Comment la biénergie peut changer la donne pour les bâtiments commerciaux, institutionnels et multilocatifs

Comment la biénergie peut changer la donne pour les bâtiments commerciaux, institutionnels et multilocatifs

Depuis le 6 novembre dernier, Énergir, conjointement avec Hydro-Québec et Écoperformance, offre son programme de biénergie commerciale et institutionnelle à ses clients du secteur commercial, institutionnel et multilocatif. Ce programme, qui s’ajoute aux programmes d’efficacité énergétique existants, permettra d’accélérer la décarbonation des bâtiments en tirant parti de la complémentarité entre l’hydroélectricité et le gaz naturel. Comment la biénergie peut-elle permettre de réduire la facture énergétique des bâtiments et les émissions de gaz à effet de serre (GES) ? Et quel rôle le gaz naturel renouvelable (GNR) peut-il jouer dans l’équation ? C’est ce que nous vous proposons de découvrir dans cet article.

DES TECHNIQUES EFFICACES ET COMPLÉMENTAIRES

La biénergie consiste à électrifier le chauffage d’un bâtiment tout en conservant le chauffage au gaz naturel. Aussi longtemps que la température extérieure est supérieure à -12 °C (ou à -15 °C pour les clients de l’Abitibi et du Saguenay), ce sont les équipements électriques qui assurent le chauffage. Lorsque la température franchit ce seuil, les équipements au gaz naturel prennent le relais pour réduire la pression sur le réseau électrique. Selon les équipements électriques utilisés et leur capacité, les économies de gaz naturel (et donc de GES) peuvent atteindre de 70 à 80 %.

CAS FICTIF DE DÉCARBONATION DANS UNE ÉCOLE

Pour mieux comprendre comment cette solution peut s’appliquer concrètement, nous vous proposons un cas fictif de décarbonation dans une école, permettant de comparer les avantages de cette solution dans différents scénarios.

SITUATION DE DÉPART 

École secondaire utilisant une chaudière de 2000 MBH pour chauffer le bâtiment via un système hydronique. La chaudière consomme annuellement 90 000 m³ de gaz naturel. À l’exception de la chaudière existante, on part du principe que le rendement énergétique de l’école a déjà été optimisé (toutes les mesures rentables ont été subventionnées par nos programmes).

A - Scénario 100 % gaz : remplacement de la chaudière actuelle par une chaudière à haute efficacité.

B - Scénario tout électrique standard : remplacement de la source de chauffage au gaz par une chaudière électrique de 400 kW.

C - Scénario tout électrique efficace : remplacement de la source de chauffage au gaz par des unités de themopompage.

D - Scénario biénergie efficace : installation de thermopompes air-eau sur la boucle d’eau chaude. Dans une optique conservatrice, on considère que les thermopompes peuvent fournir l’énergie de chauffage jusqu’à -12 °C. Pour ce faire, 12 thermopompes de 15 tonnes sont requises.

E – Scénario biénergie efficace avec GNR : ce scénario est le même que le scénario D, mais le gaz naturel conventionnel est remplacé par du gaz naturel renouvelable (GNR).

Résultats de la simulation[*] :

LA BIÉNERGIE FAIT LA DIFFÉRENCE

Comme l’illustrent les résultats ci-dessus, tous les scénarios présentent une réduction appréciable des émissions de GES. Puisqu'au Québec nous avons la chance de bénéficier d'une électricité propre, l’électrification complète permet d’éliminer la quasi-totalité des émissions du bâtiment. Cependant, l’électrification complète du bâtiment requiert plus du double de la puissance électrique par rapport au scénario de biénergie efficace.

Comment réduire les GES au même niveau que l’électrification complète sans pour autant monopoliser une puissance électrique trop importante en pointe hivernale ? C'est là que l'utilisation du gaz naturel renouvelable (GNR) devient pertinente. En combinant le nouveau programme biénergie et le GNR, nous obtenons une empreinte carbone similaire au scénario B (100 % électrique), sans pour autant utiliser toute la puissance électrique, parfois restreinte régionalement. De plus, la différence de coût énergétique annuel entre les options électriques (B et C) et l’option E est très appréciable. Dans le contexte énergétique actuel, cette économie de puissance peut permettre de réaliser un plus grand nombre de projets, et ainsi éviter au final le rejet d’une plus grande quantité de GES.

