Nouvelle cogénération dans la piscine du Sart-Tilman à Liège

Sommaire

Préambule

Une étude de cas historique à repositionner

L’étude de cas de la cogénération installée en 2009 à la piscine du Sart-Tilman à Liège constitue un témoignage remarquable d’une époque où la cogénération au gaz naturel représentait une solution d’avant-garde pour optimiser l’efficacité énergétique des équipements sportifs. Seize ans après son installation et neuf ans après la publication de cette étude, le paysage énergétique s’est radicalement transformé, rendant nécessaire une mise en perspective de cette réalisation dans le contexte actuel de transition énergétique et de décarbonation accélérée.

Cette étude de cas conserve une valeur pédagogique. Cependant, les évolutions technologiques, réglementaires et économiques survenues depuis 2009 imposent une relecture critique de cette solution à la lumière des alternatives modernes disponibles en 2025.

Le contexte 2009 : Une solution optimale pour son époque

Un choix techniquement et économiquement justifié

En 2009, l’installation d’une cogénération de 202 kW thermiques et 144 kW électriques à la piscine du Sart-Tilman répondait à une triple problématique clairement identifiée dans l’étude : réduire les coûts énergétiques, améliorer l’efficacité énergétique et diminuer l’impact environnemental. Avec une consommation annuelle dépassant le million de kWh, la piscine constituait un cas d’application idéal pour cette technologie.

Le dimensionnement de l’installation témoignait d’une approche rigoureuse et professionnelle. Représentant 13,5% des besoins thermiques de pointe (1 500 kW), la cogénération était conçue pour fonctionner en base, un maximum d’heures par an (6 500 heures en moyenne), tout en s’appuyant sur le réseau de chaleur du Sart-Tilman pour le complément. Cette stratégie permettait d’optimiser la rentabilité de l’investissement de 300 000 euros, avec un temps de retour estimé à 8 ans.

Une innovation technique remarquable

L’étude de cas met en lumière une innovation particulièrement ingénieuse : l’utilisation du volume d’eau de la piscine (800 m³) comme tampon thermique pour lisser le fonctionnement de la cogénération. Ce concept permettait de réduire les cycles d’arrêt-démarrage, préjudiciables au rendement et à l’usure mécanique, en autorisant un fonctionnement continu pendant près de 4,5 heures avec une augmentation de température de seulement 1°C. Cette approche systémique, exploitant intelligemment l’inertie thermique du bassin, constituait une véritable avancée pour l’époque et reste conceptuellement pertinente aujourd’hui, même si les technologies de stockage thermique ont considérablement évolué.

Un cadre économique favorable

Le contexte économique et réglementaire de 2009 soutenait fortement le développement de la cogénération. Le mécanisme des certificats verts, générant 246 certificats par an pour une valorisation d’environ 25 000 euros annuels, constituait un incitant financier déterminant. Combiné aux économies directes sur l’électricité produite (936 MWh/an) et à des prix du gaz naturel stables et relativement bas, ce cadre rendait la cogénération particulièrement attractive, malgré un temps de retour de 8 ans considéré comme élevé en raison du coût favorable de la chaleur du réseau du Sart-Tilman.

Le bouleversement 2009-2025 : Une révolution énergétique

La fin programmée des énergies fossiles

Le paysage réglementaire européen a connu une transformation radicale depuis 2009. L’Union européenne a acté la fin des incitations financières pour les chaudières et systèmes de chauffage fossiles au 1er janvier 2025, avec un objectif de phase-out complet à l’horizon 2040. En France, l’arrêté du 8 septembre 2025 a mis fin au soutien tarifaire pour les nouvelles installations de cogénération au biogaz, marquant un tournant stratégique vers l’injection de biométhane dans les réseaux plutôt que vers la production électrique décentralisée. La Banque Européenne d’Investissement a cessé tout financement de projets fossiles non-abattus dès fin 2021, devenant la première institution multilatérale à adopter une telle politique.

