www.biohousing.eu.com Projet Biohousing Guide de raccordement de maisons individuelles à un micro-réseau de chaleur Corinne Floc'h-Laizet / Jimmy Pennequin Biomasse Normandie Septembre 2008
SOMMAIRE 1. Introduction... 1 2. Raccordement d une maison individuelle à un réseau de chaleur... 2 2.1 L estimation des besoins et des puissances... 2 2.1.1 Les hypothèses... 2 2.1.2 Les données énergétiques... 2 2.2 Les aspects techniques... 3 2.2.1 Le réseau... 3 2.2.2 La sous-station... 6 2.3 Les aspects économiques... 7 2.3.1 Le coût d installation des différents équipements... 7 2.3.2 Coût total du raccordement d une maison individuelle... 9 3. La production d énergie à partir d une chaufferie centrale...10 3.1 Le combustible...10 3.2 La chaufferie bois...10 La chaudière...10 Les équipements annexes...11 La réglementation en vigueur...12 3.3 Le silo de stockage...12 3.4 Le choix de l enveloppe : maçonnée ou préfabriquée...13 4. Création d un micro-réseau de chaleur de 60 à 150 kw pour plusieurs maisons individuelles...14 4.1 Le montage juridique du projet...14 4.2 Définition des configurations de réseau...14 4.3 Les investissements...15 4.4 Le coût global de l énergie hors subventions...17 4.5 Le coût global de l énergie avec subventions...18 4.5.1 Les subventions mobilisables...18 Le choix des subventions...19 4.5.2 Synthèse...19 4.5.3 L impact des subventions...20 4.6 Analyse comparative entre un mini-réseau de chaleur au bois (avec 35 % de subventions et des systèmes de chauffage conventionnels...20 4.6.1 Analyse en zone H1...21 4.6.2 Analyse en zone H2...21 4.6.3 Analyse en zone H3...22
-1-1. Introduction Face à l augmentation des rejets de gaz à effet de serre, la Communauté européenne met en place des politiques visant à réduire ces émissions, notamment à travers la diminution des consommations de combustibles fossiles, utilisés pour le chauffage et la production d eau chaude sanitaire des logements collectifs et individuels, au sein de ses pays membres. Parallèlement, la France change progressivement sa politique de consommation énergétique dans l habitat et le tertiaire en augmentant les normes de performances énergétiques des bâtiments. Suite aux réflexions conduites dans le cadre du Grenelle de l environnement, à la fin de l année 2007, le gouvernement a souhaité s engager dans cette démarche en imposant l utilisation d énergie renouvelable pour les constructions neuves dans l habitat individuel, et en subventionnant l achat de matériels performants pour les particuliers soucieux de répondre aux nouvelles exigences de consommation énergétiques de leur habitation. Parmi les solutions disponibles, le raccordement d une maison individuelle à un petit réseau de chaleur à eau chaude alimenté par une chaufferie bois constitue une des possibilités pour répondre à ces engagements. Le présent document vise à présenter : - d une part, les modalités techniques et économiques du raccordement d une maison individuelle à un réseau de chaleur, - d autre part, de présenter l intérêt d une mutualisation des moyens de production d énergie en installant une chaufferie bois centralisée de 150 kw de puissance maximale pour raccorder plusieurs maisons. Compte tenu les prix moyens du granulé observés sur le territoire français, compris entre 180 et 250 HT/ la tonne livrée dans un rayon de 100 km, l analyse technico-économique réalisée dans ce document ne se basera que sur l utilisation du bois déchiqueté comme combustible.
