Les pompes à chaleur Bilan de 40 ans d utilisation et opportunités de développement dans le cadre de la stratégie énergétique 2050 de la Suisse Affiche de la fin des années 90 Un peu d histoire Sadi Carnot met en lumières en 1824 les machines thermiques décrites par un cycle. Cela deviendra quelques années plus le «cycle de Carnot». Il analyse scientifiquement l'efficacité des moteurs à vapeur et énonce ainsi une loi fondamentale de la thermodynamique : «La production de travail par une machine à feu est intimement liée au transport d'une certaine quantité de calorique du foyer au réfrigérant ; [...] la chaleur n'engendre de puissance motrice qu'à la condition de passer d'un corps chaud à un corps froid»
Un peu d histoire En 1876, les salines de Bex utilisent le principe et élabore ce qui sera la première machine thermodynamique dans le but d évaporer l eau contenue dans le sel. Fin des années 80, début 90, l Office fédéral pour les questions conjoncturelles finance ce qui deviendra et reste encore un modèle dans la technique du bâtiment : Le programme d impulsion RAVEL, IP BAU et PACER (55 publications) Début 2000 l Office fédéral de l énergie démarre le programme : En 2010 et jusqu à aujourd hui, cela devient le programme : Evolution du nombre de PAC installées chaque année en suisse 25'000 20'000 15'000 10'000 5'000 0 2'893 Source: GSP / ICS 1'570 2'019 2'625 3'145 2'803 2'260 2'420 3'309 4'160 4'207 5'225 6'155 80 82 84 86 88 90 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 6'160 6'943 7'168 7'554 8'677 9'796 11'936 15'806 16'722 20'698 20'596 20'044 18'905 19'443
Répartition des PAC par types en 2012 2.15% 36.60% 33.84% 11.63% 15.77% Source: GSP / ICS air-eau intérieur air-eau extérieur air-eau split sol-eau eau-eau Evolution du nombre de PAC installées en suisse 250'000 200'000 150'000 100'000 50'000 0 Source: OFS 1990 31'641 1991 33'453 1992 34'949 1993 36'475 1994 39'205 1995 41'819 1996 44'350 1997 47'648 1998 51'627 1999 55'773 Energie thermique fournie en 2012: 4 934 GWh Energie électrique consommée 2012: 1 552 GWh 2000 60'596 2001 65'535 2002 70'743 2003 76'946 2004 84'122 2005 93'271 2006 106'099 2007 119'622 2008 136'841 2009 153'695 2010 169'660 2011 191'818 2012 207'975
Evolution du nombre de mètres de forage en suisse Nb m forage Source: GSP Evolution des prix des énergies à la consommation Source: OFS
Evolution des performances des PAC air-eau à A2/W35 4.2 4.14 4.0 3.8 COP (EN 255) COP (EN14511) 3.74 3.70 3.82 COP [-] 3.6 3.4 3.2 3.0 2.8 2.78 2.93 3.23 3.18 3.09 3.18 3.25 3.25 3.32 3.38 3.49 3.42 3.23 3.53 3.28 3.33 3.04 3.36 3.41 3.07 3.54 3.50 3.66 2.6 2.4 2.34 2.2 2.0 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Source: WPZ Evolution des performances des PAC sol-eau à B0/W35 5.0 4.8 COP (EN 255) COP (EN 14511) 4.85 4.78 4.6 4.51 4.50 4.50 4.50 4.52 4.42 4.44 4.44 COP (Median) [-] 4.4 4.2 4.0 3.97 4.29 4.34 4.18 4.35 4.35 4.28 4.30 4.15 4.29 4.27 4.19 4.07 4.25 4.40 4.45 3.8 3.78 3.81 3.6 3.4 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Source: WPZ
Les étapes de l assurance qualité 1993 centre de test Töss, dès 2003 NTB Buchs SG 1995 début ANIS 1998 certificat PAC D-A-CH 2010 1998 début de la formation professionnelle Assurance qualité (appareil) 2001 certificat entreprise forage 2004 redimensionnement ANIS 50 inst. 2006 partenaire GSP certifié 2011 chauffe-eau PAC certifié 2013 PAC Système-module Assurance qualité (installation) Analyse in situ d installations de PAC, projet «ANIS» Méthodologie: Saisie des données de l installation Source de chaleur ambiante (sol, air, eau) Courbe caractéristique des PAC (COP) Schéma hydraulique Production d eau chaude sanitaire considérée Système de distribution (radiateurs, sol ou mixte) Saisie des données de fonctionnement COPA par compteurs de kwh chaleur et électricité (Relevé hebdomadaire par le propriétaire de l installation) Durée de fonctionnement + nombre d enclenchements (Relevé hebdomadaire par le propriétaire de l installation) Puissance absorbée des pompes de circulations Température des systèmes (captage, distribution)
Analyse in situ d installations de PAC, projet «ANIS» Répartition: 50% 50% air-eau sol-eau (10 eau-eau jusqu en 2005 puis plus) 50% 50% avec et sans production d ECS 45% en remplacement d installations existantes 55% dans des habitations neuves Parc des PAC installées est de 80% dans des habitations neuves 20% en remplacement d installations existantes Cela signifie que les résultats sont légèrement péjorés par rapport au marché puisque la part de l habitat neuf est plus élevée et que dans ce type d installation la température de départ chauffage est plus basse. Par conséquent, le COPA est meilleur. Analyse in situ d installations de PAC, projet «ANIS» Résultats PAC air-eau
Analyse in situ d installations de PAC, projet «ANIS» Résultats PAC sol-eau Analyse in situ d installations de PAC, projet «ANIS» Résultats PAC air-eau
