| Vous vous doutez bien, en ayant lu quelques articles précédents, que je ne suis pas vraiment un adepte de la pompe à chaleur. Nous allons tenter d’expliquer pourquoi. La pompe à chaleur (PAC) fonctionne en prélevant de l’énergie au milieu dans lequel elle se trouve pour en restituer dans l’espace habitable. Il existe plusieurs milieux, il existe plusieurs type de restitution dans l’espace habitable. Nous parlons par exemple d’une PAC « air/air », « air/eau », « eau/eau »… Le premier terme désigne où la pompe à chaleur « Air » prélèvera de l’énergie. Ainsi, une PAC « air / — » prélèvera l’énergie dans l’air extérieur. Une PAC « eau / — » prélèvera l’énergie dans de l’eau, soit dans une nappe phréatique, soit dans un lac, soit dans la roche … Le deuxième terme désigne par quel type de procédé la PAC va restituer la chaleur prélevée dans le milieu habitable (à chauffer). Ainsi, une PAC « — / air » va restituer l’énergie sous forme d’air plus ou moins chaud (flux forcé). Une PAC « — / eau » va restituer l’énergie sous forme d’eau plus ou moins chaude dans des radiateurs ou un plancher chauffant. Le principe général d’une PAC n’est pas de produire de la chaleur (ou dans certains cas, du froid) mais de déplacer l’énergie, comme par exemple le réfrigérateur ou le congélateur. Le frigo, contrairement à ce que nous pouvons entendre parfois, ne fait pas de « Froid », mais déplace le chaud des aliments placés à l’intérieur vers l’extérieur. Ainsi, les calories (l’énergie) présentent dans l’air extérieur ou l’eau de la nappe phréatique sont prélevées par la PAC et restitués dans l’ambiant chauffé. Certains se poseront la question : « Mais comment pouvons nous chauffer confortablement un volume habitable en prélevant des calories dans de l’air extérieur à 0°C ? ». De la même façon que lorsqu’on place des aliments à 0°C dans un congélateur, quelques heures après, les aliments sont à –20°C. Des calories ont bien été prélevées aux aliments et envoyés en dehors du congélateur. Cependant, pour envoyer les calories au dehors, il faut bien que le congélo soit raccordé à la prise électrique, que de l’énergie soit utilisée. La principale caractéristique d’une PAC, c’est son COefficient de Performance (COP) que certains appellerons « rendement ». le COP est le coefficient entre l’énergie restituée et l’énergie prélevée. Il ne faut absolument pas parler de rendement pour une PAC mais bien d’un coefficient de performance car une PAC ne transforme pas d’énergie, elle ne fait que la déplacer, au contraire d’un poêle à bois ou d’une chaudière au fioul. Un poêle (par exemple) évacue l’énergie contenue dans la bûche en la brûlant. Si le poêle à un rendement de 80%, 1 kg de bois à 3000Wh sera transformé en 2400Wh dans l’habitation. Dans notre exemple du bois, nous partons d’une énergie primaire pour la transformer en chauffage. La pompe à chaleur fonctionnant avec l’électricité, nous ne pouvons parler d’énergie primaire mais de vecteur d’énergie. En clair, nous prélevons dans la nature l’énergie primaire (fioul, gaz, bio-masse ou uranium) et nous transformons cette énergie primaire pour qu’elle puisse être utilisée sous forme d’électricité. Si nous utilisons l’électricité à des fins de chauffage direct (convecteurs classiques), nous utilisons la totalité de l’énergie véhiculée (W=Pt avec P=UI=RI²). Ainsi, 1kWh électrique diffusé (Energie restituée) sur un convecteur électrique aura « couté » 1kWh (Energie absorbée). Nous pouvons parler d’un COP de 1 ou 100%. Si nous utilisons une PAC avec un COP de 3 (par exemple), nous absorbons environ 1/3 de l’énergie restituée car il aura fallu, par exemple, 1kWh d’électricité pour diffuser 3000kWh d’énergie pour satisfaire au besoin de chauffage. Mais nous verrons plus loin que le COP doit être non pas considéré en « instantané » mais moyenné sur la période de chauffe. Le COP moyen annuel sera donc bien inférieur. Pourquoi? Tout simplement parceque durant toute la saison de chauffe, notamment avec une PAC Air/Air, la quantité d’énergie “prélevable” va évoluer en foncion de la température… Lorsqu’il fera assez bon dehors, la quantité d’énergie prélevable sera importante mais le besoin de chauffage sera faible. Par contre, quand il fera -10°C dehors et que le besoin de chauffage sera fort, les calories seront peu nombreuses et il faudra alors mettre en service des résistances aditionnelles (COP=1) pour permettre le dégivrage et/ou l’apport d’énergie. Ainsi, une PAC avec un COP instantané de 3 aura un COP moyen de 2, ce qui n’est pas si mal, finalement. Une conclusion hâtive serait de croire que dans les 3 exemples donnés, le générateur de chauffage vraiment le plus efficace est la PAC, avec ses 200%, puis le convecteur électrique puis enfin le poêle à bois. Un classement rapide (un bon commercial de PAC) permettrait de dire que la PAC à un rendement de 200%, le convecteur électrique un rendement de 100% et le poêle à bois un rendement de 80%. Mais malheureusement il n’en est rien. Ah si la vie était simple…. Les exemples mettant en évidences les performances des moyens de chauffage électriques (directs : convecteurs, panneaux radiants, … ou indirects : PAC air/air, air/eau ou eau/eau) ne tiennent pas compte d’un paramètre essentiel : L’électricité n’est pas une énergie de base mais un vecteur. Ainsi, pour produire 1kWh d’énergie électrique, il aura fallu consommer bon an, mal an, 2kWh d’énergie primaire. Pourquoi ?
