement du solde des subventions.
Parlons systèmes chaleur renouvelable
Les grands principes
Un système de production de chaleur renouvelable est en général constitué de plusieurs éléments clés :
Le générateur de chaleur (pompe à chaleur géothermique, chaudière biomasse, panneaux solaires thermiques...) pourra couvrir jusqu'à 100% des besoins. Sa puissance est déterminée en fonction du niveau de déperditions du bâtiment, pour assurer le chauffage en période de froid rigoureux.
Une bonne isolation permettra donc de réduire la puissance de l'équipement.
Un ballon tampon ou hydro accumulation permet de stocker l'énergie produite en excès à un moment donné, afin de l'utiliser plus tard. La chaleur pourra aussi bien être restituée lors des forts appels de puissance (par exemple, à la remise en fonctionnement d’un site le matin) ou lorsque les besoins seront faibles (exemple le maintien en température au printemps). Cela permet d'éviter les courts cycles et les fonctionnement en sous-régime qui affectent la durée de vie de l'équipement (pompe à chaleur, chaudière...).
Des émetteurs sont les éléments qui vont permettre de diffuser la chaleur ou le froid dans la pièce. Ils peuvent être à air (ventilo-convecteur, plafond chauffant) ou à eau (radiateur, plancher chauffant). Ils peuvent être à basse température ou à haute température. Ils peuvent être réversibles pour produire de la chaleur et du froid. Le choix du système dépendra de ce qui est possible techniquement de mettre en place (y a-t-il déjà un réseau hydraulique en place ?), du coût et des usages (y a-t-il des besoins de froid ?). Les systèmes à eau procurent de la chaleur par rayonnement, ce qui sera plus confortable l'hiver. A l'inverse, les systèmes à air donneront une sensation de courant d'air qui seront bénéfiques l'été.
Un réseau hydraulique devra être correctement calorifugé pour limiter les déperditions qui affecteront le rendement global de l'installation.
Des compteurs d'énergie permettront de mesurer en continu la performance et piloter l'installation de façon à optimiser les consommations. Une régulation fine est indispensable à une installation d'énergie renouvelable.
Quelques mises en garde
Le bon dimensionnement :
Le sur-dimensionnement des installations est fréquemment observé. Il est lié au fait que classiquement les chauffagistes ou bureaux d'études prennent des "marges" pour "être sûrs"... C'est à dire que la puissance installée est souvent beaucoup plus importante qu'elle n'aurait besoin de l'être. Ainsi, personne n'appelle son chauffagiste pour se plaindre qu'il a froid. Mais le générateur va fonctionner tout le temps à charge partielle, avec un rendement dégradé. Le ballon tampon permet de limiter ce problème d'un point de vue technique mais le sur-dimensionnement a un impact énorme sur la rentabilité du projet.
Pour assurer la viabilité économique du projet, il est parfois plus intéressant de dimensionner une énergie renouvelable à 50% de la puissance maximale pour couvrir 80% des besoins de chaleur, le reste étant couvert par un appoint moins onéreux (électrique, gaz ou autre...).
Le foisonnement :
Lorsque plusieurs zones ont des besoins de chauffage non simultanés (par ex. salle des fêtes et école), il est possible de réduire la puissance maximale pour une installation commune. C'est ce qu'on appelle le foisonnement.
La régulation :
Habituellement, le pilotage des systèmes de chauffage conventionnels repose sur des consommations intermittentes, avec des abaissement de température au plus près des usages (la nuit ou en cas d'absence). L'idée est de réaliser des économies d'énergies conséquentes en réduisant la consigne de température. Mais cela devient contre-productif si l'écart de température est trop important, car cela crée un appel de puissance qui sera plus énergivore que l'économie générée par l'abaissement. Les énergies renouvelables, à l'inverse, doivent être impérativement pilotées de manière beaucoup plus continue, en particulier, dans le cas de la géothermie couplée à un réseau de distribution basse température.
La géothermie
Comment ça marche ?
La géothermie, du grec « geo » (terre) et « thermos » (chaud) désigne la technologie qui consiste à extraire l’énergie contenue dans le sol pour l’utiliser sous forme de chaleur. En effet, les profondeurs de la terre recèlent d’énormes quantités de chaleur naturelle. Si elle est bien gérée, cette réserve de chaleur réapprovisionnée en permanence est inépuisable et gratuite. En outre, la géothermie présente l’avantage de ne pas dépendre des conditions atmosphériques (soleil, pluie, vent…), c’est donc une énergie fiable et stable dans le temps. En savoir plus
La géothermie dite de surface correspond à la partie de la géothermie qui se situe dans le proche sous-sol. Elle se réalise à des profondeurs faibles, généralement inférieures à 200 mètres. Elle permet la production de chaud et d’eau chaude sanitaire grâce au fonctionnement de la pompe à chaleur (PAC) qui prélève de l’énergie dans le sous-sol. Elle permet également la production de froid soit par contournement de la PAC soit par utilisation d’une PAC réversible.