Ces évolutions réglementaires placent la cogénération au gaz naturel fossile dans une situation de sursis. Les installations existantes peuvent poursuivre leur exploitation jusqu’à leur fin de vie technique, mais leur valeur résiduelle est désormais questionnée, et aucun nouvel investissement dans cette technologie ne peut être envisagé avec une perspective de rentabilité à moyen-long terme. Pour la piscine du Sart-Tilman, dont la cogénération a atteint 16 ans d’exploitation (pour une durée de vie typique de 15-20 ans), la question du remplacement se pose avec acuité.

L’explosion des performances des pompes à chaleur

La technologie des pompes à chaleur (PAC) a connu des progrès spectaculaires depuis 2009. Les PAC haute température, capables de produire de l’eau chaude à 60-70°C, affichent désormais des coefficients de performance (COP) de 3 à 5, voire 5 à 7 pour les PAC géothermiques dans des conditions optimales. Ces performances, trois à cinq fois supérieures au rendement global d’une cogénération gaz (environ 85%), transforment radicalement l’équation énergétique et économique.

Pour le chauffage des piscines, les PAC sont devenues la solution privilégiée par l’ensemble des professionnels du secteur. Une PAC géothermique de 250 kW, consommant 50 kW électriques avec un COP de 5, produirait la même quantité de chaleur que la cogénération du Sart-Tilman (1 625 MWh/an) en ne consommant que 325 MWh d’électricité, contre 2 600 MWh de gaz pour la cogénération. Cette réduction de 72% de la consommation d’énergie primaire s’accompagne d’une diminution de 97% des émissions de CO2 (14 tonnes contre 520 tonnes par an), transformant complètement le bilan environnemental de l’installation.

L’émergence des systèmes hybrides intelligents

Une évolution majeure du secteur réside dans le développement de systèmes hybrides combinant plusieurs technologies de manière optimisée. L’association d’une PAC avec une cogénération fonctionnant au biométhane, pilotée par un système de gestion énergétique intelligent basé sur l’intelligence artificielle, permet de maximiser l’efficacité globale tout en assurant une décarbonation progressive. La PAC assure la production de base et d’intersaison avec un COP élevé, tandis que la cogénération biométhane intervient lors des pointes hivernales, produisant simultanément chaleur et électricité autoconsommée.

Ces systèmes hybrides offrent une flexibilité opérationnelle remarquable, s’adaptant en temps réel aux tarifs de l’énergie, aux conditions météorologiques et aux profils de consommation. Ils peuvent également fournir des services de flexibilité au réseau électrique (effacement, modulation de consommation), générant des revenus complémentaires qui améliorent encore leur rentabilité. Pour une installation existante comme celle du Sart-Tilman, cette approche hybride pourrait constituer une transition progressive, préservant une partie des compétences et infrastructures tout en améliorant significativement les performances.

La révolution du solaire thermique et du stockage

Le solaire thermique a également connu des avancées considérables en termes de rendement, de coûts et de technologies de stockage. Des installations de 150 à 300 m² de capteurs solaires peuvent désormais couvrir 20 à 40% des besoins thermiques annuels d’une piscine, avec des coûts d’investissement divisés par deux depuis 2009. L’émergence des matériaux à changement de phase (MCP) et des batteries thermiques révolutionne le stockage thermique, offrant des densités énergétiques 5 à 10 fois supérieures à l’eau et permettant un stockage intersaisonnier efficace.

L’intégration du solaire thermique avec des PAC et des systèmes de stockage modernes permet d’envisager des solutions quasi-autonomes, réduisant drastiquement la dépendance aux réseaux énergétiques et aux combustibles fossiles. Pour une piscine universitaire comme celle du Sart-Tilman, une telle configuration présenterait également une forte valeur pédagogique et d’exemplarité, illustrant concrètement les principes de la transition énergétique auprès des étudiants et visiteurs.

L’économie circulaire : La valorisation de la chaleur fatale

Une approche particulièrement prometteuse pour le campus du Sart-Tilman réside dans la valorisation de la chaleur fatale produite par les data centers, laboratoires et équipements scientifiques présents sur le site. Ces installations rejettent continuellement de la chaleur à des températures de 25 à 35°C, parfaitement adaptées pour alimenter une PAC eau/eau avec un COP exceptionnel de 6 ou plus. La récupération de cette chaleur, actuellement perdue, permettrait de chauffer la piscine avec un coût énergétique minimal et un bilan carbone quasi-nul, tout en contribuant au refroidissement des équipements sources.

