Le coût de l'énergie thermique

Le prix payé par les français pour le kWh thermique rendu dans leurs pièces de vie diffère selon le type de générateur de chaleur adopté. Ce générateur peut être privatif ou collectif, il peut, au sein d'une même chaufferie tirer son énergie d'un combustible, de l'électricité ou de ces deux sources à la fois. Cette chaufferie peut aussi générer une partie de l'énergie thermique produite en prélevant celle-ci dans son environnement (ENR). Les coûts d'élimination du CO₂, la plus grande rareté du fioul ainsi que l'indexation du prix du gaz sur le fioul vont inévitablement faire monter les prix des énergies primaires basée sur la combustion et particulièrement celle du fioul. Dans le cas où le générateur de chaleur tire son énergie uniquement de l'électricité comme cela est le cas avec les convecteurs électriques (effet Joule) ou avec une pompe à chaleur (PAC) du type compresseur, le prix de revient du kWh thermique est fonction du coût de l'électricité, le fluide le plus noble, mais aussi le plus onéreux). L'évolution erratique des prix du fioul rend l'étude comparative (voir figure 2 ) entre le prix de revient de la chaleur avec le fioul et l'électricité difficile à faire. La notion de chaine énergétique a une influence prépondérante sur le prix de revient réel de l'énergie thermique rendue dans les pièces de vie. Cette influence es prépondérante non seulement au niveau de la production mais aussi au niveau de la consommation. Le pire des exemples permettant de mettre en valeur l'importance des chaînes énergétiques est probablement celui d'un particulier équipé d'un chauffage électrique par convecteur alors que l'électricité qu'il consomme est produite par un moteur diesel entraînant un alternateur. Mauvaise à la fois à production et à la consommation, le prix de revient réel  du kWh thermique rendu dans les  pièces de vie est dans ce cas environ 30 fois supérieur au coût de l’énergie thermique obtenue par la combustion directe du pétrole.

Figure 1     Attention!

Ces courbes ne permettent pas de comparer le prix de ces énergies entre elles. Elles comparent seulement l’évolution des prix de chacune de ces 3 énergies à partir de 1997. En pratique bien que le prix de l'électricité n’ait augmenté que d'environ 15% depuis cette date, l'énergie électrique reste la plus onéreuse (avec le propane) devançant sensiblement le fioul. Pour prendre connaissance avec plus précisément de l'évolution du prix de vente du gaz et de l'électricité dans les différents pays européens dans l'industriel et le domestique entre 1991 et 2007 consulter le site de l'observatoire de l'énergie

La chaleur d'origine électrique

Le véritable prix de revient du kWh électrique d’origine nucléaire en France n'est pas bien connu. Il serait compris entre 2,8 et 4,5 cts d’€ par kWh. Cette fourchette importante s'explique par le fait que le prix de l’électricité à la sortie de la centrale nucléaire devrait couvrir l'ensemble des coûts d’exploitation, d’installation de la centrale, l’achat du combustible nucléaire, (uranium), le gestion des déchets, ainsi que la mise hors service future des réacteurs et leur démantèlement avec remise de la nature à l'identique (facteur qui a, à l’évidence été négligé) en passant par les assurances, les amortissements et les intérêts sur le capital. Le prix de revient  du kWh électrique d'origine nucléaire en Suisse et divulgué par ce pays tient compte de ces paramètres et serait proche de 3,5 cts d’€ par kWh.  Une provision est en effet placée sous la surveillance de la Confédération est constituée pour faire face au démantèlement des centrales nucléaires après usage. Le prix du kWh d’origine hydroélectrique serait proche en suisse comme en France de cette fourchette haute de 4,5 cts d’€ par kWh. L’électricité éolienne a un prix de revient nettement plus élevé évalué entre 14 et 35 cts d’€ par kWh, tandis que celui de l’énergie photovoltaïque avoisine une fourchette comprise entre 45 et 95 cts d’€ par kWh. Seul le rachat par l’EDF de l’énergie photovoltaïque à des taux artificiellement élevés permettant de maintenir cette filière. (Ce taux est voisin de 30 cts d’€ le kWh augmentant si les panneaux son intégré au bâtiment et aussi selon la région). On ne connait pas encore le prix de revient de l'électricité d'origine marémotrice générée par les hydroliennes. On peut espérer avoir un premier retour de l'EDF à ce sujet fin 2012 suite à l'expérimentation du premier parc de 4 hydroliennes de 500 kW installé au large de l'île de Bréat.

