Maîtrise de la demande d Electricité. Etude expérimentale des appareils de cuisson, de froid ménager et de séchage dans 100 logements

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1 Commission des Communautés Electricité Agence de l'environnement Européennes de France et de la Maîtrise de l'energie Maîtrise de la demande d Electricité Etude expérimentale des appareils de cuisson, de froid ménager et de séchage dans 1 logements PROJET PROGRAMME SAVE CONTRAT N 4.131/Z/ Rapport final Juin 1999 CABINET OLIVIER SIDLER PW CONSULTING Ingénierie énergétique 62, Northern Grove FRANCE FELINES S/RIMANDOULE WEST DIDSBURY TEL & FAX : G.B.- MANCHESTER, M2 2NW

2 Union Européenne Table des matières EDF - ADEME Table des matières. RÉSUMÉ. 1 INTRODUCTION. 5 CHAPITRE 1 : RAPPEL DES OBJECTIFS, MOYENS ET MÉTHODES DU PROJET LES PARTENAIRES LES OBJECTIFS MÉTHODOLOGIE EXPÉRIMENTALE LE TRAITEMENT INFORMATIQUE DES DONNÉES. 9 PARTIE 1 : LA CUISSON ELECTRIQUE 1 CHAPITRE 2 : ETUDES GÉNÉRALES SUR LA CUISSON ÉLECTRIQUE CARACTÉRISTIQUES DE L'ÉCHANTILLON TAUX D'ÉQUIPEMENT DES MÉNAGES SUIVIS OCCUPATION DES LOGEMENTS SUPERFICIE DES LOGEMENTS NATURE DES BESOINS ÉLECTRIQUES COURBE DE CHARGE JOURNALIÈRE MOYENNE DES APPAREILS DE CUISSON COURBE DE CHARGE HORAIRE MOYENNE DES APPAREILS DE CUISSON COURBE DES FRÉQUENCES CUMULÉES DES PUISSANCES APPELÉES COURBE DES FRÉQUENCES CUMULÉES DES CONSOMMATIONS EN FONCTION DES PUISSANCES APPELÉES CONSOMMATION D'ÉNERGIE CLASSIFICATION DES APPAREILS DE CUISSON ÉLECTRIQUES CONSOMMATION ÉLECTRIQUE DES APPAREILS DE CUISSON VUE DU RÉSEAU PART DE LA CUISSON COMPARÉE À LA CONSOMMATION TOTALE D ÉLECTRICITÉ (HORS CHAUFFAGE ET EAU CHAUDE) CONSOMMATION MOYENNE DE L ENSEMBLE DU POSTE CUISSON SAISONNALITÉ DE LA CONSOMMATION DE LA CUISSON ÉLECTRIQUE CONSOMMATION D'ÉNERGIE PAR HABITANT. 24 CHAPITRE 3 : LES CUISINIÈRES ÉLECTRIQUES CARACTÉRISTIQUES DE L'ÉCHANTILLON NATURE DES BESOINS ÉLECTRIQUES EXEMPLE DE COURBE DE CHARGE DISTRIBUTION DES PUISSANCES APPELÉES COURBE DE CHARGE HORAIRE MOYENNE CONSOMMATION D'ÉNERGIE CONSOMMATION ANNUELLE MOYENNE CONSOMMATION D'ÉNERGIE PAR HABITANT. 32 Page i PW Consulting

3 Union Européenne Table des matières EDF - ADEME 3.4 DURÉE DE FONCTIONNEMENT ET NOMBRE DE CYCLES QUOTIDIENS DURÉE D'UTILISATION NOMBRE DE CYCLES DE CUISSON QUOTIDIENS. 33 CHAPITRE 4 : PLAQUES DE CUISSON CARACTÉRISTIQUES DE L'ÉCHANTILLON NATURE DES BESOINS ÉLECTRIQUES PLAQUES EN FONTE Exemple de courbe de charge Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne TABLES À INDUCTION Exemple de courbe de charge Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne Consommation de veille TABLES VITROCÉRAMIQUES RADIANTES OU À HALOGÈNE Exemple de courbe de charge Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne CONSOMMATION D'ÉNERGIE PLAQUES EN FONTE Consommation annuelle moyenne Consommation d'énergie par habitant Consommation d'énergie par cycle de cuisson Consommation d'énergie par heure de fonctionnement TABLES À INDUCTION Consommation annuelle moyenne Consommation annuelle de veille Consommation d'énergie par habitant Consommation d'énergie par cycle de cuisson Consommation d'énergie par heure de fonctionnement TABLES VITROCÉRAMIQUES RADIANTES OU À HALOGÈNE Consommation annuelle moyenne Consommation d'énergie par habitant Consommation d'énergie par cycle de cuisson Consommation d'énergie par heure de fonctionnement DURÉES DE FONCTIONNEMENT ET NOMBRE DE CYCLES QUOTIDIENS PLAQUES EN FONTE Durée d'utilisation Nombre de cycles de cuisson quotidiens TABLES À INDUCTION Durée d'utilisation Nombre de cycles de cuisson quotidiens TABLES VITROCÉRAMIQUES RADIANTES OU À HALOGÈNE Durée d'utilisation Nombre de cycles de cuisson quotidiens BILAN ÉNERGÉTIQUE ET ÉCONOMIQUE DES TABLES DE CUISSON ÉLECTRIQUES ETUDE ÉNERGÉTIQUE COMPARATIVE DES PLAQUES DE CUISSON SEUILS DE RENTABILITÉ. 74 CHAPITRE 5 : LES FOURS ÉLECTRIQUES CARACTÉRISTIQUES DE L'ÉCHANTILLON. 77 Page ii PW Consulting

