vendredi 25 novembre 2011

Chauffage et climatisation domestiques et tertiaires

L’énergie consacrée au chauffage et à l’eau chaude représente 36 MTEP, dont 20 les MTEP d’origine électrique représentent 54% de la consommation électrique nationale. C’est donc le poste majeur qui mérite tous les efforts de réduction. A cet effet, de nombreuses pistes existent:

Les chauffages « biénergie » mixtes thermique / électricité sont une solution simple et efficace. L’addition de quelques radiateurs ou convecteurs électriques sur tarif ERD Tempo à un chauffage central thermique (gaz ou fuel) est généralement simple et peu coûteuse, y compris dans les nombreux immeubles à chauffage central collectif dépourvu de comptage individuel, générateurs d’énormes gaspillages.
  • Le chauffage de base électrique fonctionne en priorité, mais n'est dimensionné que pour la moitié de la puissance de chauffage maximum requise, ce qui est suffisant jusqu’à des températures extérieures supérieures à 8°C. Ce sera le cas en période de chauffage pour tous les jours bleus, et peut-être nuit des blancs selon le prix relatif des deux énergies. 
  • Par temps froid (jours blancs), le chauffage central thermique à mi-puissance, donc insuffisant, fonctionne. Le chauffage électrique qui reste variable selon le choix de l'utilisateur, s'y ajoute.
  • Aux périodes de pointe (jours rouges), le chauffage thermique à pleine puissance se substitue entièrement au chauffage électrique arrêté.
Cette solution simple et éprouvée, qui ne nécessite que quelques radiateurs électriques de petite puissance supplémentaires dans des logements déjà équipés de radiateurs de chauffage central, a des avantages considérables :
  • Elle responsabilise l'utilisateur à sa propres consommation pendant 343 jours par an, soit 94% du temps. 
  • Elle réduit  les infrastructures de production et de transport électrique parce qu’elle ne participe pas aux pointes. 
  • Elle ne supprime pas les émissions de CO2 dues au chauffage thermique mais permet quand même de les diviser par 2 ou 3. 
  • Elle peut s'effectuer dans une large mesure sans augmentation du parc nucléaire existant, car elle n'augmente la consommation électrique qu'en dehors des pointes.
L’isolation thermique est une solution bien connue, mais insuffisamment mise en œuvre. Elle permet de réduire l’énergie nécessaire au chauffage domestique ou tertiaire. Si l’isolation des bâtiments modernes (murs, baies, toitures) est généralement correcte, beaucoup reste à faire dans le parc ancien, mais c’est difficilement chiffrable compte tenu de l’extrême diversité de ce parc. C’est un axe majeur pour créer des « négawatts » de chauffage, toutes énergies confondues.

Les VMC (Ventilation Mécanique Contrôlée) à double flux comportent un échangeur de chaleur qui transfère à l’air froid entrant les calories récupérées dans l’air chaud sortant. Cette solution simple permet d’économiser de l’ordre de 5% du chauffage.

Les bâtiments HQE (Haute Qualité Environnementale) passifs permettent de se passer de chauffage, sous quelques conditions pas toujours réalisées :
·        être occupés en permanence (1 homme = 50 watts)
·        avoir des appareils ménagers et d’éclairage ayant des pertes thermiques significatives
·        ne pas ouvrir les fenêtres

Ce sont des bâtiments :
·        dépourvus de balcons (pour éviter les ponts thermiques dans leurs dalles),
·        munis de très petites ouvertures, sauf au midi où elles doivent être très grandes (récupération de la chaleur du soleil).
·        Ces dernières doivent être occultées la nuit et ouvertes le jour.
·        Ils doivent donc avoir une façade au midi, ce qui n’est pas toujours possible (urbanisme, topographie).
Il y a bien des solutions écologiques qui n’ont pas ces inconvénients, et qui sont donc à mettre en œuvre en priorité.

Les pompes à chaleur, souvent appelées à tort géothermiques ou aérothermiques, sont une excellente solution, peu connue en France, mais très usuelles en Suisse, en Finlande. Un cycle frigorifique fonctionnant « à l’envers » permet de chauffer un bâtiment en refroidissant le sol (géothermie) ou l’air (aérothermie).



La chaleur utile au chauffage atteint respectivement environ 2 à 3 fois (aérothermie) à 3 à 4 fois (géothermie), voire 5 fois (source froide dans la mer) l’énergie électrique dépensée, divisant d’autant la consommation électrique. L’investissement est assez élevé, mais peut toutefois être réduit en dimensionnant la pompe à chaleur en chauffage de base, soit environ 50% de la puissance maximum par grand froid, mais 90% de l’énergie consommée sur l’année, avec un complément par chauffage non électrique conventionnel, comme en biénergie.



 Ce cycle est régi par le principe de Carnot-Clausius : de la chaleur est prélevée sur la source froide (ici la moins froide possible, l’air ou le sol) et transportée par le fluide thermodynamique vers la source chaude (ici la moins chaude possible, le radiateur ou le sol chauffant). Son rendement est d'autant plus élevé que la différence de température entre les deux "sources" est faible. 

Pour situer l’intérêt de cette solution, remarquons que les applications de chauffage et eau chaude consomment actuellement chaque année:
·        20 MTEP d’énergie électrique,
·        16 MTEP d’énergie thermique  au gaz ou fuel,
·        soit au total 36 MTEP.
Si tout ce chauffage pouvait être remplacé par des pompes à chaleur divisant par 3 la consommation électrique, ce total serait réduit à 16 MTEP électrique, soit moins que l’actuelle consommation électrique. On économiserait ainsi au moins les 16 MTEP ci-dessus d’énergie primaire fossile, soit environ 50 MT de CO2. C’est une solution majeure.

Les panneaux solaires thermiques en toiture peuvent assurer une part significative de la production d’eau chaude sanitaire en été, et dans une moindre mesure par temps ensoleillé en hiver. Compte tenu du stockage de l’eau chaude dans un ballon, le caractère fatal de l'énergie solaire est moins critique : on peut utiliser la nuit l’eau chaude qui a été produite le jour, contrairement à ce qui se passerait pour des panneaux photovoltaïques.

Paradoxe de la climatisation
Elle est devenue le symbole de la société de gaspillage énergétique. Et pourtant, elle mérite quelques minutes de réflexion.

Notons d’abord que pour transformer une pompe à chaleur utilisée en hiver, en climatisation pour l’été, il suffit de très peu de chose : une vanne dite « 4 voies » sur le fluide thermodynamique, et la récupération de l’eau condensée, selon la technologie utilisée.

En France, pays tempéré, (contrairement aux pays chauds à niveau de vie élevé), les pointes de consommation électrique sont en hiver par temps froid. En été, par canicule, la consommation est faible : la production et la distribution sont assurées par la filière électronucléaire et un réseau de distribution qui sont très loin de leurs maximums : La consommation électrique des climatiseurs tombe donc à point nommé, très peu coûteuse, non émettrice de CO2. Dans des limites raisonnables, et notamment dans les régions méditerranéennes, il n’y a pas lieu de s’opposer à la climatisation, d’autant qu’elle constitue une forte motivation pour s’équiper de pompes à chaleur réversibles qui seront très bénéfiques en hiver.