Projet européen SHaKE : former les ingénieurs aux réseaux de chaleur de demain
Comment chauffer et rafraîchir les villes tout en réduisant leur dépendance aux énergies fossiles ? Les réseaux de chaleur et de froid constituent l’un des leviers de la transition énergétique. Mais leur transformation, impliquant intégration d’énergies renouvelables et de récupération, fonctionnement à plus basse température, optimisation du pilotage ou encore détection des défauts, nécessite de nouvelles compétences. Avec le projet européen SHaKE, financé par Erasmus+, Pascal Stabat, enseignant-chercheur, et Antoine Fabre, ingénieur de recherche, tous deux au Centre Énergie, Environnement, Procédés (CEEP) de Mines Paris – PSL, collaborent avec la Budapest University of Technology and Economics (BME) et l’Universitat Jaume I de Castellón pour former étudiants, doctorants, enseignants et professionnels à ces systèmes énergétiques en pleine évolution. Six modules pédagogiques en anglais, issus de cette coopération européenne, sont désormais disponibles gratuitement en libre accès.
Mutualiser la chaleur à l’échelle d’un quartier ou d’une ville
Plutôt que de produire séparément la chaleur dans chaque bâtiment, un réseau de chaleur permet de la produire ou de la récupérer en un ou plusieurs sites industriels, puis de la distribuer à plusieurs bâtiments par un réseau de canalisations. Le même principe peut être appliqué à la production et à la distribution de froid.
L’intérêt de ces infrastructures tient notamment à leur capacité à mobiliser à l’échelle d’un territoire différentes ressources énergétiques et à intégrer des sources renouvelables ou de récupération. Mais les situations sont très différentes en Europe. Dans les pays nordiques, les réseaux sont déjà largement développés et peuvent notamment valoriser d’importantes ressources énergétiques renouvelables. En Europe centrale et orientale, l’enjeu porte essentiellement sur la rénovation de réseaux anciens. En Europe occidentale, où leur déploiement est plus limité, il s’agit à la fois de développer de nouveaux réseaux et d’améliorer les performances des réseaux existants.
C’est dans ce contexte qu’est né Sharing Heat and Knowledge on Energy Communities (SHaKE), un partenariat de coopération Erasmus+ dans l’enseignement supérieur (KA220-HED), coordonné par BME avec Mines Paris – PSL et l’Universitat Jaume I. Son objectif : renforcer les connaissances et compétences nécessaires à la conception et à l’exploitation de réseaux de chaleur et de froid plus efficaces et plus durables.
Des systèmes énergétiques de plus en plus complexes
Derrière les tuyaux qui parcourent une ville se cache en effet un système énergétique complexe. Il faut évaluer les besoins de chauffage, de rafraîchissement et d’eau chaude des bâtiments, dimensionner les équipements et le réseau, choisir les sources de production, mais aussi piloter l’ensemble pour limiter les pertes et assurer son bon fonctionnement.
Cette complexité augmente avec la transition énergétique. Les réseaux doivent pouvoir intégrer des sources plus diverses, notamment des énergies renouvelables, de la chaleur récupérée sur d’autres activités appelée « chaleur fatale », ou des ressources disponibles à plus basse température. Des pompes à chaleur peuvent alors permettre de relever leur niveau de température. Leur fonctionnement peut également contribuer à articuler systèmes thermiques et électriques, ainsi qu’apporter de la flexibilité à ces derniers.
Améliorer les performances ne consiste donc pas uniquement à changer la source d’énergie. La température de retour de l’eau, les installations hydrauliques à l’intérieur des bâtiments, les échangeurs, les vannes ou encore les systèmes de contrôle ont une influence sur le fonctionnement de l’ensemble. Fuites, encrassement des échangeurs ou dysfonctionnements d’équipements peuvent dégrader les performances. Leur détection et l’exploitation des données deviennent ainsi des enjeux importants pour les opérateurs.
Six modules pour comprendre toute la chaîne
Comment former les futurs ingénieurs à des systèmes qui mobilisent à la fois thermique du bâtiment, hydraulique, production énergétique, numérique et optimisation ? SHaKE répond à cette question par la mise en commun des compétences des trois établissements partenaires.