-2-2. Raccordement d une maison individuelle à un réseau de chaleur 2.1 L estimation des besoins et des puissances 2.1.1 Les hypothèses Les besoins et les puissances (chauffage et eau chaude sanitaire) sont directement liés à la surface habitable, aux performances énergétiques de la maison, au nombre de personne occupante et à la rigueur climatique. Les hypothèses retenues sont : - une surface de 130 m², correspondant à la surface moyenne des maisons individuelles construites en 2007, - la présence de 4 personnes par maison, pour une consommation d eau chaude sanitaire de 50 l/jour/pers, - une consommation énergétique pour la production de chauffage et d eau chaude sanitaire correspondant à la consommation maximale autorisée par la réglementation thermique de 2005 (RT 2005), soit 80 à 130 kwh PCI/m²/an selon la rigueur climatique, - un rendement global d installation de 80 %. 2.1.2 Les données énergétiques Figure 1 : Les zones climatiques Compte tenu de la variabilité des conditions climatiques sur le territoire français, celui-ci a été découpé en trois grandes zones climatiques (H1, H2, H3). Dans le cadre de la nouvelle réglementation thermique 2005, les niveaux de consommations maximales autorisées pour la production de chauffage et d eau chaude sanitaire, sont définis en fonction de ces trois zones. H 2 H 1 H 3 Zones climatiques H1 (DJU retenu* = 2697 C) H2 (DJU retenu* = 2201 C) H3 (DJU retenu* = 1432 C) Tableau 1 : Synthèse des puissances par maison Consommations en kwh PCI/m²/an Total Chauffage ECS Puissance installé en kw (comprenant un coefficient de surpuissance de 20 %) T C extérieure de base 130 89 41-10 C 8 110 69 41-6 C 6 Chauffage ECS Total 80 39 41-3 C 5 7 *les DJU moyens (1971-2001) retenus tiennent compte de l intermittence de chauffage suivante : 8h/jour à 17 C et 16h/jour à 19 C. 2 10 8
-3- Tableau 2 : Synthèse des données sur les consommations et les besoins par maison Zones climatiques Consommation totale en kwh PCI/an Rendement de l installation Besoins totaux MWh utile H 1 16 900 13 500 H 2 14 300 80 % 11 500 H 3 10 400 8 400 2.2 Les aspects techniques 2.2.1 Le réseau Dimensionnement des canalisations d eau chaude aller et retour Le diamètre nominal intérieur des canalisations nécessaires à l alimentation d une maison individuelle est de 20 à 25 mm, hors calorifugeage (référence technique : DN 20 ou DN 25). La technologie Il existe deux types de tuyauteries : Les tuyauteries en acier Les canalisations en acier sont : - isolées par une couche de polyuréthane (40 à 60 mm) ; - adaptées à des températures maximales 130 C ; - disponibles pour diamètre compris entre 20 et 250 mm ; - conditionnées en barres rigides de 6 à 12 m ; - complexe à mettre en œuvre : elles nécessitent un important niveau de technicité pour la réalisation des soudures et le dimensionnement des systèmes de reprises de dilatations et d ancrage des tuyaux. Les tuyaux en matière de synthèse Les canalisations en matières de synthèse sont : - constituées de polyéthylène réticulé, - isolées par une couche de polyuréthane (40 à 60 mm) ; - adaptées à des températures de fonctionnement de 80-85 C (température maximale 95 C); - disponibles pour diamètre compris entre 20 et 90 mm ; - conditionnées en couronne de 50 à 500 m pour des diamètres de 20 à 60 mm et en barres de 12 m pour les diamètres supérieurs à 60 mm ; - faciles à mettre en œuvre : la plupart des fabricants proposent des outils spécifiquement adaptés à l assemblage de leurs tuyauteries. Par ailleurs, les tubes ne nécessitent pas la mise en place de point d ancrage et de système de reprise de dilatation. Les tuyaux de diamètre entre 20 et 50 mm peuvent être placés dans le même calorifugeage (système «Twin», limitant les coûts des équipements, de la pose et du terrassement.
-4- Atouts Faiblesses Tableau 3 : Tuyauteries aciers Avantages/inconvénients Conditionnement dans tous les diamètres Pas de contraintes de températures Conditionnement en faible longueur (6 à 12 m) Mise en œuvre complexe Tuyaux en matière de synthèse Facilité de pose Système aller-retour prêt à poser de 20 à 50 mm Meilleure tenue à la corrosion Pas de contrainte d ancrage et de dilatation du réseau Température maximale de 85 à 95 C Pression limitée entre 4 à 6 bars Photos Les règles de l art liées à l installation de canalisations à eau chaude calorifugées et enterrées Le raccordement d une maison individuelle à un réseau de chaleur à eau chaude nécessite le passage de canalisations calorifugées sur une distance plus ou moins longue, enterrées depuis le point de piquage sur une branche principale du réseau, situé en bord de parcelle, jusqu au seuil de l habitation (au niveau de la pénétration). L installation de ce réseau enterré impose de suivre un certain nombre de règles élémentaires présentées sur les schémas de principe suivants. Les distances indiquées correspondent aux valeurs d installations préconisées par les différents fournisseurs.
-5- Figure 1 : Installation d un réseau pour 2 canalisations séparées aller/retour Niveau du sol Remblai Grille ou ruban de signalisation 30 cm 50 cm minimum Sable 10 cm 16 cm 10 cm 10 cm 10 cm 10 cm Dans ce cas, il est nécessaire de prévoir une tranchée de 86 cm de profondeur et 52 cm de largeur. Figure 2 : Installation d un réseau aller/retour en «Twin» Niveau du sol Remblai Grille ou ruban de signalisation Sable 10 à 30 cm 30 à 50 cm 10 cm 16 cm 10 cm 10 cm 10 cm Dans ce cas, il est nécessaire de prévoir une tranchée de 66 à 86 cm de profondeur suivant les fabricants et 36 cm de largeur.
