ROADMAP TECHNOLOGIQUE 2015-2020 Produits et systèmes énergétiques des marchés résidentiel, individuel et collectif, neuf et existant

Fabienne André

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• Publié par: Actu_BP
• Publié le: 07 octobre 2015
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• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 5 Mo

Extrait

ROADMAP TECHNOLOGIQUE 20152020 Produits et systèmes énergétiques des marchés résidentiel, individuel et collectif, neuf et existant

JUILLET 2015

Sommaire

Editorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1. Synthèse des conclusions Roadmap résidentiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Roadmap globale marché résidentiel tous segments, neuf et existant. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 4 Vision produits 2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 6 Enseignements clés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 8

2. Les enseignements majeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3. Données d’entrée du marché résidentiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Périmètre du marché résidentiel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 13 Le marché des générateurs à eau chaude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 13 Quelle conjoncture énergétique sur la période 2015-2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 14 L’impact des textes communautaires sur les produits et systèmes énergétiques . . . . . . . . . . . . p 15 Règlement européen F-Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 16 Directive Efficacité énergétique 2012/27/UE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 17

Règlements d’application en matière d’éco conception pour les appareils de chauffage et/ou de production d’eau chaude (lots 1 et 2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 18

Directive Performance énergétique des bâtiments, 2010/31/UE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 22

L’impact croissant des règlementations : une modification des besoins à couvrir dans le neuf et dans l’existant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 23

4. Une Roadmap technologique : pourquoi ? comment ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Problématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 25 Ambition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 25 Bénéfices attendus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 25

5. Analyse détaillée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 La maison individuelle neuve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 26 La maison individuelle dans l’existant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 28 Le logement collectif neuf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 29 Le logement collectif existant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 31 Technologies transverses . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . p 31

6. Thèmes transverses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Bâtiment 2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 33 Qualité de l’air intérieur (QAI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 34 Cas des émetteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 35 Cas de l’électricité spécifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 37 Quelles conséquences pour la filière d’ici 2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p 38

Annexe 1/Lexique – Description sommaire des technologies évaluées dans la Roadmap . . . . . . . . 40 Annexe 2/Nouveaux concepts technologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Lapolyvalence du système de chauffage à eau chaude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Membres d’Energies et Avenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

2

Editorial

Dans le parc existant comme dans le neuf, la réduction des consommations énergétiques à l’horizon 2020 est un enjeu majeur pour le secteur du bâtiment résidentiel, individuel comme collectif. La loi sur la transition énergétique pour la croissance verte fixe des objectifs ambitieux en matière de politique énergétique nationale à l’horizon 2050 : division par quatre des émis- sions des gaz à effet de serre, et réduction de 50% de la consommation énergétique. De fait, atteindre ces objectifs passe par la maîtrise des consommations d’énergie dans le bâtiment, secteur le plus énergivore.

Le marché des systèmes de chauffage dans le secteur résidentiel se caractérise par une grande diversité de solutions techniques adaptées à chaque typologie de bâtiment. En 2014, le secteur résidentiel compte 33,9 millions de logements répartis ainsi : 19 millions de maisons individuelles, (soit 56,1% du parc résidentiel, et 14,9 millions de logements collectifs (soit 43,9 % du parc).

Fort de ce constat et dans un contexte de profonde mutation du secteur énergétique, l’associa- tion Energies et Avenir a développé cette roadmap technologique pour le secteur résidentiel comme un outil stratégique pour les industriels et les pouvoirs publics afin de les accompagner dans leurs décisions dictées par de nouveaux objectifs ambitieux ou de nouvelles réglementations.

En dressant un état des lieux des objectifs et des technologies en 2015 et de leur évolution à horizon 2020, plusieurs conclusions s’imposent. Si la période à venir sera marquée par l’arri- vée de nouveaux produits et l’amélioration de solutions performantes, celles-ci sont pour la plu- part déjà existantes en 2015. Aussi, nous ne connaîtrons vraisemblablement pas d’ici à 2020 de rupture technologique majeure ou l’arrivée sur le marché d’une nouvelle solution radicale- ment innovante permettant de répondre à l’ensemble des besoins de ce secteur extrêmement hétérogène. Ainsi, les choix d’avenir s’orienteront plutôt vers l'hybridation des systèmes exis- tants, une plus grande utilisation des énergies renouvelables, la mixité des énergies et l'adap- tation aux nouveaux besoins en matière de confort.

La qualité de l'air intérieur et la gestion de l'énergie, à l'image de la problématique du lissage des pointes électriques saisonnières, s'affirmeront comme des questions de premier ordre.

