Pompe à chaleur ou chaudière gaz : quel COP retenir ?
Une famille de Diekirch envisage de remplacer sa chaudière gaz par une pompe à chaleur air/eau. Le dossier technique indique: besoins de chauffage annuels 18 000 kWh; chaudière actuelle de rendement 0,92 (PCI); facteur d'émission du gaz naturel 0,23 kg CO2/kWh PCI; pompe à chaleur: COP nominal 5,0 (A7/W35) et coefficient de performance saisonnier mesuré (SPF) 3,2; facteur d'émission du mix électrique fourni par le professeur 0,35 kg CO2/kWh; résistance d'appoint de 3 kW couvrant 12 % des besoins annuels de chaleur. Prix: électricité 0,22 €/kWh, gaz 0,09 €/kWh. Le commercial affirme: «COP 5, donc cinq fois moins d'énergie, et comme le contrat est 100 % vert, zéro émission». L'élève doit rédiger une note argumentée, en explicitant ses choix de valeurs, pour le conseil de classe qui doit voter un avis.
1. Quel COP l'élève doit-elle retenir ? Calculez la consommation électrique et les émissions annuelles avec chacune des deux valeurs, puis comparez à la chaudière gaz.
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Le COP 5,0 est une valeur nominale mesurée en laboratoire à une condition unique (air 7 °C, eau 35 °C). Il ne représente pas une saison entière au Luxembourg: températures de janvier, cycles de dégivrage, pertes de distribution et fonctionnement à charge partielle sont absents. Le SPF 3,2, mesuré sur l'installation, est la seule valeur défendable pour un bilan annuel.
Calculs. Besoins de chaleur: 18 000 kWh.
- Avec le SPF 3,2: 18 000 / 3,2 = 5 625 kWh électriques; émissions 5 625 × 0,35 = 1 969 kg CO2.
- Avec le COP 5,0: 18 000 / 5,0 = 3 600 kWh, soit 36 % de moins; émissions 1 260 kg.
- Chaudière gaz: 18 000 / 0,92 = 19 565 kWh PCI; émissions 19 565 × 0,23 = 4 500 kg CO2.
Lecture. La réduction d'émissions est de 56 % avec le SPF, de 72 % avec le COP nominal. Le signe ne change pas, mais l'ampleur est gonflée de 16 points: retenir le COP nominal serait une faute méthodologique qui ne résisterait pas à une question du jury. Coûts annuels: 1 237 € contre 1 761 € pour le gaz, avec le SPF.
2. Comment répondre à l'affirmation «contrat 100 % vert, donc zéro émission» ?
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L'affirmation confond un instrument commercial et une réalité physique.
Garanties d'origine. Un contrat vert repose sur des garanties d'origine, qui attestent qu'une quantité équivalente d'électricité renouvelable a été injectée sur le réseau, pas que le kWh consommé à 7 h en janvier provient de cette production. Le réseau est un ensemble: le client ne peut pas tracer son électron.
Moyenne et marge. Le facteur 0,35 kg/kWh est un facteur moyen du mix. Il ne devient pas nul par contrat. Il faut même distinguer émissions moyennes et émissions marginales: à la pointe hivernale, l'unité appelée en plus est souvent fossile, ce qui donne un facteur marginal supérieur à 0,35. Pour un argument de politique énergétique, c'est le facteur marginal qui compte.
Formulation correcte. «Avec le facteur moyen du mix, la pompe à chaleur réduit les émissions d'environ 56 %. L'affirmation de zéro émission n'est pas démontrable au niveau du kWh consommé; au mieux, le contrat vert finance une production renouvelable équivalente sur l'année.» Ajouter que le bilan complet inclurait l'énergie grise de l'appareil et la durée de vie, non fournies ici.
3. Intégrez la résistance d'appoint (12 % des besoins) et dites si la conclusion change. Quel argument technique reste décisif ?
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Calcul. 12 % de 18 000 = 2 160 kWh de chaleur fournis par effet Joule, au COP 1, donc 2 160 kWh électriques. Le reste, 15 840 kWh, est fourni par la PAC à SPF 3,2: 15 840 / 3,2 = 4 950 kWh. Total: 7 110 kWh électriques, soit 7 110 × 0,35 = 2 489 kg CO2, c'est-à-dire 45 % de moins que les 4 500 kg du gaz.
Conclusion. Elle ne s'inverse pas, mais deux nuances comptent. D'abord, 7 110 kWh dépassent la consommation électrique antérieure et peuvent imposer une augmentation de puissance souscrite. Ensuite, la résistance ne se déclenche pas au hasard: elle fonctionne aux heures les plus froides, quand le réseau est le plus sollicité. Un bilan annuel moyen masque donc le problème de pointe.
Argument décisif. Le dimensionnement: couvrir 88 % des besoins par la PAC et assumer l'appoint est un compromis économique classique (PAC plus petite, moins chère) mais crée un appel de puissance au pire moment. La question à poser au conseil n'est pas seulement «combien de CO2 par an», mais «quelle puissance appelle-t-on à -8 °C, et le réseau local peut-il la fournir». C'est cela qui départage les deux scénarios.