4 Union Européenne Table des matières EDF - ADEME 5.2 NATURE DES BESOINS ÉLECTRIQUES ENSEMBLE DES FOURS Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne FOURS À NETTOYAGE MANUEL Exemple de courbe de charge Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne FOURS À CATALYSE Exemple de courbe de charge Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne FOURS À PYROLYSE Exemple de courbe de charge Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne CONSOMMATION D'ÉNERGIE ENSEMBLE DES FOURS DE CUISINE Consommation annuelle moyenne Consommation d'énergie par habitant Consommation d'énergie par cycle de fonctionnement FOURS À CATALYSE Consommation annuelle moyenne Consommation d'énergie par habitant Consommation d'énergie par cycle de fonctionnement FOURS À PYROLYSE Consommation annuelle moyenne Consommation d'énergie par habitant Consommation d'énergie par cycle de fonctionnement Les cycles de nettoyage par pyrolyse DURÉES DE FONCTIONNEMENT ET NOMBRE DE CYCLES QUOTIDIENS ENSEMBLE DES FOURS DE CUISINE Durée d'utilisation Nombre de cycles quotidiens FOURS À CATALYSE Durée d'utilisation Nombre de cycles quotidiens FOURS À PYROLYSE Durée d'utilisation Nombre de cycles quotidiens ANALYSE COMPARATIVE DES DIFFÉRENTS TYPE DE FOURS. 19 CHAPITRE 6 : LES MINI-FOURS CARACTÉRISTIQUES DE L'ÉCHANTILLON NATURE DES BESOINS ÉLECTRIQUES ENSEMBLE DES MINI-FOURS Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne MINI-FOURS À NETTOYAGE MANUEL Exemple de courbe de charge Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne MINI-FOURS À CATALYSE Exemple de courbe de charge. 116 Page iii PW Consulting

5 Union Européenne Table des matières EDF - ADEME Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne CONSOMMATION D'ÉNERGIE ENSEMBLE DES MINI-FOURS Consommation annuelle moyenne Consommation d'énergie par habitant Consommation d'énergie par cycle de fonctionnement MINI-FOURS À NETTOYAGE MANUEL Consommation annuelle moyenne Consommation d'énergie par habitant MINI-FOURS À CATALYSE Consommation annuelle moyenne Consommation d'énergie par habitant DURÉE DE FONCTIONNEMENT ET NOMBRE DE CYCLES QUOTIDIENS DES MINI-FOURS DURÉE D'UTILISATION NOMBRE DE CYCLES QUOTIDIENS. 126 CHAPITRE 7 : LES FOURS À MICRO-ONDES CARACTÉRISTIQUES DE L'ÉCHANTILLON NATURE DES BESOINS ÉLECTRIQUES ENSEMBLE DES FOURS À MICRO-ONDES Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne FOURS À MICRO-ONDES SIMPLES Exemple de courbe de charge Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne FOURS À MICRO-ONDES AVEC FONCTION GRILL OU COMBINÉS Exemple de courbe de charge Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne CONSOMMATION D'ÉNERGIE ENSEMBLE DES FOURS À MICRO-ONDES Consommation annuelle moyenne Consommation d'énergie par habitant Consommation d'énergie par cycle de fonctionnement FOURS À MICRO-ONDES SIMPLES Consommation annuelle moyenne Consommation d'énergie par habitant Consommation d'énergie par cycle de fonctionnement FOURS À MICRO-ONDES AVEC FONCTION GRILL OU COMBINÉS Consommation annuelle moyenne Consommation d'énergie par habitant Consommation d'énergie par cycle de fonctionnement DURÉE DE FONCTIONNEMENT ENSEMBLE DES FOURS À MICRO-ONDES FOURS À MICRO-ONDES SIMPLES FOUR À MICRO-ONDES AVEC FONCTION GRILL OU COMBINÉS. 15 CHAPITRE 8 : AUTRES APPAREILS DE CUISSON LES BOUILLOIRES ÉLECTRIQUES NATURE DES BESOINS ÉLECTRIQUES Exemple de courbe de charge. 151 Page iv PW Consulting