Pour tout comprendre, vous pouvez visualiser cette petite vidéo réalisée par l'AFPG, Association Française des Professionnels de la Géothermie.
La génération de chaleur est assurée par plusieurs organes clés :
- un système de captage des calories dans le sol selon différentes techniques, en fonction de la disponibilité de la ressource : en savoir plus
sondes sèches verticales
captage sur nappe phréatique
corbeilles géothermiques
géostructures
- une pompe à chaleur (PAC), dispositif thermodynamique permettant de transférer des calories d’un milieu vers un autre. En d'autres termes, le changement d'état d'un fluide (condensation, évaporation) va émettre ou bien capter de la chaleur et la pompe à chaleur va amplifier ce phénomène.
Source AFPG
Une pompe à chaleur est définie par son coefficient de performance (COP). Il correspond au rapport entre la quantité de chaleur ou de froid produit (kWth) et la quantité d’énergie électrique consommée (kWe). Ce coefficient est en moyenne ce 4. Cela signifie que pour un 1 kWe consommé, 4 kWth sont restitués. Ce COP tend à augmenter car les technologies en jeu sont de mieux en mieux maîtrisées. Actuellement, le COP peut atteindre 6. C’est ainsi qu’il est possible d’avoir 75 à 83% d’énergie gratuite puisée dans le sol et seulement 17 à 25% d’énergie électrique consommée.
La géothermie, pour quoi faire ?
La géothermie de surface est adaptée aux usages de chaleur basse température, pour du chauffage et de l’eau chaude sanitaire.
Elle permet également de produire du froid efficacement.
Elle est particulièrement adaptée pour les usages importants de chaleur à très basse température (Centres aquatiques renvoi vers guide, serres) et des usages en chaud et/ou en froid (bâtiment tertiaire et public, EHPAD, data center).
Quels sont les avantages de la géothermie ?
Si la PAC géothermique peine à concurrencer la PAC aérothermique ou le chauffe-eau thermodynamique en termes de coûts d’installation, elle présente de nombreux avantages :
• Les pompes à chaleur aérothermiques vont puiser les calories dans l'air extérieur. Leur rendement est donc fortement dégradé l'hiver, lorsque la température est faible alors que le besoin de chauffage est important. A l'inverse, les pompes à chaleur géothermiques puisent les calories dans le sol, qui est à une température constante au-delà d'une dizaine de mètres. Le rendement de ce type d'installation est donc beaucoup plus élevé et plus stable.
• Elle est plus facile et moins chère à entretenir, sa durée de vie est accrue ;
• Elle est silencieuse et invisible ;
• Elle demeure la plus performante d’un point de vue énergétique, avec une capacité de production de froid incomparable.
• Elle ne contribue que très faiblement à l’effet «îlot de chaleur urbain» lors du fonctionnement en froid.
Source AFPG
A certaines périodes de l’année lorsque seul un léger besoin de rafraîchissement est nécessaire (en intersaison ou en début ou fin d’été notamment) il est possible d’utiliser uniquement la fraîcheur de la source géothermique (8-16°) pour rafraîchir le bâtiment directement. Grâce à un échangeur thermique, on fait circuler le fluide caloporteur qui provient des forages directement dans le réseau du bâtiment, la pompe à chaleur étant contournée via un bypass. C'est le principe du « geocooling ». Les performances de ce système sont très élevées avec des COP qui atteignent 20. En savoir plus
Les points de vigilance
- Espacement des forages : les forages doivent être suffisamment espacés pour que la ressource ne soit pas épuisée. Une géomodélisation, c'est à dire une simulation dynamique du sol, permet de valider ce point essentiel.
- Le ballon tampon doit être correctement dimensionné.
- Le rendement est amélioré si le réseau de distribution fonctionne à basse température, plutôt qu'à haute température. C'est la raison pour laquelle, la géothermie ne s'installe pas sur une "épave thermique" mais sur un bâtiment suffisamment bien isolé. De même, dans le cas de la production d'ECS, la géothermie peut être utilisée plutôt pour préchauffer l'eau, afin de ne pas trop dégrader la performance de la pompe à chaleur.