Le projet a abouti à six modules pédagogiques en anglais, consacrés à l’introduction aux réseaux de chaleur, aux besoins de chaleur et de froid des bâtiments, aux sources de production durables, aux réseaux de froid, aux systèmes avancés de chaleur et de froid et, enfin, à la rénovation des réseaux existants.
Cette complémentarité reflète les problématiques rencontrées dans les différents pays partenaires. À Mines Paris – PSL, Pascal Stabat et Antoine Fabre ont notamment piloté la conception de deux modules correspondant à leurs domaines d’expertise : Heat and Cold Energy Demands of Buildings et Advanced Systems in District Heating and Cooling.
Le premier part du bâtiment pour comprendre le réseau : comment évaluer ses besoins de chauffage, de rafraîchissement et d’eau chaude ? Comment dimensionner émetteurs, canalisations, pompes, vannes ou sous-stations ? L’objectif est notamment de comprendre comment les installations situées côté bâtiment interagissent avec le réseau qui les alimente.
Le second se concentre davantage sur l’amélioration des réseaux existants : réduction des températures de retour, intégration de sources renouvelables et à basse température, optimisation du pilotage, analyse des données, détection de défauts et de leurs origines. Il prolonge des problématiques étudiées depuis plusieurs années à Mines Paris – PSL, notamment autour du pilotage et du diagnostic des réseaux de chaleur.
De la salle de cours au réseau de chaleur
SHaKE ne se limite pas à produire des supports pédagogiques. Au printemps 2026, Mines Paris – PSL a accueilli une semaine de blended mobility, réunissant des élèves de master et doctorants des trois établissements partenaires : quatre étudiants de BME, quatre doctorants de l’Universitat Jaume I et six participants de PSL, dont trois étudiants du Master Énergie de PSL et trois doctorants.
Pendant une semaine, les participants ont abordé les principes des réseaux de chaleur et de froid, l’analyse des besoins des bâtiments, les technologies de production, le dimensionnement des réseaux ou encore les outils numériques et cartographiques. Les enseignements étaient assurés par Balazs Bokor pour BME, Adrián Mota Babiloni pour l’Universitat Jaume I, ainsi que Pascal Stabat, Antoine Fabre et Quentin Samudio pour Mines Paris – PSL.
La formation associait théorie et mise en pratique. Une visite technique d’un réseau de chaleur à Bagneux a permis aux étudiants d’observer une installation réelle. Ils ont également travaillé sur une étude de faisabilité : imaginer un ou plusieurs réseaux de chaleur pour une commune proche de Bordeaux, en partant de ses besoins énergétiques et des ressources renouvelables ou de récupération disponibles, avant d’en évaluer les performances économiques et environnementales. Le programme prévoyait ainsi des temps dédiés au projet tout au long de la semaine, jusqu’à sa présentation finale.
Cette expérience nourrit désormais un nouveau cours consacré aux réseaux de chaleur et de froid pour la transition énergétique, intégré à la semaine ATHENS. Une manière de prolonger SHaKE au-delà du projet lui-même et de diffuser ces enseignements auprès d’étudiants issus d’un réseau plus large d’établissements européens.
Des ressources ouvertes pour diffuser les compétences
L’autre ambition de SHaKE est précisément de rendre ces connaissances réutilisables. Les six modules sont donc proposés gratuitement et en libre accès, pour les étudiants et enseignants, mais aussi pour les chercheurs et les professionnels.
Guides pédagogiques, présentations, quiz d’auto-évaluation, exercices pratiques, études de cas et banques de questions peuvent être utilisés pour apprendre de manière autonome ou être intégrés à d’autres formations. Certains exercices vont jusqu’à proposer des fichiers Python et des notebooks Jupyter pour travailler sur la modélisation énergétique, l’évaluation des performances des réseaux ou le comportement des sous-stations.
En partageant ces ressources au-delà des trois établissements partenaires, SHaKE répond ainsi à un enjeu qui dépasse la seule technologie : faire évoluer les compétences au même rythme que les systèmes énergétiques. Car déployer des réseaux capables d’intégrer davantage de ressources renouvelables et de récupération suppose aussi de former les ingénieurs qui sauront demain les concevoir, les dimensionner, les piloter et les améliorer.
