Octobre vient de passer dans une rafale de vent. L'automne s'installe lentement; le souvenir des canicules estivales s'évapore lentement. Dehors, les températures chutent. A l'intérieur, les utilisateurs du chauffage collectif poussent un soupir de soulagement: le 15 du mois dernier est derrière eux, date fatidique à laquelle la plupart des chaudières communes sont mises en marche. Pour d'autres, consciemment ou inconsciemment, des dizaines de facteurs entrent en jeu pour définir le moment à partir duquel l'une des principales sources de consommation d'énergie revient en service.

En 2018, la France avait besoin de 249 millions de tonnes équivalent pétrole (tep) d'énergie pour satisfaire l'ensemble de son mode de vie (1). Cette quantité d'énergie est dite primaire car elle n'est pas directement utilisable par les Français – que feriez-vous avec une pastille d'oxyde d'uranium, un bol de pétrole brut ou une rafale de vent? Elle doit être déplacée, parfois manipulée, parfois chauffée, souvent transformée sous la forme d'une énergie plus adéquate: l'énergie dite finale.

En 2018, ces 249 millions de tep d'énergie primaire ont généré 144 millions de tep d'énergie finale (1). Une bonne proportion de pertes, certes, mais ce n'est pas le sujet du jour, Berthe.

Un esprit normalement constitué n'appréhende pas facilement une telle quantité, alors facilitons-la: 144 millions de tonnes équivalent pétrole correspondent à l'énergie contenue dans un cube de 600 mètres de côté (70000 piscines olympiques) rempli d'essence. , soit à l'énergie électrique fournie en un an par des panneaux photovoltaïques étalés sur 100 km2, soit à l'énergie mécanique fournie par 4 milliards d'humains qui pédaleraient sur un vélo pendant 365 jours (nuit et jour – si vous voulez leur donner 12 heures de repos quotidien, le double du nombre).

Une belle quantité d'énergie alors, qui se décompose comme suit.

Le secteur résidentiel est l'un des plus gourmands, représentant près d'un tiers de la consommation énergétique française. Décomposé selon les différents usages, il révèle une part écrasante du chauffage. Par rapport à la consommation totale française, le chauffage représente près de 20% de l'énergie utilisée, soit autant que l'industrie dans son ensemble, et plus que le secteur tertiaire ou l'agriculture et la pêche. (2)

Si nous cherchons à réduire l'empreinte énergétique du secteur résidentiel, mieux vaut remplacer une vieille chaudière au fioul plutôt que de remplacer une cuisinière à gaz par des plaques à induction. Apprendre aux enfants à éteindre les lumières lorsqu'ils quittent une pièce est une bonne chose, mais leur apprendre à éteindre le chauffage aura un impact beaucoup plus important!

Entrons dans les détails. Le graphique ci-dessous représente la répartition des différentes énergies finales utilisées pour chauffer les maisons françaises, et leur évolution dans le temps.

Premier constat: quel que soit le climat, la quantité totale d'énergie consacrée au chauffage a commencé à baisser ces dix dernières années, mais nous verrons qu'il est possible de faire beaucoup mieux. La dépendance climatique de cette dépense énergétique est bien visible: les pics (2013, 2010, 1991) et les creux (2011, 2014) de cette courbe sont en phase avec le caractère sévère ou doux de l'hiver relevé par Météo-France (3) .

Bois, électricité, fioul et gaz naturel: ces quatre types d'énergie couvrent 90% de la consommation de chauffage en France dans des proportions variables. Alors que les quantités énergétiques de bois et d'électricité sont restées plutôt stables au cours des 30 dernières années, le gaz naturel remplace progressivement le fioul domestique.

Le bois et le mazout étaient prédominants au début des années 80, et si nous remontons plus loin dans le temps, nous verrons que le mazout a remplacé le charbon, qui dominait au début du siècle. En effet, les trois matières premières que sont le bois, le fioul et le charbon ont l'avantage de ne nécessiter aucun réseau de distribution coûteux, contrairement au gaz naturel et à l'électricité.

Un impact environnemental important

En termes d'environnement, le chauffage équivaut à sa consommation d'énergie: son impact est important! Regardons d'abord sa contribution au réchauffement climatique: il représente 21% des émissions nationales de dioxyde de carbone (CO₂) et 6% des émissions de méthane (CH₄), les deux principaux gaz à effet de serre (4). Il est également responsable de plus des deux tiers des émissions de particules fines rejetées dans l'atmosphère.

Dans la classification des combustibles défectueux, le gaz et le bois se partagent les deux premières marches du podium, en raison d'un taux d'émission particulièrement élevé de particules en suspension pour le bois (5), et de CO₂ pour le gaz. Bien entendu, le bois est une ressource renouvelable s'il provient de forêts gérées durablement; il n'en reste pas moins un pollueur local majeur. En revanche, l'électricité française, décarbonée en raison d'une importante production nucléaire, permet au chauffage électrique d'avoir un impact atmosphérique minimal.

