Perspectives énergétiques Frauenfeld 2050: Des solutions numériques pour atteindre l'objectif zéro net

La ville de Frauenfeld poursuit l'objectif ambitieux d'atteindre la neutralité climatique d'ici 2050. L'abandon total des combustibles fossiles pour le chauffage d'ici 2040 constitue une étape importante sur cette voie. Aujourd'hui, près de 80% des bâtiments de Frauenfeld sont encore chauffés au mazout ou au gaz. Cette dépendance place la ville et son entreprise d'approvisionnement Thurplus devant de grands défis en termes de sécurité d'approvisionnement et de rentabilité lors du passage aux énergies renouvelables.

Pour relever ces défis de manière ciblée, Thurplus a lancé au printemps 2023 le projet « Perspectives énergétiques Frauenfeld 2050 », dirigé par le « Urban Energy Systems Lab » de l'Empa sous la direction de Matthias Sulzer et Georgios Mavromatidis et soutenu par l'expertise de la spin-off de l'Empa Urban Sympheny AG dans le domaine de la modélisation des systèmes énergétiques. En combinant les données Thurplus issues de quelque 20 000 compteurs intelligents, de compteurs d'électricité et de gaz et de données statistiques sur les bâtiments avec des modèles modernes d'optimisation énergétique, le projet a identifié des solutions réalistes et rentables pour un avenir climatiquement neutre.

En étroite collaboration avec Thurplus, des scénarios tirés de l'étude « Energiezukunft 2050 » de l'Association des entreprises électriques suisses (AES) ont été adaptés spécialement pour Frauenfeld. Ces scénarios montrent quelles technologies, quels besoins en énergie et quelles infrastructures sont nécessaires pour atteindre des émissions nettes nulles.

Résultat principal : grâce à une planification énergétique coordonnée, le zéro net est réalisable

La décarbonisation est possible avec les technologies actuelles : la neutralité climatique est réalisable avec des technologies déjà disponibles telles que le chauffage urbain, les pompes à chaleur, le photovoltaïque (PV) et le stockage par batterie. La condition préalable est toutefois l'introduction rapide de ces technologies ainsi que le maintien du taux actuel de rénovation pour l'assainissement énergétique des bâtiments.

Le remplacement des systèmes de chauffage fossiles est essentiel : en 2023, plus de 4 000 propriétaires d'immeubles utilisaient encore des chauffages au mazout et au gaz à Frauenfeld. Pour remplacer entièrement ces systèmes fossiles d'ici 2040, il faudrait que 250 bâtiments par an passent à des solutions de chauffage renouvelables.

Un approvisionnement en chaleur centralisé est plus économique : dans les zones urbaines denses, le chauffage à distance est plus avantageux que les solutions de chauffage décentralisées. Alors que le chauffage urbain ne couvre aujourd'hui qu'environ 4% des besoins en chaleur de Frauenfeld, cette proportion pourrait dépasser les 50% d'ici 2050. Dans les zones propices au chauffage urbain, l'idéal serait d'exploiter les potentiels de haute densité énergétique.

L'électricité solaire a un grand potentiel : actuellement, les installations photovoltaïques couvrent environ 18% (21 GWh/an) des besoins en électricité de Frauenfeld. En augmentant la puissance photovoltaïque d'environ cinq fois la capacité actuelle, cette part pourrait atteindre 45% (97 GWh/an) d'ici 2040.

La rentabilité peut être rendue possible par une planification coordonnée : Une planification et une mise en œuvre coordonnées, qui tiennent compte des conditions locales des quartiers de Frauenfeld, réduisent les coûts globaux du système énergétique et montrent qu'un approvisionnement en énergie renouvelable est économiquement viable. Néanmoins, des investissements considérables sont nécessaires et il est crucial de disposer des ressources financières nécessaires.

Le projet « Perspectives énergétiques Frauenfeld 2050 » recommande de développer de manière coordonnée les technologies respectueuses du climat telles que le chauffage urbain, les pompes à chaleur, les installations photovoltaïques, les véhicules électriques et le stockage par batterie, tout en poursuivant de manière cohérente la rénovation énergétique des bâtiments. Il faut en outre une planification minutieuse des réseaux d'électricité et de chaleur, adaptée à la trajectoire nette zéro, ainsi que des solutions flexibles telles que le stockage de l'énergie et l'utilisation intelligente de l'énergie chez les consommateurs.

Les résultats du projet montrent comment des modèles basés sur des données et une collaboration intersectorielle aident les villes à développer des stratégies robustes, économiques et viables pour la transition énergétique. Ils fournissent une base de décision solide pour la politique, les entreprises d'approvisionnement ainsi que les citoyens et servent de modèle pour d'autres communes suisses sur la voie de la neutralité climatique.

Les résultats de ces perspectives énergétiques constituent désormais la base de la planification énergétique générale ainsi que, concrètement, de la révision du plan directeur de l'énergie, de la poursuite du développement du chauffage urbain et de la planification du réseau électrique pour la ville de Frauenfeld. Le projet a été soutenu par l'Office fédéral de l'énergie (OFEN), l'Office de l'énergie du canton de Thurgovie et l'Office des bâtiments et de l'urbanisme de la ville de Frauenfeld.