- Comptage : afin de mesurer la performance de l'installation, des compteurs d'énergie doivent être mis en place.
Les critères d'éligibilité aux aides financières
En résumé pour 2022:
- Une étude de faisabilité doit être réalisée. Pour être financée, elle doit être réalisée par un bureau d'études qualifié OPQIBI 10.07 ou 20.13, et doit suivre le cahier des charges de l'ADEME. Une géomodélisation doit compléter la caractérisation des besoins de chaleur et de froid.
- La qualité de l'enveloppe du bâtiment doit être suffisamment bonne : étiquette énergie C si le décret tertiaire s'applique, sinon étiquette énergie D.
- L'installation doit permettre d'extraire au minimum 25 MWh du sol pour le chauffage ; pour le rafraichissement, il n'y a pas de minimum.
- Pour une longueur de forages > 1000 ml un Test de Réponse Thermique est obligatoire
- La performance de la PAC doit être COP > 4 et de l'installation doit être SCOP > 3 : la mesure de la performance doit être justifiée par la pose de compteurs d'énergie.
- Qualification RGE ou équivalent des intervenants (BET, installateurs) : en savoir plus
- La subvention du Fonds chaleur est calculée comme suit : 40 à 60% du montant de l’investissement sur l’assiette éligible (captage, pompe à chaleur, pompes, régulation, hydraulique, génie civil)
Forfaits Fonds chaleur ADEME : 40 €/MWh EnR sur 20 ans pour les sondes et 20 €/MWh EnR pour la nappe pour les installations produisant moins de 1000 MWh EnR - 10€MWh EnR sur 20 ans pour le géocooling.
L’objectif du test de réponse thermique (TRT) est de fournir des informations sur les propriétés thermiques moyennes du terrain. Pour cela, une 1ère sonde géothermique est implantée, qui permet de mesurer précisément la capacité du sol à fournir des calories et donc de dimensionner finement l'installation géothermique.
Le TRT peut être financé par l'ADEME et la Région. Pour cela, il doit suivre un protocole décrit dans le cahier des charges de l'ADEME.
Le bois-énergie
Le bois-énergie désigne l’utilisation du bois en tant que combustible, employé sous différentes formes (principalement plaquettes, granulés et bûches) et dans différentes installations (domestiques, tertiaires, industrielles ou collectives, alimentant ou non des réseaux de chaleur).
Le bois-énergie est la première source d’énergies renouvelables en France.
Il possède de nombreux atouts tant d’un point de vue économique, environnemental, social et sociétal.
L'Occitanie est la 2ème région forestière de France.
36 % du territoire ( 2 639 000 ha boisés).
79 % de forêt privée et très morcelée (430 000 propriétaires privés)
780 Chaufferies, 425 MW Puissance installée, 635 ETP (emploi)
Un travail de collecte d’information est mené depuis plusieurs années à l’échelle de l’Occitanie, à travers un Observatoire. Cette base de données recense les informations et caractéristiques de toutes les installations existantes et en projet et propose une cartographie. En savoir plus
Source CIBE
L'origine du bois-énergie
• Forestière (forêt et sylviculture),
• Bocagère ou agroforestière (haies, bosquets, vergers, etc.),
• Paysagère (entretien des parcs et jardins, etc.),
• Industrielle (sous-produits issus de la transformation du bois),
• Déchet (bois en fin de vie).
Le bois-énergie ne représente qu’un segment des usages du bois en France, aux côtés du bois d’œuvre (construction, mobilier) et du bois d’industrie (papier, panneau). Le bois-énergie n’est pas une utilisation finale recherchée en sylviculture, ce n’est qu’un co-produit d’exploitation.
Les avantages du bois-énergie
- Une ressource disponible sur tout le territoire Français
- Une solution adaptable à tout type de bâtiment/réseau. Les chaufferies bois sont adaptées à tous les niveaux de température (production d’eau chaude comme de vapeur) et peuvent être installées pour tout type de chaufferie dédiée à un bâtiment (quelle que soit la typologie) ou réseau de chaleur.
- Un outil pour pérenniser les emplois locaux en savoir plus
- Une technologie maîtrisée
- Un tissu d’acteurs structuré sur le territoire national
- Un coût du combustible plus faible et plus stable
Comment fonctionne une chaufferie biomasse ?
Source ADEME
Le combustible : granulé ou plaquette ?
Les plaquettes (ou bois déchiqueté) sont produites à partir de branches ou d’arbres de toutes essences, passés dans un broyeur adapté. Il peut également être issu des déchets des scieries (dosses et délignures). Elles sont utilisées essentiellement dans le secteur collectif et industriel.
