Livre Blanc : Électrification et efficacité énergétique (partie 1)

25-Nov-2021

INTRODUCTION

Une efficacité énergétique améliorée et une électricité sans carbone peuvent réduire les émissions régionales d’environ 40 % seulement d’ici 2050, soit la moitié du montant requis pour atteindre l’objectif de 80 %. Pour atteindre 80 % de réduction, nous devons intégrer une troisième stratégie, l’électrification stratégique. L’électrification stratégique alimente les utilisateurs finaux en électricité au lieu de combustibles fossiles d’une manière qui augmente l’efficacité énergétique et réduit la pollution, tout en réduisant les coûts pour les clients et la société, dans le cadre d’une approche intégrée de décarbonation profonde [1].

L’électrification stratégique vise à décarboniser l’atmosphère terrestre, à diminuer la pollution et à réduire les coûts du confort et de la technologie modernes. Également connu sous le nom d’« électrification bénéfique », ce mouvement nécessite une efficacité énergétique accrue et des utilisateurs finaux alimentés par de l’électricité provenant de réseaux plus propres et de sources renouvelables. Le mouvement transformera à la fois l’environnement bâti et les modes de transport de la société. Malgré l’énormité et la complexité de ses défis, l’électrification stratégique ne peut être considérée comme une niche ou une possibilité d’un avenir lointain. Les mouvements se produisent maintenant, conduits par un mélange d’entités publiques et privées au niveau de locaux, provinciaux et nationaux procédant le long de voies volontaires et obligatoires.

Ce document donne un aperçu de l’électrification stratégique et décrit comment les systèmes de pompe à chaleur aérothermique aident les constructeurs, les ingénieurs, les propriétaires d’IRLM, les villes et les provinces à résoudre ses problèmes. Dans le monde entier, les pompes à chaleur tout électriques sont la technologie la plus populaire pour décarboniser le chauffage et le refroidissement. Les pompes à chaleur et les systèmes de récupération de chaleur contribuent à réduire l’empreinte carbone et profitent à l’électrification stratégique en réduisant les coûts globaux pour les propriétaires de bâtiments commerciaux, les consommateurs et la société [3].

POURQUOI DÉCARBONER ?

Pendant 800 000 ans, avant la révolution industrielle et l’adoption généralisée des technologies de combustion des combustibles fossiles, la quantité atmosphérique moyenne mondiale de CO2 la plus élevée était de 300 parties par million (ppm). En 2018, la quantité moyenne était de 407 ppm [4] .

Les combustibles fossiles sont des hydrocarbures constitués principalement de carbone et d’hydrogène. Lors de la combustion, le carbone des carburants se combine avec l’oxygène. Cela fait du CO2 un sous-produit inévitable lorsqu’un système brûle des combustibles fossiles pour libérer de l’énergie utilisée pour le travail ou la chaleur. Malheureusement, la quantité émise par les technologies de combustion de combustibles fossiles est sur le point d’augmenter le CO2 atmosphérique à des volumes qui changeront notre environnement.

Le Cadre pancanadien sur la croissance propre et les changements climatiques est notre plan — élaboré avec les provinces et les territoires et en consultation avec les peuples autochtones pour atteindre nos objectifs de réduction des émissions, faire croître l’économie et renforcer la résilience aux changements climatiques. Le plan comprend une approche pancanadienne de tarification de la pollution par le carbone et des mesures pour réaliser des réductions dans tous les secteurs de l’économie. Il vise à stimuler l’innovation et la croissance en augmentant le développement et l’adoption de technologies pour garantir que les entreprises canadiennes sont compétitives dans l’économie mondiale à faibles émissions de carbone. Il comprend également des actions pour faire progresser l’adaptation au changement climatique et renforcer la résilience aux impacts climatiques à travers le pays [6].

Même si le Canada possède l’un des réseaux électriques les plus propres au monde, la production d’électricité demeure la quatrième source d’émissions de GES. Les provinces et les territoires ont déjà pris des mesures pour passer de la production traditionnelle au charbon à une électricité propre. L’Ontario et le Manitoba ont déjà éliminé progressivement leur utilisation du charbon, l’Alberta a des plans en place pour éliminer progressivement l’électricité au charbon d’ici 2030, la Nouvelle-Écosse a créé un cadre réglementaire pour passer du charbon à la production d’électricité propre, et la Saskatchewan a une centrale au charbon d’unité de production avec la technologie de capture du carbone, qui capture 90 pour cent des émissions. La nouvelle capacité proviendra de sources non émettrices, dont l’hydroélectricité, l’éolien et l’énergie solaire, ainsi que du gaz naturel. L’efficacité énergétique et la conservation apporteront des contributions supplémentaires aux systèmes électriques propres [5].

Pour réduire les émissions, des mesures significatives devront être prises dans toutes les régions et tous les secteurs de l’économie. Bon nombre des choses que les Canadiens font tous les jours, comme conduire des voitures et chauffer des maisons, produisent des émissions de GES. De nombreuses activités qui stimulent la croissance économique du pays, comme l’extraction de ressources naturelles, les activités industrielles et de fabrication et le transport de marchandises jusqu’aux clients produisent également des émissions. Les politiques qui contribuent à réduire les émissions peuvent également aider l’économie à poursuivre sa croissance en réduisant les coûts pour les Canadiens, en créant de nouveaux marchés pour les biens et services à faibles émissions et en aidant les entreprises à utiliser des technologies plus propres et plus efficaces qui leur donnent une longueur d’avance sur leurs concurrents internationaux.