Ainsi, nous assisterons notamment au développement de solutions mixtes avec l’émergence de solutions innovantes (couplage des énergies, froid, électricité spécifique…) et l’essor des systèmes thermodynamiques (développement de la PAC gaz et fioul).

Enfin, à l’image des directives européennes « F-gas » ou « Éco design », de la loi Nome, ou des nouveaux objectifs fixés par le projet de loi relatif à la transition énergétique pour la crois- sance verte, les contraintes normatives à venir auront un impact fort entraînant la nécessaire amélioration de certaines technologies existantes ou même leur disparition lorsque les per- formances ne seront plus suffisantes au regard des objectifs à atteindre.

Ces mutations technologiques s’accompagneront d'une mutation de la filière. Du maître d’ouvrage à l'occupant, en passant par les concepteurs et la maintenance, chacun devra se mobiliser autour d’un seul et unique objectif : réduire les consommations d’énergie. Cela im- plique également une prise de conscience des pouvoirs publics au niveau national et européen qui devront tout mettre en œuvre pour soutenir et valoriser ces solutions d’avenir afin d’en- courager l’innovation et ainsi pérenniser l’ensemble de la filière.

Hervé THELINGE Président d’Energies et Avenir

3

4

1]

Synthèse des conclusions Roadmap résidentiel

ROADMAP GLOBALE MARCHÉ RÉSIDENTIEL TOUS SEGMENTS, NEUF ET EXISTANT

Les 4 graphiques ci-après illustrent le positionnement dans le temps des produits et systèmes évalués par le groupe d’experts. Le premier constitue une synthèse des 3 suivants respectivement : ›systèmes résidentiel individuel, ›systèmes individuels en résidentiel collectif, ›systèmes collectifs en résidentiel collectif.

Voir lexique des technologies en annexe 1 – p. 40-45

Les systèmes énergétiques dans le résidentiel individuel et collectif

Rendement sur énergie primaire

150%

130%

110%

90%

70%

50%

30%

PAC air-air

Solaire thermique

PAC élec géothermie

Chaudière à condensation

PAC air-eau

PACsorption géothermie

Cogénération

Hybride PAC + chaudière

Chauffe-eau thermodynamique appoint combustible Chaudière basse température Chaudière de type B1 (sur conduits collectifs)

Chaudière bois bûches (interdiction à terme selon ecodesign lot 15)

Convecteurs Chauffe-eau électrique

2005

2012

2016

Pile à combustible

PAC sorption

PAC gaz moteur

Chauffe-eau thermodynamique élec Chaudière bois granulés ou plaquettes (collectif)

Essor significatif attendu (produits disponibles et reconnus réglementairement, filière existante) Fin de vie

2020

Solaire thermique

Chaudière basse température

Chaudière basse température Chaudière de type B1 (sur conduits collectifs)

Chauffe-eau thermodynamique appoint combustible

Pile à combustible

70%

110%

30%

150%

50%

Chaudière et poêles bois bûches (interdiction à terme selon ecodesign lot 15 - chaudières)

130%

2012

Emetteur à effet joule Chauffe-eau électrique

90%

2005

Convecteurs Chauffe-eau électrique

Chaudière à condensation

Chauffe-eau thermodynamique élec

2020

PAC air-air

Essor significatif attendu (produits disponibles et reconnus réglementairement, filière existante) Fin de vie

Chauffe-eau thermodynamique appoint combustible

PACsorption géothermie

PAC élec géothermie

Solaire thermique

2012

50%

90%

70%

2005

30%

2020

2016

2016

Essor significatif attendu (produits disponibles et reconnus réglementairement, filière existante) Fin de vie

110%

5

150%

Rendement sur énergie primaire

130%

PAC sorption

Hybride PAC + chau

Cogénération dière

Rendement sur énergie primaire

Les systèmes énergétiques dans le résidentiel individuel

PAC air-eau

Les systèmes énergétiques individuels dans le résidentiel collectif

Chaudière à condensation

Chaudière et poêles bois granulés

PAC air-eau

2005

Chaudière basse température

Chauffe-eau électrique

Chauffe-eau thermodynamique appoint combustible

PACsorption géothermie

LES HYPOTHÈSES RETENUES POUR LA CONSTRUCTION DE LA ROADMAP

2020

Essor significatif attendu (produits disponibles et reconnus réglementairement, filière existante) Fin de vie

Chaudière bois granulés ou plaquettes

La vision à 2020 correspond à la limite de lisibilité des évolutions réglementaires et par voie de consé- quence à leur impact sur les produits et systèmes énergétiques.

2016

Hybride PAC + chaudière

.../...

