La micro-cogénération, une réponse possible à la transition énergétique ?

Article du cabinet de conseil SIA PARTNERS  publié sur son blog Energie et Environnement.

Schéma de micro-cogeneration à bois, Ecometis -Novotek

Schéma de micro-cogeneration à granulés de bois Ecometis – Novotek

Bien que peu répandue jusqu’à présent en France, la micro-cogénération pourrait être un acteur important de la transition énergétique. En effet,  en tant que production d’énergie décentralisée, elle offre une plus grande sécurité d’approvisionnement à son utilisateur, supprime les pertes dans les réseaux de transport et de distribution, améliore ainsi l’efficacité énergétique et permet également de fournir de la chaleur et de l’électricité aux sites isolés ou peu accessibles. Aussi, elle répond à plusieurs objectifs de la loi sur la transition énergétique notamment celui de réduire la consommation d’énergies fossiles de 30% en 2030 par rapport à 20121. Sia Partners analyse ici les atouts de cette filière dans une logique de transition énergétique et vous propose d’étudier la place de la micro-cogénération en Europe et ses perspectives de développement en France.

Une filière qui a de nombreux atouts face aux problèmes actuels du marché de l’énergie

Le principe de la cogénération est de produire de façon combinée de l’électricité et de la chaleur à partir d’un seul combustible. Les systèmes de micro-cogénération utilisent ainsi l’énergie thermique perdue dans le système de production d’énergie mécanique pour chauffer le logement et le fournir en eau chaude sanitaire. Le fait de récupérer cette chaleur maximise le rendement global du système, lui permettant d’atteindre en moyenne 90%2 contre environ 60% dans les filières classiques.

Comparaison de la cogénération et de la production séparée de chaleur et d’électricité à partir du gaz naturel - Sources : EDF, CRE, ADEME – Cliquer pour agrandir.

Comparaison de la cogénération et de la production séparée de chaleur et d’électricité à partir du gaz naturel – Sources : EDF, CRE, ADEME – Cliquer pour agrandir.

Selon la directive européenne 2004/8/CE, la micro-cogénération est une unité de cogénération d’une capacité maximale inférieure à 50 kWe. En France, on parle de micro-cogénération pour des capacités inférieures à 36 kWe3, ces systèmes permettent donc de répondre aux besoins énergétiques d’un seul bâtiment et s’adressent spécifiquement au marché résidentiel pour le remplacement des chaudières de particuliers ou d’immeubles. Comme on peut  le voir sur le schéma précédent, le gain de la micro-cogénération se fait à plusieurs niveaux. Tout d’abord, le fait de récupérer la chaleur résiduelle permet un gain en rendement à la production et d’autre part, la production d’énergie se faisant sur le site de consommation, les pertes réseau sont évitées et on obtient un meilleur rendement au transport. Ce rendement plus efficace de 32% (voir graphique) réduit par conséquent la consommation d’énergie primaire. On a également une réduction de plus d’un tiers des émissions de CO24 qui peuvent l’être encore plus si le combustible au gaz naturel est remplacé par un combustible moins émetteur comme le bois ou le biogaz.

Aussi, cette filière contribue à la sécurité d’approvisionnement électrique puisqu’elle agit directement sur ses zones de défaillance. En effet, les pics saisonniers de besoin de chaleur correspondent également aux pics de demande électrique et le système de micro-cogénération permet de répondre à ces deux besoins simultanément. Ainsi, en remplaçant les chaudières habituelles par cette technologie, on fournit plus d’unités de production d’électricité pendant les pics de demande ce qui permet d’adoucir les pointes électriques.

En plus de répondre au premier chapitre du projet de loi sur la transition énergétique5, la micro-cogénération permet aussi au client de réduire sa facture énergétique puisqu’ elle lui offre la possibilité de valoriser l’électricité qu’il produit localement. Le client résidentiel peut en effet soit autoconsommer et dans ce cas il n’y a pas de revente sur le réseau mais sa facture est réduite étant donné qu’il a moins recours au fournisseur d’électricité, c’est notamment le cas en Allemagne. Il peut aussi revendre tout ou partie de l’électricité qu’il produit grâce à des contrats d’obligation d’achat6 instaurés en France, ce qui lui permet de compenser une partie de sa facture énergétique.

Un développement très contrasté en Europe

Ces dernières années ont vu apparaître plusieurs mesures européennes en faveur de la micro-cogénération. L’an dernier, une résolution du Parlement Européen7encourageait la Commission à se concentrer sur la micro-cogénération, ses financements en UE, le développement de la R&D dans ce domaine et son importance dans le paquet Energie-Climat. Aussi, la filière apparaît dans deux directives, celle sur l’efficacité énergétique (2012/27/EU) qui vise à faciliter la mise sur le marché de la micro-cogénération, et la directive sur la performance énergétique des bâtiments (2010/31/EU) dans laquelle elle est citée comme exemple de système à inclure dans les rénovations et les nouvelles constructions de bâtiments. On voit pourtant, avec l’exemple de 5 pays européens, que les mesures prises pour la développer sont différentes d’un pays à l’autre :

Pays participants au projet européen Ene.field et les mesures incitatives en faveur de la micro-cogénération en France et dans certains pays frontaliers - Sources : Ofgem, AIE, Cogen Europe – Cliquez pour agrandir.

Pays participants au projet européen Ene.field et les mesures incitatives en faveur de la micro-cogénération en France et dans certains pays frontaliers – Sources : Ofgem, AIE, Cogen Europe – Cliquer pour agrandir.

