Le projet Laurana-Parc et ces extensions ayant évolué plusieurs fois dans le temps depuis le début (voir l’historique en partie 2.1), il n’était pas évident d’avoir des chiffres précis concernant les objectifs initiaux du projet global. Les objectifs planifiés ont donc été déduits du document « descriptif du principe de régulation de l’installation » du bureau CONTI datant de 2012 (CONTI, 2012).
Ils sont synthétisés et comparés aux résultats de l’année 14-15 dans le Tableau 5 suivant (les valeurs d’énergie correspondent aux énergies utiles après transformateurs) :
Tableau 5 : objectifs planifiés et réalité de l’année 2014-2015 (en MWh et %)
La première étape du projet telle que décrite dans le document de référence cité (CONTI, 2012) est relativement comparable (85%) en terme de production de chaleur que l’année 2014-2015. Si tout fonctionnait selon les objectifs planifiés, ce rapport de 85% devrait se retrouver dans la colonne de droite (rapport réalité/planifiés) pour toutes les lignes supérieures (hors taux). On constate cependant que :
La récupération de la condensation du gaz à l’étage 2 est légèrement plus faible que prévu ;
L’énergie issue de la PAC est nettement plus faible que prévu (64% au lieu de 85% ;
Cette baisse de l’énergie de la PAC influence négativement la part issue de la
dont géothermie 833 37% 155 11% 19%
dont électricité 320 14% 473 33% 148%
taux de couverture PAC
L’électricité utilisée dans la PAC est nettement plus importante que prévue, en raison majorité d’électricité (4.5%) et une ressource géothermique beaucoup plus faible que prévu (1.5% au lieu de 7%).
Si on considère l’ensemble du périmètre final (soit plus de 24'000 MWh d’après le document CONTI 2012), le taux de couverture théorique de la PAC pourrait descendre en dessous de 10%, avec uniquement du gaz comme source froide de la PAC.
3.5.1 Efficacité énergétique
Afin d’évaluer les performances énergétiques de cette réalisation par rapport à la situation avant 2011, on peut calculer l’efficacité énergétique (gain liés aux transformateurs). Cet indicateur est estimé selon l’énergie finale, soit les ressources injectées dans le système (côté gauche du schéma de Sankey de la Figure 6).
Les connexions au nouveau réseau CAD font évoluer le périmètre et modifient ces indicateurs. Afin d’estimer l’efficacité du système, la comparaison se fait entre une année de référence standardisée17 avant la réalisation et l’année 14-15. L’année de référence standard du réseau Trois-Chênes a été recalculée en tenant compte de la consommation partielle pour les SST raccordées pendant l’année 14-1518.
On aboutit aux résultats suivants (Tableau 6) : Conso avant 2011
Tableau 6 : consommation de ressources en énergie finale avant/après par périmètre
16 Cette valeur très élevée est due à un calcul de l’énergie fournie par la PAC et de l’énergie soutirée des sondes géothermiques selon les deux puissances nominales, sans tenir compte d’un COPA moyen.
17 Pour Trois-Chênes, données de mazout de 2006-2007 fournies par le bureau CONTI et corrigées ensuite par la météo. Pour Laurana, données historique du mazout corrigées par la météo.
18 En effet, certaines SST sur Trois-Chênes n’ont consommés qu’une partie de l’année 14-15. Afin de conserver les mêmes valeurs que celles du schéma de Sankey (Figure 6), ce sont les données historiques de quelques SST avant 2011 qui ont été recalculée pour correspondre à l’année mesurée. Cette modification change le gain d’efficacité de 26% à 22% (valeur retenue ici) sur le périmètre complet.
Les gains d’efficacité énergétique sont d’environ 20% pour les deux périmètres. Ces gains relativement conséquent sont liés au meilleur rendement sur l’ensemble de la chaine de production : chaudières à mazout historiques (avec CAD pour Laurana / sans CAD pour Trois-Chênes) remplacées par un CAD performant avec des chaudières à gaz très performantes19 et un complément via la PAC avec champ de sondes géothermiques.
Sur Laurana, une substitution simple des chaudières à mazout par des chaudières à gaz avec le CAD n’aurait abouti qu’à 6% de gains d’efficacité car la condensation du gaz dans l’étage 2 n’aurait été possible que de manière très marginale et la valorisation de la géothermie et de l’électricité de la PAC inexistante. En se référant aux répartitions énergétiques de la Figure 7, la différence de 14% correspond à la fourniture de la PAC.