Du poêle à bois (PAB) à la pompe à chaleur (PAC)

L'énergie finale qui arrive à l'utilisateur doit alors subir une transformation finale, pour devenir chaleur. Pour cela, trois options se démarquent.

Le premier est le plus courant: le gaz, le mazout et le bois brûlent à l'intérieur d'une chaudière (et parfois dans un poêle à bois). La combustion chauffe un fluide caloporteur, généralement de l'eau, responsable du transport de la chaleur vers différentes zones de la maison.

La seconde est tout aussi répandue: plus de combustion, ici, l'énergie électrique se transforme en chaleur lors de son passage soit en une résistance (grâce à la bonne vieille loi d'Ohm), soit en un filament électrique qui génère un rayonnement. infrarouge (similaire à celui qui nous est envoyé quotidiennement par le Soleil). Comme pour les chaudières, l'utilisation d'un fluide caloporteur dans les radiateurs électriques résistifs crée une inertie qui améliore le confort et l'efficacité du chauffage.

Ces deux premières options présentent la similitude suivante: la chaleur est créée Ex nihilo de la quantité finale d'énergie apportée dans la maison. Il obéit donc à une loi physique intangible qui stipule que dans un système fermé, la quantité d'énergie utile (donc de chaleur) est nécessairement inférieure à la quantité d'énergie fournie pour la générer: c'est le principe de conservation de l'énergie . Ainsi, ces différents types de chauffage (chaudière, poêle à bois, radiateur électrique) nécessiteront toujours plus d'énergie à fournir que celle qui sera réellement perçue sous forme de chaleur (et le rendement de l'installation sera systématiquement inférieur à 1) . .

Pour la troisième option, plus marginale mais qui mérite d'être connue, l'énergie électrique est utilisée, non plus pour créer de la chaleur, mais pour la transporter. La thermopompe (ou thermopompe) qui porte bien son nom tire la chaleur préexistante d'une source chaude (7) (le sol par exemple) et la transporte jusqu'à votre domicile. Ici, il n'y a pas de système fermé, le principe de conservation de l'énergie ne s'applique donc plus et une unité d'énergie peut suffire pour en transporter trois, de la même manière que 10 litres d'essence suffisent pour faire avancer un camion-citerne qui en contient plusieurs milliers. .

Une casquette dans ma cuisine

En fait, la plupart des cuisines des maisons actuelles sont chauffées, en partie, par une pompe à chaleur: un réfrigérateur électrique fonctionne exactement de la même manière. La source de chaleur est l'intérieur du réfrigérateur, dans lequel la machine extrait le peu de chaleur qu'elle y trouve et la rejette le plus souvent à l'arrière de l'appareil. Pour vous en convaincre, passez votre main là-bas, vous verrez, il fait chaud! et les congélateurs fonctionnent également de la même manière. Cela montre simplement qu'il est possible d'extraire de la chaleur d'un environnement à -18 ° C!

Les pompes à chaleur ont un coefficient de performance (parfois appelé à tort efficacité) qui correspond au rapport entre l'énergie dépensée et l'énergie thermique reçue. Ces coefficients dépendent de nombreux facteurs mais sont souvent compris entre 2 et 3. Cela signifie qu'il suffit d'une unité d'énergie électrique pour produire trois unités de chauffage, alors qu'il en aurait fallu plus de trois avec un système traditionnel. chaudière ou radiateurs électriques. (8)

Autrement dit, le parc de chauffage en France consommerait entre deux et trois fois moins d'énergie s'il n'était composé que de pompes à chaleur. Cependant, en 2018, seulement 20% des nouvelles résidences principales n'étaient pas équipées de PAC en France, contre plus de 90% pour des pays comme la Suède (2).

Pour quiconque souhaite réduire l'empreinte énergétique du chauffage et les émissions de gaz à effet de serre qui en résultent (donc 100% des décideurs politiques, selon ce qu'ils disent), cette proportion est certainement trop faible. Malheureusement, derrière ce constat, mis en évidence par les lois de la physique, se cache dans les coulisses une lutte acharnée entre deux puissants lobbies: les ex-frères du gaz et de l'électricité.

Les trois petits cochons

Sur la voie de l'optimisation énergétique d'un système de chauffage, nous n'en sommes qu'à mi-chemin. En effet, une fois la chaleur produite, elle doit être préservée. Maison en paille, maison en bois, maison en brique: tous les logements ne sont pas égaux face à ce problème.

Pour mesurer ces inégalités, le gouvernement a appliqué en 2007 les labels de performance énergétique des appareils électroménagers à la consommation énergétique des bâtiments: sept classes, qui vont de A à G et qui distinguent les maisons en briques – ces bons élèves classés A ou B, qui ne consomment plus de 90 kWh par m² et par an et que l'on appelle prosaïquement BBC pour Bâtiment Basse Consommation – maisons en paille – ces cancres classés F ou G, qui consomment au moins 4 fois plus et qui sont plus poétiquement appelés tamis thermiques. Entre ces deux extrêmes, les maisons en bois forment le ventre mou de cette classification. (8)

Les maisons en paille, et dans une moindre mesure en bois, fuient partout: la moitié de la chaleur s'échappe par le toit (30%) et les murs (20%), l'autre moitié passe par le sol (25%), les ouvertures de renouvellement d'air ( 14%) et fenêtres (11%) (8). Ainsi, rénover uniquement les fenêtres d'un logement n'aura qu'un impact énergétique (et donc financier) minime ou nul: seule la rénovation thermique globale est vraiment utile.

