Chauffage, ECS et électricité : les énergies fossiles définitivement enterrées ?

Les Pompes à chaleur au pied du mur des bâtiments collectifs

Après des années de communication sur leurs avantages en individuel, les fournisseurs de pompes à chaleur cherchent les solutions pour le collectif.

En collectif, l’installation d’une pompe à chaleur par appartement avec le groupe extérieur sur le balcon a été retenue par Côté Sud Promotion.

Le décret d’application de la RE 2020 paru début août dernier l’a confirmé : il sera quasiment impossible d’installer une chaudière gaz dans une maison individuelle, émissions de CO2 obligent. La pompe à chaleur devrait permettre de traiter la grande majorité des situations.

En revanche, en collectif, un répit est accordé pour quelque temps encore au gaz naturel. Mais d’ores et déjà se pose la question : après 2025, quelles solutions bas carbone retenir ?

Retard du thermodynamique

Il faut le rappeler : le retard du thermodynamique en collectif tient en partie à la dérogation de 15 % sur le niveau BBC de la RT 2012. Destinée à contourner l’obligation d’intégrer une part de renouvelables dans le calcul énergétique pour réduire les coûts de construction, par contrecoup, cette démarche négative a démotivé les industriels d’une recherche et développement.

François Deroche, président de l’Afpac, décline pourtant quelques pistes possibles. Parmi elles, des pompes à chaleur géothermiques eau/eau connectées sur une boucle d’eau tempéré alimentée par un réseau urbain ou une pompe à chaleur de type air/eau.

Une solution longtemps pratiquée en hôtellerie. Dans les logements, une petite Pac eau/eau produirait chauffage, rafraichissement et eau chaude sanitaire. Avantages : un système efficace et éprouvé, et l’individualisation des consommations d’énergie.

Des pompêes à chaleur sur les balcons

Autres solutions : une pompe à chaleur d’une puissance adaptée à l’ensemble des besoins de l’immeuble qui fournirait de l’eau chaude haute température, et son exploitation avec un module thermique dans chaque appartement pour orienter la chaleur vers le chauffage ou l’eau chaude.

On peut aussi coupler une climatisation simple (air-air) pour le chauffage et le rafraîchissement, avec une boucle tempérée qui alimenterait la petite pompe à chaleur d’un ballon thermodynamique dans chaque appartement.

Des promoteurs ont déjà retenu les pompes à chaleur sur un balcon ; mais l’investissement est lourd, et l’entretien pourrait s’avérer compliqué et d’un coût élevé. Parallèlement se posent les questions sur le choix des réfrigérants à la fin de la décennie, au regard de leur poids carbone, renforcement oblige : continuera-t-on avec des fluides chimiques à bas potentiel de réchauffement climatique (du type R-32) ou choisira-t-on des hydrocarbures tels que le propane (R-290), fluide naturel au GWP de 3 mais classé très inflammable (A3), voire le CO?  ?

Atouts et points de vigilance

Efficaces en construction individuelle, les solutions thermodynamiques pour le collectif reposent sur des conceptions classiques à adapter pour maîtriser les charges. La R&D en cours devrait faire émerger de nouvelles solutions techniques.

Chauffage au bois : seul ou accompagné

Si certaines régions climatiques s’accommodent du poêle, un industriel tente l’option de la chaudière.

Okofen surfe sur les thèmes de l’écologie pour proposer en construction neuve de moyen et haut de gamme une chaudière compacte à pellet adaptée à la RE 2020

Selon les simulations de la RE 2020, des maisons individuelles supporteraient un chauffage composé de radiateurs électriques épaulés par un poêle à granulés de bois. Leur technologie de combustion permet de les réguler et de maîtriser l’émission de chaleur. Les produits performants sont légion. En revanche, installer une chaudière bois est un défi d’une toute autre nature. Okofen vient de le relever avec un équipement complet et compact, la Pellematic Home.

Une coopération entre bureaux d’études

Selon Laurent Bestanti, co-gérant de la filiale française, cette référence a été travaillée avec le concours du bureau d’études Bastide-Bondoux et celui de la maison-mère autrichienne pour répondre au marché français neuf sous RE 2020.

À savoir : une puissance modulante de 3 à 10 kW, avec une maîtrise des températures par l’intégration d’un ballon tampon de 200 l, la possibilité de gérer deux zones de chauffage, une production d’eau chaude sanitaire par échangeur à plaques de 16 l/min., un rendement élevé (96,7 %), un gabarit compact (74 cm de profondeur, 92 cm de largeur et 145 cm de hauteur), une évacuation des fumées par ventouse, un silo à granulés intégré de 70 kg – soit un chargement hebdomadaire –, un cendrier pour un entretien mensuel…

Pour le marché de la construction individuelle

Cette toute-en-un n’est pas destinée à la distribution, explique Laurent Bestenti, mais spécifiquement au marché de la construction individuelle moyen et haut de gamme de 90 à 120 m².

L’objectif est de proposer une alternative à la pompe à chaleur qui réponde aux demandes des promoteurs – efficace sans perte d’espace –, des installateurs – une pose sans surprise – et des acheteurs – un équipement écologique, une assurance de confort, des charges réduites et peu de contraintes. Le lancement de cette initiative audacieuse sera donné sur le salon Be Positive en décembre.

Atouts et points de vigilance

Un équipement compact pour un bâti neuf très bien isolé, qui utilise un combustible biomasse à coût réduit et encore peu impacté par la spéculation sur les énergies ; une exploitation qui demande un entretien régulier.

