Rentabilité des projets et l’évolution du prix des énergies

2- Rentabilité des projets selon les différents scénarios d’évolution du prix des énergies

Le résultat des simulations sur chacun des scénarios envisagés d’évolution du prix des énergies figure dans les tableaux 3, 4 et 5 (pages suivantes) respectivement pour les scénarios 1, 2 et 3.

Nous avons également fait figurer dans chaque tableau le résultat des simulations sur une installation photovoltaïque (cas 8/ Production d’électricité solaire), pour faciliter les comparaisons avec les autres cas étudiés, mais en sachant que le tarif d’achat de l’électricité photovoltaïque et son l’évolution sont fixés par décret. Les résultats sont donc identiques dans chaque tableau.

Trois lectures possibles des résultats sont proposées selon :

  • le type d’énergie conventionnelle substitué (gaz naturel fioul, etc.)
  • les types de projets (bois énergie, solaire, PAC, etc.)
  • le scénario considéré d’évolution du prix des énergies (1, 2 ou 3)

2.1 – Résultats selon le type d’énergie conventionnelle substitué

– Le gaz de ville est le plus compétitif des énergies conventionnelles (fossiles et électriques). Dans le cas du scénario 1 (faible augmentation du prix des énergies), la totalité des cas-types considérés sont peu à non rentables, avec un temps de retour toujours supérieur à 19 ans.

Seuls les cas 2 (chauffage au bois collectif) et 10 (maison passive) trouvent une certaine rentabilité financière : VAN > 0. Le scénario 2 constate, bien entendu, une meilleure rentabilité des projets, mais les cas 3, 4, 5, 6 et 7 sont encore jugés comme non rentables. Pour les quelques projets rentables (VAN > 0 ou TRI > taux d’actualisation), le temps de retour reste élevé, supérieur à 15 ans.

Le scénario 3 améliore encore le bilan financier, mais sans jamais obtenir un temps de retour inférieur à 12 ans. Dans tous les scénarios étudiés, les installations solaires thermiques demeurent non rentables ou médiocrement rentables (TDR proche de 19 ans).

– A contrario, le propane se positionne comme une énergie très chère et permet une bonne rentabilité de tous les cas-types étudiés, même dans le scénario 1 ; à l’exception notable du cas 5 (chauffe-eau solaire individuel).

Dans le scénario 1, le TDR des installations bois-énergies et PAC géothermale est compris entre 3 et 6 ans environ, ce qui est remarquable. Les TRI sont bien sûr très élevés, compris entre 20 et 40 %, ce qui est exceptionnel. Les scénarios 2 et 3 ne font que conforter ces résultats.

Pour le CESI, seul le scénario 3 permet la rentabilité du projet : TDR de 15 ans environ et TRI de 7,5 %. Si le propane doit continuer à avoir un avenir en France, une modération des tarifs sera à envisager par leurs promoteurs.

– A mi-chemin sur le plan tarifaire entre le gaz de ville et le propane, le fioul est devenu une énergie coûteuse. Une bonne rentabilité des projets est déjà observée avec le scénario 1 dans la plupart des projets, à l’exception des projets solaires thermiques.

– L’électricité est une énergie compétitive en raison de la faiblesse des coûts d’investissement et d’entretien, notamment dans le cas d’un chauffage par le sol ou par convecteurs.

Selon les scénarios, le TDR des projets varient entre 7 et 12 ans, voire davantage dans le cas de l’eau chaude solaire (TDR entre 14 et 20 ans selon les scénarios).

2.2 – Résultats selon la nature des projets

– Les projets bois-énergie (Cas 1 à 3) présentent toujours une bonne rentabilité (VAN > 0 et TDR compris entre 5 et 11 ans environ), quels que soient les scénarios considérés, sauf quand les projets sont en compétition avec le gaz de ville dans le scénario 1 et pour le cas 3 (chauffage aux granulés) du scénario 2.

– Les projets de production d’eau chaude solaire (cas 4 à 6) présentent une mauvaise rentabilité financière, dans la plupart des scénarios étudiés.

Le scénario 3 observe une meilleure rentabilité des projets, notamment pour les cas 4 (SSC) et 6 (CES collectif). Le cas 5 (CESI) n’est jamais rentable, sauf quand il est en concurrence avec le propane (VAN > 0, mais TDR compris entre 16 et 18 ans…).

– Les projets de PAC géothermale (cas 7) expriment la même rentabilité que les projets bois-énergie, avec la même exception : compétitivité supérieure du gaz de ville dans les scénarios 1 et 2.