L’Allemagne, où le l’essor du biogaz a été un élément moteur du succès de la filière, est le pays européen qui a le développement le plus important en matière de micro-cogénération alors que la France est en retrait par rapport aux autres pays européens. Cet écart peut s’expliquer en comparant les mesures incitatives mises en place dans ces différents pays. En effet, par rapport à ces autres pays le niveau d’aide en France est faible dans cette filière, ce qui, avec le prix bas de l’électricité, ne la rend pas attractive. Autre point en sa défaveur, le comptage bidirectionnel (net-metering) n’existe pas encore en France mais il pourrait être facilité avec l’introduction des compteurs Linky.

Les douze pays européens présents sur le graphique ci-dessus participent au projet Ene.field dont le but est d’installer environ 1000 piles à combustible pour la micro-cogénération dans le résidentiel afin de tester le potentiel de la filière pour ce marché et d’analyser ses avantages énergétiques et environnementaux.

Les perspectives d’avenir de la micro-cogénération en France

Certes, le développement de la micro-cogénération en France paraît incertain comparé à celui de ses voisins comme l’Allemagne mais la loi sur la transition énergétique pourrait changer la donne car cette filière apparaît comme une bonne réponse au projet de loi. D’autre part, le développement d’un nouveau secteur est créateur d’emplois et selon ATEE12, entre 1500 et 5000 emplois seraient créés, en fonction du déploiement, si la France développe cette filière en remplacement des chaudières résidentielles.

Le plus grand obstacle à son déploiement est bien le coût qui ne descend pas en dessous de 2000 €/kWh pour les installations de micro-cogénération. Pourtant, il est prévisible que ces coûts baissent avec le développement de la technologie ; tout d’abord par économie d’échelle mais aussi avec la concurrence entre les différents acteurs s’installant peu à peu en France comme De Dietrich, Viessmann et Baxi. Malgré tout, des mesures devront être prises en France pour déclencher ce développement. Notamment elle devrait suivre les recommandations de l’ATEE12 qui préconise d’élaborer un tarif spécifique à l’autoconsommation, de maintenir  les incitations fiscales comme le crédit impôt et de travailler avec les constructeurs à la baisse des CAPEX et OPEX. Ceci rejoint la prévision de l’AIE disant que la micro-cogénération étant nouvelle sur le marché, des réductions de coût sont possibles mais seulement si l’introduction initiale sur le marché est suffisamment subventionnée par les gouvernements. C’est maintenant au gouvernement français de suivre l’exemple de l’Allemagne s’il souhaite intégrer cette technologie dans la transition énergétique française.Sia Partners

Sia Partners

Notes :
(1) : Source : developpement-durable.gouv.fr
(2) : ~85% pour les moteurs à combustion interne, ~90% pour les piles à combustible et >90% pour les moteurs Stirling
(3) : Source : developpement-durable.gouv.fr
(4) : En considérant que la combustion du gaz naturel émet une quantité de CO2 de l’ordre de 200 g/kWh (source : ADEME) : une unité de micro-cogénération qui a un rendement de 90% émettra 222 gCO2/kWh alors  que les systèmes pour la production séparée d’électricité et de chaleur qui ont un rendement combinée de 58% (voir schéma) émettront 345 gCO2/kWh
(5) : «  Définir les objectifs communs pour réussir la transition énergétique, renforcer l’indépendance énergétique de la France et lutter contre le réchauffement climatique, réduire la facture énergétique de la France, assurer la sécurité d’approvisionnement, diminuer les émissions de gaz à effet de serre et le recours aux énergies fossiles », source : developpement-durable.gouv.fr
(6) : Le client peut avoir recours à deux types de contrats d’obligation d’achat :

  • Le contrat d’obligation d’achat « PI01 » ou « petites installations » : contrat de 15 ans applicable aux micro-cogénérations (< 36 kWe) qui prévoit – au choix – la revente de la totalité de l’électricité produite ou la revente du surplus de l’électricité non consommée sur site ; le tarif de rachat est égal au tarif réglementé de fourniture du site hors taxes
  • Le contrat d’obligation d’achat « C01 » : contrat de 12 ans qui prévoit une revente garantie de l’électricité produite pendant 5 mois (1er novembre – 31 mars) ; le tarif de rachat est construit à partir du prix du gaz avec une prime à l’efficacité énergétique ; il oscille aujourd’hui entre 110 et 135 € / MWh selon la performance la cogénération

(7) : Résolution du Parlement européen du 12 septembre 2013 sur la microgénération – production de chaleur et d’électricité à petite échelle (Source : European Parliament)
(8) : Plan gouvernemental qui vise à permettre aux consommateurs d’améliorer l’efficacité énergétique de leurs habitations par un système de prêts remboursés par les gains d’énergie réalisés
(9) : Le net metering consiste à donner au producteur un crédit pour chaque kWh d’électricté produit non consommé que l’on injecte sur le réseau. Ainsi sa facture énergétique est égale à la somme des kWh consommés sur le réseau auxquels on soustrait les crédits obtenus.
(10) : 17% pour la chaudière seule et 26% en cas de bouquet de travaux
(11) : Certificat d’économie d’énergie. Explication dans l’article suivant
(12) : Association Technique Energie Environnement.

Cet article s’inscrit parmi les nombreux dossiers rédigés par Sia Partners sur la gestion et le développement des énergies renouvelables en France. Parallèlement, SiaPartners a développé une offre sur ces thématiques. Pour tous renseignements, contactez Sia Partners.

Fondé en 1999, avec 300 consultants, le cabinet de conseil en management Sia Partners (initialement SIA-Conseil) est présent en France, Belgique, aux Pays-Bas, en Italie, au Maroc et à Dubai. Il a développé un magazine internet « Energies et environnement« .