nté d’équité entre l’ensemble des habitants de la CABC est vue comme une opportunité d’augmenter la quantité
sionnement des chaudières.
km), la densité du nouveau tronçon sera inférieure à celle du réseau actuel, et la part des pertes thermiques estivales va encore augmenter (elle est déjà de près de 50%).
les coûts de construction et la faible densité du nouveau tronçon, la situation ction de chaleur + 40% des coûts de con
er une provision annuelle de l’ordre de 50 kCHF par an, soit envir
L’idée de relier le hameau de La Petite Grave est née de la volo commune de Cartigny. L’extension du réseau de
d’énergie vendue annuellement, qui pallierait en partie au surdimen
D’après nos calculs, même si le taux de charge moyen des chaudières va augmenter (particulièrement en été), la densité de chaleur du hameau de La Petite Grave sera trop faible pour améliorer les performances de l’installation.
A cause de la longueur de la canalisation à tirer (>1 D’autre part, étant donnés
économique de l’installation ne va pas s’améliorer.
V.
udières bois
en évidence dans le cas de Cartigny, mais il faudrait étudier d’autres installations pour pouvoir généraliser.
dimensionnement permet notamment d’éviter un surdimensionnement de la chaudière bois par ort aux besoins réels du réseau comme dans le cas de Cartigny où la puissance totale des deux chaudières bois est de 2.65 MW, tandis que la puissance maximale appelée sur le réseau est inférieure à 2 MW. En effet, dans le cas où le réseau n’existe pas, on ne connaît pas les consommations réelles des preneurs et on a tendance à les surestimer. Dans le cas de Cartigny, si la chaudière bois avait été dimensionnée à 50% de la puissance maximale estimée (2.65/2=1.3 MW), la puissance nominale de la chaudière bois aurait atteint entre 65 et 70% de la puissance maximale réellement appelée sur le réseau, ce qui reste acceptable.
V.B.1.b Complémentarité avec les autres sources d’énergie
Dimensionner la chaudière bois selon ces hypothèses amène tout naturellement à exploiter les complémentarités entre les différentes sources d’énergie. Ainsi les énergies conventionnelles (mazout ou gaz) peuvent avantageusement être utilisées comme énergies de pointe pour fournir la puissance manquante lors des pics de consommation, car les chaudières mazout/gaz sont très flexibles en terme de puissance et leur investissement est faible comparé à celui d’une chaudière bois à puissance égale (facteur 10).
En reprenant la courbe de charge de Cartigny et selon ces préconisations de dimensionnement, on arriverait au résultat illustré par la Figure 74 :
B Pour les futurs projets CAD bois
V.B.1 Dimensionnement et complémentarité avec d’autres sources d’énergie
V.B.1.a Dimensionnement optimal des cha
Un dimensionnement optimal de la chaudière bois favorise le fonctionnement à puissance nominale et limite le fonctionnement en stand-by, ce qui permet en même temps d’augmenter la durabilité de la chaudière et de diminuer les émissions de CO. Aucune influence du fonctionnement à charge partielle sur le rendement a été mise
Par « dimensionnement optimal » on entend une puissance de la chaudière bois de l’ordre de 50 à 60% de la puissance maximale appelée sur le réseau, ce qui conduit à plus de 3'000 heures de fonctionnement équivalent à puissance maximale par an. Un dimensionnement optimal diminue le coût de l’énergie produite, car les chaudières bois sont très intensives en investissement : un surdimensionnement de l’installation sera donc préjudiciable pour l’économie du réseau.
Cette clé de rapp
P
ch bois=P
max:
Figure 74 : Représentation de la part des différentes chaudières bois et mazout dans le cas de Cartigny selon dimensionnement habituel
chaudière 1
Les chaudières bois sont dans ce cas dimensionnées à la moitié de la puissance maximale observée sur le réseau
(estim mentaire, on aurait
une grande chaudière de 700 kW et une petite chaudière estivale de 300 kW (soit la moitié de la puissance de la
e 80-90% alors que la puissance des installations bois n’est que de la moitié de la puissance maximale appelée sur le réseau. Si des inquiétudes la puissance de la chaudière bois est suffisante pour couvrir les besoins, il est possible de s’entendre préalablement sur un taux de couverture bois sur lequel l’exploitant s’engage contractuellement comme cela se pratique couramment en France.
