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1 Liste d’actions

  1. Étude préliminaire
  2. Audit bâtiment
    • 03.2023 : relevés et historique : températures trop élevées pour être représentatives de la période de chauffage
    • 06.2023 : certificat CECB plus : obtenu un certificat gratuit dans le cadre du programme de formation de la HES-SO, nécessaire pour avoir accès aux subsides énergie renouvelable et rénovation
  3. Demande d’offres
    • Nommer un architecte pour le projet
    • Sur base de l’étude préliminaire, remise de prix par professionnels et entreprises locales. La remise de prix devra comprendre un plan de financement et des subsides
  4. Modèle de financement pour la PPE
    • Offre OIKEN
    • Offre des banques
    • Subsides
    • Contrat de la PPE
    • Comment transformer un coût d’achat de combustible en un prix de chauffage, comment partager les revenus solaires
  5. Exécution

2 Étude préliminaire - résumé

2.1 Liste des options

Les différentes configurations énergétiques étudiées sont :

  1. Chaudière mazout : un système basé sur une chaudière à mazout.
  2. PAC géothermique : l’utilisation d’une pompe à chaleur avec sondes géothermiques.
  3. + PV toiture : en plus de cela, intégration de panneaux photovoltaïques en toiture et amélioration de l’isolation de l’enveloppe thermique de la toiture
  4. + PV façade : en plus de cela, intégration de panneaux photovoltaïques en façade et amélioration de l’isolation de l’enveloppe thermique de la façade
  5. + rénovation de toute l’enveloppe thermique : en plus de cela, rénovation de l’entièreté de l’enveloppe thermique de la maison (fenêtres, toiture complète, façade complète).

2.2 Investissements estimés

Investissement initial [CHF] Chaudière mazout PAC géothermique + PV toiture + PV façade + rénovation complète
Total 32494 105674 431554 487981 649422
Chaudière mazout 13928 0 0 0 0
PAC géothermique 0 41123 32961 26828 21898
PV toiture 0 0 191000 191000 191000
Isolation toiture 0 0 148800 148800 148800
PV façade 0 0 0 46500 46500
Isolation façade 0 0 0 24360 24360
Isolation complète 0 0 0 0 172800

2.3 Facture annuelle

Coûts annualisés [CHF/an] Chaudière mazout PAC géothermique + PV toiture + PV façade + rénovation complète
Total 34297 [21613-54230] 29195 [18317-33584] 4166 [6629-1576] -3780 [2638-(-8606)] -675 [6660-(-5933)]
Investissement 793 2573 6926 7347 12567
Opératoire 33504 26622 -2760 -11127 -13242

3 Étude préliminaire - détails

3.1 Outils

Cette étude propose une analyse énergétique du bâtiment sis au 97 Rue de Gravelone, 1950 Sion. Les données et résultats présentés ci-dessous ont été générés à l’aide des outils QBuildings et Renewable Energy Hub Optimizer (REHO), développés au sein du laboratoire Industrial Process and Energy Systems Engineering (IPESE) de l’EPFL.

3.2 Données

3.2.1 Bâtiment étudié

  • Registre fédéral des bâtiments et des logements: 97 Rue de Gravelone, 1950 Sion (Office fédéral de la statistique OFS)
  • Époque de construction : 1981 à 1985.
  • 1396 [m2] de surface énergétique de référence (= SRE). Cela correspond à la surface de sol chauffée des 10 logements enregistrés dans le Registre fédéral des bâtiments et des logements (118+138+205+137+120+180+70+128+180+120 = 1396 [m2]).
  • 24 résidents.
  • Conductivité actuelle de l’enveloppe thermique de 1.8 [W/K/m2] (exprimé par rapport à la SRE).
    • Cette valeur a été déterminée à partir de la consommation de mazout du bâtiment pour l’année 2021 : 21’784 [L].
  • Température de consigne pour le confort thermique : 21 [°C].
  • Températures du circuit de chauffage : 65-50 [°C] pour la chaudière à mazout, et 42-34 [°C] pour la pompe à chaleur géothermique.
  • La surface disponible en toiture pour l’installation de panneaux solaires est de 465 [m2]. Cette surface est estimée à partir des données Sonnendach, en extrayant de la surface totale de toit du bâtiment étudié celle avec une très bonne aptitude à la production photovoltaïque. L’irradiance solaire reçue par cette surface de toiture est de 626.25 [MWh/an], soit 1346 [kWh/m2/an].
  • Suivant un raisonnement analogue, la surface disponible pour l’installation de panneaux solaires en façade est de 116 [m2], et l’irradiance solaire reçue est de 220.1 [MWh/an].

