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Série de blogs Making the Green New Deal Happen, novembre 2021 : les énigmes de la fourniture d'un chauffage à faible émission de carbone

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La décarbonisation du chauffage des habitations est l'un des points les plus délicats de la transition climatique. La Commission européenne Stratégie Vague de rénovation mis en évidence l'éventail des actions nécessaires. Ici, le professeur Martin Freer, directeur du Birmingham Energy Institute, discute des options et des difficultés auxquelles les gouvernements et les citoyens sont confrontés au Royaume-Uni pour effectuer cette transition, difficultés qui sont présentes dans de nombreux autres pays européens.

 

introduction

Le passage de la COP26 révèle à quel point il sera difficile d'atteindre le zéro net avec beaucoup de mots chaleureux, mais des actions spécifiques, ciblées et mesurables étant difficiles à trouver. L'art est une transition nette zéro qui crée des investissements, des emplois et de la croissance économique. Le défi encore plus complexe est peut-être une transition gérée dans laquelle le consommateur, et l'électeur, devient un participant actif. La décarbonisation de l'électricité s'est faite dans une certaine mesure dans les coulisses, car le charbon à l'échelle du réseau est transformé en énergie éolienne et solaire à l'échelle du réseau. Tant que le réseau ne devient pas instable, le consommateur ne remarque aucun changement.

Cependant, d'autres domaines de la décarbonation empiètent plus directement sur le consommateur par des changements visibles dans les pratiques établies. Dans certains cas, comme celui de la voiture électrique, bien qu'elle nécessite une décision au point de vente, elle est facilitée par le fait de savoir que la vente de véhicules à moteur à combustion interne va cesser, qu'il y a des félicitations associées aux véhicules électriques et, pour certains, seul le petit inconvénient d'installer une borne de recharge à domicile. Dans d'autres domaines, les changements sont plus complexes et, en l'absence de politiques publiques imaginatives, semblent beaucoup plus difficiles. Une illustration significative en est le chauffage domestique.

Chauffage décarbonatation

Pour les pays ayant une philosophie politique non interventionniste, comme le Royaume-Uni, la décarbonisation du chauffage a été laissée pour durer. Le Royaume-Uni a un parc de logements assez misérable en termes d'efficacité énergétique, bien qu'en amélioration. Il compte 28 millions de logements dont 17 millions (60%) en dessous de la note C du Certificat de Performance Énergétique, sur une échelle décroissante à partir de AG. Le chauffage représente un tiers de toutes les émissions de CO2, les maisons 20%. Le Royaume-Uni s'appuie presque exclusivement sur des systèmes de chauffage central au gaz avec des chaudières à condensation qui, le plus souvent, sont installées de telle sorte qu'elles n'offrent pas des performances optimales. Cela place le Royaume-Uni près du bas de la pile en Europe en termes d'intensité carbone du chauffage domestique.

1 : Réseaux de chauffage urbain.

Il semble y avoir trois choix principaux en matière de solutions de chauffage à faible ou zéro carbone. Le modèle civique nordique, dans des pays comme la Suède, le Danemark et la Finlande, a conduit à des systèmes de chauffage urbain bien développés qui fournissent de la chaleur générée de manière centralisée par des conduites fournissant de l'eau chaude ou de la vapeur. De tels systèmes ont la capacité de capter la chaleur résiduelle des procédés industriels et la chaleur générée par les incinérateurs de déchets. La Amager Bakke énergie de l'usine de déchets à Copenhague capable de chauffer 150 000 foyers est un exemple de l'art du possible. De nombreuses villes britanniques, Birmingham étant un exemple, disposent de systèmes de chauffage urbain, mais ceux-ci sont principalement limités en termes de connectivité aux bâtiments municipaux. Cela met en évidence le défi du développement des systèmes de chauffage urbain ; le modèle britannique dominant a besoin d'un gros client principal, sinon l'analyse de rentabilisation pour développer le réseau n'existe pas.

L'autre défi pressant avec le chauffage urbain est qu'il est souvent alimenté par des moteurs de production combinée de chaleur et d'électricité (CHP) qui brûlent du gaz naturel. Cela signifie qu'ils ne sont pas particulièrement bas carbone et les rendre zéro carbone n'est pas anodin. De plus, les sources de chaleur résiduelle auxquelles ils se connectent, par exemple les incinérateurs de déchets, ne sont pas non plus exemptes d'émissions de carbone et, à mesure que le secteur du traitement des déchets se diversifie et se développe, la manière dont les déchets sont utilisés pour produire de l'énergie et de la chaleur va évoluer. À tout le moins, le captage du carbone des incinérateurs sera nécessaire. La discussion au Royaume-Uni sur le zonage peut être la voie à suivre pour le développement de futurs réseaux de chauffage urbain et pour surmonter le besoin d'un grand client principal. Un niveau d'obligation ou d'incitation pour les consommateurs à se connecter à un système de chauffage urbain permettra d'agréger la demande en offrant une proposition d'investissement. Le choix du consommateur peut être une victime.

