Synthèse

 A travers ce blog j'ai essayé d'expliquer ma démarche étape par étape pour travailler sur les dépenses énergétiques de mon habitation. C'est un projet que j'ai démarré en 2013 et qui arrive à un certain aboutissement début 2021.

J'ai essayé de présenter de façon factuelle les gains, avantages, coûts de chacune des étapes. Le chemin n'a pas été unique j'ai ainsi quitté le chauffage électrique pour le chauffage gaz puis je suis revenu plus tard avec une pompe à chaleur électrique.

Da ma démarche je n'ai pas quantifié les aspects liés à l'isolation, c'est une démarche également très importante et complémentaire. Mon approche est de comparer ici différentes solutions pour un besoin constant en travaillant sur les consommations d'énergies. Au fur et à mesure du chantier de mon habitation j'ai prêté attention à améliorer ce qui pouvait l'être en isolation mais cela reste assez marginal car la maison avait initialement une isolation correcte (fenêtres récentes, vide sanitaire sur hourdis polystyrène, isolation toiture, etc). 

Au fur et à mesure des années les usages évoluent, la famille s'agrandit, la météo est différentes d'une année à l'autre. Il restera compliqué d'avoir une démarche parfaitement scientifique et quantitative face aux usages de l'habitation.

La solution à laquelle je suis arrivé n'est pas unique et j'ai combiné plusieurs systèmes : pompe à chaleur électrique, photovoltaïque, bois, solaire thermique et gaz.

Partant d'un besoin annuel de 15200kWh pour le chauffage et de 1800kWh pour l'ECS, j'ai regardé l'évolution du besoin de chauffage sur les différents mois de l'année.

Le solaire thermique représente un apport assez constant sur les différents mois de l'année, il va donc principalement répondre au besoin lié à l'eau chaude sanitaire. La production photovoltaïque augmente de façon importante l'été et se réduit significativement l'hiver. Il est intéressant de voir que la combinaison PAC + photovoltaïque permet de couvrir le besoin de chauffage sur les saisons intermédiaires (mars et octobre).

J'ai regardé à chacune des étapes, l'évolution de la consommation d’énergie primaire (avec les énergies renouvelables et celle consommée depuis les réseaux), le taux d’énergie renouvelable.  Le taux d’énergie primaire correspond à l'efficacité énergétique globale (38% correspond à 62% de pertes liées à la production), le coefficient de conversion sur énergie primaire correspond à la production totale pour l’énergie consommée (pour 1 kWh consommé sur le réseau électrique il faut avoir produit 2,58 kWh).

La facture représente le coût des consommations d’énergies annuelles pour une besoin total fixe en prenant en comptes les abonnements et les tarifs des énergies en décembre 2021. Les émissions de CO2 sont calculées à chaque étape en kg/an.

Table 1 : Gains des différentes étapes

Le besoin en énergies primaire atteint en incluant les énergies renouvelables produites et consommées localement 51% de la valeur initiale. Ce premier constat montre qu'une vision complètement centralisée de la production d'énergie amène à une inefficacité énergétique considérable. A contrario, le message ne saurait être de dire qu'il est envisageable d'atteindre une autonomie de 100% et de se passer des réseaux. Ce type de solution nécessiterait de surdimensionner l'installation pour couvrir les besoins sur les mois d'hiver, de plus économiquement le montant de l'investissement n'aurait plus aucun sens.

Le besoin en énergie primaire consommée représente la part restante consommée sur le réseau et le bois. Le rapport kWhep/m² représentente la qualité de l'habitation en intégrant ses consommations d'énergies primaires sur les réseaux ramenée à sa surface en intégrant tous les usages : chauffage, ECS, usage domestique (contrairement au DPE qui ne considère que le chauffage et l'ECS). C'est le critère utilisé pour le label BBC [lien]. 

Le rapport sur énergie primaire donné par www.effinergie.org est de 0,6 kWhep  / kWh bois. Le rapport atteint est de 17,6 kWhep/m², le seuil pour le label BBC rénovation est de 80x0,9 soit 72 kWhep/m².

Aussi, le besoin en énergie primaire consommé est réduit de 88%. Par rapport aux énergies consommées sur les réseaux (sans le bois), le poids de la demande est réduit de 92% c'est à dire par rapport à la production nécessaire (nucléaire, centrale thermique, etc). Une généralisation de ce type de profils de consommation amènerait à une concentration de la demande sur les mois d'hiver. L'utilisation de la pompe à chaleur par rapport à un système électrique simple permet néanmoins de faire diminuer cette consommation même sur les mois d'hiver. Il faudrait étudier de façon plus générale si la consommation globale serait amenée à augmenter en cas de conversion massive de chauffage gaz en pompe à chaleur électrique.

En ne considérant que le système 100% électrique et le couplage PAC et photovoltaïque, la courbe de besoin moyen journalier en fonction de l'année est considérablement réduite. Ceci laisse à penser que dans le cas de généralisation massive des pompes à chaleur électrique, il serait possible de replacer également une partie du chauffage au gaz sans augmenter la demande de production d'électricité même en hiver.

