L évolution des solutions énergétiques dans les bâtiments résidentiel et tertiaire à l horizon 2020

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1 L évolution des solutions énergétiques dans les bâtiments résidentiel et tertiaire à l horizon 2020 F. PIETRE-CAMBACEDES 11/11/2013 Centre de Recherche et Innovation Gaz et Energies Nouvelles DIRECTION RECHERCHE & INNOVATION

2 I. Un contexte réglementaire français et européen en forte évolution II. La feuille de route technologique pour les bâtiments résidentiel et tertiaire III. Le développement des solutions gaz naturel avec le CRIGEN

3 I. Un contexte réglementaire européen et français en forte évolution

4 Suite aux engagements pris dans le cadre du protocole de Kyoto, l Union Européenne s est dotée d une politique énergétique commune et ambitieuse visant à réduire ses émissions de GES. Le 10 janvier 2007, la Commission Européenne présente le paquet «énergie» ou objectif des «3 x 20» Réduire de -20% les consommations d énergie à horizon 2020 (par rapport aux projections effectuées en 2007) Réduire de -20% les émissions de GES par rapport au niveau de 1990 Augmenter de +20% la part d énergie produite par une source renouvelable dans la consommation finale brute de l UE. Sur la base du paquet «énergie», la commission européenne a élaboré ou révisé un panel de directives pour renforcer l efficacité énergétique au sein de l UE dans tous les secteurs économiques : La directive sur la promotion de l utilisation de l énergie produite à partir de sources renouvelables. La directive «Performance énergétique des Bâtiments». La directive «Energy-related Products» La directive «Efficacité énergétique».

5 Importance en terme de consommation énergétique et d émissions de GES. Autres 6 % Bâtiment 43 % Existence de gisements d économies d énergie importants et accessibles économiquement Transports 31 % Constructions neuves: env logements/an. Rénovation: logements/an (horizon 2017). Autres 26 % Bâtiment 25 % Transports 28 % Industrie 21 %

6 En 2009, le Grenelle de l Environnement est venu renforcer la politique énergétique définie en 2005 en proposant des objectifs plus ambitieux dans tous les secteurs dont les bâtiments R&T. Récemment, les «conférences environnementales» ont consolidé cette politique, et le sujet est toujours d actualité (débat sur la transition énergétique). Bâtiments existants : réduire de 38% la consommation des bâtiments à horizon 2020 RT éléments par éléments (2007) RT existant globale (2008) D ici à 2020, obligation travaux dans le tertiaire existant Inciter Réglementer L efficacité énergétique dans les secteurs R&T Informer Bâtiments neufs : vers le BEPOS en 2020 Réglementation Thermique 2005 Réglementation Thermique 2012 A partir de 2020, bâtiments BEPOS Construction neuve Exigences en énergie primaire kwhep/m² SHON Grenelle Loi POPE Promouvoir la performance via des mesures financières Dans le neuf : PTZ+, dispositif Scellier, exonération de taxes (labels BBC, ). Dans l existant : eco-ptz, CIDD, éco-prêt logement social, TVA à taux réduit, exonération taxe foncière, dispositif des CEE, etc Informer et former la filière à la performance énergétique DPE (vente, location), DPE ou audit énergétique obligatoire avant le 1er janvier 2017 pour les installations collectives de chauffage/froid. Mise en place de processus de formation des professionnels en matière d économies d énergie, mise à jour des documents techniques.

7 3 Exigences de résultats: Exigence d efficacité énergétique minimale du bâti : le besoin bioclimatique ou «Bbio max» Exigence de limitation simultanée du besoin en énergie pour les composantes liées au bâti (chauffage, refroidissement et éclairage) Exigence de consommation maximale : «Cmax» Cmax en énergie primaire (objectif de valeur moyenne de 50 kwhep/m²/an) Modulation selon type de bâtiment et d usage, zone climatique, altitude, surface, contenu CO2 (bois et réseau de chaleur vertueux) 5 usages pris en compte : chauffage, production d eau chaude sanitaire, refroidissement, éclairage, auxiliaires (ventilateurs, pompes) cas particulier du logement collectif : exigence de consommation augmentée temporairement de 7,5 kwhep/m²/an jusqu au 1er janvier 2015 Exigence de confort en été : Tic < Tic réf Exigence sur la température intérieure atteinte lors d une séquence de 5 jours chauds Et des exigences de moyens dont l obligation «EnR» ou équivalent : Solaire thermique, micro-cogénération, Chauffe-Eau Thermodynamique, Réseau de chaleur urbain «EnR» ou tout système produisant plus de 5 kwh EnR/m2.an