Tout simplement parce que l’électricité est générée à partir de turbines qui sont entraînées la plupart du temps par de la vapeur, qui elle-même est générée, directement ou indirectement par une énergie primaire.
Si nous considérons que pour chauffer de l’eau à partir d’un énergie primaire, nous avons un rendement de 90%. L’entraînement de la génératrice électrique à partir de la vapeur sera considérée performante si nous obtenons un rendement de 60%. Ainsi, nous avons un rendement moyen de 50%. Un véhicule motorisé n’a pas un rendement différent. Quand nous roulons avec notre voiture, globalement, nous avons un rendement, entre l’énergie mécanique restituée et l’énergie contenue dans le carburant, de 50% environ. Il en va globalement de même pour l’électricité. Avec une centrale thermique (gaz ou fioul) le rendement est de 50% (thermique). Pour une centrale nucléaire, je n’ai pas les chiffre exacts (merci à ceux qui lisent ces lignes et qui les ont de bien vouloir me les transmettre), mais pour fabriquer du combustible nucléaire, il en faut des kWh… nous admettrons un rendement de 50% également. Reportons donc les vrais rendements à nos trois exemples : Le poêle à bois : 80% -> 80% car nous n’utilisons pas d’autre énergie que celle contenue dans le bois de chauffage. Le convecteur électrique : 100% -> 50%. Et oui, tout de suite, ça calme. La PAC à COP moyen de 2, soit 200% -> 100%. Le coût du kWh pour le besoin de chauffage est différent d’une énergie à une autre.
Nous pouvons classer le coût des énergies ainsi :
| Energie |
Bois |
Gaz |
Fuel |
Electrique |
Gaz Propane |
| Coût/kWh |
0,05€ |
0,06€ |
0,08€ |
0,11€ |
0,15€ |
Si nous appliquons les rendements « conventionnels actuels » à chacun des types d’énergie, nous avons, au kWh restitué le coût réel suivant :
| Energie |
Bois |
Gaz |
Fuel |
Electrique direct |
Electrique Indirect (PAC) |
Gaz Propane |
| Rendement |
0,8 |
0,95 |
0,9 |
1 |
2 |
0,95 |
| Coût réel/kWh restitué |
0,062€ |
0,063€ |
0,088€ |
0,11€ |
0,055€ |
0,16€ |
Nous constatons que la pompe à chaleur (PAC) de notre exemple, n’a pas une si bonne performance que certains voudraient bien nous le faire croire… Bien sur, l’exemple a été donné pour une PAC « Air/Air » ou « clim. Réversible ». Les performances sont un peu meilleures pour les PAC « Eau/eau ». Cependant, les chiffres donnés permettent dans un premier temps de relativiser le coût d’une installation de chauffage à partir d’une PAC et de bien mesurer (terme à la mode) le vrai retour sur investissement, par exemple avec un chauffage au bois, bois bûche ou granulés. Mais nous n’avons pas terminé notre exposé. Passons maintenant à un aspect plutôt « global » de la problématique. Si chaque utilisateur d’un chauffage central conventionnel (gaz ou fioul) migre vers la PAC parce que le prix du gaz, du fioul (rayez la mention inutile) ne fait qu’augmenter, nous allons avoir tendance à consommer encore plus d’énergie « électrique ». Chaque hiver, maintenant, nous constatons que les jours les plus froids, nous battons le record de consommation de l’hiver précédent… Nos usines de production d’électricité ne sont pas extensibles. Nous ne pourrons pas consommer de l’électricité ainsi, sans souci de maîtrise. Même si une PAC consomme un peu moins d’énergie primaire qu’un chauffage au fuel ou au bois, nous devrons tout de même consommer presque l’équivalent… Au train où vont les choses, avec une consommation annuelle d’environ 500TWh (Terra = 10exp12) d’énergie électrique aujourd’hui et une progression de la consommation sur les 20 prochaines années à l’image de celle des 20 dernières années, nous consommerons 700 à 800TWh d’énergie électrique chaque année. Soit, 50% de plus. Nous avons déjà plus de 50 réacteurs nucléaires en France aujourd’hui, sommes-nous prêt à en avoir 25 de plus, sans compter les tranches de fin de vie qu’il faudra poursuivre faute de mieux ? Et tout cela, sans compter la migration des systèmes de chauffage conventionnels vers des PAC ! Et les gaz qui composent le système sont 1000 fois plus efficace pour l’effet de serre que les rejets automobiles… Alors, pourquoi cet engouement pour les PAC? Etes vous simplement au courant des niveaux de marge des installateurs de PAC? une PAC achetée par un installateur est revendue, posée et installée, entre 5 et 10 fois son prix. Pas mal comme boulot, non? Alors, l’équilibre mondial, les performances relatives, c’est déjà moins un souci, du moins pour le mercantiliste de base qu’est le chauffagiste “spécialiste” en énergies renouvelables qui pose 80% de PAC… ALPILLES SOLAIRES se tient à votre disposition, si vous souhaitez donner une orientation refléchie à votre projet. Un petit de mot de sympathie ne sera pas de trop si vous avec réussi à lire ce petit essai jusqu’au bout . Vos commentaires seront appréciés et si vous avez quelques remarques à formuler, nous en tiendrons compte le plus tot possible.
contact@alpilles-solaires.fr
F.MYKIETA, le 26/02/2008
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