-6-2.2.2 La sous-station Le principe Une sous-station individuelle est un module permettant l échange de chaleur entre le réseau de canalisations d eau chaude primaire et le réseau d eau chaude de l habitation. Cet équipement se substitue à la chaudière individuelle classique, en présentant le même niveau de performances et de confort : production de chauffage et/ou d eau chaude sanitaire, encombrement équivalent à une chaudière gaz murale, régulation personnalisée, individualisation des charges possible par la mise en place d un compteur d énergie. Les sous-stations individuelles présentent l avantage de ne pas comporter de point de combustion dans l habitation. Elles sont disponibles sous 2 formes de technologies : - l échangeur à plaques, - la bouteille de dérivation ou bouteille de mélange. Les deux systèmes permettent d assurer les besoins de chauffage et/ou d eau chaude sanitaire. La technologie L échangeur à plaques Cette interface permet le transfert de chaleur au travers de plaques en acier, assurant une séparation totale entre le réseau primaire (venant de la chaufferie centrale) et le réseau secondaire (raccordés aux radiateurs de l habitation). L augmentation du nombre de plaques permet d augmenter la surface d échange de chaleur et par corrélation la puissance de l installation. La bouteille de dérivation Figure 3 : Echangeur à plaques (source : Tepeecal) Cette interface, assurant l échange de chaleur par un mélange partiel des fluides du réseau primaire et du réseau secondaire dans une bouteille, est appelée bouteille de dérivation (ou bouteille de mélange ou bouteille casse-pression). L augmentation du volume de la bouteille permet d augmenter le volume d échange et par corrélation la puissance de l installation. Figure 4 : Bouteille de dérivation (source : Charot)
-7- Les équipements annexes Même si la conception des sous-stations varie d un fabriquant à l autre, un certain nombre d équipements restent communs à ces différents modèles pour assurer le bon fonctionnement de l installation : - la pompe permettant la circulation des fluides ; - l organe de réglage pour ajuster la température intérieure ; - les vannes d isolement. Le compteur d énergie thermique Le principe de fonctionnement d un compteur d énergie thermique repose sur la mesure combinée du volume circulant dans les canalisations (mesureur placé sur les canalisations retour) et de la différence de température entre l aller et le retour. Un compteur d énergie se compose au minimum de trois éléments : - un organe de mesure du débit (mécanique, électromagnétique ou ultrasonique) ; - un jeu de 2 sondes de température pour mesurer l écart de température entre l aller et le retour ; - un calculateur intégrant les données de débit et de température, qui affichera la quantité d énergie consommée. Notons que le relevé des compteurs peut être réalisé par : - lecture direct sur l écran de l intégrateur placé au niveau de la sous-station installée dans la maison, ou délocalisée pour être accessible depuis l extérieur de l habitation, - radio-relevage depuis un poste de réception embarqué dans un véhicule permettant une transmission des données par ondes radios, - transmission via une connexion «BUS», permettant de transférer les données sur un poste informatique centralisé. La localisation dans l habitat Dans une maison individuelle, une sous-station peut être localisée : - En lieu et place de la chaudière existante ; dans ce cas, travaux importants pour rejoindre les départs secondaires vers les radiateurs. - dans un local dédié (placard ou garage), prévu lors de la construction d une maison ou aménagé dans une maison existante. 2.3 Les aspects économiques 2.3.1 Le coût d installation des différents équipements Le réseau Le réseau à créer permet le raccordement d une habitation à un réseau de chaleur existant qui passe sur la voirie en limite de propriété.
-8- - Les tranchées L installation d un réseau de chaleur enterré nécessite la réalisation d une tranchée permettant la bonne mise en œuvre des tuyaux et la réfection en l état du terrain. Les travaux à conduire s élève a minima entre 40 et 50 HT / ml et comprennent : o l ouverture de la tranchée, o le sablage des canalisations, o l installation d un grillage ou d un ruban d avertissement, o la remise en état du terrain. Dès lors que le raccordement nécessite la réfection d une chaussée bitumée ou le passage à proximité d autres réseaux, le coût est alors compris entre 50 et 70 HT / ml. - Les canalisations Les prix, en HT/ml, correspondent aux canalisations aller et retour, et prennent en compte la fourniture du matériel et la pose. Tableau 4 : Les tuyauteries aciers Prix moyens des tuyaux posés aller et retour Prix en HT / ml Les tuyauteries en matière de synthèse 120 à 150 HT 50 à 70 HT Le raccordement du réseau à la sous-station demandera en plus l installation de petits équipements annexes (fourreaux de pénétration dans le bâtiment, vannes, ) dont le montant s élève entre 300 et 400 HT et la mise en place de tuyauteries intérieures depuis le point de pénétration jusqu à la sous-station, dont le montant s élève entre 500 et 1 000 HT. - La sous stations Les prix prennent en compte la fourniture du matériel et la pose. Tableau 5 : Chauffage seul Prix moyen des sous-stations installées Prix en HT Chauffage avec production d ECS Instantanée Accumulation* 1 000 à 1 500 HT 2 500 à 3 000 HT 4 000 à 4 500 HT * dont l installation d un ballon d eau chaude sanitaire de 250 litres avec une épingle électrique pour assurer la production d eau chaude d été. Aux coûts indiqués dans le tableau ci-dessus, il devra être intégré le coût d un compteur d énergie thermique, soit 400 à 500 HT installé.