8 RT BEPOS Hyp- Neuf BBC neuf BBC existant Parc résidentiel 2008 (ep) Chauffage ECS Froid - Eclairage - Aux Blancs et Bruns Source : Ceren, CSTB, Ademe 8

9 II. La feuille de route technologique pour les bâtiments résidentiel et tertiaire

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12 Conférence de Presse 26 février

13 Le tertiaire est un secteur très diversifié 4 segments ont été retenus Bureaux Commerces Hôtellerie / hébergement Enseignement Pour le neuf et la rénovation Le contexte réglementaire et incitatif est moins déterminant : le facteur clé de succès repose sur la performance technicoéconomique Le marché segmenté autorise la création de «niches technologiques». Conférence de Presse 26 février

14 Conférence de Presse 26 février

15 Les nouvelles technologies qui auront un impact sur la filière Complexification et diversification des équipements : Systèmes hybrides PAC à absorption Moteurs thermiques de PAC et cogénération Nouveaux fluides frigorigènes Les préconisations aux industriels pour accompagner la filière Soigner la mise en marché des nouveaux concepts et répondre aux inquiétudes: Informer les concepteurs sur les caractéristiques d installation et de maintenance de la technologie prescrite Investir pour faire monter en compétence la filière et lui offrir son soutien sur les nouvelles technologies : formation et SAV Une évolution de la filière s impose pour la pérenniser et accompagner la mutation technologique avec le soutien des industriels. Conférence de Presse Centre 26 de février Recherche 2013 et Innovation Gaz et Energies Nouvelles 15

16 III. Le développement des solutions gaz naturel avec le CRIGEN

17 Écogénérateur Stirling Chaudière Hybride

18 Spécifications produits Règlementation technique Contribuer au développement de nouvelles solutions énergétiques pour le marché français Règlementation Performance Energ. Marché Filière Collaborations / Partenariats Industriels

19 Un condensé de performances et de technologies Rendement très élevé (de 107% à 110% sur PCI). Chauffage et Eau Chaude Sanitaire (confort ECS). Fiabilité, Compacité, Gamme diversifiée (sol, murale, ballon, colonne ). Une modulation de puissance adaptée En individuel: une puissance mini (quelques kw) pour le chauffage, une puissance maximale (de 28 à 35 kw) pour l ECS. Chaudière modulante En collectif: une haute capacité de modulation pour des solutions compactes. Des solutions techniques EVAPDC en rénovation pour 75 % des logements à risque En collectif / bailleur : VMC gaz, shunt/alsace, etc. En collectif / copropriétés: en cours. Solution de rénovation pour conduits VMC gaz Solution de rénovation pour conduits collectifs mixtes

20 Grâce à la boucle à eau chaude, le gaz naturel s associe idéalement avec les énergies renouvelables : Eau chaude solaire / gaz Solaire photovoltaïque / gaz Bois / gaz Chaudière condensation & solaire thermique constitue la solution technique de référence pour respecter la Réglementation Thermique 2012 en maison individuelle. avec notamment des chauffe-eau solaires «optimisés RT 2012» : Couverture en eau chaude sanitaire par le solaire (50% en moyenne) Ballon de 110 à 180 litres maximum, Capteurs de 2 à 2,5 m² Un prix réduit de 30% par rapport au chauffe-eau solaire classique.

21 La chaudière hybride compacte : l intégration poussée d une pompe à chaleur électrique dans l encombrement d une chaudière condensation Le produit se compose de : Une pompe à chaleur électrique air/eau Une chaudière condensation gaz naturel Un système de gestion-régulation Un produit aussi compact qu une chaudière : Version monobloc sans unité extérieure, et murale Version bi-bloc et murale Et performant pour des logements moins bien orientés (Est/Ouest): Économie de 10 à 15% (en Ep, CO2 et facture) par rapport à une condensation ou une pompe à chaleur électrique. Un produit moins cher que la PAC électrique et CET, et plus performant

22 Technologie à sorption, déclinable pour la petite puissance (compression assurée par un simple brûleur gaz naturel) de 4 à 14 kw. Chauffage et Eau Chaude sanitaire à performances élevées : Efficacité attendue = 150% PCI (40% de mieux que les chaudières condensation) PAC seule ou couplée à un brûleur condensation pour le chauffage et l ECS Adaptée à la maison individuelle neuve ou rénovée Des partenariats de co-développement pour un produit adapté au marché français!

