Optimisation de la consommation électrique

Une pompe à chaleur (PAC) qui produit l'eau chaude sanitaire (ECS) peut choisir ses heures de marche, à condition que le stockage tienne pendant ses arrêts. Deux leviers baissent la facture : le prix du kWh selon l'heure, et le coefficient de performance (COP) selon la température extérieure et la charge. Les deux se paient en puissance de PAC et en volume de ballons.

Le prix du kWh dépend de l'heure et de la saison

En France, un contrat d'électricité à quatre postes horosaisonniers distingue :

L'hiver tarifaire va du 1er novembre au 31 mars. Les heures creuses du réseau sont fixées par le gestionnaire de réseau pour chaque site. Elles figurent sur le contrat ou la facture : c'est la seule source fiable pour un projet donné. Les prix de chaque poste se lisent de même sur le contrat du client.

Décaler la production grâce au stockage

Une PAC peut fonctionner de deux façons :

• en permanence : elle charge le stockage dès qu'il en a besoin, à toute heure ;
• sur des plages choisies : elle ne fonctionne qu'aux heures autorisées, de préférence les moins chères, et s'arrête le reste du temps.

Les plages de marche d'une PAC ne sont pas les heures creuses du réseau. Les premières sont un réglage de l'installation ; les secondes, une donnée du contrat. Une plage de marche peut couvrir les heures creuses et déborder sur des heures pleines si le besoin l'exige.

Ce que coûte le décalage

En puissance. L'énergie d'une journée doit être produite pendant les seules heures de marche. Réduire de moitié les heures de marche double la puissance minimale de la PAC :

où :

• $P_{min}$ : puissance minimale de la PAC, en kW ;
• $E_{\text{puisée}}$ : énergie de l'eau chaude puisée sur 24 h, en kWh ;
• $E_{\text{pertes ballons}}$ : pertes thermiques des ballons sur 24 h, en kWh ;

En stockage. Le ballon doit couvrir seul la plus longue plage d'arrêt, avec le puisage et les pertes qu'elle contient. Si cette plage contient une pointe de puisage, le volume nécessaire augmente fortement. Le stockage est le levier qui rend le décalage possible : sans lui, la PAC doit suivre le puisage et tourner aux heures pleines.

En pertes. Un plus grand stockage perd plus de chaleur. Ces pertes s'ajoutent à l'énergie à produire.

Voir Schémas de production d'ECS pour ces deux bornes.

Le COP dépend de l'heure aussi

Le COP d'une PAC sur air extérieur baisse quand l'air extérieur se refroidit. Il dépend aussi de la charge de la machine. La nuit est souvent la période la moins chère, mais aussi la plus froide. Le milieu de journée, plus doux, donne un meilleur COP. Un bon profil de marche combine les deux : des heures creuses et des heures douces.

Voir Enveloppe de fonctionnement d'une PAC.

Ce qui compte vraiment

Le gain se lit sur la facture annuelle, pas sur le prix du kWh seul. Un décalage vers les heures creuses peut être annulé par :

• un COP plus faible la nuit ;
• des pertes accrues par un stockage plus grand ;
• une PAC plus puissante, plus chère à l'achat, qui peut aussi demander une puissance souscrite plus élevée.

Seul un bilan heure par heure sur l'année, qui croise le puisage, la température extérieure, le COP et le poste tarifaire de chaque heure, tranche.

Limites

• Cette page ne traite que le prix des kWh. L'abonnement, la part puissance et les taxes fixes pèsent aussi sur la facture.
• Les heures creuses et les prix évoluent avec les contrats et la réglementation tarifaire. Ils se vérifient pour chaque projet, à la date de l'étude.

Dans SCOPE

SCOPE compare une PAC qui fonctionne en permanence à une PAC qui fonctionne sur un profil optimisé autour des heures creuses. Le bilan annuel range l'électricité de chaque heure dans les quatre postes et applique les prix du projet, modifiables dans la carte « Tarifs de l'énergie ».

Les plages de marche, les heures creuses retenues et les prix par défaut sont détaillés dans Conception – Stockage d'ECS préparée avec échangeur serpentin, Calculs de la consommation annuelle et Calculs de coûts et du TRI.