| Freiburg : Une ville tournée vers le développement durable |
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Voyage d'études du 28 au 30 mars 2006 |
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(Compte-rendu d’un groupe de BTS Electrotechnique à l’issue du voyage) |
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 Introduction
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Dans le cadre de la formation, les BTS Electrotechnique ont effectué un voyage à Fribourg en Allemagne du 28 au 30 mars 2006, dans le but de découvrir les différentes techniques en énergies renouvelables (centrale solaire-photovoltaïque, parc éolien, installation biogaz, cogénération...)
Fribourg une référence dans le domaine, située à 30 minutes de la frontière franco- allemande et pourtant un mode de vie si différent du notre. |
Le groupe de BTS Electrotechnique
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Elle est impliquée depuis 30 ans dans la prise en compte des axes de développement durable (déplacements, déchets, énergie...) et dans l'aménagement de son territoire. Ville exemple au regard de l'Europe.
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 Programme du voyage
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VISITE D'UNE CENTRALE PHOTOVOLTAÏQUE (2300 M² INSTALLEE SUR LE STADE)
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La loi fédérale sur l'injection de l'électricité dans le réseau commun.
Le programme d'achat « courant solaire régional » proposé aux particuliers
Atout marketing
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CONFERENCE A L'ESPACE ENVIRONNEMENT DE LA VILLE DE Fribourg
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Fribourg, capitale européenne du solaire :
Historique et priorités de la politique énergétique et environnementale
Moyens mobilisés : communication, formation...
Incidences en termes d'emploi, d'implication des citoyens...
Bilan énergétique et économique...
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ENERGIES RENOUVELABLES ET EMPLOI
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Visite du centre de formation aux métiers des énergies renouvelables
Les corps de métiers formés.
Présentation des installations « solaire » (chauffage et eau chaude sanitaire) qui équipent le centre de formation.
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HOTEL VICTORIA CENTRE VILLE
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Visite de l'installation chauffage bois granulés
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AMENAGEMENT DU QUARTIER SOCIO-ECOLOGIQUE « VAUBAN »
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Le projet
Les priorités énergétiques, environnementales et leurs incidences (architecture, matériaux et isolation, gestion des eaux, des déchets, ..)
L'intégration du quartier dans la ville (desserte, transports collectifs, politique en matière de stationnement...)
La réglementation spécifique
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LES BATIMENTS « PASSIFS »
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Le concept, sa réalisation pratique. Règle de construction, matériaux (bois), les unités de productions d'énergie (PV, solaire thermique...)
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PRESENTATION D'UNE MAISON SOLAIRE TOURNANTE (Héliotrop)
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SOLAR FABRIK : BATIMENTS INDUSTRIELS TOTALEMENT AUTONOMES EN ENERGIE
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Visite de l'usine de production de modules solaires.Chauffage des bâtiments avec une chaudière à 100 % huile végétale de colza, pompe à chaleur et production d'électricité solaire.
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PARC EOLIEN
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Visite d'un parc de deux éoliennes dans les hauteurs de la forêt Noire
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VISITE D'UNE EXPLOITATION AGRICOLE EN FORET NOIRE
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Installation de traitement de lisier avec production de chaleur et d'électricité à partir de biogaz En chemin, observation de toits solaires sur des bâtiments agricoles anciens
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Organisation, traduction et guidage sur place : Jurgen Hartwig, Fribourg Futour
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| La ville de Fribourg
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| Caractéristiques de la ville de Fribourg |
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200 000 habitants
190 km² de la plaine du Rhin jusqu à 1300 m d'altitude
La ville inclut une partie de la Forêt Noire avec des réserves naturelles. Elle est aussi entourée de vignes.
Les visiteurs l'appellent « la capitale de l'environnement ». En 1992, la ville a reçu officiellement ce titre suite à un concours fédéral. |
| Origine de la démarche du développement durable |
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En 1975, une lutte anti-nucléaire contre une centrale prévue à proximité de Fribourg a été à l'origine de la prise de conscience de la nécessité de développer des énergies alternatives. Le terrain a été occupé et les manifestants ont gagné. Le projet a été abandonné. Cet épisode a marqué le début d'un vaste mouvement écologique en Allemagne. Il est intéressant de noter que les manifestants n'étaient pas seulement des jeunes ou des étudiants mais aussi des agriculteurs, notamment des vignerons, et d'autres habitants de tous âges.