Toutes ces productions d'énergie électriques étant confondus au sein d’un même réseau le prix de vente à l'utilisateur français du kWh électrique est fonction de chacun des prix de revient respectifs ci-dessus au prorata de leur importante.

Il était de l’ordre de 14 cts d’€ aux heures pleines et 8 cts d’€ la nuit aux heures creuses en 2010. On estime qu’il pourrait augmenter de 50% d'ici 2020 soit pour finir une augmentation annuelle relativement raisonnable limitée à 5% . 

Il est influencée par 3 facteurs principaux:

1) Le coût plus important des énergies électriques d'origine renouvelables

2) Le coût du respect des recommandations de l'ASN relatif à la sécurité. Il serait dangereux pour la sécurité de la filière nucléaire qu'une concurrence trop vive s’installe entre les fournisseurs afin de faire baisser les prix au détriment de la qualité des centrales nucléaires

3) Une prise de conscience que le démantèlement en fin de vie du réacteur et la remise de la nature à l’identique augmente notablement le prix de revient réel de l'énergie électrique d'origine nucléaire qui est probablement plus proche de 7 cts d’€ que de 4,5 cts d’€ (Ou ce qui revient au même 45 € le MWh) 

Cout réel de la chaleur selon la chaîne énergétique utilisée

La pire des chaînes énergétiques est celle consistant à générer de l'électricité par la combustion des combustibles fossiles avec des installations telles que les turbines à gaz ou pire encore les moteurs diesels entraînant un alternateur. Non seulement le rendement de ces chaînes énergétiques est mauvais (proche de 30%,) avec un coût du kWh électrique obtenu élevé voisin de 20 à 30 cts d’€ par kWh, mais il devrait encore augmenter en raison des quantités importantes de CO2 générées lors de la production qu'il faudra bien éliminer avec un coût de l'élimination voisin de 80 € la tonne de CO2 stocké.

La chaîne énergétique du chauffage électrique par effet Joule n'est guère meilleure. Le coût pour l'utilisateur du kWh thermique  obtenu avec l'effet joule (convecteurs électriques équipé ou non d'un dispositif de stockage d'énergie interne ou soufflantes électriques) qui converti 1 kWh électrique en 1 kWh thermique est celui qui lui est facturé pour l'électricité (14 cts d’€ aux heures pleines et de 8 cts d’€ la nuit aux heures creuses en 2010) et il serait temps que les publicités mensongères cessent à ce sujet et qu'une action sociale soit engagée très rapidement dans le cadre de la précarité énergétique des immeubles anciens mal isolés chauffés par effet Joule

Le coût du kWh thermique obtenu avec le chauffage thermodynamique par pompe à chaleur à compresseur est très intéressante pour le portefeuille de l'utilisateur. Il est en grande partie fonction du COP de la pompe à chaleur. L'estimation consistant à diviser le prix de vente à l'utilisateur du kWh électrique par le COP de la pompe à chaleur pour évaluer le prix de revient du kWh thermique obtenu avec cette dernière est proche de la réalité sur le long terme. Par exemple avec un kWh électrique à 12 cts TTC, le kWh thermique avec une pompe à chaleur aquathermique ayant un COP moyen de 4 sera proche de 3 cts pour l'utilisateur. Les économies réalisées avec une PAC aérothermique en relève sont moindres (COP de 3)