D’autres types de complémentarités pourraient être exploités, notamment avec le solaire thermique. Le fonctionnement estival des CAD présente en général des rendements faibles (<50% dans le cas de Cartigny cf.
paragraphe III.A.1), à cause de l’importance relative des pertes de distribution. Pour éviter ces périodes de fonctionnement peu efficace, on peut envisager une production de l’ECS durant l’été grâce à des installations solaires thermiques décentralisées permettant de couper complètement le CAD en été. Ce type de couplage est illustré en Figure 75 sur la courbe de charge de Cartigny.
ée à 2 MW). En conservant le principe d’avoir deux chaudières bois de puissance complé
petite chaudière actuelle), qui fonctionnerait la plupart du temps à sa puissance nominale. Une chaudière mazout de 1 MW serait également nécessaire pour assurer les pointes de consommation (voire 2 MW pour pouvoir assurer le secours).
Dans cette configuration, le taux de couverture bois est encore de l’ordre d
existent du côté du maître d’ouvrage quant à la facilité d’avoir recours à la chaudière conventionnelle plutôt qu’à la chaudière bois alors même que
BOIS MAZOUT
SOLAIRE
P
ch bois=P
max/2 + P
ch mazout=P
max/2 + capteurs solaires : 15% mazout, 70% bois, 8% solaire, 7% économies P
ch bois=P
max/2 + P
ch mazout=P
max/2 + capteurs solaires :
15% mazout, 70% bois, 8% solaire, 7% économies
énergie économisée BOIS
MAZOUT
SOLAIRE
P
ch bois=P
max/2 + P
ch mazout=P
max/2 + capteurs solaires : 15% mazout, 70% bois, 8% solaire, 7% économies P
ch bois=P
max/2 + P
ch mazout=P
max/2 + capteurs solaires :
15% mazout, 70% bois, 8% solaire, 7% économies
énergie économisée
Figure 75 : Illustration du couplage bois/mazout/solaire dans le cas de Cartigny
Dans le cas de Cartigny, les économies d’énergie liées à l’arrêt du CAD l’été seraient de 7% (pertes de distribution). Le solaire couvrirait 8% des besoins annuels, le bois 70%. Ce type de couplage pose cependant plusieurs problèmes :
Nécessité de rentabiliser le CAD seulement sur l’hiver puisqu’il n’y a pas de ventes d’énergie l’été : privilégier les densités réseau importantes.
Augmentation des investissements pour chaque preneur : possibilité de faire du contracting énergétique sur les installations solaires pour éviter de faire peser un trop lourd investissement sur les preneurs.
Nécessité d’un appoint décentralisé pour la production de l’ECS l’été, le solaire ne couvrant que 80-90%
des besoins estivaux : résistance électrique (le plus simple) ou en réutilisant les chaudières mazout existantes chez les preneurs.
V.B.2 Densité réseau
De manière générale, l’acceptabilité technique et économique d’un CAD en dessous d’une consommation de 1 MWh/m tracé/an est difficile, à cause du poids des investissements (>50% du total pour le CAD dans le cas de CABC cf. paragraphe IV.B.1) et de l’importance des pertes thermiques (20% de l’énergie distribuée pour CABC
cf. paragraphe III.D.1). A titre d’information, le Quality Management « chauffages au bois »20 recommande une densité réseau >1.3 MWh/m tracé/an, tandis que le fonds chaleur renouvelable de l’ADEME est accessible aux réseaux de densité >1.5 MWh/m tracé/an afin de conserver une réalité économique.
Dans le cas particulier de Cartigny, la densité faible s’explique en partie par la volonté de CABC de raccorder tous les usagers qui le souhaitaient, même si cela représentait des tronçons à très faible consommation énergétique.
Cependant, pour conserver ce principe d’équité entre les habitants de la commune, on aurait pu imaginer un système mixte avec les usagers raccordés au réseau sur les tronçons les plus denses et un système de contracting avec des chaudières individuelles à pellets pour les usagers isolés. CABC aurait pris en charge l’investissement et l’exploitation de ces chaudières individuelles et aurait vendu aux usagers un kWh au même prix que celui proposée aux usagers raccordés au CAD.
V.B.3 Tarification du bois
Le problème de la tarification est épineux à cause de l’hétérogénéité du combustible, dont les caractéristiques sont de plus difficiles à mesurer. Ce problème n’existe pas avec les combustibles conventionnels (gaz, mazout), qui sont très réguliers et faciles à quantifier.