-9-2.3.2 Coût total du raccordement d une maison individuelle Pour évaluer le montant des investissements liés à la mise en œuvre du réseau, on retiendra comme hypothèse une distance de 15 m entre le point de piquage sur la branche principale du réseau et la pénétration de la maison. Figure 5 : Schéma de principe Réseau intérieur Niveau du sol Réseau extérieur (antenne de raccordement) 20 mètres Sous-station Pénétrations Réseau principal Tableau 6 : Tableau de synthèse des investissments Prix en HT Type de sous station Tranchée Réseau (20 m) Canalisations Tuyauteries intérieures Sous station Compteur d énergie Total Chauffage seul Chauffage avec production d ECS 800 à 1 400 1 000 à 3 000 500 à 1 000 1 000 à 1 500 2 500 à 4 500 400 à 500 3 700 à 7 400 5 200 à 10 400
-10-3. La production d énergie à partir d une chaufferie centrale Dans le cadre du raccordement de plusieurs maisons individuelles à un petit réseau de chaleur, on propose d analyser l intérêt d une mutualisation des équipements de production de chaleur pour l installation d une chaufferie bois de 60 à 150 kw. 3.1 Le combustible Les chaufferies bois de petite et moyenne puissance à alimentation automatique requièrent l'utilisation soit de plaquettes sèches et calibrées (humidité inférieure 30 %, soit un PCI supérieur à 3 500 kwh PCI / tonne). Le pris est compris entre 110 et 130 TTC la tonne livrée. Tableau 7 : Caractéristiques des combustibles Humidité sur brut kwh PCI / tonne Granulés 6 à 10 % 4 500 à 5 000 Plaquettes sèches et calibrées < à 30 % > à 3 500 3.2 La chaufferie bois La chaudière L encombrement d une chaudière bois doit prendre en compte la longueur et la largeur du corps de chauffe, mais également les équipements annexes dont la vis d alimentation en combustible, le cendrier, les ventilateurs d air primaire et secondaire, ainsi que les conduits d évacuation des fumées. Pour des puissances comprises entre 60 à 150 kw les dimensions restent sensiblement identiques. Il est nécessaire de prévoir une surface de 4 m² (2m x 2m). Pour les équipements de cette gamme de puissance, les tubes de fumées sont le plus souvent nettoyés par des turbulateurs qui permettent de s affranchir d un ramonage gourmand en espace (sur les anciens modèles, cette surface correspondait à la surface au sol du corps de chauffe soit environ 2 m² supplémentaire). Dans le cadre d une installation bois-énergie dont la puissance maximale serait supérieure à 200 kw, l installation d une seconde chaudière en appoint/secours est préconisée (voir encart suivant). Pour des chaufferies de plus petites puissances, la mise en place d un volume d eau tampon permettra d améliorer le rendement de l installation en prolongeant les phases de combustion et en absorbant l énergie produite pendant les phases de ralenti.
