Dans l’onglet CO2 :
Les énergies :
Les utilisations :
Sujets Connexes
Chauffage domestique et l’eau chaude
sanitaire (ECS)
Le chauffage constitue en France
le premier poste de consommation énergétique. Il se partage principalement
entre le gaz naturel, majoritaire, l’électricité, proche seconde, et
accessoirement le GPL, le fioul et la biomasse.
Il est susceptible d’être
fortement diminué par amélioration de l’efficacité énergétique :
- L’amélioration de l’isolation des locaux (murs, toitures,
dalles, ouvrants, ponts thermiques...).
- La réduction des pertes (étanchéité des ouvrants, VMC à
double flux, isolation des canalisations d’eau chaude).
- L’amélioration du rendement des chaudières à fioul ou à
gaz (par la condensation de la vapeur d’eau de combustion).
Mais les différents types de
radiateurs électriques sont très peu différenciés, tous ayant un rendement de
100% au sens strict, avec un petit avantage pour le chauffage radiant qui apporte
un même confort avec une température ambiante un peu inférieure.
Toutefois, les travaux de
rénovation peuvent être assez coûteux et n’aboutissent généralement pas au
résultat d’une construction neuve RT 2012 ou RT 2020. Or le renouvellement du
parc de locaux d’habitation est lent. L’amélioration doit être poursuivie, mais
elle n’aura pas pour effet de remettre l’ensemble du parc immobilier au
meilleur niveau. Le choix des énergies à utiliser pour le chauffage a donc une
grande importance.
Chauffage non renouvelable
- Le charbon (i,12), devenu marginal, n’a plus d’intérêt
pour cette application, et doit donc être abandonné au plus vite.
- Le fioul (i, 15), liquide, conserve l’intérêt d’un stockage aisé
pour les locaux non raccordés au réseau de gaz naturel (i, 19). Les chaudières à
condensation améliorent son efficacité énergétique.
- Le GPL (i,
18), propane ou butane, liquide
sous pression modérée, est directement concurrent du fioul. Il a l’avantage
d’émettre un peu moins de CO2 que le fioul à énergie thermique
égale, de par la composition de sa molécule qui contient un peu moins de
carbone, mais cette différence est faible.
- Le gaz naturel (i, 19), principalement constitué de méthane, est l’une des solutions majeures pour le chauffage. Son
utilisation par une chaudière à condensation, désormais systématique, offre un
bon rendement, le plus souvent avec production simultanée d’eau chaude
sanitaire, mais reste émettrice de CO2 au niveau le plus bas de tous
les fossiles, mais non négligeable, qui justifie son abandon progressif au
profit de l’électricité décarbonée, de préférence par des pompes à chaleur (j) (voir ci-dessous). Il est stockable dans des quantités limitées, uniquement au niveau du réseau.
- L’utilisation de l’eau secondaire tiède sortant du
condenseur des centrales électronucléaires (i, 20) est théoriquement possible, à ceci
près qu’il est pratiquement impossible de transporter de l’eau tiède à une
distance notable, alors que ces centrales sont situées loin des villes. Mais
elle a été utilisée pour un élevage de crocodiles près de Pierrelatte dans la
Drôme.
Chauffage renouvelable
- L’ensoleillement naturel des habitations (i, 21) est connu depuis
toujours. Il peut être renforcé par de grandes baies au sud sans vis-à-vis, et
volontairement limité à la mi-journée en été par des pare-soleils correctement
positionnés. Il reste intermittent et plus ou moins prévisible.
- Des capteurs thermiques (i, 22) très simples (réservoir isolé sur cinq
faces, sixième face fermés par une vitre face au soleil, et intérieur noir) en toiture
peuvent être utilisés pour chauffer de l’eau pour usage en chauffage ou
sanitaire. Leur caractère intermittent et contra-cyclique en limite l’intérêt
aux basses latitudes.
- L’utilisation du bois de chauffage (i, 23) remonte à la maîtrise du
feu par l’homme. Elle est renouvelable si sa consommation n’excède pas sa
croissance naturelle, mais la combustion (i, 22) d’essences variées dans des conditions aléatoires est loin
d’être exempte de pollution : particules fines, CO très toxique, gaz
volatils divers, au point que son utilisation en ville devrait être proscrite.
Il demande aussi beaucoup de manutentions.
- Sa transformation en granulés (i, 24) permet d’aboutir à un
produit mieux défini, et donc à des conditions de combustion mieux contrôlées,
ainsi qu’à automatiser les manutentions. Ils sont à recommander.
- La géothermie profonde (i, 27) (à
ne pas confondre avec les pompes à chaleur dite « géothermiques »)
exploite la température plus élevée du sous-sol, elle-même résultant des réactions
de fission nucléaire naturelle dans l'écorce terrestre. Elle permet de réchauffer
de l’eau préalablement injectée. Elle est entièrement renouvelable, et non
intermittente, ce qui la rend particulièrement attractive. Mais elle dépend essentiellement
de la géologie, et n’est pratiquement exploitable que dans des régions
volcaniques ou sur des failles géologiques. Elle permet à l’Islande, située à
cheval sur les plaques américaine et eurasienne, d’obtenir de la vapeur d’eau à
une température suffisante pour actionner directement des turbo-alternateurs de
réseau électrique. Malheureusement, ce modèle n’est pas transposable en France
où seuls le Massif Central et l’Alsace permettent d’obtenir de l’eau tiède
utilisable en chauffage urbain. Cette énergie complexe mérite certainement un
effort de recherche important.
