Bonjour à tous,
En cette fin d'année, on évoque parfois diverses questions et on ouvre la porte à des débats avec ses classes. Je vais donc rebondir ici sur un débat que j'ai eu récemment avec mes élèves et qui me semble particulièrement intéressant.
Très récemment, j'évoquais la question de l'énergie et de l'écologie avec des secondes et la question de la pompe à chaleur (PAC) est alors venue dans le débat. Cherchant à générer la réflexion, je sollicite les élèves sur cette question et j'obtiens une réponse qui m'a fait sourire : "La pompe à chaleur, c'est écologique ! Tout le monde le sait !". Vous aurez compris au travers de mes écrits que pour moi, l'important n'est pas la réponse mais l'argumentation. Or "Tout le monde le sait" (sous entendu, si tu ne le sais pas, tu es bête...), je trouve que ce n'est pas vraiment un argument convaincant !
Je me suis donc lancé dans une forme d'argumentation. Au passage, je ne peux que vous conseiller de visionner la vidéo "Qu'est ce qu'un argument en SVT ?". J'ai ici utilisé quelques calculs et exemples chiffrés.
Pour déterminer si la pompe à chaleur (PAC) est écologique, je vais la comparer à la chaudière fioul dont le remplacement à neuf est interdit depuis le 1er février 2022. Et pour débuter, on peut récolter quelques chiffres pour notre combat du jour :
- nombre de chaudières fioul estimées en France en 2023 : 3 millions environ
- consommation électrique d'une chaudière fioul : très faible (de l'ordre de 50 à 100 W, 300W à l'allumage). C'est le circulateur qui consomme le plus (10 à 50 W) : il propulse l'eau dans les tuyaux de chauffage et les radiateurs.
- consommation de fioul de la chaudière fioul : 60 à 500L/mois (selon surface et isolation de la maison considérée ainsi que les habitudes des personnes).
Et à ma droite, notre favori, les pompes à chaleur visiblement déjà prêtes à gagner le match !
- nombre de PAC en France : de l'ordre de 450 000 avec + 175 000 installations en 2019 et 2020 (Source Reporterre), une très forte montée en puissance donc ! Elle est liée notamment aux subventions et aides de l'Etat.
- consommation d'électricité d'une PAC : 51 kWh/m²/an (Source Effy et Ademe) mais c'est une moyenne et là encore, cela dépend des habitudes des individus.
- consommation de fioul/gaz/charbon : 0 (chez le particulier... à méditer pour la suite).
- Coefficient de performance (COP) : de 3 à 5, c'est certain que ceci promet une efficacité énergétique très importante, cela correspond à des rendements théoriques de 300 à 500% (Source : Engie). C'est cela qui fait dire que cet équipement est "écologique".
Néanmoins, le site IZI by EDF qui cherche à répondre à cette question tempère également sur 3 points principaux :
- "La PAC requiert un minimum d’électricité pour être efficace. C'est souvent ce qui est pointé du doigt lorsque l'on parle de l'aspect environnemental de cet équipement. Il est cependant important de prendre en compte que l'électricité produite aujourd'hui en France est très largement décarbonée." Notez bien cela, nous y reviendrons ensuite ...
- "Par température glaciale [comprendre en dessous de 0°C], la PAC peut ne pas être suffisante si l’isolation de la maison n’est pas satisfaisante. C'est pourquoi nous recommandons toujours d'isoler l'habitation avant d'opter pour ce type de chauffage."
- "Enfin, en été, les pompes à chaleur réversibles peuvent rafraîchir le logement. Ce fonctionnement inversé par rapport à l’hiver sera plus gourmand en énergie.". Il est probable qu'avec le réchauffement climatique, ce type d'installation soit plus courant et que nombre d'entre nous vont utiliser aussi plus d'énergie pour se rafraîchir l'été... hum, mais alors on va consommer plus avec cette solution écologique ? Il est curieux que de nombreux spécialistes, journalistes et individus critiquent tant les climatisations alors que l'on risque d'avoir ce problème avec les PAC.