3.2.2 Annualisation des coûts

L’optimisation est basée sur un investissement réalisé à partir d’un emprunt bancaire réalisé sur une période de \(n\) années (ce qui correspond à la durée de vie des équipements) avec un taux d’intérêt \(i\) spécifié. Le facteur d’annualisation peut donc s’exprimer comme :

\[\tau = i*\frac{(1+i)^n}{(1+i)^n-1}\]

Avec les valeurs de 25 ans et 2%, cela donne un facteur d’annualisation de 5.12%.

3.2.3 Isolation de l’enveloppe thermique

La réduction des pertes thermiques permise par une meilleure isolation du bâtiment dépend de la qualité initiale de l’enveloppe thermique et de la qualité de la rénovation effectuée.

Dans le cadre de cette étude, 3 stades de rénovation sont considérés, avec des coûts afférents estimés à partir de RaiffeisenCasa – le portail de l’habitat et de l’immobilier et Suisse Énergie - Calculateur de rénovation :

  1. L’isolation de la surface de toiture disposée à accueillir les panneaux solaires
  2. L’isolation de la surface de façade disposée à accueillir les panneaux solaires
  3. L’isolation du reste de l’enveloppe thermique (entièreté de la toiture et des façades, châssis de fenêtre)

Ces travaux améliorent graduellement l’enveloppe thermique, et permettent de réduire progressivement les besoins en chauffage. Le tableau ci-dessous synthétise les coûts correspondants pour ce bâtiment.

Qualité de l’isolation Coût spécifique [CHF/m2] Surface [m2] Coût total [m2]
Isolation toiture 320 465 148800
+ isolation façade 210 116 24360
+ isolation complète 180 960 172800

Soit des coûts de rénovation de 345960 [CHF] dans le cas d’une rénovation complète. En considérant cette fois un emprunt bancaire réalisé sur une période de 50 ans, avec le même taux d’intérêt de 2% (soit un facteur d’annualisation de 3.18%), cela correspond à 11010 [CHF/an]. Un tel investissement permet une réduction des pertes thermiques de ~55%.

3.2.4 Prix des ressources

Les prix utilisés pour l’électricité correspondent à ceux annoncés par Oiken pour l’année 2023 (Oiken - Tarifs 2023 Particuliers, VESE - pvtarif.ch, ELCOM - Prix de l’électricité en Suisse).

Au 02/05/2023, le prix du mazout était de 100.95 [CHF/100L] (Migrol - Evolution des prix du mazout). Le prix du mazout est très volatile. Il a varié entre 69.90 [CHF/100L] et 193.16 [CHF/100L] entre janvier 2021 mai 2023. Le prix utilisé dans le modèle fait la moyenne sur les deux dernières années. La valeur utilisée est donc de 109.38 [CHF/100L], soit 0.1087 [CHF/kWh].

Ressource Prix [CHF/kWh] Empreinte carbone [kgCO2-eq/kWh]
Électricité (achat) 0.279 0.13
Électricité (vente) 0.164 0.13
Mazout de chauffage 0.109 0.28

3.3 Comparaison des systèmes

3.3.1 Bilan économique

Figure 1 : Performance économique.
Investissement initial [CHF] Chaudière mazout PAC géothermique + PV toiture + PV façade + rénovation complète
Total 32494 105674 431554 487981 649422
Chaudière mazout 13928 0 0 0 0
PAC géothermique 0 41123 32961 26828 21898
PV toiture 0 0 191000 191000 191000
Isolation toiture 0 0 148800 148800 148800
PV façade 0 0 0 46500 46500
Isolation façade 0 0 0 24360 24360
Isolation complète 0 0 0 0 172800
Coûts annualisés [CHF/an] Chaudière mazout PAC géothermique + PV toiture + PV façade + rénovation complète
Total 34297 29195 4166 -3780 -675
Investissement 793 2573 6926 7347 12567
Opératoire 33504 26622 -2760 -11127 -13242

