Bilan énergétique de la maison fractale

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Intro

Cette page présente un bilan énergétique de la maison fractale, mais l'étude est transposable à n'importe quelle habitation.

Les chiffres utilisés (consommations et coûts énergétiques) sont ceux de 2011.

Consommation globale

L'habitation consomme annuellement 13.662 mWh en électricité. Ceci correspond à 37.4 kWh par jour (1300/365), soit encore une moyenne de 1560 watts.

L'habitation consomme par ailleurs annuellement 3950 L de mazout. Ceci correspond à  10.86 L par jour, ou encore 0.45 L par heure.

Conversions

1 kWh = 859 845 cal(orie).

1 kWh = 3 600 000 joule (watt x seconde).

1 cal = 4.183 joule.

1 cal = 0.000001163 kWh.

Sur wikipédia sont définis la calorie, le joule, le kWh.

[ note: en diététique, on utilise la 'grande' calorie ou kilocalorie, soit 1000 calorie. Ridicule confusion. ]

 

Repères

1 calorie chauffe de 1°C 1 gramme d'eau.

Pour chauffer une piscine (80 m3 d'eau) de 5°C, il faut donc (avec un rendement théorique et parfait) 80 000 000 x 5 calories, soit 4 x 108 calories, soit encore 465 KWh. Bien entendu, c'est un cas théorique: la situation réelle vise à maintenir une piscine à température constante, et donc à compenser les pertes thermiques.

En tenant compte de leur fréquence d'utilisation, on peut estimer pour des équipements électriques les pondérations annuelles suivantes (ceci nécessiterait une enquête plus approfondie):

PC 6.5%
Accompagnement PC 2.0%
3 PCs complets + équipements réseaux 28.0%
Eclairages 6.0%
Frigo rez 13.0%
Frigo 2ème 7.0%
Congélateur 2ème 9.0%
TV 1.0%
Lave vaisselle 1.5%
Lave linge 1.5%
Séchoir 1.5%
Pompe piscine 4.0%
Cuisinière 5.0%

Bien entendu tous les équipements électriques (par exemple les PCs) se comportent comme des radiateurs électriques, et donc diminuent la consommation de chauffage à mazout.

Un autre repère est la consommation d'une automobile. Pour un véhicule à essence, une consommation de 5L/100 km est raisonnable. Pour un véhicule électrique, le plein pour 150 km demande 36 kWh de charge, donc la consommation est d'environ 24 kWh/100 km.   

Coûts

La facture annuelle (opérateur Luminus) est de 2551 € TVAC. Le cout moyen (2551 / 13.662) est donc 0.188 €/Kwh. Comme 42% de la consommation est prise durant les heures creuses, et comme le tarif "creux" est environ 50% du tarif "plein", il s'ensuit que les coûts moyens pour les heures creuses et pleines sont, respectivement, 0.122 et 0.244 €/KWh.

Le coût annuel en mazout est proche de 3700 €.  Un litre de mazout coûte (février 2012) 0.92 €.

Conversion

Mais combien de kWh produit un litre de mazout (applé fioul sur wikipedia) ?

"Le pouvoir calorifique supérieur du mazout est d'environ 12,8 kWh/kg5.
Le mazout domestique est vendu au litre. Avec une densité de 0,84 à 10 °C, cela donne, à 11,86 kWh/kg, un pouvoir calorifique théorique de 9,96 kWh/litre. Le rendement "PCI" des chaudières variant entre 75% et 95%, l'énergie récupérée est de 7,5 à 9,5 kWh/litre"

La chaudière actuelle offre probablement une rendement de 75%, tandis que les meilleures chaudières à condensation actuelles offrent au moins 90%, et 98% (!) dans les meilleurs cas.

Il s'ensuit que l'énergie produite est d'environ 7.5 kWh/Litre pour la chaudière actuelle, et d'environ 10 kWh/Litre poir une chaudière state-of-the-art.

Il s'ensuit de même qu'un kWh délivré depuis une source mazout coûte 0.108 € pour la chaudière actuelle, et d'environ 10 kWh/Litre poir une chaudière state-of-the-art.

Chiffres clés

  • Mazout : 0.108 €/kWh    
  • Electricité : 0.188 €/kWh

Il s'ensuit qu'en général, l'énergie mazout est 43% moins chère que l'énergie-électricité.

Donc si une pompe à chaleur offre un COP de l'ordre de ...3..., elle ramène le coût du kWh à 0.062 (0.041 et 0.082 suivant les heures) et délivre donc une énergie moins chère que l'énergie mazout (abstraction faite de l'investissement demandé pour la pompe à chaleur). A cela s'ajoute l'éventuelle incidence d'une installation photovoltaïque.

Pour les 80 m3 de la piscine à chauffer de 5°C, les 465 kWh nécessaires coutent:

  • sous forme mazout ~50 €
  • sous forme électrique moyenne (sans pompe à chaleur) ~87 €
  • sous forme électrique moyenne (avec pompe à chaleur) ~37 €
  • sous forme électrique optimisée (heures creuses, pompe à chaleur) ~19 €
  • sous forme photo-thermique: mystère ???

Pour les véhicules, il faut comparer (pour 100 km, en oubliant les postes hors consommation):

  • 24 kWh  pour un véhicule électrique, soit 4.5€.
  • 5L pour un véhicule diesel, donc 6€ (supposant un prix de 1.2€/L). Mais ceci correspond à 42.5 kWh, ce qui laisse supposer qu'un moteur diesel à un rendement catastrophique...


Etude photothermique (janvier 2018)

Objectifs

  • eau chaude sanitaire
  • chauffage piscine

Emplacement : au dessus du salon, petit toit à orientation sud-est (~12 m2)

Surface envisagée: ~10m2

Composants:

  • placement d'un réservoir près de l'installation piscine.
  • 3 jonctions (les fléches montrent le flux de calories)
    1. panneau -> réservoir (descente par goutière)
    2. réservoir -> dérivation (échangeur) piscine (ou bien un serpentin est inclus dans le réservoir?)
    3. réservoir -> boiler (il existe déjà une jonction chauffage / échangeur piscine, mais faiblement isolée))

Logique:

Les panneaux sont actifs le plus souvent possible...

Ils ne sont à l'arrêt que si

  • le réservoir est à température max
  • le boiler est à temérature max
  • le filtrage de la piscine est arrêté

En priorité et autant que possible, les calories sont transmises au boiler.

S'il y a excédent de calorie : vers échangeur piscine (si actif). 

Futur et conclusion

Les prix évoluent vite, avec des facteurs propres à chaque source d'approvisionement. L'incidence d'une possible hausse des prix des produits pétroliers sur les prix de l'électricité est une question vaste et complexe.

Compte tenu de ces incertitudes et compte tenu des investissements impliqués par des équipements neufs, l'attentisme est une attitude défensive acceptable à court terme.

Les pas à étudier sont (1) le placement de panneaux photovoltaïques, et (2) la mise en place d'une pompe à chaleur, à faire fonctionner aux heures creuses.