Le bois peut être vendu selon 3 tarifications différentes : au volume, à la tonne avec indexation sur l’humidité (pour tenir compte de la baisse du PCI) ou au MWh sortie chaudière (=énergie utile). Le Tableau 15 répertorie les caractéristiques de chacun des trois modes de tarification.
Tableau 15 : Avantages et inconvénients des 3 grands modes de tarification du bois Mode de tarification m3 tonne indexée sur Hbois
=MWh entrée chaudière MWh sortie chaudière Méthode de mesure poids du camion, humidité compteur de chaleur
e de chaudière volume du camion d’un échantillon de bois en sorti
Sources d’incertitude du camion niveau de remplissage de la mesure d’humidité représentativité
Avantages facturation selon
risque d’une mauvaise qualité de bois et d’une simplicité contenu énergétique réel mauvaise exploitation
de la chaudière pris
nécessité d’être présent et de mesurer l’humidité à chaque livraison
le fournisseur assume le risque d’exploitation à la place de l’exploitant (p masse volumique
un seul fournisseur de
tendre) s’engager sur un
rendement annuel)
simplifié si le fournisseur de bois est également
plaquettes) l’exploitant de la chaufferie
La tarification au MWh sortie chaudière est clairement la plus intéressante pour le maître d’ouvrage, car il ne prend aucun risque (il achète de l’énergie utile). Elle est cependant souvent difficile à négocier car le fournisseur de bois ne veut pas assumer le risque d’exploitation. Dans le cas de Cartigny elle a été retenue car Serbeco assure aussi
20 Rapport Quality Management « chauffages au bois » pour la chaufferie de Cartigny « Validation étape C5 », Michel Borel,
2012, 8p.
bien la fourniture du bois que l’exploitation de la chaufferie (via sa filiale Energie durable SA). La facturation est donc très simple puisque liée à l’énergie mesurée en sortie de chaudière bois, et il n’y a pas besoin de mesurer la quantité de bois livrée ni son humidité.
La plupart du temps, c’est la tarification au MWh entrée chaudière qui est retenue. Une mesure de l’humidité du bois est faite à chaque livraison : nécessite un équipement (étuve+balance) et peut difficilement être faite de manière instantanée (temps d’étuvage).
Selon le mode de facturation, l’écart entre le prix facturé et le coût réel payé (selon l’énergie effectivement contenue dans le bois livré) peut être important. L’exemple suivant montre les écarts qu’on observerait en fonction du mode de facturation selon les différentes sources d’erreur :
Facturation au volume : 60 CHF/MAP
Facturation au MWh entrée chaudière : si considère un taux d’humidité de 30%, on a environ 1’000
cher que le prix annoncé, d’où la nécessité de mesurer l’humidité réelle du bois à chaque livraison.
ournisseur de bois perd 0.4 ct/kWh, d’où la difficulté
à négocier ce is.
De nombreux tableaux de conversion volume/poids/énergi disponibles, comme celui
propo isse [2008]
Tableau 16 : Conv de p ux d
-boi
kWh/MAP, ce qui donne un prix de 60/1000=6 ct/kWh entrée chaudière. Mais si le taux d’humidité réel du bois est de 50% au lieu des 30% annoncés, il n’y a plus que 920 kWh/MAP et le coût réel payé est de 60/920=6.5 ct/kWh, soit 8% plus
Facturation au MWh sortie chaudière : si l’exploitant s’engage sur un rendement de 85%, le prix du bois pourra être fixé à 6/0.85=7.1 ct/kWh sortie chaudière. Si le rendement atteint n’est que de 80%, le coût réel du bois sera de 6/0.8=7.5 ct/kWh sortie chaudière : le f
mode de tarification dans le cas où l’exploitant est différent du fournisseur de bo e pour différents de bois sont
sé par Energie Bois Su :
ersion volume/poids/énergie urce : [Energie
laquettes forestières à un ta é humidité de 25%
(so s Suisse et al.; 2008])
V.
Le développement massif des CAD bois découle d’une volonté politique forte, qui se traduit par la mise en place
V.C.1 Cadre institutionnel
égie énergétique 2050 de la Confédération [OFEN;
sente les projections de consommation en énergie finale selon les
C Conditions cadres pour un développement du CAD bois en Suisse
d’un cadre institutionnel favorable et une organisation efficace de la filière. Ces deux points pourraient précisément être améliorés en Suisse aujourd’hui.
