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par
Patrick Reghem, Ph.D.Jean-François Tremblay, ing.
Les chaudières électriques Les chaudières électriques sont-elles aussi rentables sont-elles aussi rentables
que l’on pense ? que l’on pense ?
AQME – 3 mai 2007
Présentation
Contexte
Rentabilité économique - coût des kWh
thermiques ?- coût des kWh
électriques ? Rentabilité écologique
- pour le Québec ?- pour le Canada ?- pour la Terre ?
Conclusion
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AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Le Québec a la chance d'avoir un formidable potentiel hydro-électrique.
Les défis environnementaux et économiques imposent que l'on oriente la politique et l'utilisation de l'énergie vers un usage toujours plus rationnel des ressources énergétiques …
… y compris l’électricité.
Contexte
Dans ce contexte,
les chaudières électriques sont-elles réellement rentables ?
3
Rentabilité économique?
Dans la majorité des cas, les chaudières électriques sont couplées avec des chaudières thermiques.
La comparaison et donc la connaissance des coûts respectifs des kWh électriques et thermiques est essentielle dans le calcul de la rentabilité économique d’un projet.
Comparaison des coûts : $/kWh ?
La maîtrise des coûts est essentielle dans le calcul de la rentabilité d’un projet.Coût actuel ?Prévision sur le coût futur?
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AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
coût des kWh thermiques ?
Le coût des kWh thermiques dépend :
• Coût des combustibles ($/unité)
• Rendement de l’installation thermique
• Pouvoir Calorifique du combustible (kWh/unité)
Rendement x eCalorifiqu Pouvoir
eCombustibl CoûtThermique Coût
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AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Pouvoir Calorifique du combustible
Valeurs des pouvoirs calorifiques sur le site des fournisseurs et de l’AEE http://www.aee.gouv.qc.ca/
Il s’agit de l’énergie que peut libérer le combustible
PCs = PCi + Leau
PCs = Pouvoir Calorifique supérieur
PCi = Pouvoir calorifique inférieur
Leau = Chaleur Latente de l’eau
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AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Rendement thermique
évaluer le niveau d'efficacité réel
une étude de Re-commissioning est indispensable pour connaître le rendement saisonnier non seulement de la chaudière mais aussi de l'installation.
Le rendement global de l'installation dépend principalement :
• des paramètres de combustion
• de la régulation
• de la maintenance
• du dimensionnement
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AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Surdimensionnement des chaudières thermiques
• Augmentation des temps d’arrêt et donc des pertes
• Diminution du temps de fonctionnement du brûleur et
augmentation des séquences de démarrage
Comment repérer un surdimensionnement de la chaudière ?
• Temps de fonctionnement du brûleur < 4 min
• Temps de fonctionnement annuel < 1500H/an
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AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Coût réel du KWh thermique
entre 80% et 100% de rendement : le kWh thermique peut être compétitif par rapport au kWh
électrique
Coût du kWh en fonction du rendement
0,01
0,10
1,00
10,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Rendement sur PCs
Coût
du k
Wh ($/k
Wh) Rendement sur PCs
Chaudière à condensation0,40$/ m3 gaz
Coût du kWh en fonction du rendement
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
80 85 90 95 100Rendement sur PCs
Coût
du k
Wh ($/k
Wh)
Rendement sur PCsChaudière à condensation0,40$/ m3 gaz
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AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Coût du kWh électriqueL’énergie et la puissance électrique disponible dépendent du tarif souscrit.
L’étude des consommations et des besoins électriques doit déterminer le meilleur tarif à souscrire.Tarif d’Hydro-Québec - 1e avril 2007
TARIF Lsupérieur à 5000kW
0,0281 $/ kWh+ puissance11,97 $/ kW
TARIF MPuissance entre 100 et 5000kW
0,0431 $/ kWh pour les 1e 210000kWh0,0281 $/ kWh pour le reste13,23 $/ kW pour la puissance
TARIF Gentre 50 et 100kW
0,0847 $/ kWh entre 0 et 50kW jusque 15090kWh0,0431 $/ kWh de 15090 à 74400kWh15,18 $/ kW entre 50 et 100kW
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AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Coût réel du kWh électrique
Augmentation de la consommation électrique au Québec : 1 à 2 % par an
Entre 1999 et 2003 : 0%avril 2004 : 4.4%avril 2005 : 1.2%avril 2006 : 5.3%avril 2007 : 1.9%avril 2008 : ???