Taux d’humidité : 25 à 45%
Pouvoir calorifique : 2 800 à 3 500 kWh/t
Granulométrie : 1 à 5 cm
Unité de mesure : la tonne
Les granulés de bois sont produits à partir de sciures compressées et déshydratées. Aucun liant n'est utilisé pour le maintien en forme cylindrique de quelques millimètres de diamètre et centimètres de longueur. C'est la lignine, composé naturel du bois, qui en chauffant agglomère la sciure.
Taux d’humidité : 5 à 10 %
Pouvoir calorifique : 4 400 à 4 600 kWh/t
Masse volumique : 700 à 750 kg/m 3
Unité de mesure : la tonne
Le granulé est utilisé pour des chaufferies jusqu'à 150kW. Au-delà, la plaquette est plus adaptée. En effet, la plaquette est un combustible beaucoup moins cher mais également moins calibré. Les chaudières de petites puissances étant plus sensibles à la qualité du combustible, il convient donc d'utiliser du granulé plus "normé". Les chaudières de plus grosse puissance alimentées par de la plaquette sont plus chères à l'investissement et nécessitent une maintenance plus drastique. Par contre, le coût faible du combustible permet d'avoir des retours sur investissement rapides.
La qualité du combustible est un paramètre majeur dans le bon fonctionnement des chaufferies bois .
Concernant le granulé, 95% de la production française est certifiée. Il existe 3 certifications sur le marché français. Vous devez exiger au moins l’une d’entre elles.
Pour la plaquette, afin de sécuriser l'approvisionnement en bois de qualité, la Région Occitanie a mis en place la démarche QBÉO, Qualité Bois Énergie d’Occitanie. Il s’agit d’une démarche qualité tant sur la qualité du combustible livré que sur la prestation de service proposée, à travers un cahier des charges comprenant 7 engagements. En savoir plus
Un guide pour vous aider
Une liste des approvisionneurs est disponible sur l’observatoire bois énergie de l’Occitanie. Vous pouvez aussi consulter le site de l’association nationale des professionnels du chauffage au granulé bois : https://www.propellet.fr/
En fonction du volume de combustible à livrer, la livraison s'effectuera à l'aide d'un camion souffleur, d'un camion-benne ou d'un semi-remorque jusqu'à 90m3.
La photo ci-contre montre les moyens mis en œuvre pour une livraison de granulés à l'aide d'un camion souffleur.
• Les installations s’encrassent plus rapidement avec un combustible humide.
• Les installations n’atteignent pas ou difficilement le maximum de leur capacité (puissance nominale) avec du bois humide.
• La combustion du bois humide va libérer plus de substances polluantes.
• L’énergie contenue dans le bois humide est moins importante que pour du bois sec.
Ex : plaquette forestière de résineux à 50% d’humidité = 2292 kWh/tonne contre 3480 kWh/tonne à 30 % d’humidité.
Le silo
Le silo sera dimensionné en fonction de l'autonomie minimum nécessaire et du volume des camions de livraison.
Suivant la configuration du site, il pourra être enterré, semi-enterré, maçonné ou textile...
Source COFOR
Les points de vigilance
- Le surdimensionnement de la chaudière est à éviter, source de pannes, encrassement, dégradation de la combustion, baisse du taux d’EnR&R, vieillissement prématuré des équipements.
- Le type de ressource (granulés, plaquette) doit être adapté au profil de consommation du bâtiment.
- La technologie des équipements (convoyage, générateur) doit être adaptée à la configuration des locaux et aux besoins thermiques
- Le silo doit être installé à proximité d’une voirie et suivre toutes les recommandations: suivez le guide
- Le combustible doit être de qualité.
Les critères d'éligibilité aux aides financières
En résumé pour 2022:
- Une étude de faisabilité est exigée pour toutes les chaufferies >200kW. Pour être financée, elle doit être réalisée par un bureau d'études qualifié OPQIBI 20.08 et doit suivre le cahier des charges de l'ADEME.
- L'ADEME conditionne ses aides à une production minimale de 1200 MWh/an d'énergie biomasse. En-deça, seule la Région pourra financer l'installation.
- Qualification RGE ou équivalent des intervenants (BET, installateurs)
- La subvention du Fonds chaleur est calculée comme suit : 40 à 60% du montant de l’investissement sur l’assiette éligible (chaufferie, pompes, régulation, hydraulique, génie civil).
Forfaits Fonds chaleur ADEME : 40 €/MWh EnR sur 20 ans
Le développement des plateformes bois énergie est également financé par l 'ADEME et la Région.
