Matériaux pour la transition énergétique : cas des systèmes de production d’eau chaude sanitaire

Régis Olivès1,⋆^{1,\star}, Jean-Marie Mancaux1^{1}, Maxime Perier-Muzet1^{1}
⋆^{\star} : olives@univ-perp.fr
1^{1} PROMES-CNRS - UPVD
Mots clés : Production d’eau chaude sanitaire, matériaux, recyclage
Résumé :

Les trois leviers de la transition énergétique sont la sobriété, l’efficacité et les énergies renouvelables (EnR). Le déploiement des systèmes de conversion des EnR requiert la mobilisation de matériaux en quantité relativement importante du fait de la faible concentration de la ressource énergétique (Vidal, 2018). Nous mettons, ici, en évidence les quantités de matériaux nécessaires à la mise en œuvre des différents systèmes de production d’eau chaude sanitaire (ECS) en se focalisant sur les matières principales : acier, cuivre, aluminium, verre et polymères. Nous ne traiterons ici que de ces matériaux. Il ne faut cependant pas oublier les matériaux dits critiques qui se retrouvent essentiellement dans les systèmes électroniques de gestion des procédés et qui sont utilisés, certes, en quantité moindre, mais qui peuvent poser problème au regard de la rareté de leurs ressources. Nous évaluons la quantité de matériaux nécessaires à la production d’énergie thermique durant toute la durée de vie du procédé. Nous comparons ainsi une chaudière gaz, un chauffe-eau électrique, un chauffe-eau thermodynamique, un chauffe-eau solaire avec appoint électrique et un poêle-bouilleur. Les valeurs issues de différentes analyses de cycle de vie montrent évidemment qu’elles dépendent des sources d’énergie. En ne retenant que la quantité de matériaux non recyclés utilisés dans ces procédés, nous prenons alors en compte le fait que la valorisation matière permet de réduire l’impact sur les ressources en matière première vierge. Ainsi, nous mettons en évidence la soutenabilité des différents systèmes de production d’ECS. Outre les contenus , nous introduisons des indicateurs à l’instar de l’EROI mais qui incluent la soutenabilité. Alors que l’EROI quantifie le bénéfice que l’utilisateur retire de l’exploitation d’une source d’énergie, on peut définir des taux de retour énergétique dits soutenables qui quantifient le bénéfice obtenu pour un investissement en énergies fossiles ou fissiles le plus réduit possible. Ainsi, nous calculons le rapport de l’énergie produite avec la quantité d’énergies non renouvelables investie sur tout le cycle de vie. En outre, afin de tenir compte de la pression sur les ressources matérielles, nous évaluons le rapport de l’énergie produite avec la quantité de matériaux non recyclés investie sur tout le cycle de vie. Nous présentons les valeurs de ces indicateurs pour tous ces systèmes. Des valeurs élevées révèlent que les systèmes EnR (poêle-bouilleur, chauffe-eau solaire) contribuent à réduire la pression sur les ressources qu’elles soient énergétiques ou matérielles. On remarque finalement que, pour la production de chaleur à relativement basse température (40-60 ∘^{\circ}C), les systèmes qui font appel principalement à l’énergie électrique sont moins intéressants que les procédés de génération directe de chaleur. En conclusion, le choix de ces systèmes participe à la sobriété à la fois énergétique et matérielle et au déploiement des EnR, relevant ainsi des deux des trois piliers de la transition énergétique. Enfin, on met en évidence l’importance cruciale du recyclage.

doi : https://doi.org/10.25855/SFT2023-083

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