6 Union Européenne Table des matières EDF - ADEME Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne CONSOMMATION D'ÉNERGIE Consommation annuelle moyenne CONSOMMATION D'ÉNERGIE PAR HABITANT CAFETIÈRES ÉLECTRIQUES NATURE DES BESOINS ÉLECTRIQUES Exemple de courbe de charge Distribution des puissances appelées Courbe de charge horaire moyenne CONSOMMATION ANNUELLE MOYENNE CONSOMMATION D'ÉNERGIE PAR HABITANT LES AUTRES APPAREILS DE CUISSON ÉLECTRIQUES LES FRITEUSES LES CUISEURS À VAPEUR. 16 PARTIE 2 : LES SECHE-LINGE ET LES FERS A REPASSER. 161 CHAPITRE 9 : LES SÈCHE-LINGE CARACTÉRISTIQUES DE L'ÉCHANTILLON NATURE DES BESOINS ÉLECTRIQUES EXEMPLE DE COURBE DE CHARGE DISTRIBUTION DES PUISSANCES APPELÉES Courbe de charge horaire moyenne CONSOMMATION D'ÉNERGIE CONSOMMATION ANNUELLE MOYENNE CONSOMMATION D'ÉNERGIE PAR HABITANT CONSOMMATION D'ÉNERGIE PAR CYCLE DE FONCTIONNEMENT DURÉES DE FONCTIONNEMENT ET NOMBRE DE CYCLES QUOTIDIENS DURÉE D'UTILISATION NOMBRE DE CYCLES QUOTIDIENS. 171 CHAPITRE 1 : LES FERS À REPASSER NATURE DES BESOINS ÉLECTRIQUES EXEMPLE DE COURBE DE CHARGE DISTRIBUTION DES PUISSANCES APPELÉES COURBE DE CHARGE HORAIRE MOYENNE CONSOMMATION D'ÉNERGIE CONSOMMATION ANNUELLE MOYENNE CONSOMMATION D'ÉNERGIE PAR HABITANT COMPARAISONS DES CONSOMMATIONS DU POSTE "FER À REPASSER ET SÈCHE-LINGE". 176 PARTIE 3 : LA PRODUCTION DE FROID MENAGER. 177 CHAPITRE 11 : RÉFRIGÉRATEURS, CONGÉLATEURS ET COMBINÉS LA CAMPAGNE DE MESURES. 178 Page v PW Consulting

7 Union Européenne Table des matières EDF - ADEME 11.2 CARACTÉRISTIQUES DES APPAREILS DE L'ÉCHANTILLON INDICES D'EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE INFLUENCE DE LA TEMPÉRATURE AMBIANTE, DE L'EMPLACEMENT ET DE LA SAISON SUR LA CONSOMMATION DES APPAREILS DE FROID CONSOMMATION D'ÉNERGIE EN FONCTION DE LA TEMPÉRATURE AMBIANTE L'INFLUENCE DU RÉGLAGE DE LA TEMPÉRATURE INTÉRIEURE LA FONCTION "SUPERFROST" CONTRÔLE DE LA TEMPÉRATURE ET RÉGLAGES DES THERMOSTATS COMPARAISONS ENTRE LES CONSOMMATIONS NORMALISÉES ET LES CONSOMMATIONS IN- SITU CONCLUSIONS. 2 CHAPITRE 12 : CONSOLIDATION DES RÉSULTATS ORIGINE DES DIFFÉRENTS RÉSULTATS COMPARAISON DES VALEURS MESURÉES OU ESTIMÉES DANS DIFFÉRENTS PAYS 23 Page vi PW Consulting

8 Union Européenne Résumé EDF - ADEME Résumé. Le projet a été financé par l'ademe, EDF et le programme SAVE de la Commission des Communautés Européennes. L'analyse et le traitement des données ont été assurés par le Cabinet SIDLER et PW Consulting. Les objectifs de cette étude sont d'apporter une réponse à l'évaluation des consommations de la cuisson électrique, d'une part, de mieux comprendre l'influence des conditions extérieures sur le fonctionnement et les consommations des appareils de froid ménager, d'autre part, et enfin de savoir si l'usage des sèche-linge permet de réduire la consommation des fers à repasser. L'étude s'appuie sur l'ensemble des analyses d'une base de données de 517 appareils de 32 types différents qui couvrent les usages de la cuisson électrique (plaques, fours, microondes, cafetières, bouilloires, etc.). Ce sont 98 logements de la Drôme et de l'ardèche qui ont été instrumentés pendant une durée d'un mois entre janvier et juillet 1998 (3,2 personnes par logement en moyenne). Le système de mesures utilisé, DIACE, a permis de recueillir la puissance l'énergie et la tension toutes les dix minutes pour chacun des appareils instrumentés. Système intrusif discret et fiable, il utilise les courants porteurs pour transmettre à un concentrateur les mesures des compteurs individuels et un modem pour vider quotidiennement la mémoire de ce concentrateur sur un ordinateur de collecte distant. I. LA CUISSON ELECTRIQUE. 1. Généralités. Le classement des appareils de cuisson en fonction de leur consommation annuelle moyenne place en tête les cuisinières électriques (457 kwh/an), puis les tables à induction (337 kwh/an), les plaques vitrocéramiques (281 kwh/an) et les fours (224 kwh/an). Consommations électriques annuelles moyennes des appareils de cuisson kwh/an Cuisinières Tables à induction Tables vitrocéramiques Fours à pyrolyse Ensemble des fours Fours à catalyse Plaques fonte Fours à nettoyage manuel Mini fours à catalyse Fours à micro-ondes et grill Ensemble des minifours Mini fours à nettoyage manuel Ensemble des fours à micro-ondes Bouilloires Fours à micro-ondes simples Au-dessus de chaque barre se trouve le nombre d'appareils suivis. Woks Grills Cafetières Autocuiseurs Cuiseurs vapeur Four tournant Vorwerks Friteuses Rice cookers Page 1 PW Consulting

