La Figure 58 présente la densité moyenne des réseaux de quelques pays européens (MWh/m tracé/an).
4.0 4.2
7.2
0 1.0
2.7 2.4
4.1 1
2 3 4 5 6 7 8 9 10
Allemagne Autriche France Islande Finlande Suède Suisse
MWh/m tr acé/ an
Figure 58 : Densité thermique moyenne des réseaux de quelques pays européens
moyenne suisse est similaire à celle de ses voisins directs
(source: [Euroheat & Power; 2011])
La densité thermique des réseaux européens est assez variable, de 1-3 MWh/m tracé/an dans les pays nordiques à 4-7 MWh/m tracé/an en Europe de l’Ouest. La
(Allemagne et Autriche) à 4 MWh/m tracé/an, tandis que la moyenne française est à 7 MWh/m tracé/an, les réseaux ayant historiquement été construits dans les zones socialement défavorisées à forte densité de population (barres d’immeubles en banlieues).
bles – Bilan et perspectives », 8 Rencontre réseaux de chaleur Amorce le 5 décembre 2012
8 Présentation Michel Cairey‐Remonnay (ADEME) : « Le fonds chaleur : Une aide financière pour passer aux Energies
Renouvela ème
Il paraît a priori étonnant que la densité des réseaux des pays nordiques soit en moyenne inférieure à celle des autres pays européens alors que la rigueur climatique y est plus grande. Il faut comprendre que ces pays ont depuis les années 80 une culture très développée du réseau de chaleur avec des taux de pénétration de 40 à 50%
des habitants couverts par le CAD (voire 60% pour le Danemark), à comparer aux 6% de la France ou aux 12% de moins
nordi rope.
l’Allemagne9… Pour atteindre ces taux de pénétration, il a nécessairement fallu construire des petits réseaux denses alimentant des quartiers de villas. Enfin, l’Islande est un cas à part avec sa ressource géothermique abondante et peu coûteuse. On note que le CAD de Cartigny se situe dans la fourchette basse des réseaux
ques, qui sont les moins denses d’Eu
9 http://www.euroheat.org/Comparison‐164.aspx, consulté en juin 2013
III
e 6.4 GWh.
Les pertes se décomposent en pertes de production (15%) et en pertes réseau (21%), soit un rendement global annuel de 64%. En été, la situation est très différente, avec des pertes de production de seulement 10% mais des pertes réseau de 43%, soit un rendement global de 47%. On peut noter l’importance des pertes de distribution sur l’année, qui s’explique par la faible densité du réseau : 0.9 MWh/m tracé/an. La valeur de 20% est comparable à celle observée sur d’autres réseaux de même densité.
La densité réseau est faible par rapport à d’autres réseaux alimentés au bois : le thermo-réseau de Porrentruy présente une densité réseau de 1.9 MWh/m tracé/an ; les réseaux de chaleur bois français de puissance comparable ont une densité de l’ordre de 3 MWh/m tracé/an. Les grands réseaux genevois ont une densité bien plus élevée (6 pour CADIOM et 8.8 pour CAD Lignon), la moyenne suisse étant à 4.1. A noter que le projet de raccordement du hameau de La Petite Grave, situé à plus d’1 km de la chaufferie, risque encore de faire baisser la densité réseau (à 0.8 MWh/m tracé/an selon nos estimations). A noter que les bonnes pratiques préconisent une densité minimale de 1.3 à 1.5 MWh/m tracé/an, même si certains pays, notamment scandinaves, n’hésitent pas à créer des réseaux avec une encore plus faible densité que celle de Cartigny, mais avec une conception particulière (optimisation du diamètre des tuyaux, des températures, obligation de raccordement…).
L’analyse des puissances horaires sur l’année 2011 a montré que les chaudières bois de Cartigny sont surdimensionnées d’un facteur 1.6. Cela résulte en un fort taux de fonctionnement des chaudières en mode stand-by (alternant avec le minimum technique de 30%), particulièrement pour la petite chaudière (presque ¾ du temps), ce qui est préjudiciable pour leur durabilité et pour les émissions atmosphériques.