La combustion

Le bois

On ne peut évidemment aborder cette partie sans parler du bois, le combustible le plus ancien et encore très répandu dans le monde en raison de son faible prix de revient. Avec  un prix de 230 €/tonne livré en vrac par camion "citerne" de plus de 5 tonnes le prix de revient du bois livré sous forme de pellets est intéressant. Les chiffres ci-dessus situent en effet le prix de l'énergie thermique type pellet à 0,0368 €/kWh alors que celui du fioul est voisin de 0,1€/kWh, soit un prix du kWh pellet environ 60% moins cher que le le prix du kWh fioul. Le bois a aussi une connotation écologique favorable par le fait que lorsqu'on ne brûle pas plus de bois qu'il n'en repousse on est dans le cadre d'une exploitation durable. On admet aussi que le bilan carbone du feu de bois est considéré comme équilibré dans la mesure où il semble admis que la combustion du bois ne génère pas plus de dioxyde de carbone que n'en génère la même quantité de bois qui se décompose lentement dans la forêt. La formation de CO2 est alors la même mais étant donné qu'elle est plus rapide le bilan carbone reste probablement défavorable d'autant que dans le même temps la part de végétation coupée n'absorbe plus le CO2 comme elle le faisait avant la coupe.  Il ne faut pas perdre de vue également les dépenses résultant  de la livraison des pellets par les gros camions bien peu adaptés à la circulation urbaine ainsi que le manque de place en ville pour l'implantation des inesthétiques silos a pellets et l'évacuation des résidus de la combustion. Lorsque le bois se présente sous forme de pellets, l’automatisation d’une chaudière devient envisageable en ville. Il faut toutefois considérer que le pouvoir calorifique des pellets étant notablement inférieur à celui du fioul puisque voisin de 5 kWh/kg  au lieu de 12 kWh/kg (ceci compte tenu de la densité du fioul voisine de 0,8 et de son pouvoir calorifque de 10 kWh/litre), cela signifie que le poids de combustible livré pour un même besoin thermique est environ deux fois supérieur à celui du fioul.  L'autonomie sera de ce fait sensiblement deux fois plus faible pour un volume de stockage équivalent à celui du fioul.  En pratique on estime qu'à confort égal que 1000 litres de fioul équivaut à 1600 kg de pellet. 

Il y a malheureusement de nombreuses contraintes qui vont freiner inévitablement le développement de ce type de combustible en zone urbaine :

1. Le volume de stockage des pellets. Pour obtenir une autonomie comparable à celle du mazout le volume de stockage est presque doublé par rapport à celui requis pour le fioul ce qui est peu compatible avec la surface disponible en ville

2. La charge utile des camions assurant la livraison des pellets est deux fois supérieure à celle des camions citernes ce qui est incompatible avec les rues surchargées en véhicules de nos agglomérations

3. De plus autre argument en sa défaveur en zone urbaine : bien que le bois soit un combustible renouvelable n’émettant pas de gaz à effet de serre puisqu’il semble admis que sa combustion ne génère pas plus de CO2 que le fait de le laisser se décomposer naturellement dans la forêt. Cette émission se fait seulement beaucoup plus rapidement et l’on peut s’interroger sur les conséquences de cette rapidité si ce mode de chauffage devait se généraliser. Les informations données par site WIKIPEDIA permettent de comprendre pourquoi, en raison des nombreux autres gaz nocifs dégagés lors de sa combustion ce combustible ne pourra se développer en ville. Les bruleurs à pellet, sont toutefois soumis à des normes de pollution de plus en plus strictes. Les bruleurs à pellets modernes ont des taux de monoxyde de carbone de 30  (tolérance maximale 500) de particules fines de 19 (maximum tolérance 30) de COV de 0,12 (tolérance maximale 50). D’autre part on commence à automatiser l’évacuation de résidus de combustion tels que les cendres avec des quantités d’imbrulés revues à la baisse prouvant une combustion presque complète. 

Un bilan environnemental comparatif des pompes à chaleur avec les chaudières  bois à pellets est pour ces différentes raisons à l'avantage des pompes à chaleur qui n'entraînent pas la moindre émission de gaz nocifs et de poussières fines engendrées par la combustion.  

Le gaz et le fioul

Le coût du kWh thermique obtenu par la combustion est  très élevé avec le propane et le kerdane.

Le prix du gaz naturel avoisine 7 cts d’€ par kWh passe à 9,5 cts d’€ par kWh avec le fioul voir plus selon le rendement de la chaudière.