9 Union Européenne Résumé EDF - ADEME Vue du réseau, 5 % de l'énergie totale du poste cuisson est absorbée par les plaques et 42 % par les fours (tous types confondus). La cuisson représente en moyenne 14 % de la consommation totale d'électricité (hors chauffage et eau chaude) des logements. La consommation annuelle moyenne de l'ensemble des usages de la cuisson électrique est de 568 kwh/an. Cette consommation est très saisonnière, présentant un maximum en hiver et un minimum en été (75 % plus importante en janvier qu'en juin). 99 % des puissances appelées simultanément par l'ensemble des appareils de cuisson électriques sont inférieures à 3 kw. Plus que dans les économies d'énergie, c'est dans une meilleure gestion des puissances souscrites que les économies financières seraient les plus significatives (délestage). 2. Les tables de cuisson. Au regard de la consommation annuelle, les tables à induction sont les moins bonnes (337 kwh/an), devant la vitrocéramique (281 kwh/an) et la fonte (198 kwh/an). Ce classement surprenant s'explique par les temps d'utilisation très contrastés des appareils (58 min./j pour l'induction, 45 pour la vitrocéramique et 26 pour la fonte) et par l'existence sur les tables à induction d'une consommation de veille importante (8 à 18 W) représentant en moyenne 3 % de la consommation totale. Mais, ceci ne remet pas en cause les performances intrinsèques des appareils (et notamment l'efficacité énergétique) qui sont attestées par la consommation horaire moyenne des matériels (588 Wh/h de fonctionnement pour l'induction contre 999 Wh/h pour la vitrocéramique et 1161 Wh/h pour la fonte). L'intérêt économique des tables à induction est nul par rapport aux plaques en fonte (il faut 282 ans pour atteindre le seuil de rentabilité). Ce qui guide l'achat de ce type de plaques de cuisson est plutôt la facilité d'utilisation, l'esthétique et la sécurité des appareils. 3. Les fours. La consommation moyenne par logement des fours est de 224 kwh/an. Elle est de 233 kwh/an pour les fours à convection naturelle et de 219 kwh/an pour les fours à chaleur tournante. En moyenne, la consommation d'un cycle de four est de 889 Wh. Les fours à catalyse consomment 199 kwh/an, les fours à pyrolyse 243 kwh/an et les fours à nettoyage manuel 224 kwh/an. Les cycles de pyrolyse consomment en moyenne 349 Wh. Bien que peu nombreux (2,7 % de l'ensemble des cycles), ils représentent 11 % de la consommation totale des fours qui possèdent ce type de nettoyage. Cette consommation pourrait diminuer en améliorant la qualité de l'isolation des enceintes (parois et portes vitrées). La consommation horaire moyenne des fours est de 1226 Wh/h de fonctionnement. 9 % des puissances appelées par les fours sont inférieures à 217 W. Pour les fours électriques, comme pour les plaques de cuisson, la technologie la plus efficace du point de vue énergétique est aussi celle qui consomme le plus. Ceci est dû à une durée d'utilisation plus importante (36 min./j pour la pyrolyse et 27 pour la catalyse). 4. Les mini-fours. Tant au niveau des puissances appelées que des consommations, les mini-fours peuvent remplacer avantageusement les grands fours de cuisine dans la plupart des cas. La puissance maximum relevée pour les mini-fours est inférieure de 34 % (241 W) et leur consommation annuelle de 5,6 % (99 kwh/an) à celle des grands fours. D'une façon générale, à durée de Page 2 PW Consulting

10 Union Européenne Résumé EDF - ADEME fonctionnement égale, l'utilisation d'un mini-four à la place d'un grand four permet d'économiser 27 % d'électricité. Comme les cycles de cuisson sont plus courts dans les minifours que dans les grands fours, l'économie réalisée peut être encore plus importante. La consommation horaire moyenne des mini-fours est de 898 Wh/h de fonctionnement. 5. Les fours à micro-ondes. La consommation annuelle moyenne des fours à micro-ondes est de 75 kwh/an. La puissance appelée est d'environ 15 W pour les fours à micro-ondes simples. Cette valeur pouvant doubler pour les fours à micro-ondes combinés. Les premiers consomment 55 kwh/an alors que les seconds (avec fonction grill ou combinés) consomment 12 kwh/an. Les fours à micro-ondes sont principalement utilisés pour décongeler ou réchauffer des aliments plutôt que pour préparer des plats cuisinés. La consommation moyenne d'un cycle de cuisson est de 69 Wh. Les fours à micro-ondes ne permettent pas de faire des économies lorsqu'ils sont utilisés pour cuisiner de façon traditionnelle. Ils peuvent même parfois consommer plus que les fours classiques. La consommation horaire moyenne des fours à micro-ondes est de 135 Wh/h de fonctionnement, valeur à rapprocher des 898 Wh/h des mini-fours et des 1226 Wh/h des fours classiques. 6. Les autres appareils de cuisson. Les bouilloires électriques ne doivent pas être négligées dans les bilans énergétiques. Leur consommation annuelle moyenne de 58 kwh/an est supérieure à celle des fours à microondes simples. Selon les appareils, les puissances appelées peuvent aller de 75 W à 175 W. La plupart des cafetières électriques appellent des puissances inférieures aux bouilloires (686 W en moyenne). Leur consommation annuelle moyenne (34 kwh/an) est également plus faible. La moyenne des puissances appelées par les friteuses est de 1542 W. Elles consomment 11 kwh/an et sont principalement utilisées en été. La moyenne des puissances appelées par les cuiseurs à vapeur est de 683 W. Ils consomment 15 kwh/an. II. LES SECHE-LINGE ET LES FERS A REPASSER. Les sèche-linge font partie des appareils les plus consommateurs des logements. Leur taux de pénétration est en augmentation, surtout dans les logements sociaux. Leur consommation annuelle moyenne relevée dans la campagne est de 427 kwh/an. Cette valeur confirme celle de la campagne CIEL conduite en En moyenne, un cycle de sèchelinge consomme 225 Wh/cycle et dure 11 minutes. Pour diminuer la consommation des sèche-linge, il est nécessaire d'utiliser des lave-linge qui essorent à 8 t/min. au minimum. La puissance des centrales de repassage à vapeur peut atteindre 25 W alors que celle des fers simples dépasse rarement 15 W. Les fers à repasser consomment en moyenne 37 kwh/an (42 kwh/an mesurés dans CIEL). Page 3 PW Consulting

