Les énergies renouvelables dans les établissements de...
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Les énergies Les énergies renouvelables dans les renouvelables dans les établissements de soin établissements de soin établissements de soin établissements de soin Formation-initiation « Maîtrise de l’énergie et énergies renouvelables dans les établissements de soin » – 21 janvier 2014
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Les énergies Les énergies renouvelables dans les renouvelables dans les établissements de soinétablissements de soinétablissements de soinétablissements de soin
Formation-initiation « Maîtrise de l’énergie et énergies renouvelables dans les établissements de soin »
– 21 janvier 2014
OBJECTIFS ET CONTENUEnjeux et exemples
� Introduction et notions générales
� Les énergies renouvelables
� Le secteur hospitalier en Basse-Normandie
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� Assurer les besoins d’ECS par une ENR : exemple du solaire thermique
� Assurer les besoins de chauffage par une ENR : exemple du bois-énergie
� Discussions et retours d’expérience
INTRODUCTION ET NOTIONS GENERALES� Consommation, énergie utile, puissance
� La consommation d’énergie est la quantité d’énergie utilisée par le système de production de chaleur. Elle s’exprime en kWh PCI
� L’application d’un rendement de production permet d’obtenir l’énergie produite en sortie de la chaudière. Eventuellement, un rendement de distribution (réseau) est appliqué pour aboutir à l’énergie utile. Elle
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distribution (réseau) est appliqué pour aboutir à l’énergie utile. Elle s’exprime en kWh utile
� La puissance d’un appareil de chauffage correspond à la quantité d’énergie maximum qu’il peut délivrer en 1 heure. Elle s’exprime en kW.
Chaudièrerendement de
production
Réseaurendement de
distribution
Consommation (kWh PCI)
Energie sortie chaudière (kWh
utile)
Energie utile (kWh utile)
INTRODUCTION ET NOTIONS GENERALES� Définition de termes techniques
� E : besoins thermiques annuels en MWh utiles / an
� E / Pbois : homogène à un nombre d’heures. C’est une image de l’intermittente des usages d’un bâtiment chauffé au bois. Un centre hospitalier, avec une saison de chauffe longue et des besoins d’ECS importants toute l’année présente un ratio E/Pbois élevé, alors qu’un
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importants toute l’année présente un ratio E/Pbois élevé, alors qu’un bâtiment de bureaux présente un ratio E/Pbois faible
� Ps : productivité d’une installation solaire thermique en kWh/m²/an
INTRODUCTION ET NOTIONS GENERALES� Le coût global de l’énergie (€ TTC / MWh utile)
� Prise en compte de l’ensemble des charges de fonctionnement et d’investissement, ramenées à la quantité d’énergie utile annuelle produite
� Charges de fonctionnement : 2 %
4 %70,0
80,0
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� Achat de combustible (P1)
� Entretien courant (P2)
� Provisions pour grosses réparations (P3)
� Amortissement des investissements
� Prise en compte de la TVA
� Exemple pour une production de chauffage et d’eau chaude sanitaire au gaz :
85 %
9 %
-
10,0
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40,0
50,0
60,0
Référence
Financement
Provision pour
renouvellement et
garantie totale
Entretien courant
Combustible fossile
INTRODUCTION ET NOTIONS GENERALES� La rentabilité d’un projet
� Définir une situation de référence = situation alternative à la mise en œuvre du projet ≠ situation actuelle
� La comparaison des factures énergétiques en coût global (€ TTC / MWh utile)
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� La comparaison des factures énergétiques annuelles (€ TTC / an)
� Le temps de retour brut sur investissement (surcoût d’investissement / gain annuel sur les charges de fonctionnement)
� Le temps de retour actualisé (prise en compte d’un taux d’actualisation)
� Autres indicateurs (VAN, TRI …)
� Le prix des combustibles
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120
140H
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MW
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INTRODUCTION ET NOTIONS GENERALES
7
0
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Fioul
domestique
(décembre
2013)
Propane
citerne
(décembre
2013)
Gaz naturel
B2i (janvier
2014)
Gaz naturel
B2S (janvier
2014)
Gaz naturel
STS
(décembre
2013)
Granulés en
vrac
(septembre
2013)
Bois
déchiqueté
Co
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Wh
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Dernier tarif public
Moyenne 2013
Mélange
Plaquettes sèches calibrées
LES ENERGIES RENOUVELABLES� Production de biogaz : la méthanisation
� Production d’électricité raccordée au réseau
� L’éolien terrestre
� Le solaire photovoltaïque
� L’hydraulique
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� L’hydraulique
� Les énergies marines renouvelables
� Production de chaleur (usages domestique, collectif, industriel)
� Le bois-énergie
� Le solaire thermique
� La géothermie basse température
� Production de carburants
LES ENERGIES RENOUVELABLES� Situation en 2010 et Basse-Normandie (OBNEC) : la
production d’ENR représente 9 % de la consommation finale d’énergie en Région.