-11- Encart 1 : Principe de la bi-énergie Lorsque l'on veut couvrir en totalité les besoins en énergie d'un site avec le bois, le dimensionnement de la chaudière tient compte des jours exceptionnellement froids ; la puissance de l installation est alors élevée, occasionnant des surcoûts d investissements sensibles. Par contre, conservant un combustible fossile (fioul ou gaz), on peut optimiser la puissance du générateur bois. Ainsi, un dimensionnement réduit à 40-60 % de la puissance nécessaire permet un taux de couverture des besoins par le bois compris entre 70 et 90 % sur l'ensemble de la saison de chauffe. Puissance appelée (%) 100 50 0 Tableau 1 : Monotone de chauffage thermiques : Puissance appelée en % Chaudière bois (80 à 90 % des besoins) Saison de chauffe (8 mois) Chaudière d'appoint Chaudière d'appoint Chaudière Bois Chaudière bois Bois Eté (4 mois) Energie d'appoint En bi-énergie, la chaufferie bois est conçue pour assurer la base des besoins énergétiques des bâtiments et équipements raccordés ; sollicitée en priorité, la chaudière bois fonctionne plus souvent à puissance nominale, ce qui améliore les performances énergétiques La chaudière d appoint assure le complément de puissance nécessaire pendant les périodes les plus froides de l'année, lors des arrêts techniques nécessaires à l'entretien de la chaudière bois (ramonages ) ou si un problème survient sur l'installation. Il est généralement dimensionné pour couvrir, le cas échéant, la totalité des besoins nécessaires. Les équipements annexes L installation d une chaufferie centralisée impose, d une part, le raccordement aux réseaux d eau et d électricité et, d autre part, l installation d une panoplie hydraulique permettant de desservir l ensemble des usagers. On évalue la surface au sol dédiée à la mise en place des équipements annexes à 1 m². Afin de pérenniser le bon fonctionnement de la chaudière bois, l installation d un ballon tampon est préconisée dans la chaufferie. On évalue la surface nécessaire à son installation à 1 m², pour un ballon de 1 500 litres. Un espace supplémentaire de 2 m² est prévu pour faciliter la bonne réalisation des opérations d entretien/maintenance de l installation. Surface nécessaire pour une chaufferie de 60 à 150 kw : 8 m².
-12- La réglementation en vigueur Les chaufferies d une puissance comprises entre 70 et 2 000 kw sont soumises à l arrêté du 23 juin 1978 relatif aux installations fixes de chauffage et à l alimentation en eau chaude des bâtiments d habitation, de bureaux ou recevant du public. Cet arrêté définit entre autres : les conditions d implantation. Il n exista pas de restrictions particulières pour les chaufferies situées dans un bâtiment annexe dédié ; la nature des parois : o pour les chaufferies en extérieur situées à plus de 10 m d une zone accessible au public, les parois devront être construites en matériaux incombustibles (classe MO), o pour les chaufferies situées à moins de 10 m de cette même zone, les parois latérales et le plancher haut devront être réalisés à partir de matériaux coupe-feu 2 heures. Le plancher bas est en classe MO. l accès à la chaufferie. Une seule issue à la chaufferie est admise pour des puissances inférieures à 5 000 kw. Si la distance à une zone accessible au public est inférieure à 10 m, alors la porte de la chaufferie est coupe-feu une ½ heure au minimum ; les moyens de lutte contre l incendie. Le local devra accueillir 0,1 m 3 de sable et une pelle ainsi que 2 extincteurs portatifs (classe 34 B1 ou B2) ; l isolation phonique. Le niveau engendré à l extérieur du bâtiment ne devra pas dépasser 50 db. Ce niveau est mesuré à 2 m des façades de tous les bâtiments avoisinants ; les dimensions de la chaufferie. Un espace libre de 50 cm doit être aménagé autour de la chaudière. La hauteur minimale sous plafond ne devra pas être inférieure à 2,20 m. les conditions de ventilations. La chaufferie devra comporter une ventilation basse et une ventilation haute permettant d atteindre une dépression en chaufferie inférieure à 2,5 Pa et une température ambiante inférieure à 30 C (pour des températures extérieures 15 C). 3.3 Le silo de stockage Le silo de stockage est réalisé de plain-pied avec un système de livraison par camion souffleur. Le silo est dimensionné avec un volume 1,2 à 1,5 fois supérieur au volume de livraison pour que les usagers aient une autonomie d au minimum 6 jours pendant les périodes les plus froides de l année : Le camion souffleur permet de pulser le bois déchiqueté depuis le camion de livraison vers le silo à l aide d une tuyauterie flexible. Un second tuyau permet de capter les poussières émises lors du chargement du silo.