11 Union Européenne Résumé EDF - ADEME Il n'est pas raisonnable d'évoquer une réduction de la consommation des fers à repasser pour justifier l'usage d'un sèche-linge (ils consomment 11 fois moins que ces derniers). D'autant plus que la consommation des fers est 39 % plus importante dans les logements possédant un sèche-linge que dans ceux qui n'en possèdent pas. Cette constatation ne permet pas de conclure que c'est la présence du sèche-linge qui augmente la consommation du fer à repasser, mais la même observation avait déjà été faite en Guyane Française où la différence de consommation des fers était de 22 % en faveur des logements qui ne possédaient pas de sèchelinge... III.LA PRODUCTION DE FROID MENAGER. L'emplacement des appareils de froid dans les logements est important. On a démontré que des économies d'énergie pouvant aller jusqu'à 36 % sont réalisables simplement en installant un appareil de froid dans un cellier non chauffé plutôt que dans une cuisine. L'analyse des températures a démontré qu'en moyenne la température interne des congélateurs était de -21,1 C au lieu de la valeur recommandée de -18 C, ce qui engendre une surconsommation des appareils de 17,6 %. En revanche, la température interne des réfrigérateurs (7,2 C) est plus élevée que la valeur recommandée (5 C), ce qui génère des économies, mais au détriment de la conservation des aliments. Individuellement, les consommations annuelles estimées dans la campagne ne montrent pas une bonne correspondance avec celles mesurées selon la norme EN153. Mais, la moyenne de ces estimations se rapproche de celle des consommations normalisées. En définitive, l'utilisation de la norme EN153 est donc justifiée pour connaître les consommations annuelles moyennes des appareils de froid. IV.CONSOLIDATION DES RESULTATS. La confrontation des résultats trouvés dans la campagne de mesures avec ceux utilisés dans différents pays nous amène à penser que leur précision est très supérieure aux évaluations utilisées jusqu'à présent. Les campagnes de mesures telles qu' permettent d'améliorer la connaissance sur différents usages et de fournir des données plus justes aux modèles de prévisions. apparaît comme la campagne de mesures la plus complète qui ait été conduite à notre connaissance en Europe sur les usages de la cuisson électrique. Page 4 PW Consulting

12 Union Européenne Introduction EDF - ADEME Introduction. La consommation d énergie de la cuisson électrique est très mal connue en Europe. D après les principales sources (généralement basées sur des estimations) dont on dispose, elle serait comprise en France entre 417 et 1 kwh/an/logement. En général, ces valeurs ne prennent en compte que les fours, les plaques de cuisson électriques et parfois les micro-ondes. De telles différences dans l observation d un même phénomène mérite des explications. La mesure nous semble être la voie la plus pertinente pour quantifier et qualifier de façon précise les caractéristiques du poste cuisson. Fort de l expérience acquise lors des précédentes campagnes de mesures conduites notamment grâce au programme SAVE (projets CIEL et Ecodrôme), nous proposons dans ce qui suit une analyse construite sur une importante campagne de mesures : c est le projet. L objectif principal de ce projet portait donc sur les usages de la cuisson électriques. Mais il comportait deux autres volets annexes : comprendre l'influence des conditions extérieures et des usagers sur le fonctionnement des appareils de froid d une part, et analyser d autre part, pour les logements qui en sont équipés, le fonctionnement des sèche-linge et les transferts de consommations entre les fers à repasser et les sèche-linge. La campagne de mesures s'est déroulée dans l'ardèche et dans la Drôme (départements du Sud de la France situés dans la vallée du Rhône, à mi-distance entre Marseille et Lyon) de janvier à juillet Elle porte sur 98 logements, principalement des maisons individuelles, situés aussi bien en zone rurale qu en ville. Page 5 PW Consulting