2 : Hydrogène vert

Le Royaume-Uni joue également avec l'idée que l'hydrogène vert à grande échelle pourrait ouvrir la voie à la décarbonation thermique. Il s'agirait d'une simple intervention domestique avec une modification du brûleur dans la chaudière à gaz et, en principe, la plupart des parties les plus modernes du réseau de gaz sont prêtes pour l'hydrogène. Cette solution est attrayante pour le gouvernement car il s'agit d'une simple reconfiguration d'un réseau existant. Et parallèlement à la décarbonisation du réseau électrique, le changement pour le consommateur est facile. Le principal problème est le volume d'hydrogène vert nécessaire et le coût de sa production. L'électrolyse est actuellement la principale solution pour la production d'hydrogène vert, et le rendement d'un électrolyseur est d'environ 70%, ce qui signifie que chaque unité d'électricité produit moins que l'unité équivalente d'énergie thermique. Le chauffage par résistance électrique est essentiellement efficace 100% et donc en termes d'énergie seulement, il serait logique d'utiliser l'électricité qui irait à un électrolyseur directement à un radiateur électrique dans la maison.

3 : Pompes à chaleur

Une troisième option est l'utilisation de pompes à chaleur électriques. Les pompes à chaleur fonctionnent en pompant la chaleur d'un endroit à un autre, par exemple de l'extérieur d'une maison vers l'intérieur. De manière peut-être surprenante, ils peuvent même fonctionner à des températures très basses pour extraire la chaleur résiduelle de l'environnement, par exemple l'air, l'eau ou le sol. La beauté d'une pompe à chaleur est qu'elle peut avoir des rendements allant jusqu'à 300%, c'est-à-dire qu'une unité d'énergie électrique peut fournir trois unités d'énergie calorifique. La Norvège est un pays qui s'est fait le champion de l'installation de pompes à chaleur et, en effet, la plus grande pénétration des pompes à chaleur en Europe se situe dans les pays scandinaves. La majorité de ceux installés en Norvège sont réversibles – ils peuvent aussi bien refroidir que chauffer. Ils sont également principalement des systèmes air-air et ne reposent pas sur un système de radiateur «humide» pour distribuer la chaleur dans la maison. Les pompes à chaleur réversibles sont le type de pompe à chaleur le plus couramment installé en Europe. Le Royaume-Uni, en revanche, a principalement des systèmes de chauffage par voie humide. En d'autres termes, la chaleur est transportée de la chaudière à gaz autour de la maison vers les radiateurs via des conduites d'eau chaude. Cela signifie que la transformation la plus simple est l'installation d'une pompe à chaleur géothermique ou aérothermique connectée au système d'eau chaude.

La solution pour décarboner la chaleur semble alors assez évidente ; installer des pompes à chaleur. Alors pourquoi ça n'arrive pas ? La réponse au Royaume-Uni est que c'est tout simplement trop difficile et trop cher. Les pompes à chaleur coûtent plus de 5 fois le coût d'une chaudière à gaz et compte tenu de la faible efficacité thermique des maisons typiques (60%), l'installation doit s'accompagner d'investissements majeurs dans l'amélioration de l'efficacité thermique afin de ne pas laisser le propriétaire dans le froid. Cela signifie des interventions majeures dans la maison qui peuvent durer plusieurs jours et nécessiter des changements importants à l'apparence du bâtiment, à l'intérieur comme à l'extérieur. En règle générale, les gens remplacent leur chaudière au point de rupture de la précédente, un achat de détresse, et n'attendront donc pas de longues améliorations de l'efficacité énergétique de leur maison pour que leur système de chauffage et d'eau chaude soit restauré.

Nécessité d'une action gouvernementale

Le coût et les inconvénients signifient qu'il ne s'agira pas d'une transition dirigée par le consommateur et qu'il est nécessaire que le gouvernement joue un rôle proactif. Le gouvernement britannique a publié son Stratégie chaleur et bâtiment en octobre 2021. L'accueil a été au mieux tiède. Il n'y a pas de date de fin obligatoire pour l'installation d'une chaudière à gaz; il n'y a pas d'ensemble complémentaire d'améliorations de l'efficacité liées aux appareils de chauffage à faible émission de carbone ; et il n'y a pas d'obligation pour les compagnies énergétiques d'installer un quota de pompes à chaleur. Il y a plutôt suffisamment de fonds pour payer 90 000 installations de pompes à chaleur dans un pays de 28 millions de foyers et une exigence proposée pour que les fabricants produisent des appareils de chauffage à faible émission de carbone, ce qu'il y a un danger que personne n'achètera.

Le succès des pays du Nord de l'Europe montre la voie. L'investissement dans les infrastructures est essentiel et il est crucial de veiller à ce que les coûts d'installation et de fonctionnement des pompes à chaleur électriques soient compétitifs par rapport au gaz. Le prix du gaz a longtemps été un obstacle au changement et l'ajout des propres coûts politiques du gouvernement britannique associés à la décarbonisation de l'électricité a été mis sur le prix de l'électricité. Une intervention plus forte est nécessaire et le moment est venu de prendre des décisions difficiles.

La politique de la transition bas carbone a besoin de solutions créatives qui combinent les réalités techniques avec des voies de transition réalisables pour les consommateurs et les citoyens. Les acteurs politiques qui relèveront ce défi et sortiront des vieilles habitudes donneront le ton dans la décennie à venir. L'aspiration à maintenir une trajectoire plausible pour minimiser le réchauffement climatique en dépend.


Le professeur Martin Freer est directeur du Birmingham Energy Institute

Ce blog est produit par TIPC et son partenaire, EIT Climate-KIC

Les éditeurs de cette série de blogs sont Fred Steward, professeur émérite, School of Architecture and Cities, Université de Westminster, Londres; et Jon Bloomfield, conseiller en politiques d'innovation des systèmes, Climate Innovation Ecosystems, le Communauté de la connaissance et de l'innovation climatiques de l'Institut européen de technologie (EIT Climate-KIC).

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