Synthèse des conclusions Roadmap résidentiel

Cogénération

130%

PAC gaz moteur

Pile à combustible

CONSTRUCTION DES GRAPHIQUES La Roadmap résidentiel s’inscrit dans la continuité des travaux de l’association autour de l’amélioration de la performance énergétique des bâtiments neufs et existants. Les graphiques Performance/Coûts ont été élaborés à partir des éléments suivants : ›performance :évaluation sur la base de données CRIGEN des performances moyennes en énergie primaire croisées par les avis des experts présents lors des travaux, ›coût :les coûts pris en compte sont ceux des produits installés et mis en service (hors aides finan- cières) d’une part et, d’entretien/maintenance d’autre part.

30%

Ces cotations ont été formalisées au cours du dépouillement d’une enquête reprenant chacun des cri- tères retenus auprès des experts.

110%

?

90%

Les systèmes énergétiques collectifs dans le résidentiel collectif Rendement sur énergie primaire Solaire thermique 150% PAC sorption PAC élec géothermie

Chaudière bois bûches (interdiction à terme selon ecodesign lot 15 - chaudières)

50%

70%

6

Chaudière à condensation

2012

Chauffe-eau thermodynamique élec

LES HYPOTHÈSES MACROÉCONOMIQUES RETENUES Le travail de Roadmap a été réalisé en tenant compte du fait que les prix des énergies pouvaient varier. Cependant, les positionnements relatifs des prix de chaque énergie ont été volontairement conservés.

PÉRIMÈTRE DE L’ÉTUDE Les produits et systèmes étudiés assurent a minima le chauffage, la production d’eau chaude sanitaire ou bien la climatisation/rafraîchissement : ainsi, le photovoltaïque, bien que régulièrement utilisé, n’a pas été évalué au cours de ces travaux. Il est entendu pour le groupe d’experts que le photovoltaïque fait partie intégrante du paysage des systèmes installés sur la période, en complément de ceux faisant l’objet de l’étude.

Les réseaux de chaleur alimentés par une ou plusieurs productions de type industriel (valorisation des déchets par exemple) ont également été exclus du périmètre de l’étude.

SEGMENTATION DES PRODUITS SELON LEUR MATURITÉ

On a distingué 2 grandes familles de produits : ›les produits existants :ils ont déjà atteint en 2015 ou vont atteindre à court terme leurs maturité marché (produits disponibles, reconnus réglementairement, filière en place...) et technique, ›les produits en devenir :ce sont des produits qui existent pour la plupart mais qui ne bénéficient pas encore d’une maturité technique ou marché dès 2015.

Dans les graphiques, pour des raisons de cohérence et de lisibilité, le code cou- leur de chaque technologie entre 2012 et 2020 est conservé.

Certains produits sont mis évidence au moyen de la flèche suivante :

Il s’agit de produits pour lesquels les experts croient en leur potentiel marché, à leurs performances énergétiques et environnementales et prévoient leur montée en puissance sur le marché. Par opposition, le groupe d’experts a également émis des doutes sur l’intérêt, la capacité à atteindre la maturité technologique et/ou l’émergence sur le marché d’autres produits. Lorsque ces produits sont existants en 2012, la courbe de vie du produit s’estompe (pointillé) sur une période donnée (fin de vie du produit). Lorsqu’ils sont dans la catégorie des produits en devenir, ils ne figurent pas dans le graphe Roadmap du segment.

7

8

.../...

Synthèse des conclusions Roadmap résidentiel

VISION PRODUITS 2020

La richesse de l’offre actuelle fait que la plupart des technologies de demain sont déjà proposées au marchépar les industriels. Aucune rupture technologique n’est vraisemblablement envisagée dans les dix ans à venir, en revanche des améliorations incrémentales sont possibles.

Seule exception : l’apparition de nouveaux fluides frigorigènes.En effet, la directive européenne f-gas oblige à revisiter l’ensemble des technologies thermodynamiques, avec une incidence possible sur leur mise en œuvre et sur leur compétitivité (rapport performance/coût).

L’avenir technologique dans l’énergétique du bâtiment semble se baser sur des technologies d’ores et déjà existantes ou émergeantes qui seront « hybridées » et utilisées pour des applications nouvelles. Par contre l’émission de chaleur devrait évoluer très sensiblement avec une part de moins en moins margi- nale pour le vecteur air et couvrir plusieurs fonctions (rafraîchissement...).

Une convergence des produits pertinents à la fois pour le marché du neuf et de l’existant est en cours et sera accélérée par les contraintes européennes en termes d’éco-conception des produits. A titre d’exemple, l’augmentation de la plage de modulation des chaudières rend un même produit pertinent à la fois dans le neuf et l’existant.

