Les énergies Les énergies renouvelables dans les renouvelables dans les
établissements de soin établissements de soin établissements de soin établissements de soin
Formation-initiation « Maîtrise de l’énergie et énergies renouvelables dans les établissements de soin »
– 21 janvier 2014
OBJECTIFS ET CONTENU
Enjeux et exemples
Introduction et notions générales Les énergies renouvelables
Le secteur hospitalier en Basse-Normandie
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Assurer les besoins d’ECS par une ENR : exemple du solaire thermique
Assurer les besoins de chauffage par une ENR : exemple du bois- énergie
Discussions et retours d’expérience
INTRODUCTION ET NOTIONS GENERALES
Consommation, énergie utile, puissance
La consommation d’énergie est la quantité d’énergie utilisée par le système de production de chaleur. Elle s’exprime en kWh PCI
L’application d’un rendement de production permet d’obtenir l’énergie produite en sortie de la chaudière. Eventuellement, un rendement de distribution (réseau) est appliqué pour aboutir à l’énergie utile. Elle
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distribution (réseau) est appliqué pour aboutir à l’énergie utile. Elle s’exprime en kWh utile
La puissance d’un appareil de chauffage correspond à la quantité d’énergie maximum qu’il peut délivrer en 1 heure. Elle s’exprime en kW.
Chaudière rendement de
production
Réseau rendement de
distribution
Consommation (kWh PCI)
Energie sortie chaudière (kWh
utile)
Energie utile (kWh utile)
INTRODUCTION ET NOTIONS GENERALES
Définition de termes techniques
E : besoins thermiques annuels en MWh utiles / an
E / Pbois : homogène à un nombre d’heures. C’est une image de l’intermittente des usages d’un bâtiment chauffé au bois. Un centre hospitalier, avec une saison de chauffe longue et des besoins d’ECS importants toute l’année présente un ratio E/Pbois élevé, alors qu’un
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importants toute l’année présente un ratio E/Pbois élevé, alors qu’un bâtiment de bureaux présente un ratio E/Pbois faible
Ps : productivité d’une installation solaire thermique en kWh/m²/an
INTRODUCTION ET NOTIONS GENERALES
Le coût global de l’énergie (€ TTC / MWh utile)
Prise en compte de l’ensemble des charges de fonctionnement et d’investissement, ramenées à la quantité d’énergie utile annuelle produite
Charges de fonctionnement : 70,0 2 % 4 %
80,0
5 Achat de combustible (P1)
Entretien courant (P2)
Provisions pour grosses réparations (P3)
Amortissement des investissements Prise en compte de la TVA
Exemple pour une production de chauffage et d’eau chaude sanitaire au gaz :
85 % 9 %
- 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0
Référence
Financement
Provision pour renouvellement et garantie totale Entretien courant
Combustible fossile
INTRODUCTION ET NOTIONS GENERALES
La rentabilité d’un projet
Définir une situation de référence = situation alternative à la mise en œuvre du projet ≠ situation actuelle
La comparaison des factures énergétiques en coût global (€ TTC / MWh utile)
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La comparaison des factures énergétiques annuelles (€ TTC / an)
Le temps de retour brut sur investissement (surcoût d’investissement / gain annuel sur les charges de fonctionnement)
Le temps de retour actualisé (prise en compte d’un taux d’actualisation)
Autres indicateurs (VAN, TRI …)
Le prix des combustibles
100 120 140
HT / MWh PCI, Base de données
INTRODUCTION ET NOTIONS GENERALES
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0 20 40 60 80
Fioul domestique
(décembre 2013)
Propane citerne (décembre
2013)
Gaz naturel B2i (janvier
2014)
Gaz naturel B2S (janvier
2014)
Gaz naturel STS (décembre
2013)
Granulés en vrac (septembre
2013)
Bois déchiqueté Coût entrée chaudière des énergies (€HT / MWh PCI, Base de données Pégase)
Dernier tarif public Moyenne 2013
Mélange
Plaquettes sèches calibrées
LES ENERGIES RENOUVELABLES
Production de biogaz : la méthanisation
Production d’électricité raccordée au réseau
L’éolien terrestre
Le solaire photovoltaïque L’hydraulique
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L’hydraulique
Les énergies marines renouvelables
Production de chaleur (usages domestique, collectif, industriel)
Le bois-énergie
Le solaire thermique
La géothermie basse température
Production de carburants
LES ENERGIES RENOUVELABLES
Situation en 2010 et Basse-Normandie (OBNEC) : la production d’ENR représente 9 % de la consommation finale d’énergie en Région.