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| Les priorités de la ville |
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Elles concernent en particulier l'énergie (thème prioritaire d'étude pendant ces deux journées).
Depuis 1986
1 ère priorité : les économies d'énergies (forte isolation des bâtiments bien admise maintenant)
2ème priorité : des technologies efficaces ex . la cogénération, qui permet de produire en même temps à la fois de la chaleur et de l'électricité à partir du bois, du biogaz, ou du gaz naturel. Les gens maintenant s'intéressent à la question, et savent combien leur maison consomme ou produit de l'énergie.
3ème priorité : utiliser l'énergie solaire, mais aussi d'autres sources.
- L'éolien : un parc de 6 éoliennes de 1.8 MW a été installé en périphérie de Fribourg (i1 est situé au-dessus du stade). Elles représentent une puissance totale de 10.8 MW , ce qui est énorme à côté du PV. Il sera nécessaire d'installer d'autres ensembles éoliens dans les années à venir.
- Le bois-énergie et le biogaz : plusieurs installations sont visitables à Fribourg centre (usine de valorisation des déchets, installations chez les agriculteurs, chaufferies automatisées à bois, hôtel Best Western en centre ville, immeubles du quartier Vauban...)
- La géothermie, mais c'est l'énergie renouvelable la plus coûteuse en investissement Elle est soutenue au sein de la municipalité par le groupe par la CDU, qui s'oppose à l'éolien.
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| Les visites |
| Le stade de football de Fribourg |
Toiture du stade de football
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Les tribunes du stade (25 000 places) sont recouvertes de toitures ondulées assez communes. Ce qui l'est moins, c'est que celles-ci supportent des panneaux photovoltaïques (PV) dont l'investissement a été assuré par des centaines d'habitants de Fribourg. Ceux-ci ont acheté des modules de 5 m² de capteurs. En retour ils ont :
- Bénéficié d'un ticket de foot pour la saison
- Acquis un revenu issu de la vente de l'électricité sur le réseau qui leur est désormais versé chaque année. Le revenu est aujourd'hui de 240 €/an pour un module de 5 m²
Il y a eu trois tranches successives d'installations de capteurs, sous forme en fait de 3 « de centrales » différentes, une par tribune. Elles totalisent 2500 m² capteurs PV. |
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L'électricité est revendue sur le réseau, comme partout pour le PV à Fribourg. En effet, compte tenu du prix attractif, personne n'a intérêt a stocker l'électricité.Les capteurs sont d'une grande simplicité, sans cadre pour favoriser le ruissellement parfait de l'eau de pluie et ne pas « coincer » de feuilles ou de poussières. L'énergie nécessaire pour les fabriquer est d'environ 1 pour 8, 9 ou 10 (ce qui signifie qu'ils produiront entre 8 et 10 fois plus d'énergie que ce qu'il a fallu pour les produire). Leur recyclage intégral a également été testé. La vitre est mince l’épaisseur totale du module : 3 mm |
Toiture du stade de football
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La production des panneaux est de 90 000 kWh/an (une éolienne fournie 3 000 000Kwh/an)
Atout marketing :
- Le stade est situé en périphérie de la ville. Le prix du tramway est obligatoirement inclus dans le prix du billet. Les soirs de match, jusqu'à 18 trams sont placés sur les voies pour amener en un temps record tout le monde à bon port (le parking accueille seulement les joueurs, le staff et les VIP)
- Le football a permis de faire connaître les énergies renouvelables au public.
- Caution sur les verres en plastique pour éviter de les jeter n’ importe où. |
| Conférence à l'espace environnement de la ville de Fribourg |
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Fribourg est la capitale de l'environnement en Allemagne.
Engagement contre le nucléaire (manifestation en 1975).
Création d'emploi dans le domaine environnemental de Fribourg.
En ville :
6,1 MW crête de panneaux solaire.
10 005 m² de solaire thermique.
0,5 % de la consommation de la ville est produite par le photovoltaïque.
La ville possède 5 éoliennes.
Le développement a entraîné de l'emploi, de l'engagement de la part des citoyens, du tourisme, construction d'habitat, de la recherche, du marketing et du centre de formation.
4 fois plus d'emploi dans l'environnement que dans le reste de l'Allemagne.