-13- Figure 6 : Schéma de principe Camion souffleur Tuyaux rigides Connections Silo de stockage Poussières Combustibles Tuyaux flexibles Combustible 3.4 Le choix de l enveloppe : maçonnée ou préfabriquée Chaufferie maçonnée classique La construction d une chaufferie maçonnée classique impose la prise en compte de coûts liés à l installation, d une part, du chantier et au terrassement, d autre part, de mise en œuvre des fondations, des infra et superstructures, et de la couverture du bâtiment. Les coûts observés sur ce type de chantier par mètre carré de local chaufferie construite sont compris entre 1 400 et 1 600 HT / m². Le coût retenu pour la construction du silo correspond aux coûts de construction du gros œuvre cidessus diminués de 30 %, soit 1 000 TTC / m². Chaufferie modulaire préfabriquée Le principe de ce type de chaufferie permet de s affranchir des différentes étapes de construction puisque le module intègre tous les éléments de structures nécessaires au fonctionnement des équipements thermiques. Dans ce cas, le prix de cette installation comprend également le coût de la chaudière bois, des éléments de désilage et de convoyage du combustible, du conduit de fumées et des équipements hydrauliques annexes. Le coût de la chaufferie modulaire par mètre carré a été défini à partir de coûts observés pour des chaufferies modulaires desquels on déduit les coûts des équipements thermiques de production et périphériques (panoplie hydraulique, éclairage, ). Le coût du module est compris entre 900 et 1 100 HT/m². Le coût retenu pour la construction du silo correspond aux coûts ci-dessus diminués de 30 %, soit 700 TTC / m².
-14-4. Création d un micro-réseau de chaleur de 60 à 150 kw pour plusieurs maisons individuelles 4.1 Le montage juridique du projet Dans le cadre de la création d un lotissement comprenant plusieurs lots, les différents propriétaires peuvent se regrouper sous deux statuts ; le syndic de copropriété ou l association syndicale de propriétaires. Ces structures permettent «la garde, la gestion, l entretien, éventuellement la propriété, des installations, équipements, ouvrages et biens mobiliers et immobiliers d intérêts collectifs de l ensemble immobilier» : il convient aux différents propriétaires de choisir le montage juridique le plus adéquat en fonction de leur affinité. Un accord devra préciser les modalités de conduite de la surveillance de l installation (décendrage et commande du combustible). La mise en place d une telle structure génère des coûts qui seront pris en compte dans les frais de gestion/facturation du réseau (paragraphe 2.4). 4.2 Définition des configurations de réseau Selon les hypothèses retenues au paragraphe 2.1.2., soit 7, 8 ou 10 kw installés par maison selon les zones climatiques (H1, H2, H3) et une puissance maximale de chaufferie bois 150 kw, seront retenues les configurations suivantes pour la création d un mini réseau de chaleur : - en zone H1, un maximum de 15 maisons ; - en zone H2, un maximum de 19 maisons ; - en zone H3, un maximum de 23 maisons. Zones climatiques H 1 H 2 H 3 Tableau 8 : Puissance en kw Données énergétiques et consommations prévisionnelles Nombres de maisons raccordées Besoins annuels en kwh utile kwh PCI/an Consommations annuelles Plaquettes en tonne en m 3 Granulés en tonne en m 3 60 kw 6 81 000 101 000 29 120 21 32 100 kw 10 135 000 168 000 48 190 37 57 150 kw 15 202 000 253 000 72 290 56 86 60 kw 7 115 000 144 000 41 164 32 49 100 kw 12 173 000 216 000 62 247 48 74 150 kw 19 220 000 275 000 79 314 61 94 60 kw 8 84 000 105 000 30 120 23 36 100 kw 14 126 000 157 500 45 180 35 54 150 kw 23 193 000 241 000 69 276 54 82
-15-4.3 Les investissements Sur la base des éléments définis précédemment, est présentée l influence du nombre de maisons raccordées au mini-réseau et du type de construction de la chaufferie sur le montant des investissements. 4.3.1.1 La chaufferie bois et le silo Le budget d investissement comprend : - la chaudière bois (y compris alimentation automatique), - les équipements annexes, - le génie civil du local chaufferie et du silo. Tableau 9 : Investissements chaufferie bois TTC Postes 60 kw 100 kw 150 kw Equipements bois 30 000 40 000 50 000 Equipements annexes 10 000 15 000 20 000 Construction construction classique module classique module classique module Génie civil Chaufferie 12 000 8 000 12 000 8 000 12 000 8 000 Silo 10 000 7 000 10 000 7 000 15 000 10 500 Sous-total 22 000 15 000 22 000 15 000 27 000 18 000 TOTAL 62 000 55 000 77 000 70 000 97 000 88 000 Ecart en % -11,3 % -9,1 % -9,3 % La différence de coûts observée entre les deux modes de construction est de l ordre de 10 %. Une moyenne de ces deux montants sera retenue pour la suite du document.