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LE SECTEUR HOSPITALIER EN BASSE- NORMANDIE
Une consommation d’énergie importante
18 % des consommations du secteur tertiaire Près de 1 400 GWh / an (120 ktep / an)
Les postes chauffage (62 %) et production d’eau chaude sanitaire (15 %) sont majoritaires
Un mix énergétique dominé par le gaz naturel
Climatisation
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Chauffage 62%
Eau chaude sanitaire
15%
Electricité spécifique
12%
Cuisson 7%
Climatisation 4%
Usages énergétiques dans le secteur de la Santé - Source : SRCAE Basse-Normandie
Electricité 31%
Gaz 48%
Fioul 17%
Autre 4%
Mix énergétique dans le secteur de la Santé - Source : CEREN 2007
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE
Les enjeux en Région
Substituer 50 % des consommations de gaz, de fioul et d’électricité liées à la production d’eau chaude sanitaire (soit près de 95 % des
consommations d’énergie liées à la
Electricité 19%
Fioul 13%
Autre 6%
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consommations d’énergie liées à la production d’ECS)
Eviter les consommations de 8,3 ktep/an d’énergies fossiles et fissiles (7 % des consommations du secteur) Eviter les émissions de 17 000 t
CO2 / an (essentiellement combustion du gaz)
Maintenir les flux financiers sur le territoire : 12,4 M€ / an (achats de gaz évités)
Gaz 62%
Mix énergétique dans le secteur de la Santé pour la production d’ECS - Source : CEREN 2007
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE
Aspects techniques (2 exemples)
12 Appoint séparé. Comptage de l’énergie
utile en sortie de ballon solaire Appoint intégré. Comptage de l’énergie utile par déduction entre l’énergie en sortie de ballon et l’énergie d’appoint
consommée. Mise à profit de la stratification dans le ballon mixte
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE
Aspects économiques : le coût global de l’énergie
Achat d’énergie d’appoint (P1)
Entretien courant (P2)
52 % 70
80 90 100
TTC / MWh utile)
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Entretien courant (P2)
Annuités d’amortissement des investissements
résiduels (aides déduites) Prise en compte de la TVA
34 % 14 %
- 10 20 30 40 50 60 70
Facture énergétique en coût global (€TTC / MWh utile)
Annuités d'amortissement
Entretien maintenance (P2)
Achat d'énergie d'appoint (P1)
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE
Aspects économiques : la stabilité de la facture
énergétique
La part fixe (amortissement des investissements) ou évoluant au
même rythme que l’inflation 100
110 120 130 140
Evolution de la facture énergétique en coût global (€TTC / MWh utile)
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même rythme que l’inflation (entretien courant), très
importante dans le coût global (66 %), est garante de la stabilité de la facture
Analyse de sensibilité : la facture énergétique est sensible au
niveau d’investissement, à la productivité et à la quantité d’énergie fournie
60 70 80 90 100
-30% -20% -10% 0% 10% 20% 30%
Evolution de la facture énergétique en coût global ( MWh utile)
Variation des paramètres technico-économiques autour de leur valeur moyenne
Prix gaz Investissement Entretien Ps E
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE
Aspects économiques : les aides publiques
« Petits » projets (moins de 25 m²) et CESI : dispositif régional ADEME/REGION dans le cadre du programme DEFINERGIE :
- 25 % du montant des investissements éligibles (porté à 50 % pour les territoires en transition)
- plafonnés à 350 € / m² capteurs (porté à 400 € / m² pour les territoires en transition)
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territoires en transition)
- Exemple : 23 m² sur camping. Investissement = 16 800 € HT, aide DEFINERGIE = 4 200 € (25 % de l’investissement)
« Gros » projets collectifs : dispositif national ADEME Fonds chaleur : - Aide proportionnelle à la quantité de chaleur renouvelable mesurée au compteur (enregistrement de la production) - Une production minimum attendue (350 kWh/m²/an)
- Un suivi de la production nécessaire (manuel ou télérelève)
- Versement des aides en 3 temps : notification (15 %), mise en service (65 %), solde après 1 an de fonctionnement
- Exemple : 37 m² de panneaux sur une maison de retraite.