Sur le papier donc, "y'a pas photo", la PAC est écologique et permettrait de faire baisser la facture d'énergie par 3... Bon, dans mon dictionnaire, ceci porte un nom : "économique" ! Mais économique n'est pas synonyme d'écologique. D'autre part, pour le consommateur, il faudra tout de même passer par un investissement très lourd à l'achat. Dans mon cas, les devis sont autour de 17 000 euros et la durée moyenne de vie d'une PAC est estimé à 15/20 ans soit un coût de l'ordre de 1000 euros par an en termes d'amortissement. Et si la PAC tombe en panne plus tôt, ce coût sera plus élevé. Financièrement donc, il n'est pas évident de s'y retrouver. Attention également plusieurs éléments à prendre en compte :
- la présence de fluides frigorigènes qui sont des polluants atmosphériques : "Le gaz R32 est un fluide entrant dans la classification des HFC (Hydro Fluoro Carbones). C’est un fluide frigorigène plus respectueux de l’environnement mais favorisant l’effet de serre. " (Source IZI). OK, donc pas de trou dans la couche d'ozone mais un risque de réchauffement climatique en cas de fuite sur les sites de production... Allez, on n'est pas à une petite catastrophe écologique.
- le coût écologique : il faut bien produire une structure en métal, la peindre, ... et mettre à la casse l'ancienne chaudière qui ne disparaît pas comme par magie (quid de la dépollution ?).
- la faible adaptation à des maisons anciennes faiblement isolées (notamment au niveau des murs). Après discussion avec des professionnels de l'isolation par l'extérieur (ITE), il semble que nombre de personnes ayant installé des PAC finissent par investir ensuite sur l'ITE. Sauf que là, le budget explose à nouveau : de l'ordre de 15 000 à 25 000 euros pour une maison de 100 à 150 m². Heureusement que la PAC consommera 3 fois moins d'énergie...
- la très forte consommation en période de gelées : il semble que la consommation puisse être multipliée par 2 lors d'épisodes très froids avec un COP qui repasserait à 1 ou 2 contre 3 à 5 habituellement. IZI explique que les constructeurs proposent même un SCOP (coefficient de performance saisonnier) pour bien voir le comportement selon les saisons.
Pour aller plus loin, j'ai cherché à faire un calcul simple : que se passera-t-il si on change toutes les chaudières fioul par des PAC en France ?
1- Si on envisage que les maisons équipées d'un chauffage fioul font en moyenne 100m² :
Consommation électrique : 51 kWh/an x 100 = 5,1 MWh/an
2- Si on change toutes les chaudières fioul par des PAC :
Total : 5,1 MWh/an x 3 millions = 15 300 GWh/an soit 15,3 TWh/an. On considérera que la consommation électrique de la chaudière fioul est négligeable. Par contre, il faut comprendre que lorsque les températures sont négatives en hiver, la consommation d'une PAC peut être multipliée par 2 (voire 3). Et bien évidemment, ces consommations sont des moyennes annuelles mais dans une journée, nous n'allons pas nous relayer pour faire tourner nos PAC à des heures différentes pour limiter la consommation.
3- Quelle source d'énergie peut produire cette puissance supplémentaire : le nucléaire ? Oui, c'est la principale source d'électricité en France avec près de 70% (Source EDF) :
Un réacteur 900 MW produit 500 000 MWh/mois soit 500 GWh x 12 = 6 TWh (source idem)
Il faut donc 15,3 / 6 = 2,55 réacteurs nucléaires soit une centrale nucléaire entière pour approvisionner toutes ces PAC en énergie. Et on considère qu'on n'a pas de gros épisodes de froid en hiver avec doublement de la consommation voire pire en cas de pic de consommation vers 19h quand tout le monde rentre chez soi !
Or, le nucléaire français est en net recul (source : vie-publique.fr), après des années fastes à plus de 400 TWh annuels, l'arrêt de 20 réacteurs nucléaires sur 56 porte la production 2022 à seulement 279 TWh. Cela a impliqué des risques de coupures d'électricité majeures dans l'hiver 2022 et c'est pour cela que de nombreuses campagnes publicitaires ont été menée pour demander des économies énergétiques aux Français.
