Froid, énergie, chauffage

On en entend parler partout ces derniers jours : la vague de froid. Ce froid implique beaucoup de chose : sans-abris, état des routes, etc. Un des secteurs qui en souffre aussi est celui de la fourniture d’électricité.

Le chauffage électrique ça sert à réchauffer les poissons des rivières

Belle coïncidence, le froid arrive l’hiver quand les jours sont assez courts. Les besoins de chauffage sont donc au maximum quand les besoins d’éclairage le sont aussi. La France détient le record européen des ménages chauffés à l’électricité, environ 30% des ménages français se chauffent par ce vecteur énergétique. Pendant qu’en France on continue à autoriser des constructions neuves de ce type, d’autres pays l’ont purement et simplement interdit, on peut citer le Danemark. En Suisse, c’est partiellement interdit.

Il faut savoir que le rendement d’une centrale nucléaire est de l’ordre de 33%. Cela signifie qu’un tiers de l’énergie est effectivement transformée en électricité, les deux tiers restants sont rejetés dans l’environnement. 80% de l’électricité produite en France l’est par la filière nucléaire. Ainsi, pour chauffer ces 30% de foyers français, on chauffe nettement plus l’environnement qu’autre chose. Au doigt mouillé, on peut dire que pour 100 joules de chauffage dans une maison chauffée à l’électricité, un peu plus de 160 joules sont rejetés et chauffent les oiseaux et les poissons.

Le problème du réseau

Un autre aspect des choses aggrave la situation. En France, il y a de forts déséquilibres entre les zones de productions d’électricité et les zones de consommations.

Carte des centrales nucléaires françaises. Crédit : Sting & Roulex 45 CC By SA
Carte des centrales nucléaires françaises. Crédit : Sting & Roulex 45 CC By SA

Cette carte ne représente que les centrales nucléaires. Grossièrement, le nucléaire c’est 80% de ce qui est produit , le reste c’est moitié-moitié entre les barrages hydroélectriques et les centrales à fioul, charbon et gaz. On remarque assez vite que la répartition des centrales nucléaires est loin d’être homogène sur le territoire français. Il y a des zones avec une forte concentration de réacteurs ; les vallées du Rhône et de la Loire par exemple. On est allé chercher une source froide où il y en avait : les cours d’eau. Comme dit précédemment, une centrale nucléaire sert avant tout à réchauffer l’environnement. On en trouve aussi quelques-unes au bord de la Manche, il y avait de la place et peu de dégâts collatéraux sur le tourisme (amis nordistes et normands, je m’excuse pour cette vacherie).

Le problème réside dans l’acheminement de l’électricité, celle-ci est produite à un endroit et est acheminée par le réseau vers les sites de consommation. Plus le réseau doit faire passer d’électricité, plus il chauffe ; plus il est au bord de la rupture. En effet, si j’augmente le courant électrique dans un câble, celui-ci chauffe et se dilate. Ainsi l’hiver quand les câbles à très haute tension sont très sollicités, ils se dilatent plus qu’à l’accoutumé. En se dilatant, ils se rapprochent du sol, au contact du sol il se produit un court-circuit et tout le réseau tombe. En 2003, ce procédé a privé 56 millions de personnes d’électricité ; une première ligne disjoncte au passage d’un col dans les Alpes, mettant en surcharge une seconde sur un autre col ; le réseau italien tombe.

En France, il y a principalement deux zones qui souffrent de cette situation : le grand ouest avec comme extrême la Bretagne et la Côte d’Azur. Deux régions, mais deux raisons pas complètement identiques.

La Bretagne est une région plus densément peuplée que la moyenne française. On y trouve des industries consommatrices d’électricité, quelques grandes agglomérations ; la région a une demande conséquence d’électricité. Prenons une ville comme Brest, elle est située à 230 kilomètres du plus proche site de production d’électricité – dont la production ne soit pas assimilable à de l’erreur statistique – il s’agit de la centrale à fioul et charbon de Cordemais. La plus proche centrale nucléaire est à 340 kilomètres. Le réseau peine vraiment à soutenir la charge lors de ces périodes de fortes consommation. Pour tenter de diminuer le problème, un projet de centrale au gaz est à l’étude dans le Finistère.

