Une route qui assure (partiellement) le chauffage d'habitations ou le dégivrage de parkings, de trottoirs et d'accès : cela existe! « Road Energy Systems » (RES), un produit du groupe néerlandais Ooms Avenhorn, dispose déjà de plusieurs références dans le domaine du stockage et de l'exploitation de la chaleur des revêtements routiers. Le système est connu sous la dénomination « collecteur solaire d'asphalte » et stocke la chaleur d'une route exposée au soleil afin de l'exploiter utilement une fois l'hiver venu. Il s'agit donc d'un collecteur solaire, mais d'un modèle à grande échelle utilisé d'une manière inhabituelle et innovante.

L'idée en est née vers la mi-1997 de la recherche de méthodes d'amélioration des constructions routières en asphalte. Il s'était alors avéré que la longévité d'une route peut être allongée en la refroidissant en été et en la réchauffant en hiver. Ooms Avenhorn avait découvert qu'une route asphaltée capte beaucoup de chaleur solaire et a commencé à expérimenté avec Tipspit Inventors et WTH Vloerverwarming des techniques permettant de capter cette chaleur pour ensuite l'exploiter utilement une fois l'hiver venu : pour le chauffage de la route proprement dite, mais également pour le chauffage durable des bâtiments. Le scénario inverse est cependant également possible : lorsque le froid en hiver est tamponné dans les nappes aquifères, il peut être utilisé en été pour une climatisation bon marché.

Déjà quinze réalisations

Le projet a débouché sur le « collecteur solaire d'asphalte » : un système unique breveté qui utilise des registres de tubes solaires dans une grille en matière plastique renforcée. Après les tests et l'évaluation dans différents tronçons de revêtement routier, le groupe Ooms Avenhorn a réalisé en 2003 un projet dans la voie publique attenante à son siège. Grâce à des incitants de la province de Hollande septentrionale, Senter (le prédécesseur d'Agentschap NL), et à de bons accords passés avec les services de voirie de la commune de Koggenland, Ooms a pu intégrer dans ce tronçon routier un « collecteur solaire d'asphalte » pour assurer le chauffage et la climatisation durables du nouveau siège social en projet. Le froid et la chaleur captés à l'aide de ce système sont stockés dans le sol, à une profondeur d'environ 80 mètres. Le groupe Ooms Avenhorn a pris à sa charge l'intégralité de l'investissement, certes avec le soutien des instances publiques évoquées précédemment. L'exploitation est cependant à la charge de l'initiateur. Depuis, le système a déjà été intégré dans une quinzaine de routes, essentiellement aux Pays-Bas. Mais il y en également une en Belgique : on a en effet réalisé dans la Campine ensoleillée un projet intégrant cette technique pour treize habitations locatives à Zoerle-Parwijs.

Comment ça marche ?

Le « collecteur d'asphalte » capte la chaleur solaire en été dans un circuit d'eau ou de glycol. Comme la chaleur ne peut alors pas être exploitée utilement, elle est tamponnée dans un système de conduites fermé. La chaleur est ainsi libérée dans le sol. Plus tard, elle pourra ensuite être portée à une température plus élevée via une pompe à chaleur. L'utilisateur final de cette chaleur peut être la route proprement dite, par exemple pour dégivrer et déneiger la route, les trottoirs ou des parkings durant l'hiver. Les bâtiments contigus (chauffage général, préchauffage de l'eau chaude sanitaire), des terrains de football ou des parkings peuvent être raccordés au système. Marcel Roozendaal : « Aux Pays-Bas, on applique souvent des systèmes ouverts, où l'on stocke la chaleur dans des nappes aquifères. En Flandre, les systèmes ouverts ne sont plus autorisés de sorte qu'il faut maintenir l'eau ou le glycol dans un système de tubes fermé. Il en résulte des coûts plus élevés en Flandre qu'aux Pays-Bas, mais l'exploitation s'en trouve probablement meilleur marché. » On s'efforce généralement de stocker une température de 15 à 20 °C dans un système de stockage de chauffage et de froid. Un surdimensionnement du collecteur offre plusieurs options pour un contrôle optimal. Le but consiste, en fin de compte, à fournir une température de base qui peut servir de point de départ pour une pompe à chaleur. Celle-ci transforme la chaleur stockée de 15 à 20 °C au niveau requis de 35 à 40 °C pour un système de diffusion de basse température comme des chauffages de sol, de mur ou de plafond. Cette augmentation limitée assure de hautes performantes (un C.O.P. > 5) des pompes à chaleur et donc une faible consommation d'électricité.