Investissement = 42 000 € HT, aide Fonds chaleur = 20 800 € (49 % de l’investissement
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE
Aspects économiques : la rentabilité d’un projet sur un exemple – 60 m² de panneaux, taux couverture annuel = 40 %, énergie de référence = gaz
naturel
Situation de référence : production
66 69
50 60 70 80
Facture énergétique en coût global €TTC / MWh utile
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Situation de référence : production d’ECS par la chaufferie gaz qui assure les besoins de chauffage (investissement et maintenance de la chaudière intégrés au poste
chauffage)
La comparaison des factures énergétiques en coût global : Le temps de retour brut sur
investissement : 10 à 15 ans selon l’analyse de sensibilité
- 10 20 30 40
Situation de référence Solaire thermique
Facture énergétique en coût global
Achat de gaz naturel Entretien courant
Annuités d'amortissement
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE
Etat des lieux dans les établissements de soin
RPA Roland Ricordeau de Beaumont Hague : 38 m² de panneaux, mise en service 2012 à l’occasion de la réalisation d’importants travaux sur le réseau d’eau chaude
EHPAD de Vaudrimesnil à Saint Sauveur Lendelin : 60 m² de panneaux, mise en service 2009 (bâtiment neuf)
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panneaux, mise en service 2009 (bâtiment neuf)
Maison de retraite Beau Soleil à Buceels : 46 m² (bâtiment neuf)
Foyer de personnes âgées Les Herbiers à Granville : 60 m² (bâtiment neuf)
MARPA de Mortrée : 37 m², mise en service 2013 (bâtiment neuf)
-> Solaire thermique collectif : à privilégier pour de gros besoins d’ECS, notamment en été et à l’occasion de travaux de construction ou de rénovation lourde. Attention à la conception technique pour assurer une
productivité solaire suffisante.
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS-ENERGIE
La typologie des projets
2 cas de figure
Chaufferie dédiée Raccordement à un réseau de chaleur urbain
18 Maîtrise d’ouvrage
directe
(marchés publics)
Externalisation BEA, PPP
BEA : Bail Emphytéotique Administratif PPP : Partenariat Public Privé
2 types de montage
Externalisation
Délégation de service public
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS-ENERGIE
Aspects juridiques – réseaux de chaleur
Un réseau de chaleur est un service public local de distribution d’énergie calorifique dont l’organisation incombe à la Collectivité locale (commune, communauté de communes)
Montage en Régie, Affermage, Concession
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Engagement sur le long terme par l’intermédiaire de polices d’abonnement
Pas d’investissement à engager, maintien du secours total dédié en règle générale
Pas de lien juridique entre l’abonné et l’autorité organisatrice
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS-ENERGIE
Aspects techniques
Source : LLT
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Livraison, stockage et désilage
Alimentation automatique Production de
chaleur Traitement
fumées et évacuation
cendres
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS-ENERGIE
Aspects techniques : fonctionnement en bi-énergie simultanée pour un optimum technico-économique
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LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS-ENERGIE
Aspects techniques : un réseau de chaleur
Une chaufferie centrale (bois + appoint-secours) Un réseau de canalisations enterrées
Des points de livraison (sous-station avec comptage)
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LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS-ENERGIE
Aspects économiques : le coût global de l’énergie (€ TTC / MWh utile) pour une chaufferie dédiée
Charges de fonctionnement :
Achat de combustible (P1)
60 23 % 70 80
TTC / MWh utile)
Amortissement des
23 Achat de combustible (P1)
Entretien courant (P2)
Provisions pour grosses réparations (P3)
Amortissement des investissements Prise en compte de la TVA
36 % 16 % 19 % 5 %
- 10 20 30 40 50
Facturé énergétique en coût global (€TTC / MWh utile)
Amortissement des investissements Provision grosses réparations Entretien courant
Achat de gaz (appoint secours)
Achat de bois
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS-ENERGIE
Aspects économiques : la stabilité de la facture
énergétique
La part fixe (amortissement des investissements) ou
évoluant au même rythme 72
74 76 78 80
Facture énergétique en coût global €TTC / MWh utile