Les idées reçues
L'utilisation du bois-énergie contribue à la déforestation
L'utilisation du bois-énergie contribue à la déforestation : FAUX
L'utilisation du bois-énergie pollue
L'utilisation du bois-énergie pollue : FAUX si des systèmes performants sont installés.
Le solaire thermique
Le solaire thermique est la valorisation du rayonnement solaire sous forme de chaleur. L’énergie du soleil est récupérée grâce à des capteurs, dans lesquels circule un fluide qui transporte la chaleur jusqu’à un ballon de stockage d’eau chaude. Cette chaleur sera alors distribuée jusqu’à son point de consommation.
Le solaire thermique se distingue du solaire photovoltaïque qui produit de l’électricité à partir du rayonnement solaire.
Source TECSOL
La ressource est disponible sur tout le territoire français. A Toulouse, elle est de 4,3 kWh/m².j
En Haute Garonne on peut récupérer jusqu’à 70 % de l’énergie du soleil reçue.
Comment ça marche ?
Source ADEME
Les capteurs/panneaux solaires sont constitués d’un châssis intégrant un échangeur (tuyau en cuivre) dans lequel circule un liquide caloporteur (transportant de la chaleur). Il est recouvert d’une vitre absorbante qui permet de capter l’énergie du soleil avant de la transférer au liquide caloporteur.
Un circulateur permet au liquide caloporteur de remonter dans le capteur, de circuler dans le panneau puis de redescendre vers l’échangeur situé dans le bas du ballon de stockage d'Eau Chaude Sanitaire (ECS).
Si quelqu'un tire de l'eau chaude, le ballon de stockage reçoit l’eau froide de renouvellement. Dans la partie basse du ballon, l’échangeur solaire transfère alors l’énergie solaire captée par les panneaux à l’ECS. Un échangeur d’appoint toujours placé dans le haut du ballon fournira l’énergie complémentaire à l’ECS pour atteindre sa température de consigne (environ 60°C).
L’appoint peut être fourni par tout type d’énergie (bois, gaz …). Le plus souvent sur des installations de grande capacité, une chaudière externe alimentera un échangeur intégré au ballon ECS. Sur les plus petits systèmes on trouvera directement une résistance électrique à la place de l’échangeur d’appoint. De nombreuses configurations sont possibles en fonction de la situation. Une schémathèque est disponible sur le site SOCOL.
Le système de régulation est le cœur du système. Il va piloter l’ensemble des organes selon les informations qu’il reçoit de deux sondes de température. La première située en partie haute des capteur, indique la température du fluide caloporteur, après son passage dans le panneau. La seconde sonde enregistre la température de l’ECS dans le bas du ballon de stockage.
Lorsque les conditions météorologiques sont bonnes, le liquide caloporteur contenu dans le panneau solaire va monter en température. Le régulateur va alors comparer la température du panneau solaire à celle de l’eau située dans le bas du ballon. Lorsque la température du haut du capteur sera supérieure de 15°C à celle de l’ECS le circulateur va démarrer. L’ECS reçoit les calories solaires grâce à l’échangeur situé dans le bas du ballon. Cet échange va durer jusqu'à atteindre le maximum autorisé dans le ballon (60°C). La production solaire se met alors en sommeil.
Pendant la phase de transfert, l’eau du bas du ballon réchauffée par le solaire peut devenir plus chaude que celle située dans le haut du ballon. Par un phénomène de stratification l’eau plus chaude va migrer dans le haut du ballon et repousser vers le bas l’eau moins chaude. Cette eau va pouvoir à son tour bénéficier de l’apport solaire. Ce phénomène pourra se produire chaque fois qu’il y aura consommation de l’eau chaude sanitaire.
Si l’apport de l’énergie solaire n’est pas suffisant pour que la température du haut du ballon atteigne sa température de consigne (60°C environ), alors c’est l’appoint qui sera déclenché pour fournir les calories manquantes. Mais l’eau entrante aura bénéficié au départ d’un préchauffage solaire.
Il existe différents types de capteurs : moquettes, plans, sous-vide, à concentration... Le choix de la technologie dépendra de l'usage recherché.
Source ADEME
Quand l’ensoleillement est important mais la demande d’eau chaude faible, les capteurs peuvent subir une forte augmentation de température. Or, les surchauffes réduisent le rendement des capteurs et peuvent détériorer l’installation, en dégradant la qualité du fluide caloporteur, en accélérant l’usure des raccords ou du circulateur... Votre installation doit être conçue pour utiliser l’énergie solaire de façon optimale et non maximale.