V.C.1.a Place du CAD bois dans la stratégie énergétique 2050
La place du CAD bois dans les récentes discussions sur la Strat 2012a] n’est pas très claire. La Figure 76 pré
différentes sources d’énergie à différents horizons temporels :
Figure 76 : Projection de la composition de la consommation finale d’énergie (hors carburant aérien) en 2020, 2035 et 2050 selon la Stratégie énergétique 2050 (source : « Questions et réponses concernant le paquet énergétique 2050 »21) On note à 1ère vue que la contribution conjuguée du bois et des réseaux de chaleur, entourée en bleu sur la Figure 76 diminue entre 2010 et 2050 (NB : les CAD bois sont compris dans la contribution « Fernwärme », la contribution
« Holz » représentant uniquement les installations individuelles).
Cette hypothèse est étonnante si on considère d’une part que les infrastructures de réseaux représentent des investissements lourds qui doivent être amortis sur le long terme et de la même manière que les efforts de développement des filières d’exploitation du bois réalisés ces dernières années n’ont de sens que elles sont
si
21 http://www.bfe.admin.ch/themen/00526/00527/index.html?lang=fr&dossier_id=05024, consulté en juin 2013
pérennes. Ainsi, malgré la diminution planifiée de la consommation d’énergie finale d’ici 2050, il est nécessaire que
s qu’ils sont réalisés dans les règles de l’art et optimisés. Un développement massif des CAD bois à l’image de ce qui se passe dans les pays européens semble peu probable dans ces
s d’investissement par rapport aux installations conventionnelles, la vitesse de développement des CAD bois dépend des subventions octroyées.
i. Niveaux de subvention observés
Les niveaux de subventionnement d’un projet à l’autre en Suisse peuvent être différents. Le CABC a obtenu une subvention de 150'000 CHF de la part du Scane (Fonds pour le développement des énergies renouvelables – collectivités publiques L 24022) en 2008, soit 1.5% du montant total de l’investissement. Le thermoréseau de Porrentury a quant à lui bénéficié d’un bvention de 9% en 1999, ainsi que d’un prêt à taux 0 sur 40% du montant de l’investissement. Ces montan ssent cependant assez faibles comparés aux aides apportées aux CAD bois en France via le fonds chaleur renouvelable, qui s’élèvent à environ 50% du montant de l’investissement.
ii. Cadre de subventionnement actuel en Suisse et en France
Suisse
Les CAD bois sont essentiellement subventionnés via les programmes d’encouragement cantonaux dans le domaine de l’énergie, qui représentent en moyenne 130 MCHF/an depuis 2009 (issus l’affectation partielle de la taxe sur le CO2). Ces fonds sont affectés à l’encouragement au développement des énergies renouvelables, à l’utilisation des rejets de chaleur et aux techniques du bâtiment. Ils s’adressent à tous les secteurs (particuliers et collectivités) et à de nombreux domaines (du solaire thermique à la rénovation de bâtiments, en passant par le bois). La Figure 77 présente la répartition des fonds alloués depuis la création du programme en 2001 (d’après les données tirées de l’enquête SuisseEnergie 2011 [INFRAS; 2012].
la contribution du bois et des réseaux de chaleur en valeur absolue reste stable voire augmente à terme.
Ces projections reflètent le fait que les CAD et le bois énergie ne semblent pas représenter un pilier aux yeux de la Confédération pour réaliser la transition énergétique, alors que les CAD bois sont reconnus au niveau européen pour leur efficacité énergétique dès lor
conditions.
V.C.1.b Subventionnement
En Suisse, la promotion des énergies renouvelables thermiques est une compétence déléguée aux cantons, si bien qu’il n’existe pas de conditions cadres unifiées au niveau fédéral : chaque canton est libre d’encourager les CAD bois ou pas. Etant donnée l’importance des coût
e su ts parai
7.html
22 http://etat.geneve.ch/dt/energie/a_votre_service‐programme_subventions_pour_projets_etat_communes‐1183
11% 1% 11%
Figure 77 : Rép ncouragement cantonaux dans le domaine de l’énergie
depuis l’existence du fonds (2001-2011) (source des données : [INFRAS; 2012])
MCHF/an pour la rom s (cf. Figure 78) est
allouée au développemen ntés par des
lables et de récupération à plus de 50% et d’une densité supérieure à 1.5 MWh/m tracé/an. L’aide artition des aides allouées par les programmes d’e
La majorité des fonds sont dédiés à l’efficacité énergétique dans le bâtiment (32%), suivie par le solaire (26%) et le bois (21%), essentiellement via le subventionnement d’installations de petite taille, les CAD bois représentant moins de 5% du total.
