Amélioration de l’efficacité énergétique des climatiseurs : perspectives d’évolution des indices de

performances saisonnières

Des indices de performances saisonnières ont été développés dans la partie 4.1. L’objectif est maintenant d’étudier les améliorations envisageables de ces indices, ainsi que les coûts associés. Le coût (ou surcoût par rapport à une situation de référence) est ici considéré comme le prix d’achat. Des calculs en coûts globaux (sur la durée de vie) seront effectués au chapitre 5 lorsque seront abordés l’évaluation de différentes mesures d’amélioration du confort d’été sous l’angle de l’Analyse Coût-Bénéfice.

4.3.2.1. Détermination et caractérisation d’un portfolio d’options d’amélioration des performances

Dans un premier temps, nous avons défini un portfolio d’actions applicables aux cas de référence dans le but d’améliorer leur efficacité énergétique. Une description détaillée des options répertoriées dans le Tableau 4.19 est disponible dans Rivière et al. (2009).

De façon générale, ces options peuvent être réparties en cinq catégories :

- utilisation de composants plus efficaces (ventilateurs, détendeur, compresseur) en augmentant leur efficacité énergétique en tant que telle ou en améliorant leur contrôle,

- augmentation des surfaces des échangeurs (extérieurs et intérieurs), - amélioration des performances lors du dégivrage et à basses températures, - réduction des consommations électriques liées à la résistance de carter, - réduction des consommations électriques en mode veille.

Les surcoûts engendrés par la mise en place de ces actions d’amélioration ont été évalués par les fabricants dans le cadre du projet sur l’écoconception des climatiseurs individuels (Rivière et al., 2009). La structure de formation des coûts en Europe, étudiée dans ce même projet, permet de déduire les surcoûts pour l’acheteur (taxes comprises¹¹⁶) à partir des surcoûts fournis par les fabricants.

Tableau 4.19. Portfolio d’options d’amélioration de l’efficacité énergétique des climatiseurs

Options Description Appareil non

réversible

TXV Détendeur thermostatique X X EXV Détendeur électronique X X DEF Amélioration du contrôle du dégivrage X

Sb Réduction des consommations de veille X X CK1 Réduction de la puissance électrique de

la résistance de carter X CK2 Amélioration du contrôle de la résistance

de carter X

116 Par la suite, nous supposons que les prix hors taxes sont égaux à 80 % des prix TTC des produits.

4.3.2.2. Perspectives d’évolution des performances saisonnières des cas de référence

Simulation des options d’amélioration appliquées individuellement

Les appareils de référence précédemment présentés sont simulés afin d’étudier l’impact sur leur efficacité énergétique, des options d’amélioration répertoriées dans le Tableau 4.19.

Le logiciel utilisé est celui développé par le DOE (Department of Energy) pour la conception de pompes à chaleur (DOE/ORNL, 2009).

Les indices de performances saisonnières sont ainsi calculés pour chacune des options. La Figure 4.21 présente les résultats pour l’appareil non réversible.

Les options permettant les gains les plus importants sont celles qui consistent à améliorer le contrôle du compresseur et à augmenter les surfaces des échangeurs.

Figure 4.21. Impact des options d’amélioration sur le SEER de l’appareil de référence non réversible

Simulation des options d’amélioration appliquées par ordre d’efficience économique

Les résultats précédents, associés aux besoins de bâtiments (simulés par Rivière et al. (2009)), permettent d’obtenir les économies d’électricité engendrées par la mise en place d’une option d’amélioration. En utilisant des hypothèses économiques représentatives du contexte européen, ces options ont été classées par ordre d’efficience économique en se basant sur le critère du coût global.

Les options d’amélioration sont ensuite appliquées aux cas de référence, une par une, par ordre d’efficience économique.

Evolution des performances en refroidissement

Concernant les performances en refroidissement, les résultats obtenus à partir des cas de référence réversible et non réversible sont présentés Figure 4.22. La mise en place de toutes les options d’amélioration permet d’atteindre un SEER de 6,7 pour l’appareil à refroidissement seul, et de 7,1 pour l’appareil réversible. Le prix de l’appareil se trouve alors augmenté d’un facteur 2. Pour les deux types d’appareil, une augmentation du prix de seulement 10 % permet d’obtenir une amélioration du SEER de l’ordre de 35 - 40 %.