Les chaudières ont été entièrement caractérisées (températures, puissance fournie par rapport à la consigne, excès d’air…). Leurs performances ont été mesurées sur toute la gamme de puissance. Le rendement a été estimé via deux méthodes différentes : la méthode directe (développée spécifiquement dans le cadre de ce projet) et la méthode de Siegert (utilisée de manière classique). Les deux méthodes donnent des résultats similaires (+/-1.5 point), plus stables pour la méthode de Siegert. L’inconvénient de cette dernière est qu’elle n’est par contre pas applicable durant le mode « stand-by/30% » (72% du temps de fonctionnement pour la petite chaudière, 17% pour la grande), pour lequel seule la méthode directe peut donner un résultat pertinent.
Le résultat principal est que contrairement à ce à quoi on pouvait s’attendre, le rendement est invariant en fonction du taux de charge des chaudières. Il n’est même pas différent en mode « stand-by/30% », et ce grâce à l’excellente isolation des parois des chaudières, qui sont quasiment froides lorsque la chaudière est en fonctionnement. Ce résultat n’est cependant pas généralisable à l’ensemble des chaudières bois : celles qui ne disposent pas d’une aussi bonne isolation thermique présentant des pertes par rayonnement par les parois qui peuvent représenter une part importante à faible taux de charge.
.E Conclusion
Le bilan énergétique de l’installation de Cartigny a été réalisé sur l’année 2011. La consommation de chaleur par les preneurs a été de 4 GWh, dont 88% durant l’hiver (oct-avr). L’année 2011 a été exceptionnellement douce, menant à une consommation de chaleur inférieure d’environ 20% aux autres années : la valeur de 5 GWh par an est plus représentative de la réalité. L’énergie distribuée sur le réseau en 2011 a été de 5.3 GWh et l’énergie primaire consommée (selon les livraisons de bois) d
Le rendement moyen obtenu pour la grande chaudière est de 82.6% (méthode directe) ou 84.2% (méthode de s de mesures. Il est de 89.9% (méthode directe) ou 88.5% (méthode de Siegert) pour la certitudes sont plus importantes dans le cas de la méthode directe que dans le cas de la
analysées. Les émissions de NOx des deux chaudières sont très stables en fonction du taux de charge, et toujours inférieures à la norme de 250 mg/Nm3. Les
de l’air a procédé aux contrôles réglementaires pour l’ensemble des polluants et n’a relevé aucune irrégularité.
Siegert) sur les période petite chaudière. Les in
méthode indirecte. Les chaudières fonctionnement avec un bon rendement (les constructeurs annoncent en général un rendement annuel de 80-85% pour ce type de chaudières), meilleur pour la petite chaudière, complètement automatisée, que pour la grande.
Enfin, les émissions atmosphériques des chaudières ont été
émissions de CO sont par contre fortement dégradées lorsque le taux de charge des chaudières diminue. Pour la grande chaudière, les émissions de CO sont inférieures à la norme (250 mg/Nm3) lorsque le taux de charge est supérieur à 50%. Pour la petite chaudière, les émissions de CO sont moins bonnes, mais pourraient être améliorées par un meilleur réglage des paramètres de combustion (excès d’air). Nous n’avons pas pu mesurer les émissions de poussières, mais le Service de protection
IV Chapitre IV : Analyse économique
IV.A Introduction
Dans le cadre du projet Audit’bois, la mairie de Cartigny ainsi que plusieurs clients du CAD nous ont donné un accès libre aux données économiques du projet, ce qui nous a permis de compléter notre suivi technique par une analyse économique. Les documents consultés sont les suivants : données d’investissement, bilans et comptes simplifiés de CABC de 2007 à 2011, factures envoyées par CABC du début du projet jusqu’à la fin 2011, données et entretiens avec 3 gros preneurs (entreprise Pelz, PPE Pré-de-la-reine et Ecole de Cartigny), rapport « Quality Management » du chauffage au bois de Cartigny10.