Si la France était un village de 10 maisons, il serait composé de deux maisons en paille, sept maisons en bois et une seule maison en brique … (8) Un constat qui explique pourquoi l'isolation thermique des bâtiments figure en bonne place dans la section écologie de la plupart des programmes politiques des vingt dernières années. En effet, si l'objectif de transformer l'ensemble des 9 maisons en paille et en bois en maisons en briques d'ici 2050 est atteint (10), cela permettra de diviser par 6 la facture énergétique française de chauffage, toutes choses égales par ailleurs. autrement. Et si, en plus, les 10 maisons sont équipées de pompes à chaleur …

Bref, comme le transport, le chauffage est l'une des principales sources de consommation d'énergie en France, et donc à l'origine d'une part importante des émissions de gaz à effet de serre. Mais contrairement au même transport, de nombreuses solutions d'amélioration existent! Les politiques publiques se concentrent principalement sur l'isolation thermique des bâtiments, sans se rendre compte que le rythme actuel de rénovation (30000 logements rénovés par an en 2018) devrait être multiplié par 25 (!) Pour atteindre l'objectif fixé à 2050 (11). L'installation massive de pompes à chaleur est un autre levier souvent négligé par les décideurs.

Quant à l'interdiction ô combien symbolique de la pratique indécente des terrasses chauffées, elle est toujours en suspens … A l'heure où les moutons remplacent les tondeuses thermiques dans certains parcs urbains, pourquoi les vaches ne remplaceraient pas les chauffages extérieurs qui fleurissent en hiver sur le terrasses de la plupart des bars et restaurants des grandes villes?

Pour de plus amples :

(1) Ministère de la Transition écologique et solidaire – Commissariat général au développement durable – Chiffres clés de l'énergie édition 2019 – Document de 80 pages publié en septembre 2019 et disponible en ligne.

(2) Données publiques fournies par le Centre d'études économiques et de recherche sur l'énergie (CEREN).

(3) Données issues des rapports climatiques annuels fournis par Météo-France.

(4) Centre Technique Interprofessionnel d'Études de la Pollution Atmosphérique (CITEPA) – Rapport de Secten – Édition 2020 – Émissions de gaz à effet de serre et de polluants atmosphériques en France, Secteurs résidentiel, tertiaire, commercial, institutionnel – Document de 18 pages rédigé par Stéphanie Barrault et Benjamin Cuniasse et disponible en ligne.

(5) Extrait deL'or noir, la grande histoire du pétrole, Matthieu Auzanneau, éditions La Découverte (p. 426): «Le charbon utilisé pour le chauffage est responsable de nombreux incendies et des fameux brouillards tueurs (smogs meurtriers) qui ont étouffé les quartiers populaires pendant un siècle. En décembre 1952, par exemple, un terrible nuage de pollution emporta des milliers de Londoniens. À partir du début des années 1950, Londres, New York et de nombreuses autres grandes villes industrielles ont progressivement interdit le charbon. A bord des cargos, le fioul lourd remplace de plus en plus le charbon (…). "

(6) Données de l'édition 2020 de la base de données Ominea du Centre technique interprofessionnel d'études de la pollution atmosphérique (CITEPA).

(7) Le terme «source chaude» est scientifiquement correct mais il est trompeur: il pourrait laisser croire qu'une pompe à chaleur nécessite l'existence d'un lac d'eau bouillante à proximité de son emplacement. Mais ce n'est pas le cas: n'importe quel sol (donc par exemple un sol à une température de 5 ° C en hiver) peut faire l'affaire. Même si elle serait qualifiée de «froide» par les gens ordinaires, c'est en fait une source chaude pour la pompe à chaleur, car elle la refroidira en y puisant sans épuiser la chaleur. Pour les pompes à chaleur, les sources chaudes sont soit le sol, soit l'air ambiant extérieur (et plus rarement un lac à proximité).

(8) Chauffer autrement, Romain Claret et Jean-Michel Groult, éditions Eugen Ulmer dans la collection Habitat écologique.

(9) Ministère de la Transition écologique et solidaire – Commissariat général au développement durable – Service des données et des études statistiques – Parc immobilier par classe de consommation d'énergie – Document de 20 pages rédigé par Thomas Merly-Alpa, Nicolas Riedinger et Mathieu Baudry et disponible en ligne.

(10) Objectif inscrit dans la loi de transition énergétique de 2015.

(11) France Culture, diffusion Entendez-vous l'éco? À partir de 1^euh Septembre 2020 intitulé Le pari gagnant de la rénovation thermique. Invité: Olivier Sidler, porte-parole de l'association negaWatt.