Sur la Cote d’Azur, le mécanisme est un peu le même ; forte densité de population donc importante demande. Les sites de productions sont moins éloignés. En revanche, le transport d’électricité ne se fait ici que le long de la cote sur une ligne. Un projet de ligne à travers le Vercors est gelé par des oppositions environnementales. La distance est moins grande, mais le nombre de ligne est plus problématique.

Alerte orange

La situation est telle que cette semaine la Préfecture de Bretagne publiait un communiqué de presse parlant d’alerte orange EcoWatt. Il s’agit de demander aux habitants de le Bretagne de freiner leur consommation d’électricité. Le gestionnaire du réseau (RTE) en est à freiner ses clients pour pouvoir maintenir le service.

Situation problématique

Récement je visitais un appartement en France. Une construction neuve chauffée à l’électricité. J’ai posé la question quant aux performances thermiques du bâtiment ; classe D m’a-t-on répondu. On sait faire – sans que le surcoût soit exorbitant – le même logement mais avec une consommation trois fois inférieure.

En France, on a fait le choix de privilégier le chauffage électrique des locaux. Lors des périodes de fortes consommation, le réseau (production, distribution) arrive à ses limites. Si rien n’est fait il y a fort à parier que des coupures dans le réseau arriveront tôt ou tard.

Situation problématique, alors que des solutions existent : renforcement des normes sur les constructions neuves, aides à la rénovation, incitation à chauffer autrement (PAC, bois, réseau de chaleur, etc), etc.

Un truc m’échappe, ou pas.

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9 réflexions sur “Froid, énergie, chauffage

  1. Exact mais la RT2005 et bientôt 2012 pénalise l’utilisation de l’élec pr le chauffage.
    Pour la construction neuve qui est en D, c’est à ce demander si ils respectent la réglementation.
    Les PAC consomment aussi beaucoup plus quand il fait froid leur rendement chute.
    Pourquoi la Bretagne ne subventionne pas des moyens de chauffage autre que électrique?

    Assez s’accord ac ce que tu dis. Chaque année la même chose et jamais de solution, on dirait…

    1. Je me suis aussi posé la question. Je ne connais pas assez la RT ; je vis en Suisse, je connais les normes appliquées en Suisse. Le COP des PAC chute avec la température, certes, peut-être faut-il voir dans du matériel cité par Claude ici même.

      Pour les subventions, se seraient bien évidement une très bonne idée.

  2. Pour abonder dans le sens de cet excellent article et alimenter encore un peu plus la reflexion sur le chauffage électrique, on pourrait aussi mentionner la notion d’exergie, ou qualité de l’énergie.

    La chaleur est un déchet énergétique. Si vous voulez vous débarasser d’énergie que vous avez en trop, vous allez en faire de la chaleur (c’est ce qui se passe avec des freins : l’énergie cinétique est transformée en chaleur par frottement, le vélo ralentit). Si vous transformez une énergie en une autre, une partie de l’énergie investie se perd sous forme de chaleur (le rendement mesurant le pourcentage de ce qui ne se perd pas).

    Le travail mécanique (l’huile de coude, si vous voulez) est une énergie plus noble que la chaleur. On peut faire des choses plus intéressantes avec du travail qu’avec de la chaleur. Si l’on veut dégrader l’énergie, il est très facile de transformer du travail en chaleur (on frotte, et tout le travail part en chaleur) ; on peut aussi anoblir la chaleur en travail, mais là, au prix de grosses pertes (c’est le cycle de Carnot qui nous dit combien on perdra au minimum).

