Modernisation du réseau de chaleur urbain de Nantes Métropole avec Topkapi

Le développement sur son territoire des réseaux de chaleur associés à des produits issues d'énergies renouvelables fait partie de la politique publique de l'énergie de Nantes Métropole. Volontariste, elle constitue l'un des outils majeurs du Plan Climat territorial en termes d'évitement de gaz à effet de serre.

Les réseaux de chaleur

Les réseaux de chaleur permettent d'utiliser les énergies renouvelables en :

• récupérant la chaleur issue de l'incinération des déchets,
• favorisant l'implantation des chaufferies alimentées par biomasse (filière bois essentiellement).

C'est un levier puissant pour limiter les émissions de CO². Il s'agit aussi pour Nantes Métropole de maîtriser le coût de l'énergie de chauffage, et d'en diversifier la production. La chaleur fournie par les réseaux est destinée aux logements ainsi qu'aux bureaux et bâtiments publics.

Un réseau de chaleur est constitué de :

• Moyens de production de chaleur - chaufferies/UIOM/chaudières individuelles : ils utilisent des combustibles différents pour produire de la chaleur sous forme d'eau chaude et ils garantissent la température de l'eau qui alimente le réseau de canalisation sous la voirie.
• Canalisations : un réseau souterrain de canalisations achemine la chaleur vers les abonnés. Ce réseau est appelé "réseau primaire" en comparaison au "réseau secondaire" qui sert à distribuer la chaleur dans les bâtiments.
• Sous-stations:

o    Elles transforment la chaleur du réseau en chauffage et en eau chaude,
o    Elles adaptent la température et la quantité d'énergie aux besoins des utilisateurs,
o    Elles évaluent les consommations d'énergie.

Pour une exploitation optimale, l'ensemble des installations est automatisé et supervisé.

Le logiciel de supervision Topkapi : une solution adaptée au besoin

Toutes les sous-stations (plus de 300 à terme) sont équipées d'automates de télégestion de marque SOFREL pour l'automatisme local. Le support de communication utilisé pour la centralisation des données sur le logiciel de supervision Topkapi est le GPRS pour sa simplicité de déploiement : le VPN d'ENGIE est utilisé pour sécuriser les communications. La sécurité informatique est une préoccupation majeure après celle liée à la sécurité des hommes. Toutes les communications, que ce soit automates/supervision ou client/serveur de supervision (le module Webserv est utilisé pour le diagnostic à distance), passent par ce VPN et aucune ouverture vers l'extérieur n'est autorisée (pas de connexion Internet sur les postes informatiques).

Pour un déploiement optimal et générique des nouvelles sous-stations, la programmation des automates SOFREL a été standardisée et les capacités de paramétrage objet de Topkapi permettent d'intégrer simplement les nouvelles sous-stations à la supervision, même pour des non spécialistes du logiciel de supervision Topkapi.

Pour répondre aux besoins de disponibilité de maintenabilité, ENGIE a opté pour le déploiement d'une seule application de supervision Topkapi sur plusieurs serveurs physiques et autant de licences Topkapi. Le phasage du projet s'est déroulé comme suit :

• La première licence Topkapi a été installée sur la chaufferie Malakoff
• Rapidement cette application a été redondée pour des questions de disponibilité
• En dernier lieu, à l'occasion de la construction de la chaufferie biomasse Californie, un troisième serveur a été installé sur ce site pour le pilotage local. Il est redondé par un des serveurs Topkapi de Malakoff.

Une seule application de supervision offre un accès à l'ensemble des installations (chaufferies et sous-stations) sur tous les postes de supervision et les clients web de l'application. Pour la continuité de service, une redondance à chaud à 3 serveurs (secours 2 à 2) offre une haute disponibilité.

Au final, le logiciel de supervision Topkapi répond très bien aux besoins d'exploitation en jouant le rôle d'une véritable hypervision : centralisation des données, vision globale et synthétique, pilotage à distance, outils de diagnostic et d'optimisation.

Quelques chiffres clés

Le réseau :

• 85 km de réseau à l'horizon 2017 (22 km en 2012)
• 16 000 logements desservis, dont 8000 logements sociaux, et de très nombreux équipements publics (piscines, hôpitaux/cliniques, écoles, musées...)
• 3 sous-réseaux dont 2 maillés (2 sources de production peuvent alimenter le même réseau)
• 208 MW de puissance installée au terme des travaux d'extension en cours
• Bouquet énergétique constitué à 84% par des énergies locales et renouvelables
• 380 sous-stations raccordées
   

L'automatisme :

• Sous-stations : SOFREL communication GPRS sécurisée via VPN ENGIE Réseaux
• Supervision :

o    Hypervision : réseaux (distribution / sous-stations) et production (chaufferies). Redondance à chaud à 3 serveurs. Haute disponibilité.
o    Application Topkapi de plus de 25 000 variables
o    Clients Web pour les accès à distance
o    Centralisation des données
o    Vision globale
o    Surveiller / piloter