-16-4.3.1.2 Le réseau et les sous-stations Le réseau de chaleur se décompose en 2 parties : la branche principale du réseau et les antennes permettant le raccordement de chaque maison individuelle. Figure 7 : Plan de principe Maison individuelle Maison individuelle Maison individuelle Maison individuelle Chaufferie bois Retour Aller Antennes Branche principale Maison individuelle Maison individuelle Maison individuelle Maison individuelle Le réseau principal correspond à la partie du réseau commun permettant d amener l eau chaude à l entrée de chaque parcelle. On retiendra les hypothèses suivantes : - 15 mètres de réseau principal par maison (140 TTC / mètre), - 20 mètres de raccordement par maison (120 TTC / mètre), - 4 500 TTC par sous-station, comprenant la production de chauffage et d eau chaude sanitaire à l aide d un ballon mixte de 250 litres (équipé d une épingle électrique pour la production d eau chaude d été). 4.3.1.3 Synthèse des investissements Les investissements globaux ont été chiffrés sur la base de 2 options concernant la taille du silo, 30 m 3 ou 45 m 3, assurant une autonomie minimale de 6 jours. Zones climatiques Tableau 10 : Synthèse des investissements nombre de maisons Chaufferie et silo Réseaux Sous-station Total en TTC Investissements H1 H2 H3 6 58 500 27 000 27 000 112 500 10 73 500 45 000 45 000 163 500 15 92 500 67 500 67 500 227 500 7 58 500 31 500 31 500 121 500 12 73 500 54 000 54 000 181 500 19 92 500 85 500 85 500 263 500 8 58 500 36 000 36 000 130 500 14 73 500 63 000 63 000 199 500 23 92 500 103 500 103 500 299 500
-17-4.4 Le coût global de l énergie hors subventions L analyse en coût global comprend les points suivants : Les frais de fonctionnement, qui intègrent : - L achat du combustible bois, dont le prix a été estimé à 120 TTC/t pour les livraisons de 20 m 3 de bois déchiqueté, soit 34,3 TTC/MWh PCI (TVA à 5,5% sur le prix du combustible bois) et 110 TTC/t pour les livraisons 45 m 3 de bois déchiqueté, soit 31,5 TTC/MWh PCI (TVA à 5,5% sur le prix du combustible bois) ; - L achat de l électricité, pour le fonctionnement des équipements de la chaufferie et du réseau, évalué à 11,12 c /kwh électrique (tarif «Energie Plus» au 15 novembre 2007) ; - L exploitation par un exploitant de chauffage, estimée à 400 TTC pour la visite annuelle auquel on ajoutera, d une part, une visite supplémentaire pour les installations de 60 et 100 kw, soit un montant total de 800 TTC/an et, d autre part, deux visites supplémentaires pour les installations de 150 kw, soit un montant total de 1 200 TTC/an ; - Les frais annuels de gestion/facturation estimés à 200 TTC par maison. Le budget d investissement, avec une hypothèse de financement par emprunt bancaire au taux de 4,5% sur 20 ans, correspondant à la durée d emprunt pour le remboursement de la maison. Synthèse Tableau 11 : Synthèse du coût de l énergie en TTC / MWh utile sans subvention H1 H2 H3 60 kw 100 kw 150 kw 60 kw 100 kw 150 kw 60 kw 100 kw 150 kw 6 maisons 10 maisons 15 maisons 7 maisons 12 maisons 19 maisons 8 maisons 14 maisons 23 maisons 179,00 161,00 150,00 209,00 182,00 159,00 244,00 212,00 193,00 Graphique 1 : Synthèse du coût de l énergie en TTC / MWh utile sans subvention 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 60 kw 100 kw 150 kw 60 kw 100 kw 150 kw 60 kw 100 kw 150 kw H1 H2 H3
-18-4.5 Le coût global de l énergie avec subventions 4.5.1 Les subventions mobilisables Dans le cadre d un projet de réseau de chaleur, différents niveaux d aides pourront être attribués suivant le montage de l installation et le porteur des investissements. Deux types de subventions (non cumulables) peuvent être mobilisés : Le crédit d impôt ; cette aide financière, disponible seulement pour les particuliers jusqu au 31 décembre 2009, se traduit par une déduction d impôt ou un remboursement partiel des investissements liés à la mise place de systèmes permettant soit une diminution des consommations énergétiques, soit l installation d équipements utilisant des énergies renouvelables performants (voir «Arrêté du 13 novembre 2007 pris pour l application de l article 200 quater du code général des impôts relatif aux dépenses d équipements de l habitation principale et modifiant l article 18 bis de l annexe IV à ce code»). Pour un couple avec 2 enfants, les aides s élèvent à 50% sur l achat des matériels de production d énergie (chaudières ou matériels indépendants) plafonnées à 8 400 maximum. Sur le raccordement de l habitation à un réseau de chaleur, les aides s élèvent à 25% sur l achat des matériels nécessaires au raccordement (canalisations et sous station individuelle), plafonnées 4 200. Ces aides sont appliquées sur la même assiette éligible, soit 16 800 maximum d achat. Tableau 12 : Les montants mobilisables par le crédit d impôts zones climatiques nombre de maisons Investissement total en TTC Montant de l'aide % d'aides H1 H2 H3 6 114 000 28 500 10 165 000 42 500 15 230 000 58 750 7 123 000 30 750 12 183 000 47 000 19 266 000 67 750 8 132 000 33 000 14 201 000 51 500 23 302 000 76 750 25% La subvention de l ADEME et des collectivités territoriales (Régions, conseils généraux, FEDER et autres) ; cette aide, non attribuable aux particuliers, s élève à environ 35 % du montant global des investissements liés à la mise en place des équipements de production, de distribution et de livraison de la chaleur, nécessaire à une installation boisénergie. Néanmoins, cette subvention devra être attribuée soit aux lotisseurs/constructeurs ou à l association syndicale, soit à la collectivité qui mettra en œuvre cette énergie. Le particulier ne bénéficiera pas directement de l aide.