Ces documents nous ont permis de déterminer le coût de la chaleur produite sur les années 2009 à 2011 et de la comparer aux valeurs observées sur les réseaux de chaleur équipés de chaudières bois en France [Oremus et al.;
2009]. Précisons que l’objectif n’était pas de vérifier les comptes de CABC mais de représenter de manière simplifiée la part des différentes charges (investissements, achats du bois, entretien et maintenance…) et des subventions dans le coût de l’énergie produite. Pour ce faire, la terminologie usuelle en France a été utilisée avec une partie de coûts fixes ou abonnement et une partie de coûts variables ou consommation. Cette terminologie diffère du mode de facturation retenu par CABC.
10 Rapport Quality Management « chauffages au bois » pour la chaufferie de Cartigny « Validation étape C5 », Michel Borel,
2012, 8p.
IV.B Coût de l’énergie produite à Cartigny
NB : tous les montants mentionné .
IV.B.1 Investissements
Les investissements ont été effectués essentiellement en 2007 pour une mise en service en 2008. A fin 2011, la somme de tous les investissements hors honoraires (sauf la toiture de panneaux photovoltaïques, financée par la
10 millions de CHF, répartis comme suit :
s dans ce chapitre s’entendent hors taxes (HT)
commune) était d’environ
conduite à distance;
5.57
chaudières bois et auxiliaires; 1.5 chaudière mazout;
0.13
(yc sous stations )
(yc électrofiltre)
préparation conduite Petite Grave; 0.28
Figure 59 : Répartition des investissements pour CABC en MCHF (Total : 9.95 MCHF)
Le réseau représente plus de la moitié de la somme investie (59%), le bâtiment et le génie civil (notamment pour le silo) le quart (25%) tandis que les chaufferies moins du cinquième (16%). Le coût du filtre à particules en lui-même (200'000 CHF) est compris dans l’investissement dans les chaudières bois (1.5 MCHF), mais pas le surcoût sur le bâtiment dû au volume supplémentaire nécessaire.
De manière assez classique, la construction du réseau reste le principal poste d’investissement, même si le bâtiment construit à Cartigny représente un investissement important en raison du silo enterré et de l’isolation phonique du bâtiment, situé au centre du village. Au final, la somme de 10 MCHF est relativement élevée pour un réseau avec une consommation d’environ 5 GWh annuel, soit un ratio de 2 CHF/kWh an. A titre de comparaison, le thermoréseau de Porrentruy a un ratio de 1.2 CHF/kWh an (32 MCHF investis pour 27 GWh de consommation annuelle11.
Les coûts spécifiques d’investissement pour la production de chaleur à Cartigny (chaudières et infrastructures hors réseau) s’élèvent à 1'550 CHF/kW. La Figure 60 présente les valeurs observées par Good et al. [2005] sur un
bâtiment et génie civil; 2.47
(yc isolation phonique et étanchéité)
ww.thermoreseau.ch/Caracteristiques2009.pdf
11 http://w , consulté en juin 2013
échantillon d’une trentaine de chaufferies bois suisses. La bande verte illustre les valeurs cibles du QM bois. On que la cible du QM bois (même si les valeurs datent
tre en cause.
note que la valeur pour Cartigny est notablement plus élevée de 2001). Le poids du coût de construction du bâtiment peut ê
Figure 60 : Coûts spécifiques d’investissement pour la production de chaleur (hors CAD) selon la puissance de la chaufferie (source : [Good et al.; 2005])
Les coûts spécifiques d’investissement pour la distribution de chaleur à Cartigny (réseau et sous stations) s’élèvent à 1'200 CHF/MWh utile an. La Figure 61 présente les valeurs observées par Good et al. [2005]. Les deux courbes encadrent la valeur cible du QM bois. La valeur pour Cartigny est très au dessus de la cible du QM bois en raison de la faible densité du réseau.