Pour éviter les surchauffes, il est possible d'installer un système auto-vidangeable : Quand le circulateur s’arrête, le fluide du circuit primaire se vide dans un réservoir. Lorsque le système se remet en fonctionnement, une pompe aspire le liquide dans le réservoir et l’envoie vers les capteurs. Cette solution nécessite un circulateur plus puissant, mais elle dispense de certains équipements (vase d’expansion, soupape de sécurité).
Pour bien visualiser le fonctionnement d'un système auto-vidangeable, visionnez cette vidéo
Le solaire thermique, pour quels usages ?
Le solaire thermique peut être adapté à tous les niveaux de température de besoin (selon le type de capteur), de l’eau chaude très basse température à la vapeur et à toutes les tailles de projet (du particulier au réseau de chaleur ou grand industriel). Les usages de la chaleur doivent être présents en période estivale. Le solaire thermique est particulièrement adapté pour les usages importants de chaleur à très basse température (Centres aquatiques, serres), la production d’ECS (logements, soins, hôtels), les réseaux de chaleur et les process industriels consommant de la chaleur (eau chaude, vapeur).
Il est aussi possible d'utiliser un système solaire thermique afin de produire de la chaleur pour le chauffage, en alimentant un réseau de radiateurs ou un plancher chauffant. C'est ce qu'on appelle un Système Solaire Combiné ou SSC. Dans ce cas, il faudra bien veiller à ce que le dimensionnement tienne compte de la disponibilité de la ressource et son adéquation avec les besoins de chaleur, qui peuvent être décorrélés dans le temps.
Source ADEME
Source TECSOL
Les avantages
- Une ressource gratuite, inépuisable et locale : Une installation de production d’eau chaude solaire collective produit en moyenne entre 500 et 700 kWh/m².an.
- Une performance mesurable : Un suivi adapté permet le maintien de la performance, avec une maintenance corrective en cas d’alerte d'un dysfonctionnement.
- Une solution capable de produire et stocker sa propre énergie : Le solaire thermique permet de gérer la production et le stockage, avec un usage différé de la chaleur jusqu’à 3 à 4 jours : chaque site peut auto-consommer, répondre à ses besoins et faire des économies.
- Un investissement rentable : En permettant entre 30 et 70% d’autonomie pour le poste eau chaude sanitaire, le solaire thermique permet de faire des économies importantes à ses utilisateurs. Une solution solaire est pleinement justifiée lorsque le volume d’eau chaude produit chaque jour est utilisé et si cette utilisation est réalisée tous les mois de l’année, surtout l’été.
- Une performance environnementale très élevée (GES et recyclage)
- Une filière mature, structurée et soutenue : 40 ans d’expérience, des acteurs qualifiés, des subventions, des garanties
- Un large spectre de températures produites : de 30°C pour chauffer de l’eau, jusqu’à 800°C pour de la vapeur surchauffée
Les points de vigilance
- Surfaces disponibles adaptées aux besoins (toitures, parking, sol) et bien ensoleillées
- La température d’usage de la chaleur conditionne le type de capteur et la performance.
- Profil annuel de l’usage de chaleur (saisonnalité) : il faut a minima des usages estivaux, le profil d’usage conditionne le dimensionnement du stockage. Y a-t-il des besoins de chaleur présents toute l’année (eau chaude sanitaire, process, réseau) ?
- Des capteurs avec une inclinaison de 45 à 60° par rapport à l’horizontal limitent le risque de surchauffe l’été et assurent un meilleur captage l’hiver.
- Analyse du dimensionnement énergétique : le surdimensionnement génère des risques et des baisses de performance. Nécessité de solutions d’appoint à prendre en compte
- Foncier et contraintes réglementaires : l’urbanisme principalement et l’analyse du contexte environnemental pour les grandes installations (Évaluation Environnementale)
Les subventions du Fonds chaleur
En résumé pour 2022 :
- Au-delà de 25m² de panneaux solaires, une étude de faisabilité est exigée. Elle devra être réalisée par un bureau d'études qualifié OPQIBI 20.14 et 17.17 et devra suivre le cahier des charges de l'ADEME.
- L'ADEME conditionne ses aides à la pose de 25m² de capteurs. En-deça, seule la Région pourra financer l'installation.
- Qualification RGE ou équivalent des intervenants (BET, installateurs)
- Capteurs solaires certifiés CSTBat ou SolarKeymark
- Mise en service dynamique
- Productivité minimale de 450 kWh utile / m²
- Suivre les recommandations du guide SOCOL
- La subvention du Fonds chaleur est calculée comme suit : 40 à 70% du montant de l’investissement sur l’assiette éligible (champ de capteur, stockage, régulation, hydraulique, génie civil).