France
Les CAD bois sont soutenus par le fonds chaleur de l’ADEME en vigueur depuis 2009, qui représente 275 p otion des énergies renouvelables thermiques. Un tiers de ce fond
t de réseaux de chaleur (création ou extension), qui doivent être alime énergies renouve
aux installations de production de chaleur biomasse (dont plus de la moitié sont réalisées dans l’industrie
« BCIAT ») représente encore la moitié de ce fonds (cf. Figure 78).
Figure 78 : Répartition des aides accordées par le fonds chaleur renouvelable de l’ADEME sur les investissements 2009-2011 (source : « Le fonds chaleur : Une aide financière pour passer aux Energies Renouvelables – Bilan et perspectives »23)
Si on considère que les 3/4 des réseaux de chaleur soutenus sont alimentés au bois, c’est plus de 50% du fonds chaleur qui est alloué aux CAD bois ppement de la biomasse en général. L’aide est calculée de manière à ramener le prix x usagers du CAD à un niveau inférieur de 5% aux énergies conventionnelles, ce qui amène n à l’investissement de l’ordre de 50 à 60%. Un
autre dispositif nnelles est le différentiel de TVA sur la vente de
chaleur par les ré et de récupération (5.5%) et les énergies fossiles
(19.6%).
Compar n France (cf. Tableau 17)
Tableau 17 : Pr en Suisse et en France sur la période 2009-2011
airey-Remonnay (ADEME)24) et plus de 80% au dévelo
de vente de la chaleur au à des taux de subventio er les énergies conventio s énergies bles
mmes de subventionnement en Suisse et e ent applicables au CAD bois
sentation Michel C dans le domaine de l’éne
Enveloppe 130 MCHF/an 230 M€275 MCHF/an
Cible particuliers et collectivités collectivités et entreprises
Part dédiée au CAD bois <5% >50%
Part totale dédiée au bois 10-15% >80%
en CHF/an 6 MCHF/an 140 MCHF/an
en CHF/hbt/an 0.75 CHF/hbt/an 2.2 CHF/hbt/an
Tandis que l’enquête SuisseEnergie 2011 [INFRAS; 2012] a montré que moins de 5% du fonds attaché aux couragement cantonaux était dévolu au développement de CAD bois, avec environ 6 MCHF, plus
ence de pénétration du CAD bois entre Suisse et France liée à ces différences de subventionnement, essentiellement à cause d’une différence fondamentale dans la définition adoptée pour un réseau de chaleur entre les deux pays lors de l’élaboration des statistiques.
iii. Nécessité d’un fonds alimenté
Nous soutenons l’idée qu’il faut impérativement mettre en place un cadre de subventionnement pour le développement des réseaux thermiques (pas seulement au bois) en Suisse. Les réseaux thermiques pourraient à l’avenir jouer un rôle central dans la valorisation des énergies renouvelables ou difficiles (pas seulement le bois), en permettant de mutualiser les besoins et les investissements et de diversifier les sources d’énergie.
Un fonds dédié au développement des réseaux thermiques, comme il en existe dans d’autres pays européens, devrait être créé pour faciliter l’émergence des bons projets partout sur le territoire. Etant donnée l’importance des montants en jeu, ce fonds doit être alimenté pour assurer sa pérennité, et pas seuleme rté au budget de l’Etat augmentation de la taxe sur le CO2, fixée depuis sa création en 2008 à 36 CHF/t, soit environ 9.5 ct/L mazout. Une
programmes d’en
de la moitié du fonds chaleur renouvelable est dédiée au développement des CAD bois24, avec environ 140 MCHF/an, soit 3 fois plus par habitant. Notons que 6 MCHF/an représente le montant nécessaire pour subventionner un seul projet comme Cartigny par an à l’échelle de toute la Suisse à hauteur de 60% comme les projets français de même puissance (cf. paragraphe IV.C.2 et [Oremus et al.; 2009]).
Remarque : Nous n’avons pas pu de mettre en évidence une différ
nt po
comme c’est le cas du fonds chaleur renouvelable en France. On pourrait imaginer le financer par le biais d’une
24 8ème Rencontre réseaux de chaleur Amorce le 5 décembre 2012
marge d’augmentation de cette taxe existe, puisque le plafond admissible est de 120 CHF/t selon la réglementation
marge d’augmentation de cette taxe existe, puisque le plafond admissible est de 120 CHF/t selon la réglementation