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AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Augmentation des coûts moyens de production :Les nouveaux barrages hydro-électriques sont de moins en rentables : de 4 à 6.5 ¢/kWh pour l’éolien : 6.5 ¢/kWh (hors transport)
Comparaison des coûts électriques 12
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328
235
163
146
134
121
126
100
92
96
0 50 100 150 200 250 300 350
New-York, NY
Boston, MA
Chicago, IL
Charlottetown, PE
Toronto, ON
Alifax, NS
Moncton, NB
Montréal
St J ohn, NL
Ottawa, ON
Consommation : 100 000kWh/mois
P uissance : 500kW
Disponibilité électrique ?
Avant d’installer une chaudière électrique :Déterminer le potentiel électrique disponible
Cette disponibilité est évaluée efficacement avec un compteur d'énergie ou avec le service VISILEC d'Hydro-Québec (89$/mois)
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Disponibilité électrique 14
AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Variations de la puissance d'appel électrique (kW) durant les mois de janvier-février
150
200
250
300
350
400
18-j
anv
20-j
anv
22-j
anv
24-j
anv
26-j
anv
28-j
anv
30-j
anv
1-fé
vr
3-fé
vr
5-fé
vr
7-fé
vr
9-fé
vr
11-f
évr
13-f
évr
15-f
évr
17-f
évr
19-f
évr
21-f
évr
23-f
évr
25-f
évr
kW
Disponibilité électrique 15
AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Variations de la puissance d'appel électrique (kW) durant une semaine (février)
150
200
250
300
350
400
5-fé
vr
6-fé
vr
7-fé
vr
8-fé
vr
9-fé
vr
10-f
évr
11-f
évr
12-f
évr
13-f
évr
14-f
évr
15-f
évr
Puis
sanc
e él
ectr
ique
(kW
)
Disponibilité électrique 16
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Variations de la puissance d'appel électrique (kW) durant la journée du jeudi 10 février
150
200
250
300
350
00:0
0
01:0
0
02:0
0
03:0
0
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0
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0
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0
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0
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0
09:0
0
10:0
0
11:0
0
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0
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0
14:0
0
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0
16:0
0
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0
18:0
0
19:0
0
20:0
0
21:0
0
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0
23:0
0
00:0
0
Puis
sanc
e él
ectr
ique
(kW
)
Disponibilité électrique 17
AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Variations de la puissance d'appel électrique (kW/jour) de janvier 2006-mars 2007
100
150
200
250
300
350
4006-
sept
16-s
ept
26-s
ept
6-oc
t
16-o
ct
26-o
ct
5-no
v
15-n
ov
25-n
ov
5-dé
c
15-d
éc
25-d
éc
4-ja
nv
14-j
anv
24-j
anv
3-fé
vr
13-f
évr
23-f
évr
5-m
ars
15-m
ars
25-m
ars
Puis
sanc
e d'
appe
l kW
sans chaudière électriqueAVEC chaudière électrique
Exemple 1 : électrique ou thermique ?
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AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Coût du kWh en fonction du rendement
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
80 85 90 95 100Rendement sur PCs
Coût
du k
Wh ($/k
Wh)
Chaudière à condensationavec 0,40$/ m3 gaz
0,0431$/ kWh
0,0281$/ kWh
0,042$/kWh
Exemple 1 : électrique ou thermique ?
Dans cet exemple
Avec le Tarif G, la CE n'est pas rentable
Avec le Tarif M, la CE n'est pas rentable pour la 1e tranche (0,0431$/kWh), elle le devient avec la 2e tranche en heures creuses.
Avec le tarif L, la CE est rentable uniquement s'il existe un potentiel d'heures creuses.
Il faut donc bien maîtriser la chaudière thermique et connaître le potentiel et la disponibilité électrique
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AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Avec coût du gaz : 0,40$/m3 / Rdt de 90% (CT à condensation), le coût du kWh gaz est de: 0,042$/kwh
Exemple 2 : coût de la puissance 20
AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Variations de la puissance d'appel électrique (kW) durant les mois d'octobre 2005 et 2006 avec et sans chaudière électrique
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1-oc
t2-
oct
3-oc
t4-
oct
5-oc
t6-
oct
7-oc
t8-
oct
9-oc
t10
-oct
11-o
ct12
-oct
13-o
ct14
-oct
15-o
ct16
-oct
17-o
ct18
-oct
19-o
ct20
-oct
21-o
ct22
-oct
23-o
ct24
-oct
25-o
ct26
-oct
27-o
ct28
-oct
29-o
ct30
-oct
31-o
ct
puis
sanc
e (k
W)
2005 2006
837kW803kW
Exemple 2 - calculs
Dans le cas d'une école, les heures de pointe se situent entre 9H et 14H
Si on souscrit seulement 1 kW de puissance uniquement pour chauffer durant cette période de pointe (5heures), alors le coût des 150 kWh (1kW x 5 heures x 30 jours) produits durant le mois sera : 0.116$/kWh
La rentabilité du chauffage électrique n'est assurée que si on utilise la puissance disponible hors pointe.