Forfaits Fonds chaleur ADEME (jusqu'à 500m²): 45 €/MWh EnR sur 20 ans
Les idées reçues
Il faut vivre dans une région ensoleillée pour justifier l’installation solaire
Il faut vivre dans une région ensoleillée pour justifier l’installation solaire.
FAUX
C’est l’Allemagne qui détient la 1ère place au rang européen en matière d’énergie solaire thermique.
Le solaire thermique ça ne fonctionne pas la nuit
Le solaire thermique ça ne fonctionne pas la nuit.
Vrai et faux
Vrai - Les panneaux ne captent du soleil que lorsqu'il est présent.
Faux - Mais… il est très facile de stocker l’énergie de la journée dans un réservoir d’eau, pour l’utiliser quand on veut, y compris la nuit.
Les installations solaires ne sont pas durables.
Les installations solaires ne sont pas durables.
Faux
Les panneaux solaires ont une durée de vie de 20 à 35 ans et sont recyclables à 95 %.
Il y a de nombreux problèmes liés à la surchauffe.
Il y a de nombreux problèmes liés à la surchauffe.
Vrai et Faux
Vrai – sur les anciennes technologies.
Faux - Les dernières technologies ont traité ce problème soit en utilisant des filtres solaires qui s’activent si la température des capteurs devient trop importante, soit en utilisant des systèmes auto-vidangeables qui transfère le fluide caloporteur dans un réservoir de protection.
Les réseaux de chaleur
Qu'est-ce que c'est ?
C'est un moyen de mutualiser les besoins de chaleur ou de froid de plusieurs bâtiments, en installant une chaufferie commune. Cela permet d'optimiser les coûts et de réduire les puissances à installer lorsque les besoins des différents bâtiments ne sont pas simultanés.
Comment ça marche ?
Un réseau de chaleur ou de froid est constitué de :
- Une ou plusieurs centrales de production d’énergie
- Un réseau de distribution avec un ensemble de canalisations aller et retour, achemine l’énergie grâce à un fluide caloporteur qui peut être sous forme d’eau chaude, d’eau surchauffée, ou de vapeur, depuis la ou les chaufferies centrales jusqu’aux bâtiments. Le réseau possède une canalisation aller qui amène le fluide caloporteur chaud, et une canalisation retour qui le ramène une fois refroidi. Le réseau est caractérisé, entre autres, par sa longueur, son diamètre, sa typologie.
- Des sous-stations, dits points de livraison, où le transfert d’énergie vers le réseau propre à l’abonné est réalisé via un échangeur de chaleur . Ce point marque non seulement la séparation physique entre le réseau primaire et le réseau secondaire, mais représente également la limite contractuelle du service, en général juste après l’échangeur.
Source ADEME
Les avantages des réseaux de chaleur
- Le meilleur moyen pour distribuer la chaleur (ou le froid) EnR&R en zone urbaine dense
- La capacité à valoriser une multitude de ressources énergétiques dont les ressources locales
- La qualité de service : garantie de continuité de service
- Un levier d’autonomie pour les territoires
- Un outil d’économie circulaire
Les points de vigilance
L’adéquation entre la température de service du réseau et les besoins des abonnés est à vérifier.
L’architecture des sous-stations et la régulation des réseaux secondaires doivent être conçus pour optimiser les performances du réseau.
La pertinence du réseau et du raccordement des bâtiments s’analyse en fonction de :
- La densité d’énergie livrée par le réseau, exprimée en MWh/ml (niveau visé ≥ 1,5 MWh/ml)
- L’éloignement des bâtiments par rapport au réseau.
En outre, la période de fonctionnement du réseau et la nature des besoins alimentés (chauffage et eau chaude sanitaire ou chauffage seul) sont étudiés au regard du niveau de pertes associé.
Le montage juridique
Si le réseau de chaleur dessert les bâtiments d'un unique propriétaire, ce sera un réseau de chaleur technique. Si la distribution d’énergie thermique est facturée à une pluralité de clients (au moins deux abonnés distincts, un abonné pouvant avoir plusieurs sous stations / bâtiments raccordés au réseau) dont éventuellement le maître d’ouvrage du réseau, quel qu’il soit, le réseau est considéré comme un réseau de chaleur juridique. Le mode de tarification que se voient appliquer les abonnés est composé d’une part abonnement et d’une part consommation.
L’abonnement se voit appliquer une TVA réduite de 5,5%.
