Combiner pompe à chaleur et panneaux photovoltaïques: une bonne idée si l'on en croit cette étude européenne récente.
Face à l’envolée des prix sur le marché du gaz et de l’électricité qu’on a pu connaitre en Europe en 2022, SolarPower Europe a analysé le bilan économique de la combinaison entre le solaire photovoltaïque et la pompe à chaleur pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire. L’étude se concentre sur le secteur résidentiel, et plus précisément sur 3 pays européens où le gaz joue un rôle majeur dans le chauffage (d’espace et d’eau chaude sanitaire) : l’Allemagne, l’Italie et l’Espagne.
L’étude s’est concentrée sur le cas d’une maison existante (non neuve) ayant des besoins en chauffage de 12.000 à 20.000 kWh/an (suivant les pays étudiés), desservie à 100% par une chaudière au gaz (85% de rendement) pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire. Côté électricité, la simulation s’est basée sur des besoins électriques moyens de 4.000 à 4.500 kWh/an.
Pour faire cette simulation énergétique, des modèles de calculs de besoin thermique, et d’ensoleillement journalier ont été nécessaires pour obtenir les résultats de consommation d’électricité
Voici une vue des paramètres qui ont été choisis pour chaque cas et chaque pays.
Certains pourraient critiquer le choix de mettre une pompe à chaleur sur une habitation ayant des besoins en chauffage aussi importants, car on sait qu’il est bien plus pertinent d’installer une pompe à chaleur dans une maison bien isolée pour atteindre de meilleures performances saisonnières de la pompe à chaleur. Aucune justification n’est donnée sur ce choix, mais il semble que la décision soit prise pour évaluer l’intérêt économique d’une telle combinaison, dans des conditions moins favorables et plus représentées en Europe.
Pour chacun des pays, l’installation solaire et la pompe à chaleur seront dimensionnées différemment. On voit par exemple que les plus grandes puissances installées seront en Allemagne, là où les besoins de chaleur sont les plus importants.
Il est également à noter que si les besoins en chauffage et eau chaude sanitaire semblent cohérents avec la plupart des situations rencontrées en Belgique, les besoins en électricité semblent quant à eux un peu plus élevés que la moyenne belge, sachant que l’étude exclut les systèmes de climatisation. Une consommation d’électricité plus faible (< ou = 3500 kWh /an) pourrait avoir des résultats plus faibles pour l’autoconsommation d’électricité et pour le poids de la facture électrique sur la facture totale du ménage.
Pour maximiser l’autoconsommation d’électricité solaire dans le cas de pompe à chaleur couplée avec du photovoltaïque, un ballon tampon de 400 litres pour l’Italie et l’Espagne et un ballon de 800 litres pour l’Allemagne furent simulés, afin de stocker au maximum l’excès de production produit en milieu de journée, sous forme d’eau chaude. Celle-ci est ensuite restituée plus tard dans la soirée ou bien même le lendemain par le Ballon.
Paramètres économique liés au prix de l’énergie
L’étude utilise également les prix de marché de l’électricité et du gaz rencontrés durant l’année 2022, en incluant les mesures incitatives mises en place par les états membres (exemple : TVA diminuée, chèques fossiles,…). Les ménages à bas revenus ayant des mesures de soutien spécifiques, n’ont pas été intégrés dans l’étude.
Il est toutefois important de préciser que ces estimations tiennent compte du contexte très volatile des prix de l’énergie qu’ont connu certains ménages en 2022, ce qui explique que les économies soient aussi importantes. Nous verrons dans un prochain article si le poids de l’investissement dans ces deux technologies, avec des prix de l’énergies plus raisonnés, donne des temps de retour sur investissement suffisant que pour encourager des citoyens à se diriger vers ce combo. Si c’est insuffisant, des mesures politiques seront nécessaires pour rendre ce système vertueux en matière d’économie de gaz fossile, plus robuste.
En 2022, les prix ont n effet atteint des plafonds astronomiques. C’est d’ailleurs pourquoi chaque pays a agi à sa manière sur la limitation de la facture des particuliers. Réduction des accises fédérales, réduction de la TVA, subside du gaz (système ibérique), tout a été pris en compte dans l’étude pour simuler au mieux la facture des ménages. Bien sûr cette étude exclut les personnes ayant bénéficié d’un tarif fixe durant cette crise, ceux-ci n’ayant pas perçu la hausse des prix sur leurs acomptes.
Une réduction importante de la facture
Dans une situation de référence (sans photovoltaïque et sans pompe à chaleur) la facture annuelle en gaz et électricité d’un Allemand approchait les 5.850€/an, celle d’un Espagnol ne dépassait pas les 3.500€ pour la même période (voir graphique ci-dessous). Dans ces factures, on retrouve globalement un poids plus important du gaz par rapport à l’électricité.
La différence de facture en valeurs absolue et relative (%) entre les régions est due aux besoins en chauffage (gaz) et refroidissement (électricité) différents entre ces deux régions d’Europe, mais également au fait que des mesures externes aient pu venir alléger la facture des ménages. Par exemple, l’Espagne a subsidié le gaz pour réduire le prix de marché de l’électricité produite sur son territoire, et donc réduire la facture des consommateurs (système Ibérique).
Selon l’étude, combiner ces deux technologies permettrait d’aller chercher un maximum d’économie sur la facture énergétique. La production d’électricité par les panneaux solaire, utile au fonctionnement de la pompe à chaleur, permet à la fois réduire le prélèvement sur le réseau du ménage, mais aussi de décarboner une partie de la production de chaleur. Le bilan montre une économie de la facture totale d’énergie allant de 62% à 84% suivant le pays où on se situe.
En 2022, le pays qui aurait le plus profité d’économie de cette combinaison serait l’Italie, atteignant 3.766€ d’économie sur la facture annuelle du ménage « témoin », soit 1.000 euros en plus que son homologue Espagnol (protégé par le système de marché Ibérique).
Pour l’Allemagne qui s’approcherait de notre climat belge, l’installation solaire de 8 kWc permettrait de fournir 36% à 46% des besoins en électricité nécessaire à la pompe à chaleur (suivant si l’hiver est froid ou bien chaud). Ce chiffre monte à 59% à 62% en Espagne pour des raisons évidentes de condition de température et de besoins de chaleur différents.
Le système n’est donc bien évidemment pas autonome et aura toujours besoin d’une source d’alimentation principale provenant du réseau électrique.
Du côté de la consommation, l’autoconsommation d’électricité solaire est la première source d’économie du ménage en réduisant l’achat d’électricité sur le réseau. Dans un second temps, l’économie est également réalisée en valorisant l’injection non autoconsommée sur le réseau suivant le mécanisme de rémunération prévu dans le pays (en Allemagne, un tarif constant de rachat de l’injection est appliqué, alors que pour l’Italie et l’Espagne le prix de l’injection peut varier en fonction de l’évolution du marché). Un système qui, transposé chez nous, pourrait donc également bénéficier aux ménages wallons bénéficiant du compteur qui tourne à l’envers (jusque 2030 maximum).
Le rapport conclut que la combinaison de ces 2 technologies permet d’avoir un effet vertueux sur le système électrique dans son ensemble, permettant de réduire les contraintes sur le réseau électrique, par un déplacement des charges de consommation, lorsque le renouvelable est abondant. Ce qui, en soi, est également une excellente chose surtout si l’on en croit les plaintes concernant ces problèmes de disponibilité de réseau pour réinjection constatées récemment (surtout dans les campagnes).
Source : Solar Heat Report 2023