Figure 61 : Coûts spécifiques d’investissement pour la distribution de chaleur (réseau et sous stations) selon la puissance 5])
Puissance nominale chaufferie [MW]
Coûts spécifiques d’inve pour la production de chle]
de la chaufferie (source : [Good et al.; 200 stissement aur [CHF/kW
Cartigny
Conditions favorables d’installation
Conditions défavorables d’installation Valeur cible phase d’extension du réseau
Valeur cible réseau terminé
Réseau partiellement pré-existant
pour la distri
Puissance nominale chaufferie [MW]
Coû ] ts spécifiques d’inve bution de chaleur [CHF/stissement MWh utile an
Cartigny
Concernant les durées d’amortissement, elles sont plutôt élevées pour les conduites à distance (50 ans) et le bâtiment (66 ans) et standard pour les chaudières (15 ans). Fin 2010, le bâtiment a été transféré de CABC à la commune12. La commune n’ayant pas l’obligation d’amortir l’emprunt du bâtiment, cette opération a permis de
supprimer la ent à la commune, ce
qui revient à rembou
On observ nctionnant au bois ou
au mazou e chaudière bois (grille
mobile, é auxiliaires (stockage et
convoyag une simple chaudière
mazout.
En raison n Petite Grave et
de quelqu lieu en 2012, afin de
passer de
IV.B
La Figure 62 ’exploitation de 2008 à
e 62 : Rép BC 008 à 2011
charge due à l’amortissement du bâtiment. Depuis 2011, CABC loue ce bâtim rser les intérêts de l’emprunt communal mais sans l’amortissement.
ement sur la Figure 59 p 106 que le coût d’investissement des chaudières fo une puissance similaire est très différent. La complexité plus grande d’un on des cendres, air primaire et secondaire) et la présence de nombreux laquettes en sous-sol, électrofiltre) explique cette différence de prix avec
blème de liquidités (notamment à cause d ement du début de la liaiso uvais payeurs), une augmentation du capita commune a eu
0 à 550’000 CHF13.
Bilan des charges 2008-2011 IV.B.2.a Répartition des charges
présente le bilan détaillé d comptes d
e é
es charges de CABC réalisé à partir des 2011.
Figur artition détaillée des charges de CA (hors subventions) pour les années 2
12 P
13 Procès verbal du conseil communal du
rocès verbal du conseil communal du 13 décembre 2010 20 février 2012
Plusieurs observations peuvent être faites :
On observe une fluctuation des charges entre 1’067 et 1’213 kCHF selon les années.
Les frais financiers, amortissements et loyers restent quant à eux très stables, autour de 480 kCHF/an, soit 40 à 45% des charges totales selon les années.
Les charges pour les achats d’énergie sont variables et dépendent du prix du bois et de la rigueur
011, la baisse des charges d’achat d’énergie est due uniquement à la baisse de 20% de la consommation du CAD.
r la gestion de l’administration (facturation client, nouveaux contrats, F/an pour l’entretien et la maintenance de la chaufferie.
ison de pannes à répétition, les frais d’entretien et de 2011. A ajouter à cela les frais d’électricité (30 kCHF) entretien et maintenance de l’ordre de 15 kCHF par an, soit dix fois moins que la réalité actuelle d’après M.
Hess (comptable).
La Figure 63 présente une évaluation des frais généraux d’une chaufferie bois (exploitation, entretien, électricité, gestion, assurances…) selon la puissance de la chaufferie et le dimensionnement de la chaudière (nombre d’heures de fonctionnement équivalent à la puissance maximale) [Good et al.; 2005]. La valeur observée à Cartigny (4.4 ct/kWh sortie chaudière an) est bien plus élevée que ce que l’estimation prévoit (1.6 ct/kWh sortie chaudière an pour 2’000 h équivalentes à Pmax/an (valeur des années 2000)).