13 Union Européenne Chapitre 1 : Rappel des objectifs, moyens et méthodes du projet. EDF - ADEME 1. Chapitre 1 : Rappel des objectifs, moyens et méthodes du projet. 1.1 Les partenaires. La France s est engagée en 1993 dans la Maîtrise de la Demande d'electricité. Le producteur distributeur EDF et l ADEME (Agence de l Environnement et de la Maîtrise de l'energie) ont signé des accords destinés à mettre en oeuvre des programmes de Maîtrise de la Demande d'electricité. Par ailleurs, le Cabinet SIDLER conduit depuis quatre ans des campagnes de mesures sur les usages de l électricité dans le secteur résidentiel. Dans le cadre d une collaboration avec la Communauté Européenne, l ADEME et EDF, le Cabinet SIDLER avait déjà eu l occasion d'étudier à travers les campagnes de mesures Ciel puis Ecodrôme les principaux usages spécifiques de l électricité dans le secteur résidentiel. L idée d étudier les usages électriques de la cuisson était donc une approche naturelle qui s inscrivait dans le prolongement des études déjà conduites. C est aussi tout naturellement que le Cabinet SIDLER a proposé à l ADEME d une part, et à Electricité de France d autre part, de s associer à ce travail et d en assurer le financement avec la Communauté Européenne. Enfin, l analyse complémentaire proposée sur les appareils de froid a pu être menée à bien grâce à PW Consulting associé à ce projet dès l origine. Cette équipe homogène s est révélé présenter des compétences très complémentaires qui ont favorisé la mise en oeuvre du projet. L animation générale, les études théoriques, les campagnes de mesures et le traitement des données sont assurés par le Cabinet SIDLER. 1.2 Les objectifs. Toutes les stratégies de MDE se heurtent au problème de l évaluation des économies d électricité qu elles peuvent induire. A l origine de cette difficulté la connaissance très incomplète que l on a de la consommation réelle des appareils, en l occurrence les appareils de cuisson, placés en situation réelle et non plus en laboratoire. On sait depuis longtemps pour l avoir constaté dans d autres domaines (chauffage des logements, consommation automobile, etc.), que des consommations normalisées ou estimées aux consommations réelles il y a des écarts très importants qui trouvent leur explication essentiellement dans les conditions effectives d utilisation, les comportements individuels et le vieillissement des appareils. Il est donc essentiel de préciser les niveaux de consommation des principaux matériels actuellement en place. L expérimentation se propose d approfondir les connaissances sur : la cuisson électrique : plaques, fours, micro-ondes, plaques à induction, etc. L ensemble des appareils contribuant de près ou de loin à la cuisson électrique ont été instrumentés, et des distinctions ont été opérées entre les différents types (par exemple entre four à nettoyage par pyrolyse et par catalyse, etc.), Page 6 PW Consulting

14 Union Européenne Chapitre 1 : Rappel des objectifs, moyens et méthodes du projet. EDF - ADEME la production de froid électroménager : plusieurs campagnes de mesures ont déjà permis de fournir les valeurs de la consommation, mais aucune ne comportait de sondes de température (hormis le projet Ecodrôme dans lequel la température ambiante était mesurée). Quatre, voire cinq températures ont donc été relevées dans la présente étude. Elles permettront d expliquer de façon plus précise les niveaux de consommation observés, le séchage du linge/repassage du linge : la consommation des sèche-linge est très saisonnière et très influencée par les conditions climatiques. Deux campagnes ont déjà été conduites par notre équipe (CIEL et Ecodrôme), mais il reste de nombreuses interrogations concernant la consommation des sèche-linge. L étude se propose d une part d élargir les échantillons d observation et d autre part de répondre à la question de savoir si l usage d un sèche-linge permet ou non de réduire la consommation de repassage. 1.3 Méthodologie expérimentale. Pour atteindre ces résultats, on a mesuré la consommation, la puissance appelée, les heures d utilisation et le temps de fonctionnement des appareils concernés dans 98 familles pendant une durée d un mois. Des mesures de température, conduites avec le même pas de temps de dix minutes, ont été simultanément réalisées. L expérience s est déroulée dans les départements de la Drôme et de l Ardèche. L instrumentation a été assurée par le système de mesures Diace. Construit par la société Landis et Gyr (au moyen de la technologie GHS de la société EURO CP) à partir d une idée de Benoît LEBOT, ingénieur à l ADEME, le système DIACE permet à la fois des mesures diverses (énergie, température, etc.), et un transfert de ces données depuis les points de mesures jusqu à un collecteur grâce à l usage des courants porteurs. Ce collecteur possède également une fonction modem lui permettant chaque nuit de vider sa mémoire vers une station de saisie et un ordinateur regroupant les données des différents sites expérimentaux. Ce dispositif est intéressant pour au moins trois raisons : la pose des appareils de mesures dans les logements est simple, discrète, et ne nécessite aucun fil de liaison qui pourrait gêner les occupants. la collecte des données est entièrement automatique depuis les prises de mesures jusqu à l ordinateur. Un contrôle quotidien reste nécessaire pour être certain que tout s est déroulé normalement. il effectue non seulement la mesure de la consommation d énergie et de la tension, mais aussi celle de la puissance appelée et peut également transmettre, avec d autres types de capteurs, des mesures de températures. Les caractéristiques des différents composants sont les suivantes : boîtiers de mesure : leurs dimensions sont 12 x 5,5 x 6,5 (cm). Ils sont placés dans les logements entre l alimentation du secteur et l appareil que l on désire suivre. Ces boîtiers assurent trois types de mesures : * la tension - Elle est exprimée avec une précision de +/- 1 volt Page 7 PW Consulting