3.3.2 Bilan environnemental

Figure 2 : Performance environnementale.
Émissions carbone [kgCO2/an] Chaudière mazout PAC géothermique + PV toiture + PV façade + rénovation complète
Total 67191 14977 6263 2726 1674
Construction 793 2573 12324 14601 14722
Opération 66398 12404 -6061 -11875 -13048

3.3.3 Bilan énergétique

Figure 3 : Ressources importées et exportées sur une année
Bilan énergétique Chaudière mazout PAC géothermique + PV toiture + PV façade + rénovation complète
– – – – – –
Mazout [MWh/an] 221.6 0 0 0 0
Électricité achat [MWh/an] 33.5 95.4 42.5 33.5 28
Électricité vente [MWh/an] 0 0 89.1 124.9 128.4
– – – – – –
Électricité domestique [MWh/an] 33.5 33.5 33.5 33.5 33.5
Chauffage (PAC) [MWh/an] 0 56 41.8 29.7 20.9
Production PV [MWh/an] 0 0 125.2 156.6 156.6
– – – – – –
Auto-consommation [%] 0 0 28.8 20.2 18
Auto-suffisance [%] 0 0 159.3 240.2 278.6

L’installation de panneaux solaire s’avère économiquement intéressante :

  • Dans le cas de l’installation de PV en toiture :
    • La production photovoltaïque annuelle est de 125.25 [MWh]
    • La puissance crête installée est de 93 \([kW_c]\)
  • Dans le cas de l’installation de PV en façade :
    • La production photovoltaïque annuelle est de 31.30 [MWh]
    • La puissance crête installée est de 23.25 \([kW_c]\)

3.4 Augmentation des prix de l’énergie

La différence de performance financière des 5 configurations est comparée, en cas de baisse (Figure 4a) ou d’augmentation (Figure 4b) des prix de l’énergie. Les coûts correspondants aux prix de référence 2023 sont indiqués par le point rouge. Un triangle rouge indique les nouveaux prix en cas de baisse ou de hausse des tarifs.

Ressource Prix référence 2023 [CHF/kWh] Prix bas [CHF/kWh] Prix élevé [CHF/kWh]
Électricité (achat) 0.279 0.165 0.325
Électricité (vente) 0.164 0.082 0.215
Mazout de chauffage 0.109 0.069 0.192
Figure 4a : Performance économique avec prix de l'énergie bas.
Figure 4b : Performance économique avec prix de l'énergie élevés
Coûts totaux [CHF/an] Chaudière mazout PAC géothermique + PV toiture + PV façade + rénovation complète
Référence 34297 29195 4166 -3780 -675
Prix bas 21613 18317 6629 2638 6660
Prix élevés 54230 33584 1576 -8606 -5933

3.5 Diagrammes de Sankey

Un diagramme de Sankey permet de visualiser les différents flux d’énergie au sein d’un bâtiment :

  • La demande finale en énergie du bâtiment peut se lire à droite du diagramme : Électricité domestique, Chauffage, Eau chaude sanitaire.
  • L’énergie importée (Mazout, Électricité - achat) ou produite localement (Panneaux solaires) peut se lire à gauche.
  • Entre ces deux extrêmes, se trouvent les différentes technologies de conversion (Chaudière à mazout, Pompe à chaleur) et de stockage d’énergie (Ballon d’eau chaude).

Les diagrammes ci-dessous présentent le bilan énergétique annuel de chacun des 5 scénarios étudiés.

Diagramme de Sankey scénario 1 : Chaudière mazout
Diagramme de Sankey scénario 2 : + PAC géothermique
Diagramme de Sankey scénario 3 : + PV toiture
Diagramme de Sankey scénario 4 : + PV façade
Diagramme de Sankey scénario 5 : + rénovation de toute l'enveloppe thermique

3.6 Profils horaires

Les graphiques ci-dessous montrent les profils horaires (lissés avec une moyenne hebdomadaire) de la production et de la consommation énergétique du bâtiment pour chacun des 5 scénarios.

Profils horaires scénario 1: Chaudière mazout
Profils horaires scénario 2: + PAC géothermique
Profils horaires scénario 3: + PV toiture
Profils horaires scénario 4: + PV façade
Profils horaires scénario 5: + rénovation de toute l'enveloppe thermique

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