23 Intégration d une micro-cogénération au sein d une unité de chauffage gaz naturel performante Ecogénérateur à moteur stirling (disponible) Totalité des besoins de chauffage et d eau chaude sanitaire. Production d électricité à domicile (50% à 70% des besoins électriques, pour un logement), l électricité étant consommée ou injectée sur le réseau. Rendement global de production (chaleur & électricité) de 107%. Ecogénérateur Ecogénérateur à piles à combustible (R&D) Efficacité énergétique en limitant la consommation d énergie primaire. limite les phénomènes de pointe électrique. production locale d électricité au prix du gaz naturel. Piles à combustible : rendement électrique record jusqu à 60%, sans émissions de polluants. Ecogénérateur (source Baxi)

24 Besoins 24 Une réponse à l évolution des besoins des logements Création du marché Développement du marché Chaudière Ecogénérateur Stirling Ecogénérateur Pile à combustible Besoin électrique Besoin thermique 24 24

25 La solution chauffage Compatibilité RT2012 Réduction coût Facilité d installation Compacité Un module «tout en un» Solution complète intégrée gaz naturel

26 Récupération de l énergie gratuite sur le milieu extérieur (air, sol, eau de nappe, ) grâce à un cycle thermodynamique. Une compression par moteur gaz PAC à moteur gaz Une compression thermochimique (brûleur) PAC à absorption gaz Solutions dédiées aux bâtiments collectifs et tertiaire

27 1 kw Cycle thermodynamique «à absorption» avec une solution ammoniac/eau, sans impact sur l environnement. Rendement très élevé jusqu à 170% sur énergie primaire pour la version géothermique et 165% pour la version aérothermique Puissance utile entre 36 kw et 42 KW suivant les versions. Version air/eau Version eau/eau Haute température pour produire de l Eau Chaude Sanitaire ou pour une installation en réhabilitation. Pertes Déjà 6000 unités installées en Europe. 18 kw 42 kw Récupération de chaleur renouvelable sur sol ou nappe 25 kw Gaz Chaleur à l utilisateur

28 Des couplages performants et innovants Récupération d énergie le réseau d assainissement 1/ Au niveau du Bâtiment, une pompe à chaleur géothermique alimentée par un fluide caloporteur. 2/ Un fluide caloporteur assurant l échange de chaleur. 3/ Un échangeur de chaleur installé dans le réseau d assainissement transférer les calories au fluide. Pompe à chaleur (par ilot) 28 Echangeur Pompage eau nappe Récupération d énergie sur boucle d eau de nappe phréatique 1/ Un forage permet via un échangeur de chaleur de transférer la chaleur de la nappe à une boucle d eau. 2/ Une boucle d eau dessert l ensemble du quartier (elle circule à la température de l eau de la nappe phréatique.). 3/ Chaque ilot se connecte à la boucle via une pompe à chaleur géothermique.

29 Chauffage mixte réversible regroupant une pompe à chaleur et une chaudière gaz à condensation. Destiné au milieu tertiaire, en neuf ou rénovation, de 500 à m² de surface. Trois possibilités de fonctionnement : PAC seule, PAC et chaudière, chaudière seule. Régulation sur énergie primaire. Pompe à chaleur hybride Gamme de produits: huit combinaisons de puissances (47 à 83 kw pour le chauffage et de 47 à 75 kw pour la climatisation).

30 Un ensemble de solutions gaz naturel permettant la maîtrise du réseau électrique (atténuation de la pointe, pilotage à distance) Evolution de la demande d électricité en France depuis 1996 Dans le résidentiel: Chaudière hybride Écogénérateur à moteur stirling Ecogénérateur à pile à combustible Mini-cogénération Dans le tertiaire: Pompe à chaleur hybride Cogénération Source : RTE 30

31 MERCI DE VOTRE ATTENTION

32 Direction Recherche & Innovation Centre de Recherche et Innovation Gaz et Energies Nouvelles 361 avenue du Président Wilson Saint-Denis La Plaine France Tel : +33 (0)