– Les projets d’économie d’énergie (cas 9/ réhabilitation performante et 10/ maison passive) sont d’une rentabilité économique avérée (VAN > 0) dans tous les scénarios considérés, mais avec un temps de retour en général supérieur à 15 ans et un TRI compris entre 5 et 10 %.

Seule exception à ce constat satisfaisant : le bon positionnement du gaz de ville – à nouveau – dans le scénario 1, avec une VAN < 0.

2.3 – Résultats selon les scénarios d’évolution du prix de l’énergie

L’incidence des scénarios – donc l’incidence de l’augmentation du prix des énergies conventionnelles sur la rentabilité des projets – est plus particulièrement marquée quand le prix de départ (2008) des énergies est faible et les hypothèses d’augmentation fortes.

C’est nettement le cas du gaz de ville. Pour le cas 1 (chauffage individuel au bois déchiqueté), par exemple, le TRI passe respectivement de 3,5 % à 7,2 % puis 10,5 % dans les scénarios 1, 2 et 3.

En revanche, pour les autres énergies, il faut constater que les scénarios étudiés ne modifient pas significativement l’ordre de grandeur des résultats et le sens des conclusions. Les projets déjà rentables dans le scénario 1 le sont bien sûr davantage dans les scénarios 2 et 3.

A l’inverse, les projets non rentables dans le scénario 1 peinent à devenir rentables dans les scénarios 2 et 3 : illustration en a déjà été faite pour les projets d’eau chaude solaire.

Cette analyse démonte en conséquence un présupposé de départ : l’augmentation prévisible du prix des énergies dans les 20 années à venir n’est pas une condition de la rentabilité des projets et de la prise de décision « aujourd’hui ».

La rentabilité des projets dans une prise de décision 2008 doit plutôt être recherchée sur d’autres variables que l’augmentation du prix des énergies conventionnelles.

Tableau n°3 : Résultats financiers du scénario 1 / « Business as usual » (cellules en grisé : cas non étudiés) TDR/ VAN/ IP/ TIR (TDR petit ; VAN grand ; IP>0.3 ; TIR > 4%- 8%-20% )

Cas-types considérésIndicateurs financiersgaz naturelfioulpropaneElectricité (var. 1)*Electricité (var. 2)**Chauffage urbain
Production d’énergie*variante 1 : chauffage hydraulique / **Variante 2 : résille électrique ou convecteurs
cas 1 :Chauffage au bois déchiqueté (projet individuel 25 kW)TDR (années)> 20 ans6,14,07,810,3
VAN (€)-766 €11 634 €25 831 €15 470 €10 897 €
IP-0,11,73,51,30,8
TIR (%)3,5%17,9%29,1%15,2%11,3%
cas 2 :Chauffage au bois déchiqueté (projet collectif de 50 kW)TDR (années)18,89,25,56,67,7
VAN (€)3 365 €42 264 €112 991 €90 246 €75 796 €
IP0,10,92,31,71,3
TIR (%)4,9%12,1%21,6%18,0%15,5%
cas 3 :Chauffage aux granulés de bois (projet individuel 15 kW)TDR (années)> 20 ans5,12,88,911,8
VAN (€)-4 387 €6 382 €16 975 €7 513 €5 344 €
IP-0,62,35,21,00,5
TIR (%)-4,7%22,3%39,9%13,0%9,5%
cas 4 :Chauffage solaire (SSC) – Maison avec champ capteur de 12,8 m²TDR (années)> 20 ans> 20 ans13,214,2
VAN (€)-2 096 €-212 €4 066 €3 143 €
IP-0,20,00,50,4
TIR (%)1,6%4,0%8,5%7,7%
cas 5 :Eau chaude solaire (CESI) – Maison avec champ capteur de 4,8 m²TDR (années)> 20 ans> 20 ans> 20 ans> 20 ans> 20 ans
VAN (€)-1 944 €-1 439 €-293 €-540 €-540 €
IP-0,5-0,4-0,1-0,2-0,2
TIR (%)-2,7%-0,6%3,4%2,6%2,6%
cas 6 :Eau chaude solaire collective – Immeuble de 30 logements avec champ capteur de 44,7 m²TDR (années)> 20 ans> 20 ans13,915,2
VAN (€)-10 238 €-4 162 €9 637 €6 660 €
IP-0,4-0,20,40,3
TIR (%)-0,9%2,3%8,0%7,0%
cas 7 :Pompe à chaleur géothermale – Maison avec puissance de référence de 15 kWTDR (années)> 20 ans6,13,89,311,7
VAN (€)-3 293 €7 476 €18 069 €8 607 €6 438 €
IP-0,41,73,70,90,6
TIR (%)-0,4%18,1%30,7%12,5%9,6%
cas 8 :Production d’électricité solaire – Installation de 2 kWc (20 m²)TDR (années)> 20 ans11,2
VAN (€)non intégrés-2 251 €Intégrés :5 647 €
IP-0,20,6
TIR (%)1,7%9,9%
Economie d’énergie
cas 9 :Réhabilitation performante – Copropriété de 35 logementsTDR (années)> 20 ans17,612,319,9
VAN (€)-33 173 €40 629 €172 064 €2 207 €
IP-0,10,10,50,0
TIR (%)3,2%5,5%9,3%4,3%
cas 10 :Maison neuve dite « passive » – Maison de 150 m²TDR (années)25,820,413,514,414,4
VAN (€)3 162 €8 767 €22 659 €18 867 €18 867 €
IP0,20,41,10,90,9
TIR (%)5,1%6,8%10,4%9,6%9,6%