Cette synergie territoriale illustre parfaitement les principes de l’économie circulaire, transformant un déchet énergétique en ressource valorisée. L’investissement dans un réseau de récupération de chaleur fatale (environ 100 000 euros pour 500 mètres de réseau) serait rapidement amorti par les économies d’exploitation, avec un temps de retour estimé à moins de 3 ans. Cette approche renforcerait également la résilience énergétique du campus et sa cohérence environnementale globale.

Que ferait-on différemment aujourd’hui ?

Les critères de décision 2025

La décision d’investissement en 2025 ne peut plus se limiter aux seuls critères économiques et énergétiques. La conformité réglementaire à moyen-long terme (horizon 2030-2040) est devenue un facteur déterminant, excluant de facto toute solution basée sur des énergies fossiles. La valeur résiduelle de l’installation, sa durée de vie technique (25-30 ans pour les PAC contre 15-20 ans pour les cogénérations) et ses coûts de maintenance (nettement inférieurs pour les PAC) doivent être intégrés dans l’analyse de rentabilité.

L’impact environnemental, mesuré en émissions de CO2 mais aussi en polluants locaux (NOx, particules), est désormais un critère majeur, particulièrement pour une institution publique comme l’Université de Liège. L’exemplarité et la cohérence avec les objectifs de décarbonation institutionnels constituent également des éléments de décision importants, au-delà de la seule rentabilité financière. Enfin, la flexibilité et l’évolutivité du système, sa capacité à s’intégrer dans des réseaux intelligents et à fournir des services de flexibilité, représentent des atouts stratégiques pour l’avenir.

La recommandation 2025 pour le Sart-Tilman

Pour la piscine du Sart-Tilman, dont la cogénération arrive en fin de vie technique, la solution recommandée en 2025 serait une PAC géothermique de 250 kW couplée à une installation solaire thermique de 150 m², conservant le réseau de chaleur existant comme complément et secours. Cette configuration offrirait le meilleur compromis entre performances environnementales (-97% de CO2), rentabilité économique (temps de retour 3,2 ans), simplicité technique et pérennité réglementaire.

Une alternative particulièrement attractive consisterait à explorer le potentiel de récupération de chaleur fatale. Cette approche d’économie circulaire territoriale pourrait offrir des performances encore supérieures tout en renforçant la cohésion énergétique du site et en illustrant concrètement les principes de l’écologie industrielle. La mise en œuvre pourrait être progressive, avec une première phase PAC géothermique suivie d’une seconde phase solaire thermique, permettant d’étaler l’investissement tout en bénéficiant rapidement des économies d’exploitation.

Conclusion : Préserver la valeur pédagogique, actualiser les solutions

L’étude de cas de la cogénération du Sart-Tilman conserve une valeur pédagogique exceptionnelle. La rigueur de la méthodologie de dimensionnement, l’innovation du tampon thermique utilisant le bassin, l’approche systémique intégrant la cogénération dans une démarche globale d’utilisation rationnelle de l’énergie, et la transparence financière constituent des enseignements précieux qui restent pleinement pertinents en 2025.

Cette étude de cas doit donc être lue comme un témoignage historique d’une époque de transition énergétique, où la cogénération représentait une avancée significative par rapport aux systèmes conventionnels, mais où les technologies de décarbonation complète n’avaient pas encore atteint leur maturité technique et économique actuelle. Elle illustre parfaitement la rapidité des évolutions technologiques dans le secteur énergétique et la nécessité de réévaluer régulièrement les solutions en place à la lumière des innovations disponibles.