Coût versus rendement

Il est logique qu'il s'agit ici d'un surinvestissement, même si l'on utilise également la chaleur pour le chauffage de bâtiments (et pas uniquement pour le chauffage des revêtements routiers). On réalise sans doute quelques économies au niveau du coût d'aménagement du revêtement routier (on peut travailler avec une couche de roulement plus fine), mais c'est alors l'aménagement (complexe) du collecteur qui nécessite un surinvestissement. Le stockage de la chaleur dans le sol représente également un surcoût important : les sondages représentent facilement 50 à 60% de l'investissement total. Pour ce qui concerne les unités de logement ; il faut toujours prévoir, en plus du système de chauffage central, au niveau local ou central, un backup classique ou une « transformation haute » locale de la chaleur. La chaleur qui est puisée dans la source de chaleur ou le revêtement routier est en effet insuffisante pour être exploitée directement à des fins de chauffage. Pour ce qui concerne les coûts opérationnels, il est difficile d'estimer les frais d'entretien pour un tel système. Diverses expériences laissent toutefois à penser qu'ils sont raisonnables. En évacuant la chaleur du revêtement routier, ce dernier s'échauffera moins, ce qui en allonge la durée de vie utile (jusqu'à 30%). Ainsi, on procède à un grand entretien du revêtement routier approximativement à la fin de la durée de vie estimée d'un « collecteur d'asphalte » (environ trente ans).

De vastes possibilités d'application

Les projets de nouvelle construction se prêtent idéalement à un « collecteur d'asphalte », et en particulier les projets où il faut également aménager une route. Les bâtiments peuvent en effet être adaptés le plus possible à la chaleur que la route peut générer, tandis que le collecteur et le tampon peuvent être dimensionnés de façon plus correcte. Il est évident que le gros avantage du « collecteur d'asphalte » réside au niveau de l'économie d'énergie. Une nouvelle habitation éconergétique consomme environ 30 GJ sur une base annuelle. Avec un rendement typique de 0,8 GJ/m², il faut donc de 22 à 30 m² de revêtement routier avec le « collecteur d'asphalte » par habitation. Cela correspond approximativement à la superficie d'une route moyenne située devant l'habitation en question : une correspondance pour ainsi dire idéale. Il existe bien entendu quelques restrictions à un tel système. Par exemple, il faut éviter l'ombre de façon à pouvoir capter une quantité maximale de chaleur solaire. Concrètement, les maisons doivent donc être construites en retrait par rapport à la route et il faut éviter les rangées d'arbres et autres plantations. De plus : il est peu rentable d'aménager de nombreuses places de stationnement sur la route puisqu'elles constituent également des « obstacles » à la captation du soleil. L'asphalte coloré (une nouvelle tendance notamment destinée à délimiter les pistes cyclables sur le revêtement routier) entraîne également une diminution du rendement.

N'y a-t-il pas d'autres solutions ?

Les alternatives à cette technologie ne manquent pas, mais elles ne fonctionnent pas suivant le concept du RES. Il est ainsi possible d'éviter totalement le placement de tubes en appliquant d'abord sous la couche de roulement une couche de type ZOWAB (béton bitumineux drainant très ouvert). Car cette couche poreuse peut être utilisée comme collecteur. D'un côté, l'eau est pompée dans la couche (via un collecteur, qui est relié à cette couche à intervalles réguliers) et, de l'autre, de nouveau collectée dans un collecteur. De cette manière, l'eau peut circuler et absorber la chaleur de la route. La durée de vie utile de la route s'en trouve également allongée, mais le rendement énergétique sera probablement un peu moins élevé en raison des pertes liées à la structure ouverte.

Que nous réserve l'avenir ?

L'application du « collecteur d'asphalte » ne doit bien entendu pas rester cantonnée aux quartiers de nouvelles constructions ou aux centres de soins. Ainsi, la chaleur d'un parking asphalté situé à côté d'un terrain de football peut parfaitement être utilisée pour chauffer le terrain en hiver. Dans ce cas, la chaleur ne peut cependant pas être stockée dans un réseau horizontal sous le terrain : des sondages ne sont pas nécessaires. Idem pour les aérodromes, où le dégivrage et le déneigeage des pistes représente souvent une tâche logistique ardue. « Tout porte donc à croire que le 'collecteur solaire d'asphalte' n'en est encore qu'au début d'une série de développements et de nouvelles applications. En complément à des nombreuses autres techniques coûteuses, cette technologie occupe aujourd'hui déjà une position de choix et la fin n'en est pas encore en vue, » conclut Marcel Roozendaal.