CONFORTEMENT DES LEADERSHIPS ACTUELS ›La position de leader de la condensation sera renforcée parmi les technologies de combustion,avec à terme uniquement des chaudières à condensation sur tous les marchés (y compris dans l’existant).

A horizon 2020, elles vont passer du statut d’appareil autonome au statut de brique technologie d’un système hybride exploitant des EnR (elles ne pourront pas répondre seules après 2020 aux exigences de performance énergétique-BEPOS). Dans certains créneaux, et à usage identique,la PAC absorp- tion s’affirmera aux cotés de la chaudière à condensationdans un premier temps dans le collectif puis à partir de 2020 sur de plus faibles puissances sous condition d’un rapport coût/performance accessi- ble pour le marché. En termes de performances,les chaudières à condensation verront leur plage de modulation augmenterafin de répondre à la fois aux faibles besoins de chauffage et au maintien des besoins en ECS source d’appel de puissance instantanée importante.

›Les systèmes thermodynamiques monteront en puissance dans l'existant et en collectif(sur le résidentiel individuel neuf, c’est déjà le cas). Cependant, le rythme d’évolution de la montée en puissance sera marqué par l’adaptation aux nouveaux fluides.

TROIS TENDANCES SE DÉGAGENT DES TRAVAUX !L’hybridation des énergies conventionnelles (combustibles gaz naturel, gaz propane, fioul domestique, électricité, EnR) qui réunira le meilleur des technologies électriques et combustibles.

"La production décentralisée d’électricité (via cogénération).L’évolution des appareils de cogénération répond à la modification du ratio production électricité/production chaleur(15% dans le cas de la micro-cogénération à moteur Stirling, 30% pour les micro ou mini-cogénération à moteur à combustion interne et plus de 50% pour certaines piles à combustible et couplage avec la production photovoltaïque). Cet élément répond à la diminution des besoins de chaleur des bâtiments de demain couplée avec un maintien, voire une croissance, de la consommation d’électricité spécifique.

#La diversification des systèmes thermodynamiques (développement des PAC à combustibles liquides et gazeux et nouvelles générations de fluides).

On trouvera en Annexe 1 – p. 40 - un lexique des technologies mentionnées dans ce rapport

et en Annexe 2 – p. 46 - un focus sur les concepts qui recouvrent plusieurs technologies.

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.../...

Synthèse des conclusions Roadmap résidentiel

ENSEIGNEMENTS CLÉS SUR LE MARCHÉ RÉSIDENTIEL

2015-2020 sera une période d’évolution technologique obligatoire sans rupture technologique majeure,marquée par l’arrivée de nouveaux produits et l’amélioration de solutions performantes exis- tant déjà pour la plupart en 2015 ; la seule exception étant la pile à combustibles, au stade du pilote en Europe.

De fortes innovations sont attendues, toutes technologies confondues : ›adaptation aux nouveaux besoins d'énergie et de confort, ›développement de solutions hybrides multi-énergies, plus que de simples technologies avec émer- gence de solutions innovantes (multi-énergies, couplage avec les EnR, production décentralisée d’électricité...).

Les systèmes de pilotage intelligents se développeront fortement sous l’impulsion des besoins d’opti- misation du réseau, de la production d’électricité centralisée et décentralisée, des capacités de stockage et d’autoconsommation des EnR et des besoins des consommateurs (SMART GRID).

Une convergence des produits pertinents à la fois pour le marché du neuf et de l’existant est en cours et sera accélérée par les contraintes européennes en termes d’éco-conception des produits.

Vis-à-vis de la filière l’enjeu est de limiter voire réduire la complexité de mise en œuvre et d’entretien.

Les contraintes réglementaires seront déterminantes pour l'avenir des solutions (f-gas, éco-design des produits liés à l’énergie, RBR 2020...).

Le marché restera très sensible à l’environnement normatif, en particulier aux règles visant à développer la production et la consommation d’énergies renouvelables par des dispositifs incitatifs.

De nouvelles préoccupations s’affirment :qualité de l'air, accès à l’information, pilotage des équipe- ments et gestion de l'énergie avec accès à la liberté d'utilisation des énergies en fonction de l’évolution de leur coût.

Les améliorations technologiques devront s’accompagner d’une montée en compétence de l’ensemble des acteurs de la filière, en allant des bureaux d’études jusqu’aux installateurs. La formation des profes- sionnels aux nouvelles technologies et leur accompagnement sur le terrain lors des premières installa- tions constituent un élément fondamental du perfectionnement de la filière.