Le coût du kWh thermique obtenu avec le chauffage thermodynamique par pompe à chaleur à absorption  dans laquelle l'énergie extérieure apportée à la pompe à chaleur n'est plus électrique mais thermique (Par exemple combustion du gaz avec les procédés De Dietrich) est aussi intéressante pour le portefeuille de l'utilisateur. Il est fonction du COP de la pompe à chaleur. Avec un COP de 2, valeur moyenne avec ce type de PAC le prix du kWh rendu dans les pièces de vie est comparable à celui du bois type pellet sans en avoir les inconvénients en termes de volume de stockage, de circulation automobile et

Le coût du kWh thermique obtenu avec le chauffage urbain  avec la combustion des ordures est encore peu répandu en France. Il est inférieur à celui du gaz naturel ce dernier ne servant qu'à entretenir la combustion, environ  65% de l'énergie thermique provenant de la combustion des ordures 

Prix du kWh thermique

en rénovation dans l’ancien

La figure 2 ci-dessous compare le prix du kWh thermique restitué dans les appartements d'un immeuble ancien selon la technique retenue pour le générateur de chaleur:

Les valeurs indiquées tiennent compte de la part imputable aux frais d'installation initiaux du générateur de chaleur et d'une estimation approximative de sa durée de vie .Ces frais sont indiqués en partie basse des graphiques en couleur plus foncée. On peut ainsi se faire une idée de l'importance relative de ces frais initiaux. La comparaison de prix  est faite dans 4 cas différents:

1. Combustion seule avec le fioul ou le gaz naturel et avec ou sans condensation. Un option intéressante : production d'ENR et une PAC à absorption,

2. Une chaufferie mixte combinant la combustion GAZ (avec condensation) et la production d'énergie renouvelable par PAC à compression air eau en relève,

3. Exemple du chauffage uniquement par l'électricité en chauffage individuel par convecteur électrique avec un investissement de départ faible mais des frais d'exploitation importants. avec un comparatif en partie droite de la figure dans le cas ou la PAC air eau à compresseur fonctionne en substitution de chaudière..

En raison de l'élimination du CO₂ engendré par la combustion qui n'est pas incluse dans ce comparatif,  les prix en rouge correspondant à la combustion sont probablement appelés à augmenter plus rapidement en valeur relative par rapport à l'électricité peu émettrice de GES (Surtout pour le fioul qui émet sensiblement deux fois plus de CO2 que le gaz)  .

Figure 2

La génération d'énergie thermique par le solaire thermique dont 100% est d'origine renouvelable n'a pas été mentionnée dans ce graphique. Ceci pour deux raisons: D'une part elle ne peut pas couvrir le besoin du chauffage en zone urbaine en raison du manque de place et d'autre part les frais d'installation initiaux imputables aux panneaux solaires est trop importante en regard de l'énergie fournie. La production d'énergie thermique obtenue par la géothermie profonde n'a pas été non plus mentionnée pour la raison que son caractère renouvelable à long terme est remis en cause par les experts

Prix du kWh thermique par rapport au fioul domestique

pris comme référence

(Fioul : 0,095 €/kWh début 2012)

		Commentaires
Inadapté en ville
Bois déchiqueté	0,28
Bois sous forme de pellets pour quantité supérieure à 3 tonnes	0,4	Commencerait à être admis en zone urbaine
Bois en bûche	0.52	Encombrement, livraison, et automatisation inenvisageable (sauf chauffage urbain)
Granulé de bois en sac	0.84
Granulé de bois en vrac	0.68	Non admis en ville
Gaz propane	1,37	Utilisé à la campagne en milieu rural
Kerdane	2,1	Trop cher
Adapté en milieu urbain
Gaz naturel	0.75	Une énergie assez abondante et encore indexée sur le pétrole
Fioul domestique (référence)	1	Une énergie chère et fluctuante qui a augmentée de plus de 20% en 2011
Electricité (chaleur obtenue par effet joule)	1,15	Une énergie qui va augmenter notablement pendant les 15 prochaines années
Electricité (chaleur par effet thermodynamique avec COP de 4)	0,32	Réseau hydraulique d’alimentation en eau froide ou puits + réseau électrique
Combustion des ordures	0,6	Réseau hydraulique d’alimentation en eau chaude

Economie en achat de combustible par rapport au fioul domestique

1   gaz seul   (-20%) adapté en zone urbaine

2   gaz + electricité   (-70%) adapté en zone urbaine dans certain cas

3   bois seul   (-55%) inadapté en zone urbaine

4   bois + électricité   (-75%) possible en zone urbaine

Les chiffres entre parenthèse sont les économies escomptés sur les achats de combustible par rapport au fioul avec la combustion pour les cas 1 et 3 et en combinant la combustion et le chauffage thermodynamique au sein de la même chaufferie dans les cas 3 et 4