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L’énergie à la maison : une consommation intelligente

Dossier - L'énergie sous toutes ses formes
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L’énergie baigne notre monde, omniprésente dans notre quotidien et dans le débat public. Sans elle, pas un mouvement, pas de vie. Quelles énergies pour demain ? Quel impact sur le climat ? Quels défis techniques, quels risques ? Voici quelques éléments de réponse.

  
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L'utilisation domestique d'énergie varie énormément d'un endroit de la planète à un autre. Quantitativement, mais aussi par la nature de l'énergie utilisée. Dans les zones rurales des pays en développement, le bois est souvent la principale (voire la seule) source d'énergie. La consommation électrique est basse et principalement destinée à l'éclairage. À l'opposé, l'électricité est la forme d'énergie domestique dominante dans les pays industrialisés. À cette consommation électrique élevée s'ajoute celle d'énergie pour le transport, le chauffage et la climatisation.

L'énergie photovoltaïque. © torstensimon, Pixabay, DP

Savoir gérer la chaleur pour économiser le chauffage

Le premier consommateur d'énergie du foyer dans nos pays est le chauffage. C'est assez intuitif : tous nos appareils électriques réunis ne suffiraient pas pour chauffer à eux seuls notre maison, même si toute l'énergie qu'ils consomment finit en chaleur (si on met de côté quelques machines comme le lave-vaisselle et le lave-linge qui relâchent la plus grande partie de leur chaleur dans les égouts sous forme d'eau chaude). Pour économiser de l'énergie, il faut donc s'attaquer en premier lieu au système de chauffage. Règle numéro un : générer efficacement la chaleur. Règle numéro deux : ne pas perdre inutilement la chaleur produite, d'où la nécessité d'isoler convenablement nos habitations.

Les solutions pour se chauffer sont nombreuses. Le gaz naturel est la technique la plus répandue à ce jour, même si d'autres solutions plus performantes s'imposent progressivement. Les unités modernes de chauffage au gaz à haute performance sont très efficaces.

Schéma des différentes sources géologiques du gaz naturel : gaz associé aux gisements de pétrole (A), gaz conventionnel non associé (B), gaz de houille (C), gaz de réservoir ultracompact (D) et gaz de schiste (E). © US Energy Information Administration, DP

La France a la particularité d'avoir misé dans les années 1970 sur le chauffage électrique, à une époque où son parc de centrales nucléaires était en pleine expansion. Cette technologie est souvent décriée pour ses effets négatifs sur le réseau et sa contribution importante aux pics de consommation hivernaux qui supposent de recourir aux centrales thermiques. À surface identique, un ménage français consomme 40 % de chauffage de plus qu'un ménage néerlandais malgré un climat en moyenne plus clément.

Les pompes à chaleur, qui déplacent l'énergie plutôt que de la convertir en chaleur, sont très efficaces et ont certainement beaucoup d'avenir. Parmi les technologies en plein essor, on peut citer la cogénération, qui met à profit la chaleur libérée par une centrale électrique au lieu de la déverser bêtement dans une rivière. À une plus petite échelle, la microcogénération est spécifiquement adaptée aux habitations. Son but premier est de fabriquer de la chaleur : l'électricité n'est qu'un produit secondaire. Comme l'électricité est une forme d'énergie bien plus utile que la chaleur, cette approche permet d'améliorer le rendement global et de réaliser des économies.

Les capteurs solaires, évoqués plus loin, sont en plein développement. Pour le chauffage, ils présentent l'inconvénient d'être principalement actifs en été, quand on en a le moins besoin. Il faut donc les associer à un stockage de chaleur sur le long terme, ce qui est loin d'être simple.

La maison solaire écologique, située sur l'île Sainte-Hélène au Canada. © Benoît Rochon, CC by-sa 3.0

Autre option : le chauffage solaire passif, c'est-à-dire sans composants technologiques, encore très sous-utilisé.

Une fois la chaleur produite, veillons à limiter les pertes ! Ce sont elles qui conditionnent la quantité d'énergie nécessaire pour maintenir notre habitation au chaud. Pour diminuer ces pertes de chaleur, il faut améliorer l'isolation. Le double vitrage, qui met à profit la très mauvaise conductibilité thermique d'une couche d'air comprise entre deux parois de verre, est très efficace. Il permet de diviser par deux les pertes de chaleur tout en améliorant le confort en limitant le bruit et les courants d'air frais par convection le long de la fenêtre. De simples rideaux peuvent déjà faire la différence.

Quels systèmes de production d'eau chaude ?

L'électricité est bien pratique pour chauffer l'eau. Mais un chauffe-eau électrique reste cher et peu efficace. En consommation d'énergie primaire, une chaudière à gaz fait mieux pour moins cher. Les capteurs solaires peuvent aussi faire l'affaire. Contrairement au chauffage, pas besoin de stockage sur le long terme. Sous nos climats tempérés, ce n'est toutefois pas une solution idéale : un système d'appoint est nécessaire pour les jours nuageux.

L’électroménager et la distribution de la lumière

En France, un ménage moyen consomme près de 4.700 kWh par an, soit l'équivalent d'une puissance de 540 W en continu. La consommation moyenne d'électricité d'un foyer français correspond donc à plus de cinq lampes de 100 W allumées jour et nuit. Dans un foyer équipé de lampes à incandescence ordinaires, c'est à peu près ce que consomme l'éclairage quand il est allumé, soit 20 % du temps. L'éclairage n'est donc pas la première source de consommation électrique des ménages. Toutefois, on peut facilement en améliorer le rendement en remplaçant les lampes à incandescence par des tubes fluorescents et des ampoules basse consommation ou par des diodes électroluminescentes (LED). Le rendement de ces sources de lumière est particulièrement élevé.

LED bleues. Pour obtenir cette couleur, on peut utiliser un semi-conducteur en séléniure de zinc (ZnSe), en nitrure de gallium-indium (InGaN) ou en carbure de silicium (SiC). © Alexofdodd, CC by-nc 3.0

Quel appareil ménager consomme le plus ? Les principaux consommateurs d'électricité d'une habitation sont ceux qui produisent le plus de chaleur : lave-linge, lave-vaisselle, sèche-linge, aspirateur, télévision, réfrigérateur, congélateur ou chaîne Hi-Fi. Une comparaison honnête entre différents appareils doit se baser sur leur consommation d'énergie primaire, c'est-à-dire sur la quantité de carburant nécessaire pour les alimenter. Le rendement de conversion de la centrale électrique ou le rendement du moteur automobile doit aussi être pris en compte. Le tableau suivant compare la consommation de plusieurs appareils. Il indique leur puissance en watts et leur consommation horaire de pétrole, d'essence ou de gaz naturel. Ces valeurs sont arrondies et supposent un fonctionnement continu à la puissance donnée.

Consommation d’énergie primaire de différents appareils. © EDP Sciences

Il manque un chiffre dans le bilan de notre consommation énergétique : l'énergie utilisée pour fabriquer ces objets. La question n'est pas simple. Faut-il comptabiliser l'essence utilisée par les ouvriers pour venir au travail ? Faut-il décompter l'énergie économisée ou récupérée quand on recycle ou qu'on jette le produit ? Une nouvelle science est en train d'émerger pour étudier cette dimension de la consommation d’énergie : l'analyse du cycle de vie.