Les pompes à chaleur (PAC)
( case j, 28 du tableau de synthèse)
Elles sont basées sur le cycle de
Carnot-Clausius fonctionnant « à l’envers ». Elle permettent de
transférer de la chaleur (ou énergie thermique) de la source froide à la source
chaude qui la reçoit en supplément de l’énergie électrique consommée. Ceci
permet d’aboutir à un rendement (défini comme chaleur fournie / énergie
électrique consommée) largement supérieur à 100%.
Bien que théoriquement applicable à n’importe quel
gaz, il est pratiquement nécessaire d’utiliser un gaz dont la température de
liquéfaction soit, selon la pression utilisée, dans l’intervalle entre celles
des sources en présence.
En matière de chauffage domestique, trois dispositions
sont envisageables :
- Aérothermie : on refroidit
l’air ambiant pour aboutir à un rendement de l’ordre de 200%. C’est presque
toujours envisageable, même en milieu urbain.
- Géothermie de
surface : on refroidit le terrain avoisinant pour aboutir à un rendement de l’ordre
de 300%. Ceci nécessite un terrain
dépourvu d’arbres, et de surface suffisante.
- Hydrothermie : on refroidit la mer,
un fleuve ou un lac proches, et l’énergie thermique ainsi récupérée vient
s’ajouter à l’énergie électrique consommée pour aboutir à un rendement pouvant
atteindre 500% (mer). Ce procédé est limité aux berges des cours d’eau et au
littoral proche.
Ces systèmes ont un rendement
d’autant meilleur que la différence de température entre les sources chaude et
froide est faible. Si la température de la source chaude est de 40°C (chauffage
par radiateurs), ou 50°C (ECS), il n’est pas indifférent que la source froide
soit à 10° ou 15°C (terrain, mer), à 0° (lac gelé en surface) ou - 10°C (air en pointe
froid hivernale).
Fréquemment utilisés en Europe du
Nord et en Suisse, ces PAC sont largement méconnues en France. Ainsi, l’auteur
n’a pas réussi à obtenir un seul devis de PAC hydrothermique maritime pour le
chauffage de son pavillon situé à 50 mètres de l’Atlantique.
Les PAC (j, 28) constituent un énorme gisement d’efficacité énergétique
(j, 2) (et
non pas d’énergie renouvelable comme le SOES et l’INSEE les considèrent
à tort afin d’afficher un meilleur taux de renouvelable dans le mix énergétique
français).
Une solution particulièrement intéressante est un chauffage bi-énergie
constitué par un chauffage de base par PAC, électrique par nature, et un
chauffage de pointe au gaz, aboutissant à environ 80% de l’énergie thermique
fournie par une PAC dont la puissance est inférieure à 50% de la crête, mais
fonctionne plus longtemps. Il permet une réduction de l’ordre de 80% x 92% (part décarbonée de l’électricité en France)
= 74% du CO2 émis au prix d’un investissement restant raisonnable. Il permet de réduire les coûts et les émissions de CO2, et d'effacer les pointes extrêmes, sans investissement déraisonnable.
L’évolution de l’éclairage depuis
20 ans, de l'incandescence vers l’halogène, le fluo-compact, et enfin la LED
permet une spectaculaire et durable amélioration
de l’efficacité énergétique (l,2) en matière d’éclairage domestique et
petit tertiaire. Cette amélioration est moindre, mais reste importante dans le
grand tertiaire (tubes au néon vers LEDs) et dans l’éclairage public (halogène,
mercure ou sodium vers LEDs).
Toutes ces solutions sont,
définitivement et exclusivement, électriques. Elles réduisent fortement la part
de de l’éclairage dans la consommation énergétique totale, mais ne peuvent pas
être remplacées par des énergies thermiques (bec de gaz, lampe à pétrole ou à
huile…) beaucoup moins performantes.
Ceci recouvre :
- La cuisson des aliments : Four et cuisinière à gaz ou électrique : l’évolution vers les fours à micro-ondes et plaques de
cuisson à induction d’excellents rendements améliore sensiblement l’efficacité
énergétique. Il est en revanche plus difficile de les décaler dans le temps,
sauf à décaler aussi les heures des repas.
- L’hygiène et la conservation : lave-linge, lave-vaisselle,
aspirateurs, réfrigérateurs, congélateurs. Les versions récentes ont de
meilleurs rendements mais les progrès possibles sont désormais limités. Le
décalage de leur utilisation en dehors des périodes de pointes devient plus
facile et pourrait être automatisé en liaison avec les prévisions de
consommation, et si possible les prévisions tarifaires, des opérateurs du réseau électrique,
décalant ainsi la consommation vers les périodes sans émission de CO2.
La limitation de la puissance (aspirateurs) risque fort d’être une fausse bonne
idée : un aspirateur moins efficace, et aussi moins bruyant, sera
certainement utilisé plus longtemps, et moins systématiquement arrêté en cas de pause brève
- Le numérique au sens large : ordinateurs, smartphones,
téléphones, son, image. Il est difficile de prévoir si l’amélioration
spectaculaire de leur consommation électrique à performance égale compensera,
ou non, la croissance spectaculaire de leur nombre et de leurs performances, et notamment la puissance de calcul démesurée et les écrans toujours plus grands
Pour la plupart de ces
applications, l’énergie électrique s’impose. L’amélioration de l’efficacité
énergétique sera limitée, mais le décalage de consommation dans le temps
encouragé par des différenciations tarifaires est une voie prometteuse qui doit
permettre de réduire l’émission de CO2
et de limiter l’accroissement des investissements en moyens de production
décarbonés grâce à leur utilisation presque permanente.
Tableau
résumé pour le bâtiment