    L’électricité est la reine des énergies. Avec la chaleur on chauffe des trucs, avec le travail on fabrique ou on déplace des choses ; avec l’électricité, on peut faire des calculs dans de la matière ! On peut aussi transformer l’électricité en travail mécanique avec des rendements de l’ordre de 97%. Dans une centrale nucléaire, le coeur produit de la chaleur, qui est convertie (avec pertes) en travail mécanique dans des turbines, qui entraînent des générateurs qui transforment (avec pertes) ce travail en électricité. Ces deux anoblissement successifs sont la cause du rendement de 33% cité par Ludo.

    Dans cette perspective, transformer l’électricité en chaleur, c’est faire avec de l’énergie ce que l’on ferait avec de la matière en brûlant les tableaux du Louvre pour se chauffer, ou en utilisant des médicaments comme lest. Techniquement, rien ne vous empêche de de le faire, mais ça n’en devient pas une stratégie intelligente pour autant.

    Une solution possible à long terme serait (après avoir lâché Ludo sur les constructions qui n’ont pas un triple A en isolation thermique) d’équiper les immeubles avec piles à combustible qui produiraient localement l’électricité consommée par le bâtiment ; la chaleur produite alimenterait un circuit de refroidissement (du point de vue de la pile) et de chauffage (du point de vue des appartements), ce qui permettrait de jouir de pratiquement toute l’énergie investie dans la pile (c’est ce que l’on appelle co-génération). Pour le combustible, biomasse ou carburant raffiné à partir de végétaux replantées de façon à fermer le cycle du carbone. On continuerait l’exploitation du pétrole, mais pour en faire du plastique, pas pour le brûler (détruire des molécules aussi riches de potentiel pour en soutirer de l’énergie est une idiotie de même calibre que de dégrader l’électricité en chaleur). C’est probablement la meilleure solution pour exploiter l’énergie solaire, qui est en dernière analyse la source réelle de l’énergie de ce schéma (puisque c’est elle que l’on transforme en plante), en lissant les variations de production dues à la météo et en résolvant le problème du stockage. Arrivés à ce stade, le goulet d’étranglement devient l’exploitation des sols, et l’eau potable, dont quelque chose comme 95% part dans l’agriculture.

  3. Il est certain que le chauffage électrique représente une pression importante sur le réseau électrique. Chez nous au Québec, où nous abusons probablement de ce mode de chauffage, 70% des ménages chauffent avec des plinthes à résistance électrique, ce qui représente à la pointe environ 11 000 MW et une consommation globale de 30 TWh en saison hivernale (pour 4 millions de clients). Cependant, notre cas est sans doute unique et n’est pas transposable à l’étranger (voici la paradoxale défense du chauffage électrique par notre distributeur local: http://www.hydroquebec.com/developpementdurable/documentation/pdf/options_energetiques/ges_chauffage.pdf )

    Évidemment, le climat dans l’Hexagone est moins rigoureux qu’ici (il fait un agréable -12°C au moment d’écrire ces lignes 🙂 ) et plutôt que de réchauffer les poissons, nous leur fournissons plus d’eau, mais la pression sur le réseau de transport n’est pas un facteur. Au contraire, le réseau est plus sensible aux pointes estivales puisque le facteur limitant est la capacité thermique des lignes de transport et des transformateurs de puissance.

    À lire le texte de Ludo, j’ai plutôt l’impression que le principal problème du chauffage électrique en France est la mauvaise adaptation du parc de logements à un climat plus froid. La solution est simple: normes de construction plus sévères, programmes d’isolation (toits et sous-sols), remplacement des fenêtres et installation généralisée de thermostats électroniques. Au final, ce genre de programmes coûteront moins cher que la construction et l’exploitation de nouvelles centrales de pointe.

    Quant au commentaire de Florent, je voudrais lui rappeler que les PAC pour climat nordique existent et qu’elles sont relativement efficaces à des températures de l’ordre de -10° à -20°C (par exemple la PAC Acadia a un COP de 2,0 à -17°C/0°F http://www.energyideas.org/documents/Factsheets/PTR/AcadiaHeatPump.pdf ). D’autres modèles sont parfaitement adaptées au climat nord-américain, alors je ne vois aucune raison de ne pas les recommander pour le climat de l’Europe occidentale.

