Les enjeux du chauffage
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Concevoir l’habitat de demain est un objectif essentiel pour réussir la et contenir le . Le chauffage est une partie essentielle de ce nouvel habitat et il doit être étudié au niveau collectif (ville, quartier, immeuble) et au niveau individuel de l’usager.
© Getty / RuslanDashinsky
L’impact du chauffage sur l’environnement et le climat
La est un , comme l’ et les combustibles, c’est-à-dire qu’elle transmet l’énergie entre les sources primaires (énergies fossiles, soleil, , hydraulique, etc.) et les applications finales destinées aux usagers.
Sa part est très importante : la production de chaleur représente 45 % de l’énergie finale consommée en France. C’est le premier usage énergétique ! Elle est utilisée pour moitié dans le résidentiel, pour 30 % dans l’industrie et 20 % dans le tertiaire. C’est dire si le chauffage domestique est un enjeu majeur dans la transition énergétique française.
Ce chauffage des logements est aujourd’hui assuré essentiellement par le gaz naturel et l’électricité (autour de 40 % chacun). Dans les zones rurales, le fioul, dérivé du pétrole, est encore très utilisé.
Même si en France l’électricité est faible en carbone grâce au nucléaire, il y a une prééminence des énergies fossiles qui se répercute sur les émissions de gaz à effet de serre, cause majeure du changement climatique.
Améliorer l’efficacité énergétique et « décarboner la chaleur »
Pour réduire les émissions dues au chauffage, et au passage réduire la dépendance de la France aux importations de pétrole et de gaz, il y a deux moyens principaux :
- Consommer moins de chaleur, à la fois en étant plus sobre (par exemple réduire un peu la température dans les pièces d’habitation) et en améliorant l’ des équipements et bâtiments.
- Décarboner la production de chaleur, en utilisant des sources renouvelables plutôt que des sources fossiles.
Voyons comment atteindre ces objectifs.
Ecoquartiers, réseaux de chaleur, récupération de chaleur
L’urbanisme, qui conçoit la ville de demain, joue un rôle majeur dans l’efficacité du chauffage des résidences particulières, des bureaux et des lieux publics.
- Les nouveaux écoquartiers. Ils peuvent, via des normes, imposer la construction de bâtiments basse consommation, grâce à la bonne orientation par rapport au soleil, à la qualité des matériaux et à une bonne isolation. Ils peuvent favoriser le chauffage collectif par des réseaux de chaleur, l’utilisation locale de l’énergie solaire, les installations de profonde, la mise en place d’espaces verts qui vont réduire les îlots de chaleur. Voir l’exemple du quartier Clichy-Batignolles à Paris.
- Les réseaux de chaleur. A l’échelle d’un quartier, un réseau de chaleur comprend une chaufferie et deux réseaux souterrains. Un réseau « aller » conduit l’eau chaude ou la vapeur vers les différents sites à chauffer. Chaque site récupère une partie de cette énergie. Un réseau « retour » rapporte l’eau devenue plus froide vers la chaufferie. Diverses peuvent être choisies pour alimenter la chaufferie : le bois énergie, le , les déchets à incinérer. Voir des exemples dans le monde.
- La récupération de chaleur. On estime qu’1/3 de l'énergie consommée par les industries (nucléaire, agro-alimentaire, chimie, métallurgie…) est perdue sous forme de chaleur. On parle de « chaleur fatale ». La récupérer par diverses techniques permet soit de la consommer sur place (pour chauffer des locaux), soit de la diriger vers un réseau de chaleur qui alimentera des immeubles. Une attention particulière est portée aux data centers, de plus en plus puissants et dotés de systèmes de refroidissement particulièrement énergivores.
Les systèmes de chauffage efficaces
Les chauffages performants sont ceux qui ont une bonne efficacité énergétique et sont fondés sur des énergies renouvelables. Quels sont-ils ?
- la aérothermique : la PAC air-air, qui est installée dans le logement, prend de la chaleur dans l’air extérieur pour la diffuser directement dans l’air intérieur du logement. La PAC air-eau, installée à l’extérieur, prend aussi les calories dans l’air extérieur mais les injecte dans le circuit de chauffage central (radiateur ou plancher chauffant).
- la pompe à chaleur géothermique : elle utilise les calories présentes dans le sol, ce qui exige un réseau de captage enterré dans le jardin d’une maison, pour alimenter des radiateurs ou un plancher chauffant. La difficulté de cette solution est le coût important.
- l’énergie solaire, qui est appelée à se développer fortement d’ici 2050, permet la production à la fois d’électricité (via les panneaux solaires) et de chaleur (via des tubes thermiques). L’électricité solaire, qui sera stockée plus facilement grâce au développement des batteries, pourra participer à un chauffage électrique tandis que la chaleur solaire contribuera à la production d’eau chaude sanitaire.
- le biogaz : produit par au niveau de grandes exploitations agricoles ou d’usines d’épuration, peut être intégré aux réseaux de gaz naturel. Il contribuera donc aux systèmes de chauffage au gaz, aujourd’hui majoritaires avec les chauffages électriques.
- le bois-énergie est de plus en plus utilisé sous forme de granulés ou de « pellets » dans des poêles fermés, mais aussi dans les chaufferies de réseaux de chaleur. Il suppose une exploitation durable des forêts.
Logements et bâtiments intelligents grâce à la domotique
Bénéficiant de l’essor général des technologiques digitales, la domotique permet de contrôler de façon fine le réglage du chauffage, à l’échelle d’un logement ou d’un bâtiment.
Le thermostat classique est devenu intelligent, en étant capable de prendre des décisions en collectant une série de données : la variation de la chaleur extérieure, l’ouverture d’une fenêtre, la présence ou non des membres de la famille. Il peut être pilotable à distance et donc être baissé en cas d’absence.
Les innovations technologiques du futur
- L’ . Ce gaz de formule H2 peut produire de la chaleur et de l’électricité via une ou être utilisé dans des chaudières spécifiques qui font encore l’objet de tests. Le problème est d’avoir, en grandes quantités, un hydrogène « vert », qui ne soit pas produit à partir d’une énergie fossile comme c’est majoritairement le cas aujourd’hui.
- Le stockage intersaisonnier en sous-sol. Il s’agit de collecter de la chaleur « durable » ou de la chaleur « fatale » récupérée d’un processus industriel. Captée à un moment où l’on n’en a pas besoin, la chaleur est stockée en sous-sol et réutilisée plusieurs mois plus tard, selon les besoins.
- La peinture solaire. Des chercheurs travaillent sur des cellules photovoltaïques très minces et flexibles, et même sur de la « peinture solaire » qui pourrait produire de l’hydrogène ou de l’électricité.
- Et pourquoi pas l’eau de mer ? La thalassothermie permet de récupérer l’énergie calorifique de la mer de la même façon qu’on la puise dans l’air ou dans le sol via une pompe à chaleur. Un test a débuté dans un écoquartier de Marseille.
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