Figure 72 : Coût payé par l’usager et coût de revient de la chaleur sur CABC, sur les réseaux français de taille similaire on à l’investissement de 60%
Grâce à la subvention de 60% à l’investissement, le coût payé par l’usager passe de 22 à 14 ct/kWh, tandis que le
coût de e
l’investissement dè rt fixe est réduite de moitié, et devient équivalente à la part variable si la
IV.C.3.b Impact de la densité réseau
L’étude CIBE [Oremus et al.; 2009] rapporte la densité réseau des installations étudiées : pour les réseaux équipés de chaudières bois de puissance comprise entre 1.5 et 3 MW, la densité réseau moyenne est de l’ordre de 3 MWh/m tracé/an, à comparer aux 0.9 MWh/m tracé/an de CABC. Les coûts liés au réseau auront donc quasiment trois fois plus de poids dans le cas de CABC que dans le cas des réseaux français. A titre d’information, l’accès au fonds chaleur renouvelable français requiert une densité réseau minimale de 1.5 MWh/m tracé/an.
IV.C.3.c Impact du dimensionnement de la chaudière bois
Le dimensionnement de la chaudière bois est également un élément important à considérer dans le coût de la chaleur, car l’investissement dans une chaudière bois est un poste important (de l’ordre de 10 fois plus qu’une chaudière mazout de même puissance) et augmente avec la puissance de la chaudière. Cependant, dans le cas de Cartigny, il faut relativiser l’impact du surdimensionnement des chaudières, l’investissement dans les
et scénario de coûts sur CABC avec une subventi
revient passe de 25 à 21 ct/kWh (réduction des frais financiers grâce à l’amortissement de 60% d s le départ). La pa
subvention du centime climatique est maintenue.
On voit que malgré ce fort taux de subventionnement, la part fixe reste plus élevée que la moyenne française.
Cette différence s’explique probablement en grande partie par la densité réseau et par le dimensionnement des chaudières bois dans une moindre mesure.
chaudières et auxiliaires représentant seulement 15% du montant total de l’investissement, constitué à plus de 50% des coûts de réseau et de raccordement des usagers.
Il est cependant intéressant de comparer le dimensionnement des chaudières bois sur les réseaux français à celui de Cartigny. La Figure 73 présente le dimensionnement de la chaudière bois par rapport à la puissance maximale du réseau en fonction de la puissance de la chaufferie bois et le Tableau 14 récapitule le dimensionnement de la chaudière bois, le taux de couverture bois et le nombre d’heures de fonctionnement équivalent à la puissance nominale pour différentes gammes de puissance.
Figure 73 : Dimensionnement de la chaudière bois par rapport à la puissance maximale du réseau en fonction de la puissance de la chaufferie bois (source : [Oremus et al.; 2009])
Tableau 14 : Dimensionnement de la chaudière bois, taux de couverture bois et nombre d’heures de fonctionnement de puissance (source :[Oremus et al.; 2009]) équivalentes à la puissance nominale pour différentes gammes
On observe une dispersion importante mais en moyenne les chaudières bois sont dimensionnées entre 40 et 60%
de la puissance souscrite du réseau, soit en privilégiant un fonctionnement en base. Cette valeur diminue pour les grandes installations et augmente jusqu’à plus de 100% pour les plus petites.
stallations de la gamme 1.5 à 3 MW. Il est probable que les chaudières bois françaises soient également surdimensionnées, la puissance souscrite par les preneurs étant généralement surévaluée par rapport à la puissance maximale réellement appelée dans l’année.
A titre de comparaison, les chaudières bois de Cartigny présentent un surdimensionnement de l’ordre de 1.4-1.5 par rapport la puissance maximale appelée sur le réseau. Pourtant, le nombre d’heures de fonctionnement équivalent à pleine puissance est du même ordre de grandeur : 2'400 heures pour une année normale pour Cartigny contre 2'200 heures par an pour les in
IV
En complément de l’analyse énergétique, une analyse économique de l’installation de Cartigny a été réalisée.
e chaleur (1’200 CHF/kWh an) sont deux plus élevés que la moyenne. Le Scane a versé en 2008 une subvention à hauteur de 150
CHF.
es coûts annuels se décomposent de la manière suivante : 40% pour l’achat de combustibles, 40% pour l’amortissement de l’investissement et 20% pour l’exploitation, l’entretien et les autres charges, soient environ 60%
de charges fixes quelle que soit la consommation de chaleur sur le réseau.
