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Les énergies. Au préalable, posons le contexte

28 Mai 2013

Par Christian CARDONNEL – CARDONNEL Ingénierie
Expert en Confort Durable du Bâtiment

Dans le bâtiment résidentiel, et pour faire simple, 4 sources d’énergie sont principalement utilisées : le soleil, la biomasse, le pétrole et ses dérivés (fioul, gaz naturel, propane) et l’électricité.


Je n’oublie pas les énergies renouvelables et fatales, mais le soleil et la biomasse en font partie et l’utilisation de la chaleur de l’air, de l’eau et du sol nécessite bien souvent un système thermodynamique (PAC) pour relever le niveau de température.
L’utilisation des réseaux de chaleur, c’est en fait l’utilisation centralisée des sources d’énergies traditionnelles et d’énergie renouvelables ou fatales.



1°) Parlons du solaire en premier lieu

Quand on parle solaire, on pense tout de suite au capteur solaire thermique pour l’eau chaude et au panneau photovoltaïque pour produire de précieux kWh d’énergie électrique. Moi, je pense avant tout à la baie vitrée, aux espaces solarisés, à la conception bioclimatique. Sans l’énergie solaire apprivoisée par les baies vitrées, l’habitat d’aujourd’hui peut consommer 30 à 40% d’énergie en plus.
En France 1 m² de surface bien exposée au soleil, c’est entre 1 000 et 1 500 kWh/an de potentiel énergétique, un flux aléatoire mais qu’il faut apprendre à maîtriser. La baie vitrée qui apporte lumière naturelle et énergie gratuite est sûrement aujourd’hui l’un des meilleurs capteurs solaires disponibles.
Les solutions hybrides photovoltaïques et thermiques Air ou Eau émergent rapidement avec un nouvel équilibre technico-économique.
Avec une énergie gratuite et sans CO2, les solutions solaires vont se développer, mais encore faut-il trouver la juste pertinence et bien gérer le stock.

2°) La biomasse est la première énergie renouvelable utilisée en France

Le chauffage au bois (bûches, plaquettes, granulés de bois, briquettes, ...) présente un bilan CO2 équilibré : le bois émet le CO2 qui avait fixé lors de sa croissance. Le développement des appareils individuels performants (Flamme Verte) et les équipements collectifs conduit à une amélioration sensible du rendement de génération, la réduction des rejets de particules, oxydes …. Reste à bien gérer la production de chaleur par rapport au besoin. La biomasse est une énergie économique à l’exploitation, mais qui nécessite un investissement initial important et des servitudes pour l’exploitation qui peuvent être rédhibitoires pour certains usagers.



3°) Le pétrole et ses dérivés

Fioul domestique, propane/butane, gaz naturel sont des énergies fossiles et de stock, qu’il nous faut aujourd’hui maîtriser et économiser. Il ne faut pas oublier l’impact CO2 qui reste important entre 274 et 234 g CO2/ kWh PCI, mais le fort avantage du potentiel énergétique : 1 litre de fioul, 1 m3 de gaz naturel ou 0.75 kg de propane c’est 10 kWh d’énergie stockée et qui peut être rapidement utilisée.
Au niveau du gaz naturel, en France, le potentiel du stock est important et la puissance disponible du réseau de distribution représente plus de 300 GW, 3 fois plus que le réseau et capacité de génération d’électricité française. Ce réseau peut accueillir les nouveaux potentiels de la méthanisation, des biogaz et demain celle de la méthanation qui permettra la conversion catalytique de l'hydrogène H2 et du monoxyde de carbone CO2 en méthane CH4 (stockage chimique de kWh d’énergie électrique par électrolyse de l’eau et de CO2).



4°) L’électricité

L’électricité est une énergie de flux, qui est aujourd’hui indispensable à notre vie.

C’est elle qui nous éclaire, fait tourner nos moteurs, nos process informatiques, électroniques, multimédias, électroménagers ….
Produire de l’énergie électrique n’est pas si simple, et dans une centrale thermique (à énergie fossile ou fission nucléaire) pour 1 kWh d’électricité utile, il faut 3 à 4 kWh d’énergie « qui vient de la Terre » avec un rejet de chaleur sur le site de 2 à 3 kWh.
En France, le bouquet de production d’électricité est varié : hydraulique, centrales thermiques à énergie fossile, centrales nucléaires, éolien, photovoltaïque, divers et représente un potentiel de puissance maxi disponible en pointe de l’ordre de 100 GW (soit environ 1.5 kW par français).


En 2012, sur les 541 TWh d’électricité produits en France, 75% sont issus du nucléaire, 9% des centrales à combustible fossile et 16% de l’hydraulique et des énergies renouvelables.


En hiver, l’effet de thermo-sensibilité à la température extérieure est important et représente aujourd’hui 2 300 MW/K (par -5°C extérieur c’est près de 46 GW de puissance nécessaire).
En 10 ans cet effet est passé de 1 500 MW/K à 2 300 MW/K (+53 %) et il est aujourd’hui nécessaire de le maîtriser car notre parc de production d’énergie électrique n’évolue pas aussi rapidement il faut être vigilant sur les pointes de puissance.


En France depuis 2000, le coefficient conventionnel de conversion du kWh électrique en énergie primaire est de 2.58, alors qu’il est de 1 pour 1 pour les énergies fossiles pour le gaz naturel, le fioul.
Pour le contenu réel en CO2 du kWh d’énergie électrique, les choses restent à préciser. En moyenne en 2012 et d’après les chiffres RTE on arrive à 63 g CO2/kWh, mais il faut regarder les différents modes de production et les usages. Une note de cadrage de l’ADEME et EDF de janvier 2005 donne des valeurs : 180 g de CO2/kWh électrique pour le chauffage, 100 pour l’éclairage, 60 pour les usages intermittents, 40 pour les usages de base dont l’ECS. Ces valeurs sont d’ailleurs utilisées dans les DPE, mais aujourd’hui en 2013 il devient nécessaire d’avoir une vision plus précise à la fois pour le CO2 et l’énergie primaire. C’est d’ailleurs une demande précise de l’OPECST dans son rapport de Décembre 2009 sur performance énergétique du bâtiment.


Dans le prochain billet, je compte développer le sujet sur les axes environnement et économie, avant d’entrer dans le détail des éléments de conception des bâtiments au bilan énergétique, économique et environnemental équilibré


Liens et sources


  • La performance énergétique des bâtiments : Comment moduler la règle pour mieux atteindre les objectifs ? Résumé du rapport de l’OPECST - Déc. 2009.

En savoir plus


  • Le contenu CO2 du kWh par usage en France - Ademe - Téléchargez le document !

Cliquez ici

Christian Cardonnel


Commentaires

  • Eric
    26/07/2013

    M.Cardonnel, vous êtes un expert, si la biomasse bois est intéressant dans les calculs RT 2012, je trouve que nous revenons en arrière avec des solutions de chauffage avec poêles à bois, solutions de chauffage archaïques, difficiles d'entretien et peu qualitatives en confort. Cette réglementation RT 2012 pour la maison individuelle nous oriente vers un bulle de la solution chauffage bois, à mon avis.

  • André
    10/06/2013

    merci pour cet état des lieux des énergies. Cela remet les pensées en place suite à cette polémique d'annulation de la RT 2012. Il aurait été bienvenue de détailler le taux de CO2 de l'électricité selon les périodes, de nous renseigner si possible sur el fameux coefficient de conversion de 2.58. Comment on est-on arrivé là?

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