Afin de répondre aux demandes des petits et grands consommateurs qui désirent utiliser la biénergie pour décarboner le chauffage des bâtiments, le gouvernement du Québec, Hydro-Québec et Énergir ont créé deux parcours de demande de subvention (simplifié et sur mesure). Les montants disponibles pour les 2 parcours sont décrits ci-dessous :

Pour l’exemple présenté dans cet article, la subvention pour le passage à la biénergie serait de 390 500 $ dans le cadre du parcours sur mesure.

CLIMATISER ET VENTILER NOS ÉCOLES AVEC LA BIÉNERGIE

Le cas présenté ci-haut est relativement simple, cependant il est évident que pour un parc immobilier hétérogène et vieillissant, d’autres approches de conversion structurante vers la biénergie peuvent être analysées. On pourrait par exemple demander une subvention pour moderniser la ventilation et la climatisation d’une école – un scénario qui pourrait s’appliquer à grande échelle, compte tenu des besoins importants des établissements scolaires du Québec en la matière.

Ainsi, en partant de la même situation de base, il serait possible d’ajouter de la ventilation mécanique dans l’école en installant des unités à 100 % d’air neuf. Le préchauffage de l’air frais et sa climatisation pourraient être assurés par la récupération de chaleur et des thermopompes aérothermiques. Afin de minimiser l’espace occupé par les conduits de ventilation, un système à réfrigérant variable dit « VRF » pourrait être envisagé. Des ventilo-convecteurs installés dans les classes pourraient chauffer et climatiser l’enveloppe thermique via les nouvelles thermopompes. La boucle d’eau chaude existante du bâtiment serait plus que jamais utile : il serait alors possible de permuter vers le gaz naturel lorsque la température passerait sous les -12 °C (ou -15 ^oC pour l’Abitibi et le Saguenay) ou pour assurer le confort des occupants. De plus, le dimensionnement des thermopompes pourrait être uniquement axé sur la charge de climatisation. Il faudrait cependant calculer jusqu’à quelle température les unités pourraient fournir le chauffage afin d’évaluer correctement les GES économisés.

Cette configuration permettrait de chauffer ou de climatiser les écoles en fonction de la saison, en plus d’assurer la ventilation mécanique des classes. Puisque cet ajout de climatisation permettrait le déploiement de la biénergie, le surcoût associé à l’installation serait subventionnable à raison de 250$/tonne de GES ou jusqu’à concurrence de 80 % des investissements, un incitatif appréciable pour augmenter le bien-être des élèves et des enseignants, en plus d’améliorer la qualité de l’air intérieur et de réduire l’empreinte carbone du bâtiment.

EXEMPLE DE CONFIGURATION :

Schéma 1 - Situation actuelle - non climatisé

Schéma 4 - Situation biénergie proposée - ajout de climatisation/chauffage

LA DÉCARBONATION EN TÊTE

Bien que fictives, les situations présentées dans cet article illustrent clairement le potentiel de la biénergie à des fins de décarbonation. Adossée à une analyse des besoins et à une étude de faisabilité, cette stratégie permettra aux gestionnaires et aux propriétaires de bâtiments commerciaux et institutionnels de franchir un nouveau cap dans la réduction des GES, avec tous les avantages qui y sont associés en termes de consommation d’énergie, de durabilité et de responsabilité sociale.

L’équipe Datech peut vous accompagner dans vos réflexions de décarbonation !

Martin Brière-Provencher.

Conseiller principal expertise énergétique

Groupe DATECH - Développement et assistance technique

https://energir.com/fr/affaires/espace-client/nous-joindre/groupe-datech/

[*] Les dépenses en capital présentées dans la simulation ne tiennent pas compte du coût du rehaussement des entrées électriques et de l’installation. Il s’agit uniquement du coût des équipements.