 

ÉLECTRIFIEZ TOUT

Les services publics, les provinces, les villes, les agences gouvernementales et les organisations à but non lucratif ont publié un flux constant d’études et de rapports sur la façon dont l’électrification stratégique est le meilleur moyen d’atteindre des objectifs ambitieux de réduction des émissions de carbone. Un exemple est le plan directeur « Net Zero 2019 » de la ville de Mississauga : l’avenir climatique de Mississauga. Le rapport contient une analyse des voies de décarbonation réalisée par le « Siemens Center for Urban Development ». L’analyse a révélé que l’électrification complète des véhicules et des systèmes de construction permettraient à la sixième plus grande ville du Canada d’atteindre ses objectifs de réduction des GES. Les pompes à chaleur aérothermiques, alimentées à l’électricité, sont la technologie la plus performante en matière de réduction des émissions de CO2 ainsi que d’amélioration de la qualité de l’air. Un taux d’adoption de 50 % dans les bâtiments résidentiels et non résidentiels, combiné à 41 % de combustibles renouvelables utilisés dans le mix de production d’électricité, permet d’économiser plus de 2 millions de tonnes métriques d’émissions de GES par rapport au scénario prévu pour 2050. Ces économies d’émissions peuvent être attribuées au passage du combustible du gaz naturel à l’électricité pour le chauffage des locaux et de l’eau. L’hypothèse de remplacement de 50 % des appareils de chauffage au gaz naturel par des pompes à chaleur électriques aérothermiques est conforme aux autres scénarios municipaux de bas carbone nécessaires pour atteindre un objectif de réduction des émissions de 80 % d’ici 2050. L’installation de pompes à chaleur électriques aérothermiques dans 50 % des bâtiments résidentiels et commerciaux pourrait réduire les émissions de GES de près de 30 % par rapport au scénario d’activité 2050 comme prévu [6].

 

CHAUFFAGE ET REFROIDISSEMENT TOUT ÉLECTRIQUE

La technologie de thermopompe à l’air consolide le chauffage et le refroidissement dans un système multizone tout électrique pour les bureaux, les hôtels, les écoles, les bâtiments multifamiliaux, les installations agricoles intérieures et pratiquement toutes les applications commerciales ou résidentielles. Un système de thermopompe à l’air se compose d’une unité extérieure et d’un maximum de 8 unités intérieures connectées via des lignes de réfrigérant et un réseau de communication. Chaque zone est conditionnée par sa propre unité intérieure et peut avoir son propre point de consigne. Au lieu de brûler des combustibles fossiles, les pompes à chaleur aérothermiques chauffent les zones en introduisant de la chaleur ambiante dans l’unité extérieure extraite de l’air. Pendant le refroidissement, les pompes à chaleur aérothermiques inversent ce processus, car les unités intérieures transfèrent la chaleur des zones à l’unité extérieure qui rejette ensuite la chaleur. Les unités intérieures sont disponibles dans des styles sans conduit et avec conduit.

L’AVANTAGE INVERTER

Un compresseur entraîné par INVERTER permet à l’unité extérieure de faire varier la capacité du système pour correspondre à la charge détectée par l’unité ou les unités intérieures de chaque zone ou des capteurs séparés. Les unités intérieures communiquent en permanence avec l’unité extérieure et les contrôleurs. La communication continue permet aux systèmes thermopompes à l’air de moduler la capacité en fonction des charges, de la température extérieure et de l’occupation tout en fournissant un autodiagnostic. Avec une gestion précise de la capacité, les systèmes thermopompes à l’air maintiennent de manière fiable le point de consigne de chaque zone sans les cycles de démarrage/arrêt bruyants et énergivores des systèmes conventionnels.

LE CONFORT DANS TOUS LES CLIMATS

Bien que l’efficacité énergétique soit un avantage clé d’un système thermopompe à l’air, ce n’est pas un sujet de discussion courant parmi les occupants du bâtiment. Le confort d’occupation est l’avantage que les résidents apprécieront le plus. Il est encore courant au Canada que les prescripteurs choisissent une fournaise au gaz ou une résistance électrique pour leur système de chauffage en raison du déclassement de la pompe à chaleur à air à des températures inférieures au point de congélation. Aujourd’hui, les systèmes thermopompes à l’air utilisent la technologie d’injection flash dans le compresseur pour offrir des niveaux de capacité et d’efficacité sans précédent à des températures ambiantes extérieures basses. Cela crée des opportunités pour remplacer les équipements utilisant des combustibles fossiles dans plus de régions qu’auparavant. Par exemple, les systèmes MR SLIM® thermopompe à l’air de Mitsubishi Electric doté de la technologie « Hyper Heating INVERTER® » (H2i®) peuvent fournir jusqu’à 80 % de la capacité de chauffage jusqu’à -25 °C et un chauffage continu à des températures aussi basses que -30 °C*.

*Toutes les versions des modèles MXZ-4C36NAHZ, MXZ-5C42NAHZ, MXZ-8C48NAHZ, PUZ-HA24NHA, PUZ-HA30/36NKA, PUZ-HA42NKA. Comprends la tolérance. Les unités peuvent fonctionner jusqu’à -30 °C et au-delà, selon les conditions.

 

LES RÉFÉRENCES (Anglais seulement)

1. NEEP Strategic Electrification

2. Electrify Everything, Energy Transition Magazine published by The Rocky Mountain Institute (November 2019

3. Reducing Costs and Achieving Value with VRF Systems White Paper published by Mitsubishi Electric Trane HVAC US

4. Global Carbon Project (2019) Carbon Budget and Trends 2018. published on 4 December 2019

5. Pan-Canadian Framework on Clean Growth and Climate Change

6. Siemens- Mississauga’s climate Future

SOURCES

1. https://cdn.agilitycms.com/mesca/articles/electrification-and-energy-efficiency-white-paper.pdf

2. https://electricalindustry.ca/latest-news/8569-whitepaper-electrification-and-energy-efficiency