    1. Bonjour Claude,

      Tu as des chiffres sur le niveau moyen de consommation (au mètre carré) d’un foyer québécois ? Et des chiffres sur les normes en vigueur au Québec ?

      1. Salut Ludo,

        Tel que demandé, j’ai fait quelques recherches pour trouver une série de documents pertinents. Voici ce que j’ai trouvé:

        1) Voici un lien sur les statistiques les plus récentes en matière de consommation électrique des résidences au Québec et leur évolution entre 1990 et 2009. Il s’agit d’une série assez complète de 41 tableaux qui devraient répondre à la plupart des question sur la consommation d’énergie dans le secteur résidentiel au Québec.

        2) Données historique depuis 2000 des degrés-jour chauffage (18°C) pour Montréal (zone A) et Québec (zone B).

        3) Prévision de la demande d’énergie et de puissance en pointe pour 2011-2020, en date du 1er novembre 2011 (pages 7 à 13 du PDF)

        4) Pour ce qui est des normes de construction, voir le règlement sur l’économie d’énergie dans les nouveaux bâtiments.

        5) Voir aussi un guide d’achat pour le consommateur soucieux d’acheter une maison à la norme Novoclimat, qui intègre les meilleures pratiques actuelles en matière d’isolation.

        6) Potentiel technico-économique d’économie d’énergie électrique pour les secteurs résidentiel, commercial et institutionnel (CI) et agricole, 2010.

        Juste à titre d’exemple, la consommation de mon logement « tout à l’électricité » (~80,3 m², 3 chambres à coucher dans un immeuble de 3 étages construit vers 1930) s’est chiffrée à 12730 kWh entre le 26 octobre 2010 et le 25 octobre 2011. Au cours de la période, la ville de Québec a enregistré 4764,7 DJC (18°C) pour une consommation de 158,5 kWh/m².

  4. Concernant les logements, il existe déjà des normes, des labels et des aides financières.

    Les normes sont de plus en plus exigeantes mais je ne sais pas si elles le sont vraiment par rapport à ce qui se fait dans d’autres pays. Il faut aussi savoir que les contrôles sont extrêmement rares. Les professionnels ne sont généralement pas malhonnêtes mais une part non négligeable est mal informée (exemple récent d’un archi qui découvrait la RT2000…) et il peut toujours y avoir des problèmes dans la mise en œuvre. Bref, si on regarde ce qui imposé par la RT, on peut se dire que la réalité est « autour de ça » mais pas forcément meilleure.

    Les labels, qui doivent inciter les ménages à occuper des logements plus performants (et donc inciter les constructeurs à être plus performants), sont très peu utilisés : ils sont trop nombreux, peu compréhensibles et coûtent chers. Une harmonisation est prévue mais il sera toujours nécessaire de distinguer les certifications concernant la consommation et la qualité environnementale par exemple.
    Une harmonisation des certifications professionnelles (pour que les clients puissent choisir une entreprise compétente) est également en cours.

    Les aides financières sont essentiellement des prêts à taux zéro, pour la rénovation ou l’acquisition de logements. Elles ont tendance à disparaître ou à être fortement réduites, notamment à cause du plan de rigueur (désolé, je ne me souviens plus de ce qui a été supprimé).
    Leur efficacité est contestable, en particulier pour la rénovation : même si ce n’est pas tout de suite, il faudra payer l’intégralité des travaux un jour. Il y a un an, c’était très bien lorsque 0,6% des logements éligibles d’un territoire avaient fait l’objet d’un écoPTZ..

    Il existe aussi des « vraies » aides financières (hors PTZ), notamment sur le social et sur certains matériels (qui ont tendance à voir leurs prix augmenter du montant de l’aide…).

    Certaines collectivités accordent des aides pour les EnR, je suppose qu’il doit y en avoir en Bretagne.

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