Photovoltaïque : la toiture garde son style

Il aura fallu près d’une quinzaine d’années pour que les fournisseurs d’éléments photovoltaïques proposent des capteurs adaptés aux architectures locales. La faveur donnée à l’autoconsommation va-t-elle relancer ces équipements ?

L’offre de capteurs de teinte terre cuite doit permettre d’élargir le marché des énergies renouvelables en résidentiel individuel en zones classées.

Des éléments photovoltaïques de teinte terre cuite sur des toits de tuile. Si la chose paraît élémentaire, notamment pour apporter quelques objections aux arguments des architectes des bâtiments de France, elle a pourtant demandé des années pour figurer dans les catalogues des fournisseurs.

Edilians fait évoluer ses petits et grands modules déjà disponibles de teinte noire en versions rouge. Les puristes souligneront que le rendement des cellules a de ce fait chuté de 15 à 20 %, mais un premier essai est marqué. Il faut aussi souligner que cette initiative devrait être suivie.

En particulier, le fabricant américain Tesla doit au printemps 2022 arriver sur le marché du résidentiel avec un ensemble dit Powerwall composé de tuiles photovoltaïques en quatre teintes, batteries et gestionnaire d’énergie. Cette solution rendra ainsi possible la fourniture d’énergie renouvelable pour l’alimentation résidentielle et la recharge des véhicules électriques de la marque. Tesla promet une autonomie énergétique jusqu’à 80 % des besoins.

L’autoconsommation pour les ENR

Les règles de calcul de la RE 2020 font la part belle aux énergies renouvelables sous condition d’une autoconsommation. À ce titre, des choix techniques comme les capteurs solaires hybrides – photovoltaïques et thermiques – tels que ceux que DualSun développe depuis 2014 pourraient séduire.

L’énergie fournit par les panneaux de 1,8 m² proposés en puissance de 300 à 375 Wc peut de manière classique alimenter une pompe à chaleur couplée à un chauffe-eau solaire, voire, en collectif, un système solaire combiné. Des solutions thermodynamiques que les économistes ne manqueront pas de soumettre à une étude approfondie de retour sur investissement, mais qui présenteraient des coefficients de performance élevé au regard de l’énergie de réseau consommée.

Atouts et points de vigilance

La RE 2020 privilégie l’autoconsommation de l’énergie issue des solutions renouvelables. L’offre technique photovoltaïque est aujourd’hui mieux adaptée au bâti et aux usages de l’électricité, qu’il s’agisse du chauffage par pompes à chaleur ou de la mobilité électrique. Ces choix demandent un dimensionnement précis.

Gaz : quel avenir pour le biométhane et l’hydrogène  ?

Ces nouveaux gaz parés de vertus environnementales sont à l’écart de l’offre d’énergie. À terme, peuvent-ils s’y inscrire ?

En une dizaine d’années, la France s’est dotée de près de 1 200 méthaniseurs, dont un quart injecte sa production dans le réseau de gaz naturel.

Cet été, les textes relatifs à la RE2020 ont confirmé que seul le collectif conservait un potentiel de marché pour le gaz… jusqu’en 2025. Pourtant, depuis la fin des années 2000, les gaziers disent être capables de proposer les combustibles à même de parer toute critique : le biométhane, des gaz de synthèse, et l’hydrogène.

Quels sont les intérêts de ces nouvelles solutions ? Concernant le biogaz, il s’agit d’extraire les molécules de méthane des matières organiques en les donnant à digérer aux bactéries dans un réacteur ; on pense aux effluents d’élevages ou aux déchets alimentaires… Le gisement annuel de matières est évalué à quelque 40 millions de tonnes. À la faveur du tri des déchets, en 2050, il pourrait être développé pour produire un volume annuel de combustible de 90 à 150 TWh… à comparer aux 450 TWh/an issus de la consommation de gaz naturel fossile.

La production de gaz de synthèse à partir de végétaux reprend les vieux principes des usines à gaz de ville, les pollutions en moins ; quatre sites européens sont en projets. Quant à l’hydrogène produit par électrolyse, il devrait se développer en parallèle des énergies renouvelables photovoltaïques ou éoliennes pour lisser la production, ainsi qu’en marge des sites nucléaires. Il fait actuellement l’objet d’un enjeu industriel majeur.

Une faible empreinte carbone

L’impact de cette nouvelle industrie du gaz est aujourd’hui limité. On compte 1 200 méthaniseurs, dont un quart injecte sa production dans les réseaux de gaz ; le reste est transformé en électricité. On dénombre 336 sites d’injection (contre 6 en 2014). Par ailleurs, 1 200 projets de sites de méthanisation sont en attente d’autorisation ; traditionnellement, deux tiers voient le jour.

De fait, le parc de méthaniseur suit une croissance forte, et les capacités d’injection et le volume injecté aussi. En 2020, 0,3 TWh étaient injectés, et fin novembre dernier, ce volume avait triplé et atteint 1 TWh. Pour sa part, GRDF maintient ses objectifs : plus de 70 TWh en 2030 et 330 TWh en 2050. De quoi couvrir les besoins en résidentiel.

Quels sont les atouts de ces nouveaux gaz ? Principalement, leur faible empreinte carbone. Selon l’outil de mesure employé, le biométhane affiche 23 ou 44 g de CO2/kWh, à comparer au 230 g du gaz naturel. Ainsi, à moyen terme, la filière gaz pourrait-elle ainsi faire son retour en résidentiel ?

Atouts et points de vigilance

Après le biogaz il y a dix ans, les industriels se lancent dans les projets de production de gaz de synthèse et d’hydrogène. Ces combustibles bas carbone inscrits dans une économie locale et circulaire alimenteront des générateurs adaptés pour fournir la chaleur en résidentiel.