Il en résulte que le coût au kWh consommé est très variable d’une année à l’autre selon la consommation de chaleur : de 21 à 28 ct/kWh, soit 18 à 25 ct/kWh à charge de l’utilisateur final après subvention par le Centime Climatique. En effet, la « part fixe » dans le coût du kWh augmente beaucoup les années où il y a peu de consommation (2011) car il faut dans tous les cas rembourser les investissements. La part variable en fonction de la consommation est subventionnée à hauteur du tiers (>3 ct/kWh) par le Centime Climatique. On peut considérer que le coût du kWh subventionné à Cartigny va se stabiliser autour des 22 ct/kWh.
Si on compare le coût (subventionné) du kWh bois avec le coût de la chaleur mazout (en considérant des coûts fixes de 2 ct/kWh et un rendement annuel de 60 à 80%), la zone d’équilibre de coût se situe entre 1.1 et 1.5 CHF/litre de mazout. Le prix du mazout s’est élevé en 2012 à 1.03 CHF/litre, ce qui est proche de l’équilibre avec CABC. En comparaison avec les réseaux de chaleur français au bois de même taille, le prix payé par les usagers français est deux fois plus faible que celui payé par les usagers de Cartigny (9 ct/kWh contre 22 ct/kWh). Au-delà de la différence de coût de la vie entre la France et la Suisse, cet écart important s’explique majoritairement par la subvention de 60% à l’investissement octroyée par le fonds chaleur renouvelable de l’ADEME. Deux autres facteurs qui entrent en compte également sont la densité réseau (moyenne de 3 MWh/m tracé/an sur les réseaux français contre 0.9 à Cartigny) et le dimensionnement des chaudières bois (60% de la puissance souscrite pour les réseaux français contre plus de 100% dans le cas de Cartigny). Au final, la répartition entre part fixe et part variable sur les réseaux français est de 1/3-2/3, soit l’inverse de Cartigny. Un subventionnement de Cartigny à hauteur de 60% au moment de l’investissement aurait conduit à un prix payé par l’usager de l’ordre de 14 ct/kWh (contre 22 aujourd’hui), et un coût de revient de 21 ct/kWh (contre 25 aujourd’hui) grâce à l’amortissement immédiat d’une grande partie de l’investissement. La répartition entre part fixe et part variable dans le prix de la chaleur CABC aurait été ramenée à moitié-moitié.
Le mode de facturation adopté par CABC est un peu différent du mode de facturation habituel : d’ordinaire, la facture pour l’usager se décompose en une part fixe (ou abonnement) liée à une puissance souscrite (CHF/kW/an) et permettant de couvrir les frais fixes (R2), et une part variable liée à la consommation réelle de l’année concernée (ct/kWh consommés) et permettant de couvrir les achats de combustibles (R1). Dans le cas de CABC, la facture est également en deux parties : une partie redevance (ct/kWh souscrits) fixée pour couvrir
.D Conclusion
L’Université de Genève a eu accès à l’ensemble des données économiques du projet : investissements, bilan comptable de la société CABC de 2008 à 2011, factures aux clients de CABC.
Les investissements se sont élevés à 10 MCHF, dont plus de la moitié pour la construction du réseau et des sous stations, un quart pour le bâtiment et environ 15% pour les installations techniques (chaudières). A noter que les coûts spécifiques pour la production de chaleur (1'500 CHF/kW) et pour la distribution d
k L
l’amortissement des installations en fonction d’une « consommation annuelle souscrite » déterminée à partir de la s années 2009 et 2010, et une partie consommation (ct/kWh consommés) permettant de tation et d’entretien et les achats de combustibles. A notre sens, ce mode de facturation est
sager paie réellement. Nous recommandons de revenir à un mode de facturation plus traditionnel.