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évoluant au même rythme que l’inflation (entretien
courant), importante dans le coût global (47 %), est
garante de la stabilité de la facture
Analyse de sensibilité : la facture énergétique est sensible à l’intermittence
d’usage des bâtiments et à la quantité d’énergie produite
60 62 64 66 68 70 72
-25% -20% -15% -10% -5% 0% 5% 10% 15% 20% 25%
Facture énergétique en coût global
Variation des paramètres technico-économiques
E E/Pbois Maintenance Prix bois Investissement
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS-ENERGIE
Aspects économiques : le coût global de l’énergie (€ TTC / MWh utile) pour un réseau de chaleur
Charges de fonctionnement :
6 % 25 %
60 70 80 90
€TTC / MWh utile
r24
25
Charges de fonctionnement :
Achat d’énergie (R1) Abonnement (R2)
Prise en compte de la TVA (taux réduit)
39 % 5 % 4 % 22 %
6 %
- 10 20 30 40 50 60
Facture énergétique en coût global € r24
r23 r22 r21 R1 gaz R1 bois
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS-ENERGIE
Aspects économiques : les aides publiques
Projets de petite puissance (production de moins de 50 tep / an
d’énergie renouvelable, soit environ 200 kW) : le programme ADEME / Région DEFINERGIE
- 25 % du montant des investissements éligibles (portés à 40
% pour les territoires en transition), plafonnés à 2 500 € / tep
26
% pour les territoires en transition), plafonnés à 2 500 € / tep - Exemple : chaudière 150 kW. Investissement : 210 000 € HT, dont 140 000 € HT éligibles, aide de 35 000 €, soit 25 %.
Projets de moyenne et forte puissance : le Fonds chaleur renouvelable
- Aide proportionnelle à la quantité de chaleur renouvelable mesurée au compteur (enregistrement de la production) et au coût du réseau de distribution
- Versement des aides en 3 temps : notification (15 %), mise en service (65 %), solde après 1 an de fonctionnement et présentation du bilan d’approvisionnement
- Exemple : chaudière 850 kW. Investissement : 1 000 000 € HT, aide 450 000 €, soit 45 %
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS-ENERGIE
Aspects économiques : la rentabilité d’un projet sur un exemple – 850 kW bois, taux couverture annuel = 84 %, énergie de référence = gaz naturel
6 % 3 %
5 % 4 %
23 %
50 60 70 80 90
Facture énergétique en coût global (€TTC / MWh utile)
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Situation de référence : production une chaufferie gaz
La comparaison des factures énergétiques en coût global : Le temps de retour brut sur
investissement : 10 à 15 ans selon l’analyse de sensibilité
36 % 88%
16 % 19 %
0 10 20 30 40
Référence gaz Chaufferie bois
Facture énergétique en coût global (
Achat de bois
Achat de gaz (appoint secours) Entretien courant
Provision grosses réparations
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS-ENERGIE
Exemple de chaufferie dédiée au bois : CH Pontorson
38%
60,00 70,00
300 000 350 000 400 000
28
11%
26% 26% 28%
35% 30%
51%
22%
29%
23%
20%
3% 16%
3%
4%
5% 14%
38%
49%
43%
45%
40% 39%
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00
0 50 000 100 000 150 000 200 000 250 000 300 000
Annuité P2 P1 Appoint P1 bois
€TTC/MWh
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS-ENERGIE
Exemple de RPA raccordée à un réseau de chaleur au bois : Vire
50,00 60,00
350 000 400 000 450 000
29
39%
45% 47% 46% 48%
61%
55% 53% 54%
52%
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00
0 50 000 100 000 150 000 200 000 250 000 300 000
R2 R1 €TTC/MWh
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS-ENERGIE
Etat des lieux des établissements de soin chauffés au bois
30
Nombre hôpitaux 15
Nombre de maisons de
retraites 28
Nombre lits totaux (y compris centres hébergement associés)
6 700
SYNTHESE
La maîtrise des besoins énergétiques est un préalable
Les énergies renouvelables sont des solutions capitalistiques (niveaux d’investissement élevé). Un investissement ENR atteint d’autant plus facilement la rentabilité économique par rapport à une solution
conventionnelle que les besoins thermiques sont élevés
Il n’existe pas de solution a priori plus adaptée aux besoins de
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Il n’existe pas de solution a priori plus adaptée aux besoins de l’établissement qu’une autre
La première étape d’une réflexion est la réalisation d’un prédiagnostic et/ou d’un audit énergétique
DISCUSSION ET RETOURS D’EXPERIENCE
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LA RESSOURCE EN BOIS
La ressources et les usages en Normandie
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