Par Patrick Reghem, Ph.D. Jean-François Tremblay, ing. Les chaudières électriques sont-elles aussi rentables que lon pense ? Titre AQME – 3 mai 2007

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


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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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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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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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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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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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


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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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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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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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


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


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

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vr

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vr

11-f

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évr

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évr

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évr

21-f

évr

23-f

évr

25-f

évr

kW



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

)



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

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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

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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

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0

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0

00:0

0

Puis

sanc

e él

ectr

ique

(kW

)



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

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15-d

éc

25-d

éc

4-ja

nv

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anv

3-fé

vr

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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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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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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


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

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ct14

-oct

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ct16

-oct

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ct18

-oct

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ct20

-oct

21-o

ct22

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ct24

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ct26

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ct28

-oct

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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


0,01

0,10

1,00

10,00


Coû

t du k

Wh ($/k

Wh)


0.0543$0.0633$


0,01

0,10

1,00

10,00


Coû

t du k

Wh ($/k

Wh)


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


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


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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Merci de votre attention

Patrick REGHEM514 270 7230

Jean-François TREMBLAY450 625 3606

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Par Patrick Reghem, Ph.D. Jean-François Tremblay, ing. Les chaudières électriques sont-elles aussi rentables que lon pense ? Titre AQME – 3 mai 2007