Analyse in situ d installations de PAC, projet «ANIS» Résultats PAC sol-eau Analyse in situ d installations de PAC, projet «ANIS» Résultats PAC air-eau en fonction de l altitude
Analyse in situ d installations de PAC, projet «ANIS» Résultats PAC sol-eau et air-eau. Grande fiabilité! Comparaison CO 2 émissions en kg/an Emissions de CO 2 d une installation de chauffage pour une villa familiale Consommation: environ 2000 litres de mazout par année 6'000 5'000 4'000 3'000 2'000 1'000 0 Chaudière à mazout Chaudière à gaz PAC, électricité européenne PAC, cogénération gaz PAC, CH+Imports PAC, Electricité verte
Contribution des pompes à chaleur sur le plan des émissions de CO 2 en 2012 Selon l OFEN : Le mix électrique suisse est de 24.2 g éq.-co 2 /kwh Y compris les importations il est de 122 g éq.-co 2 /kwh En ce qui concerne le mazout, c est 265 g éq.-co 2 /kwh Energie thermique fournie par les PAC: 4 934 GWh Energie électrique consommée: 1 552 GWh Energie renouvelable mise en valeur: 3 382 GWh Part d émissions liées à la consommation d électricité des PAC: 1 552 GWh * 122 = 189 344 t d éq.-co 2 Part d émissions évitées grâce à la mise en valeur de la chaleur de l environnement si les PAC remplaçaient des chauffages électriques: 3 382 GWh * 122 = 412 604 t d éq.-co 2 Part d émissions évitées grâce à la mise en valeur de la chaleur de l environnement si les PAC remplaçaient des chauffages à mazout: 3 382 GWh * 265 = 896 230 t d éq.-co 2 soit 4.3% des émissions liées aux combustibles Qu en est-il de l avenir énergétique de la Suisse?... Pourquoi faut-il une stratégie énergétique 2050? Prix et marché Sécurité de l approvisionnement Changement climatique Infrastructure Environnement, nature, paysage Croissance démographique Stratégie énergétique 2050 Sortie du nucléaire
Stratégie énergétique 2050: vue d ensemble Stratégie énergétique 2050 Première phase Plan d action Recherche énergétique coordonnée Deuxième phase (à partir de 2021) Perspectives énergétiques 2050 Premier paquet de mesures Passage d un système d encouragement à un système d incitation Initiative parlementaire 12.400 Stratégie Réseaux électriques Négociations avec l UE visant un accord sur l électricité Deuxième étape de l ouverture du marché Révision LApEl Perspectives énergétiques 2050: scénarios envisagés Scénario «Poursuite de la politique actuelle» Poursuite de la politique menée à ce jour Progrès technique autonome de l ordre des 30 dernières années Scénario «Mesures politiques du Conseil fédéral» Les mesures politiques du Conseil fédéral sont mises en œuvre. = premier paquet de mesures Les technologies existantes sont utilisées. Scénario «Nouvelle politique énergétique» Scénario cible: la consommation d énergie produit au maximum 1,5 tonne de CO 2 par personne en 2050. Cet objectif s inscrit dans le cadre d un consensus international sur les grandes lignes de la politique énergétique.
Stratégie énergétique 2050: grandes lignes (1/2) 1. Pas de nouvelles centrales nucléaires 2. Renforcement de l efficacité énergétique 3. Développement des énergies renouvelables force hydraulique: + 3,2 TWh, (+ centrales de pompage-turbinage pour l intégration des nouvelles énergies renouvelables) nouvelles énergies renouvelables: exploitation des potentiels d utilisation durable (24,2 TWh) 4. Couverture des besoins restants: production d électricité à partir d énergies fossiles (en premier lieu CCC) importations Stratégie énergétique 2050: grandes lignes (2/2) 5. Extension des réseaux d électricité Optimisation, rénovation et extension des réseaux de transport et de distribution Transformation des réseaux de distribution en smart grids 6. Intensification de la recherche énergétique 7. Fonction d exemple de la Confédération 8. Renforcement du programme SuisseEnergie 9. Encouragement de la collaboration internationale en matière énergétique
Mesures concernant l efficacité énergétique: principaux éléments Bâtiment Industrie et services Mobilité Appareils électriques Entreprises d approvisionnement en énergie Relèvement de la taxe sur le CO 2 et renforcement programme Bâtiments Conventions d objectifs selon l initiative parlementair e 12.400 Renforcement des prescriptions sur les émissions de CO 2 Extension des prescriptions Objectif d efficacité fournisseurs d électricité Pour info: Renforcement MoPEC par les cantons Mesures concernant les énergies renouvelables: principaux éléments Soutien financier Mesures de soutien Mesures organisationnelles Optimisation du système de rétribution à prix coûtant Concept d aménagement pour le développement du renouvelable Transfert de l exécution de Swissgrid à l OFEN Droit explicite à la consommation propre Intérêt national pour les grandes installations Patrimoine du fonds supplément réseau à la Confédération Garanties pour la géothermie profonde Procédures d autorisation rapides dans les cantons Information, conseil dans le cadre de Suisse- Energie