climatique. Dès 2008, le prix du bois a été fixé contractuellement à 7.05 ct/kWh sortie chaudière toutes taxes comprises (TTC) avec une augmentation selon l’indice des prix des plaquettes d’énergie bois-suisse14. Pour la saison 2012-2013, les prix recommandés par les professionnels du bois sont de 6.6 à 7.2 ct HT/kWh sortie chaudière15. Le prix du bois acheté par CABC correspond donc aux prix du marché. Pour 2
Les frais d’exploitation et d’entretien ont fortement augmenté pour passer de 140 kCHF en 2008 à près de 270 kCHF dès 2010. Cela est notamment lié à la signature en 2010 de deux conventions d’exploitation, l’une d’environ 75 kCHF/an pou
paiements fournisseurs…), l’autre d’environ 75 kCH
En plus de ces frais annuels contractuels et en ra pièces se sont élevés à environ 75 kCHF en 2010 et
et d’assurances (< 10 kCHF). Les prévisions avant construction étaient d’avoir des coûts pour la partie
14 http://www.energie‐bois.ch/le‐bois‐energie/bois‐energie/prix‐indicatifs‐du‐bois‐energie/preisindex‐schnitzel.html,
consulté en juin 2013
isempfehlungen/Energieholzpreise/120125_boisenergie_01.pdf
15 http://www.wvs.ch/fileadmin/user_upload/Holzmarkt/Pre ,
consulté en juin 2013
Figure 63 : Frais généraux de fonctionnement (y compris contrat d’exploitation) en ct/kWh sortie chaudière selon la puissance de la chaufferie (source : [Good et al.; 2005])
Une étude réalisée pour le compte de l’ADEME en 2010 a permis de détailler les différents termes de la facture énergétique dans une soixantaine de réalisations [PERDURANCE; 2010]. Tous les projets analysés dans cette étude l’ont été avec des conditions économiques actualisées en décembre 2009, soit un taux de change d’environ 1.49 CHF/euro16. La comparaison directe avec la situation suisse reste difficile étant donné des conditions cadres inhomogènes (prix des ressources, charges de personnel, concurrence entre fournisseurs…). Relevons toutefois
es chaudières bois de 1 à 2 MW.
Les conventions signées à CABC ont permis de stabiliser une situation initiale très difficile, mais leur coût annuel paraît relativement élevé par rapport aux pratiques françaises et même suisses.
En résumé, les charges ont augmenté entre 2008 et 2010 mais se sont depuis lors stabilisées, si l’on prend en compte l’effet de la météo en 2011 qui a fait baisser les frais d’énergie (variables). Les frais généraux sont élevés, même si les frais administratifs ont été réduits au minimum, CABC étant une structure bénévole : les membres du conseil d’administration ne touchent pas de jetons de présence ni de rémunérations (sauf pour la comptabilité) et les réunions se déroulent gratuitement dans les locaux communaux.
deux données intéressantes :
Les frais d’électricité sont de 6 CHF/MWh utile à CABC, à comparer aux 4 CHF/MWh utile en moyenne en France (de 3 à 6 CHF/MWh utile).
La conduite et l’entretien courant représentent environ 46 CHF/MWh utile à CABC, à comparer aux 18 CHF/MWh utile en moyenne en France (de 13 à 31 CHF/MWh utile) pour d
16 www.oanda.com, consulté en juin 2013
Frais généraux de foncti [ct/kWh sortie chaudièronnemen e an] t
1000 h équivalentes à Pmax/an
déclarés par l’exploitant 2000 h équivalentes à Pmax/an 4000 h équivalentes à Pmax/an
Frais généraux déterminés graphiquement Frais généraux
Cartigny
Puissance nominale chaufferie [MW]
IV.B.2.b Coûts fixes/coûts variables (hors subventions)
Nous avons subdivisé les charges de CABC exploitation en 5 postes principaux : - a ements et frais financie
- h es et loyer (fixe) - c exploitation (fixe)
- entretien, électricité, assurances (fixe) - a énergie (variable)
Les différentes subventions touchées par CABC (cf. paragraphe IV.B.3) ne sont pas prises en compte ici. Dans notre analyse ns considéré que seul le dernier poste constitue la part variable, conformément aux standards ha otamment français pour qualifier la part fixe (R2) et la part variable en fonction de la consommation (R1)17 :
mise à
disposition de la ch ces frais pour produire et
harges (hors subventions) peut être représentée sous forme absolue ou relative (cf.