Tableau n°4 : Résultats financiers du scénario 2 / « Politique climatique forte » (cellules en grisé : cas non étudiés)

Cas-types considérésIndicateurs financiersgaz naturelfioulpropaneElectricité (var. 1)*Electricité (var. 2)**Chauffage urbain
Production d’énergie*variante 1 : chauffage hydraulique / **Variante 2 : résille électrique ou convecteurs
cas 1 :Chauffage au bois déchiqueté (projet individuel 25 kW)TDR (années)15,76,13,77,59,8
VAN (€)3 978 €15 285 €37 265 €17 741 €13 055 €
IP0,32,25,01,50,9
TIR (%)7,2%20,0%32,8%16,1%12,2%
cas 2 :Chauffage au bois déchiqueté (projet collectif de 50 kW)TDR (années)14,59,15,16,47,4
VAN (€)25 569 €59 349 €166 501 €100 873 €85 893 €
IP0,41,23,31,91,5
TIR (%)8,2%14,0%25,0%18,9%16,3%
cas 3 :Chauffage aux granulés de bois (projet individuel 15 kW)TDR (années)> 20 ans4,12,78,510,9
VAN (€)-758 €9 174 €25 719 €9 250 €7 081 €
IP-0,13,37,91,20,7
TIR (%)3,2%25,5%44,8%14,2%10,7%
cas 4 :Chauffage solaire (SSC) – Maison avec champ capteur de 12,8 m²TDR (années)> 20 ans18,411,513,6
VAN (€)-807 €780 €7 174 €3 760 €
IP-0,10,10,80,4
TIR (%)3,3%5,1%10,8%8,2%
cas 5 :Eau chaude solaire (CESI) – Maison avec champ capteur de 4,8 m²TDR (années)> 20 ans> 20 ans17,7> 20 ans> 20 ans
VAN (€)-1 598 €-1 173 €539 €-375 €-375 €
IP-0,4-0,30,2-0,1-0,1
TIR (%)-0,9%0,6%5,7%3,2%3,2%
cas 6 :Eau chaude solaire collective – Immeuble de 30 logements avec champ capteur de 44,7 m²TDR (années)> 20 ans> 20 ans11,714,4
VAN (€)-6 080 €-962 €19 658 €8 650 €
IP-0,30,00,80,4
TIR (%)1,6%3,8%10,7%7,6%
cas 7 :Pompe à chaleur géothermale – Maison avec puissance de référence de 15 kWTDR (années)> 20 ans6,13,58,911,0
VAN (€)335 €10 268 €26 812 €10 344 €8 175 €
IP0,02,45,51,10,7
TIR (%)4,5%20,6%34,9%13,6%10,6%
cas 8 :Production d’électricité solaire – Installation de 2 kWc (20 m²)TDR (années)non intégrés> 20 ansIntégrés :11,2
VAN (€)-2 251 €5 647 €
IP-0,20,6
TIR (%)1,7%9,9%
Economie d’énergie
cas 9 :Réhabilitation performante – Copropriété de 35 logementsTDR (années)19,116,111,918,0
VAN (€)17 342 €79 498 €196 242 €36 918 €
IP0,10,20,60,1
TIR (%)4,8%6,6%9,8%5,4%
cas 10 :Maison neuve dite « passive » – Maison de 150 m²TDR (années)21,518,411,813,913,9
VAN (€)9 801 €13 629 €38 441 €21 757 €21 757 €
IP0,50,61,81,01,0
TIR (%)6,8%7,9%12,6%10,2%10,2%