De plus, le coût de construction d'une centrale nucléaire est très important : de l'ordre de 2 milliards d'euros par réacteur soit plus de 5 milliards pour créer la centrale qui serait nécessaire aux PAC (Source OMPE). Et il faut en prime inclure le coût d'entretien que je ne vais pas adjoindre à notre calcul, c'est déjà très long et compliqué.
4- Une alternative écologique : l'hydraulique ? Oui, mais non...
Pour aggraver la situation énergétique, notre deuxième production électrique réalisée par les barrages (électricité hydro-électrique) a vu une réduction de 20% sur la période 2014-2019 et a subi une réduction de presque 25% entre 2021 et 2022 (source TF1). Cette production dépend fortement des précipitations et nous n'en sommes pas maîtres. Avec le réchauffement climatique, le risque de réduction de précipitations est très élevé, même si 2023 semble nous permettre de marquer une pause salvatrice.
5- Donc quelle énergie pour assumer ce choix ? Les "flammes"
Sur le site d'EDF, on lit que les pics sont assurés par les "centrales thermiques" et j'apprécie la périphrase qui permettra à certains de ne pas tiquer mais il s'agit bel et bien de centrales à gaz et à charbon (source Europe 1). Et le reste de l'énergie manquante est assurée par les importations : 12 GW sur un total de 74 GW en pic soit 16% de notre énergie importée chez nos voisins : Allemagne, Espagne, Italie, Suisse. Et ces pays n'ont pas une production aussi décarbonée que la France donc, là encore, "des flammes" et du non renouvelable. De plus, l'article d'Europe 1 souligne que l'on ne pourra pas dépasser les 15 GW d'importations (maximum possible sur nos lignes électriques) donc à terme, on va dans le mur énergétique.
Bref, avec ces calculs et réflexions, vous comprendre qu'une PAC ne peut pas être définie comme écologique. En effet, elle n'est écologique que si l'électricité qu'elle consomme provient d'une source (relativement) écologique : ne nous leurrons pas, aucune source d'énergie actuelle ne l'est (béton des centrales nucléaires, béton des barrages, acier des éoliennes, ...). Si nos PAC tournent grâce aux fonctionnement de centrales à gaz ou à charbon, autant que nous consommions ces combustibles chez nous. En effet, le transport de l'électricité implique des déperditions énergétiques : on parle d'effet Joule (Source RTE) et l'ensemble des chaudières et objets de notre quotidien ont des rendements moyens, même si les PAC font partie des meilleurs produits en termes de rendement : on parle de COP (ou Coefficient de Performance).
Je crois qu'on pourra donc conserver en tête quelques éléments pour chercher à aller dans le bon sens :
1- La pompe à chaleur (PAC) peut être qualifiée d'économique car elle consomme peu par rapport à ce qu'elle délivre comme chaleur.
2- Notre situation énergétique est très délicate et dépend de choix politiques qui sont mis en oeuvre très lentement.
3- Une diversité des approvisionnements énergétiques devrait nous éviter des risques lors de pics de consommation (soirs d'hiver). Ce n'est pourtant pas ce qui est proposé en envisageant de supprimer toutes les chaudières fioul et bientôt toutes les chaudières gaz (Source : 20 Minutes). Il est certain que les énergies non renouvelables seront à éliminer mais à l'heure actuelle, les décisions du "tout électrique" nous amène à une situation énergétique particulièrement dangereuse qui finira par la consommation d'énergie fossile (les "flammes" vues précédemment).
4- Un changement de nos habitudes et une attention toute particulière aux économies d'énergie est cruciale car à chaque fois qu'un pic de consommation est réalisé, on utilise des énergies fossiles pour éviter le black out.
Pour résumer, j'en reviendrai à la citation de Nathalie Kosciusko-Morizet en 2011 à propos du débat sur le nucléaire : "L'énergie la plus écologique, c'est celle qu'on ne consomme pas" (Le Point).
N'hésitez pas à commenter si j'ai commis des erreurs, imprécisions voire des raccourcis.
Bonne fin de journée !
MP