Pour les gestionnaires de piscines et d’équipements sportifs en 2025, le message est clair : les solutions basées sur les énergies fossiles, même performantes comme la cogénération, ne constituent plus des investissements viables. Les PAC haute performance, le solaire thermique, la récupération de chaleur fatale et les systèmes hybrides intelligents offrent des perspectives nettement supérieures, tant sur le plan environnemental qu’économique, tout en garantissant une conformité réglementaire et une pérennité à long terme. L’innovation remarquable du tampon thermique utilisant le bassin, concept développé dans cette étude de cas, reste quant à elle pleinement d’actualité et peut être avantageusement intégrée dans ces solutions modernes, optimisée par des systèmes de régulation intelligents basés sur l’IA et l’IoT.

Introduction : une cogénération dans une piscine

Une première question qui vient à l’esprit pour le gestionnaire ou le futur gestionnaire d’une chaufferie de piscine est de savoir comment faire pour minimiser le coût énergétique que va nécessairement engendrer un tel ensemble. Non seulement en termes de, besoins en chauffage pour le bâtiment, eau chaude pour les diverses activités présentées, les douches etc., mais également en termes de consommation électrique.

En termes de consommation énergétique, il n’est pas rare de rencontrer des chiffres bien supérieurs à 1 000 000 kWh annuel en gaz ou en électricité (cet ordre de grandeur peut varier fortement d’un établissement à l’autre).

Parallèlement à des chiffres purement économiques, viennent aussi à l’esprit l’intérêt environnemental et énergétique.

Afin de tenir compte de cette triple problématique, la réflexion conduit naturellement à envisager un projet comportant une unité de cogénération. Cette solution va apporter une solution énergétiquement optimisée qui, à partir d’un moteur alimenté au gaz (dans le cas présent) va produire à la fois de l’eau chaude et de l’électricité.

Cette solution aura un bilan intéressant à plusieurs niveaux : énergétiquement tout d’abord car l’énergie primaire consommée sera réduite par rapport à une production séparée de chaleur et d’électricité.

Économiquement ensuite car les kWh électriques produits le seront à un prix plus intéressant que celui acheté au réseau. De plus le législateur a prévu un incitent financier, calculé sur l’économie en CO₂ émis par la cogénération (en comparaison à une production séparée de référence : centrale électrique TGV et chaudière à condensation), sur base de la génération de certificats verts qui pourront être valorisés par la suite.

Présentation du projet, d’où vient l’idée du projet

Le projet de cogénération à la piscine du Sart-Tilman a été lancé en 2008 en remplacement d’une pile à combustible expérimentale.

Inauguré en 2009, le projet a maintenant atteint un rythme de croisière dont on peut commencer à tirer un bilan technico-économique. La cogénération installée alimente la piscine du centre sportif ainsi que les divers consommateurs qui y sont liés (groupe de traitement d’air, douches). Elle est connectée de façon à prendre à sa charge une partie des besoins en chaleur de ces différents consommateurs dont la puissance totale nécessaire en période de pointe est de 1 500 kW, la cogénération a une puissance thermique installée de 202 kW soit environ 13,5 % de ces besoins. Le complément de chaleur qui n’est pas fourni pas la cogénération est fourni par le réseau de chaleur présent sur le site du Sart-Tilman.

En pratique la cogénération, d’une puissance thermique de 202 kW et d’une puissance électrique de 144 kW, est dimensionnée de façon à fonctionner un maximum de temps.
Elle fonctionne ainsi de l’ordre de 6 500 heures par an en moyenne. Ce chiffre, très intéressant afin de rentabiliser un tel projet, est rendu possible par des besoins en chaleur présents pratiquement toute l’année.

Une particularité d’une la cogénération installée pour chauffer une piscine est la possibilité d’utiliser le volume d’eau de la piscine (800 m³ dans le cas présent) comme tampon de chaleur afin de lisser le fonctionnement de cette cogénération et ainsi diminuer la fréquence des arrêts-démarrages. Ceux-ci sont en effet préjudiciables au rendement et à l’usure mécanique de cette cogénération.
Le bassin va permettre de continuer de faire fonctionner la cogénération même lorsque la demande des utilisateurs est trop faible que pour recevoir toute la chaleur produite. Cette chaleur y sera injectée dans certaines limites acceptables; en effet l’augmentation temporaire de température se traduira inévitablement par des pertes plus importantes (évaporation d’eau et déperditions calorifiques plus importantes…).
Le bassin, ainsi utilisé comme tampon de chaleur, permettra dans le cas présent de faire fonctionner la cogénération pas loin de 4,5 heures en augmentant la température de consigne de 1 °C.