En termes d’efficacité énergétique, on voit donc l’intérêt du couplage entre la PAC et le gaz, même si le taux de renouvelable reste faible, et sous réserve de l’origine réelle de l’électricité. En effet, l’efficacité calculée ici considère une électricité valorisée à 1 (hydroélectrique ou PV), sans tenir compte du rendement lié à la production électrique.
3.5.2 Gaz efficace versus origine de l’électricité
De nombreuses hypothèses peuvent être imaginées pour le rendement de la production électrique. Pour comprendre les ordres de grandeur, on compare un scénario de base 100%
fossile20 avec trois scénarios intégrant différents rendements de production électrique (100%, 50% et 32%) pour la fourniture de la PAC (Figure 55) :
Figure 55 : Gains d’efficacité de trois scénarios de production électrique par rapport à une version 100% gaz
La situation actuelle considérée correspond au scénario 1 avec l’hydroélectricité (SIG vitale bleu) où l’on retrouve l’efficacité améliorée de 14% déterminée dans la partie 3.5.1. Si
19 Avec un rendement global du gaz de 93% sur PCS (104% sur PCI) grâce notamment à la récupération de la condensation via l’étage 2 (voir partie 3.2.1)
20 Donc sans PAC et sans récupération de chaleur du 2ème étage.
Energie Fossile
Gain par rapport à "sans PAC"
0 Fossile "sans PAC" (100% gaz) 1 0%
1 Fossile avec PAC (élec Hydroélectrique) 0.86 -14%
2 Fossile avec PAC (élec fossile n=50%) 0.95 -5%
3 Fossile avec PAC (élec fossile n=32%) 1.00 0%
renouvelable de l’électricité. Sinon, le risque est grand d’avoir un système relativement plus compliqué et plus cher pour une efficacité réelle pratiquement identique.
3.5.3 Emissions de CO2 évitées
On peut également calculer les émissions de CO2 évitées en les subdivisant entre :
d’une part les gains d’efficacité technique liés au changement de ressource (du mazout vers le gaz21) ;
d’autre part aux gains complémentaires d’efficacité liés à la récupération de l’énergie de la condensation du gaz via la PAC (gaz efficace) et la valorisation de la géothermie via la PAC (y compris l’électricité).
Cet indicateur est évalué selon les ressources introduites dans le système (côté gauche du schéma de Sankey de la Figure 6) avec un facteur multiplicatif d’émission standard issu de la base de données suisse (OFEV, 2016) :
Gaz naturel = 203.04 g CO2/kWh;
Mazout (huile extra-légère) = 265.32 g CO2/kWh;
Electricité = 91.5 g CO2/kWh (mix livré par les fournisseurs suisse22) ;
Géothermie = 0 g CO2/kWh.
Le Tableau 7 montre ainsi les gains de CO2 sur les deux périmètres : Emissions de CO2
Tableau 7 : Emissions de CO2 avant/après réalisation par périmètre et économies de CO2
Même si les deux tiers des émissions de CO2 évitées sont liées à la substitution du mazout vers le gaz, le dernier tiers est réellement lié à l’efficacité du système gaz plus PAC. Une chaudière à condensation normale n’atteint généralement pas un rendement de 93% sur PCS en raison de température de retour plus élevées que les 20 à 30°C du réservoir de Laurana.
21 Remplacement des chaudières mazout par des chaudières gaz, y compris les gains de rénovation/extension du CAD.
22 Electricité Vitale Bleu SIG = 12.4 g CO2/kWh (voir sous www.sig-ge.ch)
Sur l’ensemble du périmètre, les gains en CO2 représentent tout de même plus de 1‰ des émissions totales des chaudières fossiles (gaz et mazout) du canton.
Comme dit précédemment, la valeur d’émission de CO2 à considérer pour l’électricité est sujette à débat. La valeur retenue ici (91.5 g CO2/kWh) peut paraître relativement élevée pour Genève mais reste faible par rapport au mix électrique européen (466.3 g CO2/kWh) (STOLZ et FRISCHKNECHT, 2015). En prenant la valeur donnée par SIG pour son mix vitale bleu (12.4 g CO2/kWh), on aboutirait à 42 tonnes de CO2 en moins sur le périmètre complet par rapport aux 2'368 tonnes émises actuellement (météo corrigée). En prenant la valeur de 415.0 g CO2/kWh pour l’électricité produite à partir de gaz naturel (STOLZ et FRISCHKNECHT, 2015), on aboutirait à 71 tonnes de CO2 en plus sur le périmètre complet.