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LE SECTEUR HOSPITALIER EN BASSE -NORMANDIE� Une consommation d’énergie importante
� 18 % des consommations du secteur tertiaire� Près de 1 400 GWh / an (120 ktep / an)� Les postes chauffage (62 %) et production d’eau chaude sanitaire (15 %)
sont majoritaires� Un mix énergétique dominé par le gaz naturel
Climatisation
10
Chauffage
62%
Eau chaude
sanitaire
15%
Electricité
spécifique
12%
Cuisson
7%
Climatisation
4%
Usages énergétiques dans le secteur de la Santé -Source : SRCAE Basse-Normandie
Electricité
31%
Gaz
48%
Fioul
17%
Autre
4%
Mix énergétique dans le secteur de la Santé -Source : CEREN 2007
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE� Les enjeux en Région
� Substituer 50 % des consommations de gaz, de fioul et d’électricité liées à la production d’eau chaude sanitaire (soit près de 95 % des consommations d’énergie liées à la
Electricité
19%Fioul
13%
Autre
6%
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consommations d’énergie liées à la production d’ECS)
� Eviter les consommations de 8,3ktep/an d’énergies fossiles et fissiles (7 % des consommations du secteur)
� Eviter les émissions de 17 000 t CO2 / an (essentiellement combustion du gaz)
� Maintenir les flux financiers sur le territoire : 12,4 M€ / an (achats de gaz évités)
Gaz
62%
Mix énergétique dans le secteur de la Santé pour la production d’ECS - Source : CEREN 2007
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE� Aspects techniques (2 exemples)
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Appoint séparé. Comptage de l’énergie utile en sortie de ballon solaire
Appoint intégré. Comptage de l’énergie utile par déduction entre l’énergie en sortie de ballon et l’énergie d’appoint
consommée. Mise à profit de la stratification dans le ballon mixte
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE
� Aspects économiques : le coût global de l’énergie
� Achat d’énergie d’appoint (P1)
� Entretien courant (P2)52 %
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TT
C /
MW
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)
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� Entretien courant (P2)
� Annuités d’amortissement des investissements résiduels (aides déduites)
� Prise en compte de la TVA
34 %
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)
Annuités d'amortissement
Entretien maintenance
(P2)
Achat d'énergie d'appoint
(P1)
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE� Aspects économiques : la
stabilité de la facture énergétique
� La part fixe (amortissement des investissements) ou évoluant au même rythme que l’inflation 100
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même rythme que l’inflation (entretien courant), très importante dans le coût global (66 %), est garante de la stabilité de la facture
� Analyse de sensibilité : la facture énergétique est sensible au niveau d’investissement, à la productivité et à la quantité d’énergie fournie
60
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-30% -20% -10% 0% 10% 20% 30%Ev
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al
(
MW
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)Variation des paramètres technico-économiques autour de leur
valeur moyenne
Prix gaz Investissement Entretien Ps E
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE� Aspects économiques : les aides publiques
� « Petits » projets (moins de 25 m²) et CESI : dispositif régional ADEME/REGION dans le cadre du programme DEFINERGIE :
- 25 % du montant des investissements éligibles (porté à 50 % pour les territoires en transition)- plafonnés à 350 € / m² capteurs (porté à 400 € / m² pour les territoires en transition)
15
territoires en transition)- Exemple : 23 m² sur camping. Investissement = 16 800 € HT, aide DEFINERGIE = 4 200 € (25 % de l’investissement)
� « Gros » projets collectifs : dispositif national ADEME Fonds chaleur :- Aide proportionnelle à la quantité de chaleur renouvelable mesurée au compteur (enregistrement de la production)- Une production minimum attendue (350 kWh/m²/an)- Un suivi de la production nécessaire (manuel ou télérelève)- Versement des aides en 3 temps : notification (15 %), mise en service (65 %), solde après 1 an de fonctionnement- Exemple : 37 m² de panneaux sur une maison de retraite. Investissement = 42 000 € HT, aide Fonds chaleur = 20 800 € (49 % de l’investissement
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE� Aspects économiques : la
rentabilité d’un projet sur un exemple – 60 m² de panneaux, taux couverture annuel = 40 %, énergie de référence = gaz naturel