La consommation d’énergie se voit appliquer une TVA réduite de 5,5%, lorsque cette énergie est produite à au moins 50% par des EnR&R. Sinon le taux normal de 20% est appliqué.
Une collectivité a le choix de monter une délégation de service public (DSP) ou gérer un réseau de chaleur en régie : il existe une multitude de modes de gestion des réseaux de chaleur, chacun ayant ses avantages et ses inconvénients. Il est indispensable de s’adjoindre l’aide d’un assistant maîtrise d’ouvrage (AMO) pour choisir le mode le plus adapté à votre structure : cf préconisations dans le « Schéma guide de création d’un réseau de chaleur » et ses annexes.
Le site de l’association AMORCE propose une boîte à outils en ligne permettant de répondre aux besoins à toutes les étapes de conception d’un réseau de chaleur : de la consultation d’une équipe de maîtrise d’œuvre, à la réception du chantier.
La boucle d'eau tempérée : Un réseau de chaleur basse température
Le principe de la boucle d’eau tempérée repose sur un réseau de distribution d’eau basse température (généralement comprise entre 10 et 25°C) vers les sous-stations des bâtiments raccordés à cette boucle. Dans ces sous stations, sont installées les pompes à chaleur destinées à produire l’eau chaude pour le chauffage et le cas échéant l’eau chaude sanitaire et l’eau froide/l’eau glacée pour le rafraîchissement/climatisation. On parle alors de systèmes de production « décentralisée » par opposition aux systèmes de production centralisée qui peuvent desservir des réseaux de chaleur et/ou de froid.
Source AFPG
La boucle d’eau tempérée peut être alimentée par de multiples sources d’énergie renouvelable et de récupération (EnR&R) qui peuvent ainsi être mutualisées sur un seul réseau :
• Forages sur nappe d’eau souterraine, champ de sondes géothermiques
• Valorisation énergétique sur eaux de surface (rivière, lac) ou sur eau de mer …
• Valorisation énergétique sur réseaux d’eaux usées ou sur effluents en sortie de STEP
• Récupération de chaleur fatale
De plus, la boucle d’eau tempérée permet la récupération des calories produites pour le refroidissement de certains bâtiments (tertiaires). Elle est donc bien adaptée pour les projets d’aménagement mixtes (logements collectifs/tertiaire) avec des usages de chaud et de froid ou rafraîchissement et également pour les projets dans des zones à faible densité énergétique.
Par ailleurs, le recours à des pompes à chaleur sera d’autant plus pertinent pour les performances énergétiques et environnementales de l’opération que les températures des émetteurs des bâtiments raccordés à la boucle d’eau tempérée seront basses.
Lorsque la boucle est alimentée par de la géothermie, on parle de boucle d'eau tempérée géothermique ou BETG. En savoir plus
Les critères d'éligibilité aux aides financières
Pour l'ADEME, ces critères sont à retrouver sur le site :
- pour un réseau de chaleur
- pour une boucle d'eau tempérée
Pour la Région, consultez les modalités et les documents à remplir.
Quelques critères en bref :
- Une étude de faisabilité doit être réalisée. Pour être financée, elle doit être réalisée par un bureau d'études qualifié OPQIBI et doit suivre le cahier des charges de l'ADEME.
• les projets de création : « Guide de création d'un réseau de chaleur : Éléments clés pour le maître d'ouvrage », janvier 2017 ;
• les projets d’extension : « Guide de réalisation du Schéma directeur d'un réseau de chaleur ou de froid existant »
• pour une boucle d'eau tempérée géothermique : http://www.afpg.asso.fr/wp-content/uploads/2020/05/APFG_GUIDE_BoucleEau_BAT3.pdf
Pour un réseau de chaleur :
- alimenté globalement, extension comprise, au minimum par 65 % d'EnR&R.
- densité thermique supérieure à 1,5 MWh/ml.an
- la longueur de tranchée > 200 ml
Pour une BETG :
- La production minimale globale des opérations de BETG doit être de 200 MWh EnR&R/an.
- alimentée globalement, extension comprise, au minimum par 65 % d'EnR&R.
- la longueur de tranchée >200 ml.
Le Fonds Chaleur subventionne 40 à 60% sur l’assiette couvrant les investissements pour la chaufferie (hors production d’énergie fossile), le réseau de distribution et pour les sous-stations.
Des questions
Contactez votre chargé de mission EnR chaleur pour la Haute-Garonne
Hélène Vergnault
Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. – 06 88 79 01 48
Eric Maynadié
Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. – 06 26 34 74 13
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