Bade nova (équivalent à EDF en France) est une fusion de petites entreprises spécialisé dans la distribution d'énergie (électricité et gaz) et de l'eau.
Deux tarifs pour payer l'électricité : tarif normal et tarif élevé (permet de subventionner les futurs possesseurs de panneaux solaires) - Bade nova subventionne 10% sur l'achat. |
| Visite du centre de formation |
Centre de formation des apprentis
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Il s'agit d'un organisme de formation professionnelle spécialisé dans l'énergie solaire photovoltaïque et thermique. Forme des électriciens chauffagistes spécialisés dans le solaire.
Le public est constitué d'apprentis (formation en alternance), mai aussi d'artisans en activité qui viennent se former en formation continue. Les adultes en formation suivent un ensemble de 240 cours le vendredi soir et le samedi matin, sur une année.
Ce centre de formation accueille des centaines d'apprentis et d'adultes en formation. |
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Différents types de capteurs sont installés sur le toit de la « tour solaire pédagogique » :
Des panneaux photovoltaïques Un système de capteurs thermiques associés à des ballons d'eau chaude sanitaire et de chauffage
Panneau solaire thermique sous vide (température max. à l'intérieur des tubes de 100°C, à l'extérieur température ambiante).
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Synoptique de l'installation
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Hôtel Victoria |
Chaudière Bois de l'hôtel Victoria
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Cet hôtel a changé de mode de chauffage. Désormais il produit la totalité de son eau chaude et de son chauffage à l'aide d'une chaufferie bois à granulés en alimentation tout automatique.
Pour produire un kwh, il suffit d' un volume de bois de 10 x 5 x 5 cm3 (200 grammes), 2 kg de bois produit autant d'énergie qu'un kg de fuel.
La chaudière et le silo occupent un petit volume, ils sont situés dans le sous-sol de l'hôtel, le tout en centre ville. Le ravitaillement a lieu environ 1 fois par mois.
En hiver environ 15 m3 permet de chauffer pendant trois semaines. |
| Visite d'architectures en ville |
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Les panneaux solaires sont utilisés pour décorer les infrastructures (fonction esthétique). Nous pouvons voir dans la ville plusieurs bâtiments utilisant cette technologie. |
| Visite du quartier VAUBAN |
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Capacité de 5000 personnes dont 30% possède une voiture.
Visite d'un immeuble de 15 appartements (maison passive) : réduction de la consommation d’énergie grâce à une très bonne isolation, utilisation de baies vitrées orientées plein sud pour chauffer avec les rayons du soleil donc consommation moins importante et qui est de 15 kWh/m² au lieu de 60 à 70 kWh/m² pour une habitation classique.
En été l'ombre des balcons permet de ne pas utiliser de climatisation.
Une réserve de 3400L d'eau chaude permet de tenir 3 à 4 jours pour l'ensemble des logements de l'immeuble. |
Immeuble de 15 appartements (maison passive)
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Les eaux fluviales sont toutes canalisées via des gouttières pavées.
Une centrale de cogénération à plaquettes de bois située au milieu du quartier chauffe 2000 logements. D'autres logements ont choisi un chauffage autonome (ainsi un immeuble « habitat passif » de 25 logements a choisi une centrale de cogénération autonome à base de gaz naturel)
Les toitures sont soit recouvertes de tuiles (immeubles basse consommation), soit recouvertes de capteurs thermiques et photovoltaïques (40 m² - 3 KW crête). Il y a une combinaison assez agréable de tous ces modes.
Espaces verts : ils sont organisés en cogestion par les citoyens avec les services de la ville
Atout du quartier VAUBAN :
Interdiction de stationner sa voiture devant sa maison sauf pour charger ou décharger des affaires (Parc relais à disposition des habitants). |
| Maison tournante (Héliotrop) |
Maison "héliotrop"
(comme le tournesol elle suit le soleil)
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Maison réalisé par un architecte dans le but d'y accueillir soit des associations sur l'environnement soit un centre de recherche sur l'environnement.