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Exemple 3 : Augmentation du surdimensionnement
Utiliser une chaudière électrique en parallèle augmente encore plus le surdimensionnement de la CT, ce qui va à l'encontre de l’efficacité de l’installation.
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Si le rendement thermique diminue de 70 à 60% le coût thermique augmente de : 5.43 ¢/kWh à 6.33 ¢/kWh donc le surcoût est de : 1.06 ¢/kWhSi on utilise la CÉ avec le tarif : 4.31¢/kWh la différence entre le coût thermique initial et le coût électrique est de : 1.12 ¢/kWh
Si le nombre de kWh électrique ≈ nombre de kWh thermique
Dans cet exemple, le bilan est NUL, la CÉ n’est pas rentable
Coût du kWh en fonction du rendement
0,01
0,10
1,00
10,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Rendement sur PCs
Coû
t du k
Wh ($/k
Wh)
Rendement sur PCsChaudière à condensation0,40$/ m3 gaz
0.0543$0.0633$
Coût du kWh en fonction du rendement
0,01
0,10
1,00
10,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Rendement sur PCs
Coû
t du k
Wh ($/k
Wh)
Rendement sur PCsChaudière à condensation0,40$/ m3 gaz
0.0543$0.0633$
Si l’électricité est produite de façon renouvelable, les chaudières électriques sont moins polluantes que les chaudières thermiques.
Les pointes de consommation en hiver oblige à recourir à des centrales thermiques classiques (au fioul lourd ou au gaz naturel) génératrices d'importantes émissions de CO2, parfois à des importations des US, à construire des barrages de moins en moins rentables…
Rentabilité écologique ? 23
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NON
OUI
Rentabilité écologique ?30% de la production électrique du Québec est utilisé pour le chauffage.Les provinces voisines du Québec produisent de l’électricité avec du charbon et du fuel avec un rendement inférieur à 50%.
L'électricité du Québec vendue à ces provinces permettrait d'éviter l’émission de 27 millions de tonnes de GES en remplacement du fuel et 34 millions de tonnes en remplacement du charbon. Si le chauffage électrique était remplacé par un chauffage au gaz avec un rendement de 85%, la combustion de ce gaz dégagerait 12 millions de tonnes de GES.
Bilan : économie de 15 à 22 millions de tonnes de GES
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Rentabilité écologique ? 25
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Rentabilité écologique ?
Dans le contexte international, il faut agir LOCALEMENT mais penser GLOBALEMENT…
… les chaudières électriques pourraient être
beaucoup plus rentables écologiquement.
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Rentabilité économique ?
Dans le contexte international, le commerce transfrontalier de l'électricité offre une importante source de revenus.
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Dans le contexte national, étant donné l’augmentation de la consommation et des coûts électriques, les chaudières électriques vont devenir de moins en moins rentables.
CONCLUSIONLes chaudières électriques sont-elles aussi Les chaudières électriques sont-elles aussi rentables rentables que l’on pense ?que l’on pense ?Les chaudières électriques peuvent permettre un chauffage écologique et économique dans certains cas particuliers tels que lors de la substitution d'une chaudière thermique durant les périodes hors-hiver, durant les périodes de smog, durant les heures creuses, dans les régions où il n'y a pas d’autre choix, ...
Il existe des moyens de chauffage beaucoup plus efficaces comme le solaire ou la géothermie …
Du point de vue écologique, l’électricité pourrait être encore plus rentable en évitant les productions électriques à partir de combustibles des provinces voisines et pourrait être une source de revenu importante.
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AQME – 3 mai 2007 J-F Tremblay / P.Reghem
Merci de votre attention
Patrick REGHEM514 270 7230
Jean-François TREMBLAY450 625 3606
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