� Situation de référence : production
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� Situation de référence : production d’ECS par la chaufferie gaz qui assure les besoins de chauffage (investissement et maintenance de la chaudière intégrés au poste chauffage)
� La comparaison des factures énergétiques en coût global :
� Le temps de retour brut sur investissement : 10 à 15 ans selon l’analyse de sensibilité
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Situation de référence Solaire thermique
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Achat de gaz naturel
Entretien courant
Annuités d'amortissement
LA PRODUCTION D’ECS : EXEMPLE DU SOLAIRE� Etat des lieux dans les établissements de soin
� RPA Roland Ricordeau de Beaumont Hague : 38 m² de panneaux, mise en service 2012 à l’occasion de la réalisation d’importants travaux sur le réseau d’eau chaude
� EHPAD de Vaudrimesnil à Saint Sauveur Lendelin : 60 m² de panneaux, mise en service 2009 (bâtiment neuf)
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panneaux, mise en service 2009 (bâtiment neuf)
� Maison de retraite Beau Soleil à Buceels : 46 m² (bâtiment neuf)
� Foyer de personnes âgées Les Herbiers à Granville : 60 m² (bâtiment neuf)
� MARPA de Mortrée : 37 m², mise en service 2013 (bâtiment neuf)
-> Solaire thermique collectif : à privilégier pour de gros besoins d’ECS, notamment en été et à l’occasion de travaux de cons truction ou de
rénovation lourde. Attention à la conception techni que pour assurer une productivité solaire suffisante.
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS -ENERGIE� La typologie des projets
2 cas de figure
Chaufferie dédiée Raccordement à un réseau de chaleur urbain
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Maîtrise d’ouvrage directe
(marchés publics)
Externalisation
BEA, PPP
BEA : Bail Emphytéotique Administratif
PPP : Partenariat Public Privé
2 types de montage
Externalisation
Délégation de service public
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS -ENERGIE� Aspects juridiques – réseaux de chaleur
� Un réseau de chaleur est un service public local de distribution d’énergie calorifique dont l’organisation incombe à la Collectivité locale (commune, communauté de communes)
� Montage en Régie, Affermage, Concession
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� Engagement sur le long terme par l’intermédiaire de polices d’abonnement
� Pas d’investissement à engager, maintien du secours total dédié en règle générale
� Pas de lien juridique entre l’abonné et l’autorité organisatrice
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS -ENERGIE� Aspects techniques
Source : LLT
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Livraison, stockage et désilage
Alimentation automatique
Production de chaleur
Traitement fumées et évacuation
cendres
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS -ENERGIE� Aspects techniques : fonctionnement en bi-énergie
simultanée pour un optimum technico-économique
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LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS -ENERGIE� Aspects techniques : un réseau de chaleur
� Une chaufferie centrale (bois + appoint-secours)
� Un réseau de canalisations enterrées
� Des points de livraison (sous-station avec comptage)
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LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS -ENERGIE� Aspects économiques : le coût
global de l’énergie (€ TTC / MWhutile) pour une chaufferie dédiée
� Charges de fonctionnement :
� Achat de combustible (P1)23 % 60
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TT
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)
Amortissement des
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� Achat de combustible (P1)
� Entretien courant (P2)
� Provisions pour grosses réparations (P3)
� Amortissement des investissements
� Prise en compte de la TVA
36 %
16 %
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MW
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)
Amortissement des
investissements
Provision grosses
réparations
Entretien courant
Achat de gaz (appoint
secours)
Achat de bois
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS -ENERGIE
� Aspects économiques : la stabilité de la facture énergétique
� La part fixe (amortissement des investissements) ou évoluant au même rythme 72
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évoluant au même rythme que l’inflation (entretien courant), importante dans le coût global (47 %), est garante de la stabilité de la facture