Maison « héliotrop » (comme le tournesol elle suit le soleil)
Elle a coûté 450 000 Euros sans les panneaux solaires, d'une masse de 100 tonnes, rotation de 400° dans les deux sens, 54 m² de panneaux solaire. Les panneaux solaires ont une prise au vent et en cas de tempête cela peut déséquilibrer l'ensemble, et pour éviter que cela arrive, les panneaux sont mis à l'horizontal. |
| SOLAR FABRIK |
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Le propriétaire de la « solar fabrik » possédait une autre entreprise qui était spécialisée dans la pose de panneaux solaire. Après cela il s'est spécialisé avec la « solar fabrik » dans la fabrication de panneaux photovoltaïque. Il s'est installé à Fribourg car cette ville possédait déjà un centre de recherche sur le solaire.
Emplois directs 145 salariés
Emplois - par exemple bureaux d'études
(4 fois plus indirects d'emplois dans le solaire à Fribourg en moyenne qu'ailleurs) |
| Parc Eolien |
Rayon des pales : 35 m
Puissance max. : 1,850 MW
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Rayon des pales : 35 m
Puissance max. : 1,850 MW
Trois semaines de construction (5m/jour). Construction sur place
Fondations en béton d'une profondeur de 2,50 mètres dans le sol, 16 mètres de diamètre poids : 800T
Les pales ne tournent pas pour un vent supérieur à 25 m/s
Coût : 2 millions d’euro
Vitesse des pales = Vitesse de I alternateur donc pas de multiplicateur entre les deux systèmes
Lors de la visite le vent était de 23,6 m/s soit une vitesse des pales de 22 tr/min.
La plus brosse éolienne sur Fribourg se trouvant ' dans la forêt noire a une puissance de 2,5 MW et la plus grosse en Allemagne a une puissance de 5 MW et son rayon des pâles est de 56 mètres.
La tour que nous avons visité a une hauteur de 100 mètres environ avec à sa base un diamètre de 7 mètres et en haut de 5 mètres |
| Exploitation agricole recyclant le lisier en chaleur et en électricité (biogaz) |
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Le système est assez simple :
Le lisier des vaches est conduit et stocké en continu dans une grande fosse béton enterrée (60 m ).
Ensuite il pénètre dans le digesteur (environ 500 m ). Celui-ci est constitué d'une cuve à biogaz, circulaire, enterrée, en béton, maintenue à température constante (40 °C). Le lisier est pompé 6 fois par jour et mélangé dans la cuve par un malaxeur qui se met périodiquement en marche (8' chaque heure).
On rajoute au lisier de la biomasse au travers d'un silo broyeur placé au dessus de la cuve : |
Exploitation agricole recyclant le lisier en chaleur et en électricité (biogaz)
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herbe pré séchée un jour ou deux sur pré essentiellement, maïs acheté de mauvaise qualité.
Le biogaz s'échappe du mélange et s'accumule à la surface de la cuve
De là il est conduit dans des silos pour être refroidi.
Ensuite il repart vers le bâtiment où se trouve le moteur de cogénération, qui produit à la fois de la chaleur (qui chauffe un circuit d'eau) et de l'électricité (renvoyée sur le réseau)
Le digestat (partie du broyai qui a laissé échapper son gaz) est conduit vers une troisième fosse contiguë aux deux autres, également enterrée, de 1000 m².
La production énergétique est donc double :
La chaleur produite a deux usages .
à 40 %, elle chauffe un circuit d'eau à 60°C qui alimente le chauffage de l'école, du gymnase et d'un autre bâtiment communal voisin (réseau de chaleur). Il y a des échangeurs au niveau des bâtiments chauffés (deux circuits d'eau différents). La commune achète la chaleur (contrat sur 30 ans). C'est elle qui a financé la construction du réseau
à 60 %, elle permet de maintenir le digesteur à la ta constante de 40 °C
L'électricité est revendue à 100 % sur le réseau au distributeur régional Bade nova au prix actuel de 17,5 c€.
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| Conclusion
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Ce voyage a été l'occasion de mieux connaître les différents types d'énergies renouvelables et ainsi de se rendre compte de la mise en œuvre du concept d'urbanisme durable, des possibilités offertes par ces énergies, et des résultats atteints à ce Jour.
Il a permis de se pencher aussi sur l'implication des citoyens dans les projets y compris pour l'investissement, et sur l'ampleur des actions en cours.
Ainsi le développement durable, principal moteur de Fribourg, a créé des emplois, du tourisme, dès formations aux différents métiers impliqués aux énergies renouvelables et de la recherche.
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