La part de l'énergie renouvelable est passée de 25 à 100%. Comme nous le verrons plus tard, ce seul critère pourrait être réalisé simplement par le choix d'un fournisseur d'énergies renouvelables. La décomposition des énergies renouvelables permet d'évaluer la contribution relative de chaque solution, en tête la pompe à chaleur et le photovoltaïque :

La fraction d’énergie primaire en incluant les énergies renouvelables atteint 94%, c'est à dire que la part de pertes totales liée à la production d’énergie ne représente plus que 6% de l’énergie consommée contre 62% initialement. Le coefficient sur énergie primaire correspondant est de 1,07.

La facture liée aux consommations d’énergie annuelle est réduite de 3400€ à 615€, soit un rapport de 5,5. La facture équivalente avec une chaudière gaz est intermédiaire à 1900€, gain d'un facteur 3 par rapport à cette référence.

Enfin les émissions de CO2 sont réduites de 3400 kg/an à 352 kg/an soit un facteur de 9,6. Sur 20 ans cela représente 61,5 tonnes de CO2 économisées. L’économie de CO2 représente un gain de 21000 km/an en considérant une voiture qui aurait une émission moyenne de 140 gCO2/km (pas question d'utiliser cet argument pour rouler plus en voiture, la comparaison permet de donner un ordre de grandeur de comparaison).

Les données que j'ai affichées au fur et à mesure de ce blog sont issues en bonne partie de dimensionnement. Je tacherai de donner une version mise à jour au bout d'une année de fonctionnement sur les grandeurs les plus pertinente (taux de chauffage PAC par rapport au gaz, production photovoltaïque, électricité revendue). Cependant même si l’enregistrement de données est nécessaire pour valider les hypothèses de dimensionnement, elles auront également des spécificités liées à l'usage, au climat, etc.

Des réglages et des optimisations seront également envisageables mais le message général devrait rester le même.

En somme il est possible d'optimiser la consommation énergétique d'une maison des années 80 avec une isolation correcte. On atteint une valeur de consommation d’énergie primaire 4 fois meilleure que le label BBC rénovation.

 

L'investissement global lié à l'installation n'est pas évident à percevoir dans mon cas à cause des différentes étapes mais aussi de l'autoconstruction que j'ai pu réaliser. Cependant j'ai regardé l'aspect retour sur investissement à chacune des étapes du projet. L'idéal serait de réaliser une installation complète équivalente en une seule fois. 

Sur un cas d'une maison avec un chauffage entièrement électrique et une facture annuelle de 2000€. J'ai estimé le coût d'installation à 26 000€ (avec main d'oeuvre et aides déduites) pour un système composé de :

- pompe à chaleur air/eau,

- système de chauffage central complet,

- solaire thermique & chauffage piscine,

- photovoltaïque & batterie

Le gain estimé est de 1400€/an. En tenant compte d'une augmentation annuelle du prix de l'électricité. Le gain moyen annuel sur 20 ans est de 2500€. Soit un temps de retour sur investissement de 10,5 ans.

Cependant chaque situation est différente et nécessite une étude détaillée pour évaluer les solutions les plus pertinentes par rapports aux besoins, à la configuration de l'habitation, aux aides possibles, etc. 

Le prix des frais d'installation est un paramètre fondamental dans la rentabilité d'un projet. Le gouvernement ouvre une voie intéressante face au manque d'artisans RGE. Il s'agit d'une auto-qualification validée par une expertise externe après réalisation du chantier [lien, lien]. Si les artisans se forment correctement cela peut permettre de limiter des surfacturations d'installation, comme on le voit parfois dans le photovoltaïque, avec une offre plus importante

Si la part de l’énergie renouvelable critère était le seul objectif, le fait de passer à un fournisseur d'énergie renouvelable aurait suffi. Dans le tableau ci-après j'ai calculé les gains apportés par cette solution "simple" et facile à réaliser :

Table 2 : Gain apportés par un fournisseur d’énergies renouvelables.

Les gains en CO2 sont très significatifs. L'impact sur la facture est bien sûr très limité puisque la consommation reste identique. En intégrant les données du fournisseur et ayant estimé un coefficient de conversion sur énergie primaire à 1,52 pour l'énergie renouvelable, l'impact sur l’énergie primaire consommée est assez significatif. En particulier dans la configuration électricité & gaz renouvelable où la consommation sur énergie primaire représente moins de 37% par rapport au cas de référence 100% électrique. Cette démarche est intéressante individuellement car elle permet de valoriser une filaire de production d’énergies renouvelables sans investissement et sans travaux. Par contre le gain de consommation d’énergie primaire n'est pas valorisable au niveau de l'habitation. Cela poserait un problème de certification si l'expertise d'un bâtiment dépendait du choix du fournisseur d'énergie. Pourtant d'un point de vue physique il pourrait être légitime de le revendiquer.