-19- zones climatiques H1 H2 H3 Les subventions mobilisables nombre de Investissement Montant de % d'aides maisons total en TTC l'aide 6 114 000 39 900 10 165 000 57 750 15 230 000 80 500 7 123 000 43 050 12 183 000 35% 64 050 19 266 000 93 100 8 132 000 46 200 14 201 000 70 350 23 302 000 105 700 Le choix des subventions Compte tenu des modalités d attribution des aides publiques en France, la solution la plus intéressante économiquement pour l usager final consiste en une prise en charge des investissements par le promoteur. Ce dernier pourra alors solliciter une subvention de l ordre de 35 % pour l ensemble des équipements liés à la mise en place d une chaufferie bois-énergie. 4.5.2 Synthèse Tableau 13 : Synthèse du coût de l énergie en TTC / MWh utile avec subventions H1 H2 H3 60 kw 100 kw 150 kw 60 kw 100 kw 150 kw 60 kw 100 kw 150 kw 6 maisons 10 maisons 15 maisons 7 maisons 12 maisons 19 maisons 8 maisons 14 maisons 23 maisons 142,00 129,00 121,00 169,00 147,00 127,00 192,00 167,00 152,00 Graphique 2 : Synthèse du coût de l énergie en TTC / MWh utile avec subventions 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 60 kw 100 kw 150 kw 60 kw 100 kw 150 kw 60 kw 100 kw 150 kw H1 H2 H3
-20- Plus les conditions climatiques sont clémentes, plus les investissements et les coûts de fonctionnement sont élevés une fois ramenés aux besoins totaux. 4.5.3 L impact des subventions 300,00 Graphique 3 : Coût de l énergie en TTC / MWh utile avec et sans subventions 250,00 200,00 150,00 100,00 sans subventions avec subventions 50,00 0,00 60 kw 100 kw150 kw 60 kw 100 kw150 kw 60 kw 100 kw150 kw H1 H2 H3 La mobilisation de 35 % de subventions sur l ensemble des investissements permet de diminuer le coût global de l énergie d environ 20 %. 4.6 Analyse comparative entre un mini-réseau de chaleur au bois (avec 35 % de subventions et des systèmes de chauffage conventionnels Cette analyse présente le coût global de l énergie pour les 3 réseaux de 60, 100 et 150 kw dans les 3 conditions de rigueur climatiques retenues (H1, H2, et H3), en fonction des énergies conventionnelles utilisables chez le particulier (prix 1 er trimestre 2008).
-21-4.6.1 Analyse en zone H1 180,0 160,0 140,0 TTC / MWh utile 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 Poêles bûches/électricité Poêle granulés/électricité Electricité Gaz propane Réseau 60 kw Bois plaquettes Bois granulés PAC Réseau 100 kw Fioul Réseau 150 kw Gaz naturel 6 maisons 10 maisons 15 maisons Bois bûches Matériels indépendants Chauffage central 4.6.2 Analyse en zone H2 TTC / MWh utile 200,0 180,0 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 Poêles bûches/électricité Poêle granulés/électricité Electricité Matériels indépendants Gaz propane Réseau 60 kw Bois plaquettes Réseau 100 kw PAC Bois granulés Fioul Réseau 150 kw Gaz naturel 7 maisons 12 maisons 19 maisons Chauffage central Bois bûches
-22-4.6.3 Analyse en zone H3 250,0 200,0 TTC / MWh utile 150,0 100,0 50,0 0,0 Poêles bûches/électricité Poêle granulés/électricité Electricité Gaz propane Bois plaquettes Réseau 60 kw PAC Bois granulés Réseau 100 kw Fioul Réseau 150 kw Gaz naturel 8 maisons 14 maisons 23 maisons Bois bûches Matériels indépendants Chauffage central