Figure 4.22. Prix d’achat Hors Taxe des appareils en fonction de leur indice de performances saisonnières en mode refroidissement (prix donnés en fonction de la puissance frigorifique).

Evolution des performances en chauffage

Concernant les performances en mode chauffage, les résultats obtenus à partir du cas de référence réversible sont présentés sur la Figure 4.23. La mise en place de toutes les options d’amélioration permet d’atteindre des SCOP de 3,2 (zone Helsinki), 4,8 (zone Strasbourg) et 6,4 (zone Athènes) alors que ceux du cas de référence étaient respectivement de 2, 2,7 et 2,8 soit des augmentations de 60 %, 80 % et 130 %. Le prix d’achat de l’appareil est alors augmenté d’un facteur 2. Deux raisons principales expliquent le potentiel d’amélioration limité pour la zone d’Helsinki : la difficulté d’améliorer les performances de l’appareil à des températures faibles et l’impact limité des améliorations à charge partielle dans un climat où le nombre d’heures de fonctionnement à pleine charge est important.

150 190 230 270 310 350

2 3 4 5 6 7

SCOP

Prix d'achat HT [€/kW]

SCOP - Helsinki SCOP - Strasbourg SCOP - Athènes

Figure 4.23. Prix d’achat Hors Taxe des appareils en fonction de leurs indices de performances saisonnières en mode chauffage¹¹⁷ (prix donnés en fonction de la puissance frigorifique).

Toutes les actions d’amélioration permettent d’améliorer à la fois le SEER et le SCOP. Ainsi, pour un appareil coûtant 170 €/kW (augmentation de 10 % par rapport au cas de référence), le SEER est augmenté de 40 % et le SCOP de 11 % (pour le climat de Strasbourg).

Bien-fondé des coûts obtenus

L’évaluation des surcoûts liés à l’amélioration de l’efficacité énergétique des climatiseurs, repose sur une approche de reconstruction des coûts à partir d’une étude technico-économique. La comparaison de nos résultats à des données collectées sur différents marchés permet d’évaluer la pertinence de notre travail.

La Figure 4.24 présente les prix des climatiseurs observés sur le marché européen (essentiellement au Royaume-Uni) en 2007 et sur les marchés chinois et japonais en 2006. Pour ces deux derniers marchés, les prix rapportés ici proviennent de données collectées par Ellis (2007) dans les points de vente japonais et sur les sites de vente par Internet chinois. L’une des courbes est une agrégation des résultats observés, l’autre corrige les prix en fonction des fonctionnalités et options dont sont dotés certains appareils (telles que le filtrage de l’air). Cette dernière courbe est donc censée mieux caractériser le coût de l’efficacité énergétique.

Les résultats de notre travail aboutissent à une évolution des coûts (en fonction de l’efficacité) comparable à celle rencontrée en Asie. Cependant, les prix que nous avons déterminés sont beaucoup plus faibles que ceux observés en Europe et beaucoup plus élevés que ceux des marchés asiatiques. En effet, si les produits peu efficaces sont vendus en Europe à des prix similaires au marché chinois et japonais, les prix d’appareils dont l’EER dépasse 3, sont environ deux fois plus importants. Il est donc vraisemblable que les constructeurs asiatiques pratiquent de larges marges sur le marché européen.

117 Comme expliqué en Partie 4.1.2, l’indice SCOP est défini pour trois climats.

Avec la mise en place de normes plus exigeantes et la suppression des produits peu efficaces et à bas prix, il est fort probable que la concurrence portera sur des gammes de produits plus efficaces et que les fabricants commenceront à réduire les prix de ces derniers.

Notre travail sous-évalue le prix des appareils efficaces actuellement vendus en Europe. Cependant, l’observation des marchés asiatiques laisse à penser que les prix sont fortement susceptibles de diminuer dans les années à venir et de se rapprocher de nos estimations.

0 100 200 300 400 500

2 3 4 5 6 7 8

EER

Prix TTC [€/ kW]

Marché européen 2007 Japon & Chine 2006

Japon & Chine 2006 (Données corrigées) Résultats obtenus

Figure 4.24. Evolution des prix des climatiseurs en fonction de l’EER : résultats de cette étude et données observées sur les marchés européens, chinois et japonais

4.3.3 Réduction des impacts liés au cycle de vie des fluides