Importance du dimensionnement, difficultés rencontrées

Le dimensionnement d’une unité de cogénération est quelque chose de sensible qui nécessite une évaluation la plus précise possible des besoins en chaleur de l’établissement où elle sera installée. C’est en effet principalement sur ces besoins en chaleur que la cogénération sera dimensionnée, elle devra également tenir compte de la consommation électrique de l’établissement. En effet, d’une façon générale, un maximum de l’électricité produite devra être autoconsommé par l’établissement afin de rentabiliser l’investissement.

Pour ce dimensionnement, l’idéal est de disposer d’un relevé quart horaire de ces besoins pendant une période de temps qui permettra d’extrapoler le profil de consommation hebdomadaire et la demande annuelle en chaleur. Sur base de cette demande, la cogénération sera dimensionnée pour maximiser sa production annuelle de chaleur.

Sous-dimensionnée, elle fonctionnera plus longtemps que la cogénération optimale mais produira moins que cette dernière. Elle représentera donc un manque à gagner.
Surdimensionnée, elle sera sujette à des cycles d’arrêt-démarrage trop fréquents qui pénaliseront son rendement de production et donc sa rentabilité. Cela grèvera également sa durée de vie et représentera un surinvestissement non justifié. De plus des cycles d’arrêt-démarrage fréquents vont provoquer une usure moteur plus importante et dès lors des frais de maintenance plus élevés.

Une fois le dimensionnement optimal effectué il restera à intégrer la cogénération dans la chaufferie et mettre en place une régulation qui la fera fonctionner à l’optimum de ses possibilités.

Ces éléments importants à rappeler permettront, une fois intégrés, de mettre en place via la cogénération un projet d’utilisation rationnelle de l’énergie (URE) efficace. Ce projet doit pour bien faire s’intégrer dans un ensemble de mesures URE dont certaines sont prioritaires ; comme par exemple la réduction des déperditions thermiques. De plus ces mesures URE déjà prises auront un impact sur le dimensionnement de la cogénération : si les besoins en chaleur sont moindres, la puissance à installer sera évidemment plus faible et le coût d’investissement moins important.

Conclusions du projet

La fiabilité de l’installation ainsi que les gains engrangés par la cogénération de la piscine du Sart-Tilman sont déterminants. D’un point de vue purement financier, pour un investissement total de près de 300 000 €, le temps de retour s’établit à 8 ans. Ce chiffre qui peut paraître élevé s’explique entre autre par le coût relativement intéressant de la chaleur achetée au réseau présent sur le site du Sart-Tilman ainsi que par le contrat d’entretien et l’omnium complète qui ont été choisis.
Dans le cas d’un site ne disposant pas de ce réseau et connecté au gaz, on trouve généralement des temps de retour proche des 5 ans.

Chiffres clés du projet (moyenne des 3 dernières années)

Puissance thermique : 202 kW
Puissance électrique : 144 kW
Heures de fonctionnement annuel : 6 500 heures
Consommation de gaz : 2 600 MWh (PCS)
Économies CO₂ : 107 T/an
Certificats Verts : 246 CV/an

Contacts

Porteur de projet

Piscine du Sart-Tilman Éducation Physique
Université de Liège, Administration des Ressources immobilières
Maud LELOUTRE : Responsable Énergie
Tel : +32 (0) 4.366.37.89

Facilitateur Cogénération en Région Wallonne

Institut de Conseil et d’Études en Développement Durable asbl
Bvd Frère Orban, 4
5000 Namur
Tel : +32 (0) 81.250.480
Fax : +32 (0) 81.250.490

Crédits photos

Université de Liège : https://www.uliege.be/
Centres Sportifs du Sart-Tilman : www.rcae.ulg.ac.be/

Le module sur la cogénération à été réalisé par l’ICEDD, Institut de Conseil et d’Etudes en Développement Durable asbl – © ICEDD – icedd@icedd.be