Figure 64 : Répartition des charges de CABC (hors subventions) selon les 5 postes pour les années 2008 à 2011 en kCHF (gauche) et en pourcentages (droite)
durant les 4 premières années d’
mo
La part fixe (abonnement – R2) est « l’élément fixe de la facture, qui correspond aux frais de aleur au point de livraison. L’opérateur prend en charge
distribuer la chaleur (amortissement, exploitation, électricité, renouvellement des installations).
L’abonnement est lié aux besoins thermiques du bâtiment et s’exprime en fonction de la puissance souscrite ou de la surface du bâtiment ».
La part variable (consommation – R1) est « l’élément proportionnel de la facture, qui correspond au coût des énergies utilisées. La consommation s’exprime en €/MWh ».
Pour CABC, la répartition des c Figure 64) :
17 Guide de l’usager du chauffage urbain ADEME/Via Seva http://www.viaseva.org/Ressources/Base‐documentaire/Guide‐de‐
l‐usager‐2009, consulté en juin 2013
Une répartition des coûts fixes et variables en utilisant cette classification est proposée en Figure 65 sur l’année
Figure 65 : Répartition des coûts fixes et variables (hors subventions) selon classification française pour l’année 2011 011, la répartition entre coûts fixes et variables est d’environ deux tiers/un tiers. Les coûts variables (35% du total) se répartissent entre :
- 89% pour l’achat du bois
- 11% pour l’achat du mazout (alors que l’énergie primaire mazout ne correspond qu’à 7% de l’énergie primaire totale en 2011)
Les coûts fixes (65% du total) peuvent être divisés en deux grands groupes : - 62% pour l’investissement
- 38% pour les frais d’exploitation et de maintenance
Notons que l’année 2011, étudiée dans le cadre du suivi énergétique, n’est pas représentative du climat genevois et qu’en temps normal, la partie variable s’élèverait plutôt à 40% et la partie fixe à 60%. Ces chiffres montrent néanmoins l’impact de l’investissement (40% du coût total) et l’importance relative des frais d’exploitation et de maintenance (25% du coût total).
IV
Pour ce projet, CABC a touché 3 formes de subventions différentes :
Une subvention unique à l’investissement de 149 kCHF versée par le Scane et comptabilisée dans les comptes de 2008.
Une subvention annuelle d’environ 150 kCHF versée par la Fondation Centime Climatique au titre de la compensation du CO2 et dépendante de la consommation réelle de bois.
Une « anticipation de remboursement » de 100 kCHF comptabilisée dans les comptes de 2010, dans le cadre d’un litige qui oppose CABC avec le chaudiériste Müller.
La subvention à l’investissement du Scane re ce type de projet, en comparaison avec les taux de subventionnement obse (>50%, cf. paragraphe IV.C.2).
La subvention du Centime 2 évitée (le bois étant considéré
comme neutre en CO2). La uer substantiellement le coût réel du
kWh (de l’ordre de 3 cent s 5 premières années et devrait être
reconduite aux mêmes conditions
Un différend sur la conception et s premières années existe entre
CABC et le chaudiériste Müller. ux et CABC a une liste des factures
qui représenteraient entre ss (comptable).
En résumé, les subventions sur la p rt à l’investissement de 10 millions de CHF tandis que les subventions du Centime Climatique permettent de financer près de 40% du coût d’achat du bois chaque année. L’intégration de ces subventions dans les parts fixe (Scane en 2008 et Müller en 2010) et variable (Centime Climatique chaque année) aboutit à la 6 :
ste très faible (1.5%) pour rvés en France grâce au Fonds chaleur
Climatique18 correspond à une valeur de 80 CHF/t CO somme engr uellement permet de dimin imes). Cette était assurée pendant le
selon M. Jaunin (président CABC).
le fonctionnement des urant le
le fonctionnement des urant le