� Analyse de sensibilité : la facture énergétique est sensible à l’intermittence d’usage des bâtiments et à la quantité d’énergie produite
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Variation des paramètres technico-économiques
E E/Pbois Maintenance Prix bois Investissement
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS -ENERGIE
� Aspects économiques : le coût global de l’énergie (€ TTC / MWhutile) pour un réseau de chaleur
� Charges de fonctionnement :6 %
25 %
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€T
TC
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Wh
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25
� Charges de fonctionnement :
� Achat d’énergie (R1)
� Abonnement (R2)
� Prise en compte de la TVA (taux réduit)
39 %
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22 %
6 %
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R1 gaz
R1 bois
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS -ENERGIE� Aspects économiques : les aides publiques
� Projets de petite puissance (production de moins de 50 tep / an d’énergie renouvelable, soit environ 200 kW) : le programme ADEME / Région DEFINERGIE
- 25 % du montant des investissements éligibles (portés à 40 % pour les territoires en transition), plafonnés à 2 500 € / tep
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% pour les territoires en transition), plafonnés à 2 500 € / tep- Exemple : chaudière 150 kW. Investissement : 210 000 €HT, dont 140 000 € HT éligibles, aide de 35 000 €, soit 25 %.
� Projets de moyenne et forte puissance : le Fonds chaleur renouvelable
- Aide proportionnelle à la quantité de chaleur renouvelable mesurée au compteur (enregistrement de la production) et au coût du réseau de distribution- Versement des aides en 3 temps : notification (15 %), mise en service (65 %), solde après 1 an de fonctionnement et présentation du bilan d’approvisionnement- Exemple : chaudière 850 kW. Investissement : 1 000 000 €HT, aide 450 000 €, soit 45 %
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS -ENERGIE� Aspects économiques : la
rentabilité d’un projet sur un exemple – 850 kW bois, taux couverture annuel = 84 %, énergie de référence = gaz naturel
6 % 3 %
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MW
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tile
)
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� Situation de référence : production une chaufferie gaz
� La comparaison des factures énergétiques en coût global :
� Le temps de retour brut sur investissement : 10 à 15 ans selon l’analyse de sensibilité
36 %
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Référence gaz Chaufferie bois
Fa
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co
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glo
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Achat de bois
Achat de gaz (appoint secours)
Entretien courant
Provision grosses réparations
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS -ENERGIE� Exemple de chaufferie dédiée au bois : CH Pontorson
38%
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Annuité
P2
P1 Appoint
P1 bois
€TTC/MWh
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS -ENERGIE� Exemple de RPA raccordée à un réseau de chaleur au bois :
Vire
50,00
60,00
350 000
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450 000
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39%45% 47% 46% 48%
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50 000
100 000
150 000
200 000
250 000
300 000
R2 R1 €TTC/MWh
LE CHAUFFAGE : EXEMPLE DU BOIS -ENERGIE� Etat des lieux des établissements de soin chauffés au bois
30
Nombre hôpitaux 15
Nombre de maisons de retraites
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Nombre lits totaux (y compris centres hébergement associés)
6 700
SYNTHESE� La maîtrise des besoins énergétiques est un préalab le
� Les énergies renouvelables sont des solutions capitalistiques (niveaux d’investissement élevé). Un investissement ENR atteint d’autant plus facilement la rentabilité économique par rapport à une solution conventionnelle que les besoins thermiques sont élevés
� Il n’existe pas de solution a priori plus adaptée aux besoins de
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� Il n’existe pas de solution a priori plus adaptée aux besoins de l’établissement qu’une autre
� La première étape d’une réflexion est la réalisation d’un prédiagnosticet/ou d’un audit énergétique
DISCUSSION ET RETOURS D’EXPERIENCE
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LA RESSOURCE EN BOIS� La ressources et les usages en Normandie
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