15 Union Européenne Chapitre 1 : Rappel des objectifs, moyens et méthodes du projet. EDF - ADEME * l énergie - Elle est mesurée avec une précision de l ordre de 2%. Mais l appareil est limité car sa sensibilité est très douteuse pour les courants d intensité inférieure à 5 ma correspondant environ à 1 W. On doit considérer qu en dessous de ce niveau de puissance le compteur d énergie n est pas incrémenté. * la puissance - Elle est déterminée par la mesure sur dix secondes de la consommation d énergie exprimée en watt. Cette valeur est mémorisée et remise à jour toutes les dix secondes. Le résultat est très imprécis autour de 1 W. Cette valeur doit être considérée comme une limite «floue» autour de laquelle l erreur peut être très importante. Au-delà, la précision est de +/- 5%. sondes de température : elles comprennent un capteur et un boîtier. Plage de mesure de -3 à +5 C avec résolution de,1 C. Erreur maximum de +/-,3 C entre +15 C et +25 C. Le boîtier permet, par liaison DIN, de reprendre l information du capteur et, à partir de son alimentation électrique, de communiquer par courants porteurs avec le concentrateur. le concentrateur : ses dimensions sont 25 x 19 x 5 (cm). Egalement placé dans le logement, à proximité du téléphone. Sa fonction est double. Toutes les dix minutes il interroge par courants porteurs chacune des prises compteuses placées sous son contrôle. Il regroupe ainsi toutes les données qu il envoie ensuite pendant la nuit vers la station de saisie. la station de saisie et l ordinateur. Placés à l autre extrémité de la chaîne de mesures, ils permettent l acquisition et le traitement quotidien des données. Les mesures de tous les types (énergie, puissance, tension, température) sont effectuées toutes dix minutes rigoureusement au même instant, ce qui permet des analyses précises et cohérentes. Elles sont toutes transmises par courants porteurs. Les fichiers quotidiens regroupent toutes les dix minutes l ensemble des mesures effectuées (énergie ou température). Le suivi est accompagné de plusieurs questionnaires : le premier regroupe les caractéristiques des appareils et les conditions de leur exploitation. Ceci fournira autant de variables explicatives permettant de mieux comprendre les consommations observées, un second questionnaire est à remplir par les usagers pendant une semaine. Il concerne l ensemble des repas préparés, des plats utilisés, etc., un troisième questionnaire, à remplir également durant une semaine, permet de connaître le mode d utilisation du sèche-linge et notamment la nature des textiles séchés. Tous ces paramètres permettront une identification plus sûre et plus précise des cycles et des usages de chaque machine. Ils permettront de franchir un nouveau pas dans la compréhension des phénomènes observés. L expérimentation s appuie sur trois acquis : la grande expérience acquise par les ingénieurs du Cabinet SIDLER avec ce système de mesures déjà utilisé lors des campagnes européennes en Saône et Loire (projet CIEL), dans la Drôme (projet européen Ecodrôme) ou en Guyane française, l existence d outils de traitement des données mis au point par le même cabinet avec l aide de l Ademe et capables de gérer rapidement l ensemble des mesures qui seront effectuées pendant cette expérience, le savoir-faire de PW Consulting en matière d analyse des appareils de froid. Page 8 PW Consulting

16 Union Européenne Chapitre 1 : Rappel des objectifs, moyens et méthodes du projet. EDF - ADEME 1.4 Le traitement informatique des données. Le nombre de mesures effectuées et stockées est considérable : 2 millions de valeurs. Il a fallu mettre au point des outils multiples permettant le criblage et la correction éventuelle des fichiers afin d éliminer les codes d erreur et les incidents de mesures inévitables en travail sur le terrain. Puis il a fallu créer un outil permettant la construction d une base de données relationnelle puissante et efficace : c est PANTAGRUEL. Mais la taille très importante de ces bases de données a exigé une conception et l élaboration d une structure essentiellement justifiée par la recherche de la vitesse d exécution. L exploitation de la base de données relationnelle s effectue ensuite par le biais de requêtes multiples. La vitesse des tris sera d autant plus importante que la conception et surtout la structure de l ensemble auront été bien optimisées en fonction du type de données stockées et des traitements à effectuer. Page 9 PW Consulting