re avec le coût de la chaleur mazout, qui sera probablement atteint dans les prochaines années. En outre, les usagers profitent de plusieurs avantages qui ne sont pas à négliger : ils bénéficient d’une prestation finale consommation réelle de
couvrir les frais d’exploi
confus puisqu’on est tenté d’ajouter la part « redevance » et la part « consommation » pour obtenir le prix du kWh final, or cela n’a pas de sens physique puisque les deux composantes ne se rapportent pas aux mêmes kWh et cela conduit d’ailleurs à sous estimer le prix du kWh par rapport à ce que l’u
En conclusion, le coût de la chaleur bois à Cartigny est pénalisé par le faible taux de subventions, la faible densité du réseau et dans une moindre mesure par le surdimensionnement des chaudières. Il est notablement supérieur au prix annoncé lors du montage du projet (14 ct/kWh contre 22 en réalité). Malgré tout, il n’est pas si éloigné de l’équilib
(chaleur utile), sans avoir à se soucier de commander du mazout, de l’entretien ou des pannes voire du remplacement de leur chaudière. Enfin les prix à Cartigny sont en train de se stabiliser, contrairement aux prix du mazout.
V Chapitre V :
Recommandations générales
V.
etite chaudière
- afin de préserver la durabilité la chaudière, il est impératif d’éviter les dépassements importants de la puissance maximale observés durant l’année 2011, grâce à de nouveaux réglages ;
- un meilleur réglage de l’excès d’air devrait permettre de contenir les émissions de CO en dessous des normes.
Basculement des chaudières
- de la grande à la petite chaudière : au printemps dès qu’on atteint un fonctionnement en stand-by/30% ;
- de la petite à la grande chaudière : en automne dès que la puissance devient insuffisante et/ou que le débit fourni par la petite chaudière devient trop faible par rapport au débit demandé par le réseau.
Température réseau
- la température de distribution sur le réseau pourrait être abaissée de >80 à <70°C durant la période estivale où la demande se limite à l’ECS.
A noter que ces modifications ont commencé à être mises en œuvre sur l’installation dès l’année 2012.
V.A.2 Gestion économique
Comme évoqué au paragraphe IV.B.5, la tarification actuelle avec une part « fixe » relative à des kWh souscrits et une part variable relative aux kWh réellement consommés amène de la confusion pour les preneurs. Nous recommandons à CABC d’avoir recours au mode de tarification habituel, avec une part fixe dépendant de la puissance souscrite (CHF/kW souscrit/an) permettant d’assurer le remboursement des annuités et une part variable (ct/kWh) dépendant de la consommation réelle permettant de couvrir les frais de combustible.
Le montant de la prime fixe ou abonnement pourra dans un 1er temps paraître élevé aux yeux des preneurs, mais sera plus lisible une fois rapporté au kWh réellement consommé. Ce mode de tarification a l’avantage d’être parfaitement transparent pour l’usager sur la nature et la répartition des coûts.
D’autre part, l’absence de fonds de roulement pour gérer les imprévus induit une insécurité dans le prix de la chaleur à Cartigny : en effet, en cas de panne importante, l’intégralité des coûts de réparation doivent être répercutés sur les factures de l’année en cours pour équilibrer les comptes en fin d’année. Sur les réseaux
A Pour l’installation de Cartigny
V.A.1 Gestion technique de l’installation
De manière générale, les installations fonctionnent de façon tout à fait satisfaisante. Les rendements observés sont bons, dans la fourchette haute des valeurs de rendement habituelles pour ce type d’installations. Cependant, quelques améliorations peuvent encore être faites :
P
français, le tarif inclut généralement une composante de « provisions pour renouvellement », de l’ordre de 1% du
montant de l’investissement (produ struction du réseau) permettant de
faire face aux imprévus et de lisser les prix d’une année à l’autre grâce à la constitution d’un fonds. Sur Cartigny,
cela reviendrait à envisag on 1 ct/kWh vendu, qui
ne représente en réalité pas un surcoût pour l’usager mais seulement un lissage des prix dans le temps.
V.A.3 Extension du réseau à La Petite Grave
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
Le bois peut être vendu selon 3 tarifications différentes : au volume, à la tonne avec indexation sur l’humidité (pour