17 Union Européenne LA CUISSON ELECTRIQUE EDF - ADEME PARTIE 1 : LA CUISSON ELECTRIQUE Page 1 PW Consulting

18 Union Européenne Chapitre 2 : Etudes générales sur la cuisson électrique. EDF - ADEME 2. Chapitre 2 : Etudes générales sur la cuisson électrique. 2.1 Caractéristiques de l'échantillon. 98 logements des départements de la Drôme et de l'ardèche ont finalement été instrumentés. La campagne était initialement prévue pour 1 logements, mais les difficultés rencontrées pour trouver des volontaires utilisant la cuisson électrique ont été assez importantes, notamment en fin de campagne. Nous avons pu à cette occasion expérimenter une nouvelle technique pour la constitution de l échantillon, en nous adressant directement aux médias locaux. Des messages ont été diffusés sur les radios locales. Ils présentaient les résultats des études précédentes ainsi que l'intérêt des campagnes de mesures et faisaient appel aux volontaires. Cette technique a fourni la plus grande partie des logements Taux d'équipement des ménages suivis. 517 appareils de 32 types différents ont été instrumentés. La liste des appareils suivis est donnée dans la figure 2.1. On peut également y trouver le taux d'équipement des ménages pour chacun des types d'appareil suivis. Notype Code Libellé Nombre d'appareils Nombre de logements Taux d'équipement Fer à repasser % Cafetière % Plaques vitrocéramiques % micro-ondes % micro-ondes grill (et/ou chaleur tournante) % Friteuse % Grand four à pyrolyse, chaleur tournante % SLE - Contrôle par minuterie % Bouilloire électrique % Cuisinière électrique % Grand four à pyrolyse, convection naturelle % Grand four à catalyse chaleur tournante % Plaques chauffantes en fonte % 16 1 Mini-four de cuisine à nettoyage manuel % Table à induction % Mini-four de cuisine à catalyse % SLC - Détection auto de fin de cycle % SLE - Détection auto de fin de cycle % Cuiseur à vapeur (P atmosphérique) % SLC - Contrôle par minuterie % Grand four à catalyse convection naturelle % Grand four à nettoyage manuel convection % naturelle Lavante-séchante % Vorwerk % Table à induction mobile % Grand four à nettoyage manuel chaleur % tournante Grill % Wok % Page 11 PW Consulting

19 Union Européenne Chapitre 2 : Etudes générales sur la cuisson électrique. EDF - ADEME Notype Code Libellé Nombre d'appareils Nombre de logements Taux d'équipement Autocuiseur vapeur % Rice cooker % Four tournant % Cafetière n % Crêpier % Total 517 appareils Figure 2.1 : liste des appareils suivis et taux d'équipement des ménages instrumentés. Certains appareils dont le taux d'équipement est particulièrement faible (Crêpier, four tournant, rice cooker,...) n'ont pas été suffisamment suivis pour observer la nature de leurs besoins électriques. Le crêpier, par exemple, n'a jamais été utilisé pendant toute la période de mesures. Les taux d'équipement pour les différents types d'appareils sont les suivants : 61 % des logements instrumentés possèdent un grand four de cuisine. Ces fours se répartissent en trois catégories principales, les fours à nettoyage manuel (7 % des grands fours de cuisine suivis), les fours à catalyse (28 %) et surtout, dans notre panel, les fours à pyrolyse (65 %). 18 % des ménages possèdent un mini-four. Ces mini-fours sont à nettoyage manuel ou à catalyse. Souvent utilisés comme fours d'appoint, ils peuvent correspondre à un usage principal chez les personnes célibataires ou les couples sans enfants. 78 % des ménages possèdent un four à micro-ondes. Ces fours se répartissent en deux catégories : les fours à micro-ondes simples (58 %) et les fours à micro-ondes disposant d'une fonction grill supplémentaire et/ou de la chaleur tournante (42 %). 19 % des ménages possèdent une cuisinière électrique. La dénomination "cuisinière électrique" s'applique également aux plaques et fours électriques suivis par le même boîtier de mesures. En effet, dans certains logements, la dissociation de ces deux usages n'a pas pu être faite (17 % des cas). 57 % des ménages de la campagne disposent de plaques électriques à foyers radiants ou halogènes sous vitrocéramique. Pour des raisons de commodité, ces appareils seront appelés "plaques vitrocéramiques" dans le reste de l'étude. 13 % des ménages disposent de plaques de cuisson en fonte. Seulement 9 % des ménages utilisent des tables à induction. Ces systèmes de cuisson sont encore très chers (environ 9 à 95 Euros), ce qui explique, malgré des avantages certains, leur faible taux de pénétration Occupation des logements. Le nombre moyen d'habitants par logement dans la campagne est 3,2. La figure 2.2 représente la distribution des logements en fonction du nombre de leurs occupants. Page 12 PW Consulting

20 Union Européenne Chapitre 2 : Etudes générales sur la cuisson électrique. EDF - ADEME 3 Logements Histogramme du nombre d'habitants par logement 1% 25 Nombre de logements : 98 Nombre moyen d'habitants par logement : 3.2 8% 2 Nombre de logements % 4% Pourcentage cumulé 5 2% % Nombre d'habitants Figure 2.2 : histogramme du nombre d'habitants par logement. On constate en étudiant ce graphique que 79 % des logements suivis sont occupés par des familles de 2 à 4 personnes. Le nombre maximum d'occupants par logement est de 7 personnes. Huit logements de personnes célibataires ont été suivis (8,2 %) Superficie des logements. Nous ne connaissons la superficie que pour 57 des 98 logements instrumentés. La superficie moyenne de ces 57 logements est de 121 m². L histogramme de la figure 2.3 indique que la classe dominante est, de très loin, la classe de 8 à 13 m 2. Sur l'ensemble des logements instrumentés, 81 sont des logements individuels et 17 des logements collectifs. Page 13 PW Consulting

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