Tableau n°5 : Résultats financiers du scénario 3  / « Crise énergétique » (Cellules en grisé : cas non étudiés)

Cas-types considérésIndicateurs financiersgaz naturelfioulpropaneElectricité (var. 1)*Electricité (var. 2)**Chauffage urbain
Production d’énergie*variant 1 : chauffage hydraulique / **Variante 2 : résille électrique ou convecteurs
cas 1 :Chauffage au bois déchiqueté (projet individuel 25 kW)TDR (années)12,85,13,57,39,4
VAN (€)10 193 €19 982 €49 264 €19 946 €15 149 €
IP0,72,96,61,71,1
TIR (%)10,5%22,2%35,7%17,0%13,0%
cas 2 :Chauffage au bois déchiqueté (projet collectif de 50 kW)TDR (années)12,18,14,86,37,2
VAN (€)54 659 €81 336 €222 669 €111 190 €95 694 €
IP0,91,74,52,01,7
TIR (%)11,2%16,0%27,6%19,6%17,1%
cas 3 :Chauffage aux granulés de bois (projet individuel 15 kW)TDR (années)15,64,12,58,110,3
VAN (€)3 994 €12 766 €34 894 €10 936 €8 767 €
IP0,64,610,71,40,9
TIR (%)8,1%28,8%48,7%15,3%11,7%
cas 4 :Chauffage solaire (SSC) – Maison avec champ capteur de 12,8 m²TDR (années)18,616,610,513,2
VAN (€)882 €2 057 €10 435 €4 360 €
IP0,10,21,20,5
TIR (%)5,1%6,3%12,7%8,7%
cas 5 :Eau chaude solaire (CESI) – Maison avec champ capteur de 4,8 m²TDR (années)> 20 ans> 20 ans15,5> 20 ans> 20 ans
VAN (€)-1 146 €-831 €1 413 €-214 €-214 €
IP-0,3-0,20,4-0,1-0,1
TIR (%)0,9%1,8%7,5%3,7%3,7%
cas 6 :Eau chaude solaire collective – Immeuble de 30 logements avec champ capteur de 44,7 m²TDR (années)> 20 ans18,010,413,8
VAN (€)-633 €3 156 €30 175 €10 583 €
IP0,00,11,30,4
TIR (%)3,9%5,4%12,9%8,3%
cas 7 :Pompe à chaleur géothermale – Maison avec puissance de référence de 15 kWTDR (années)15,05,13,38,510,5
VAN (€)5 088 €13 860 €35 988 €12 030 €9 861 €
IP0,63,27,41,30,9
TIR (%)8,4%23,1%38,1%14,5%11,5%
cas 8 :Production d’électricité solaire – Installation de 2 kWc (20 m²)TDR (années)non intégrés> 20 ansIntégrés :11,2
VAN (€)-2 251 €5 647 €
IP-0,20,6
TIR (%)1,7%9,9%
Economie d’énergie
cas 9 :Réhabilitation performante – Copropriété de 35 logementsTDR (années)16,714,811,616,4
VAN (€)83 522 €129 519 €219 713 €81 587 €
IP0,30,40,70,3
TIR (%)6,5%7,8%10,3%6,6%
cas 10 :Maison neuve dite « passive » – Maison de 150 m²TDR (années)18,616,710,713,413,4
VAN (€)19 520 €20 345 €57 197 €24 645 €24 645 €
IP0,91,02,71,21,2
TIR (%)8,5%9,1%14,4%10,6%10,6%

2.4 – Efficacité « effet de serre » des projets et de l’euro investi

a) Performances environnementales

Performances environnementalesL’efficacité « effet de serre » d’un projet donné se traduit par la quantité de carbone fossile que ce projet évite d’émettre dans l’atmosphère sur sa durée de vie (rappel : 20 ans en général, sauf 30 ans dans le cas de la maison passive.

L’unité retenue est la tonne de CO2. Le contenu CO2 du kWh pour chaque énergie conventionnelle substituée a été indiqué plus haut.

Pour une même quantité d’énergie substituée, la quantité de carbone fossile non émise sera bien sûr différente selon le contenu en carbone de chaque énergie.

Ainsi, dans tous les cas-types étudiés, la référence fioul permet d’éviter plus de carbone fossile que la référence gaz naturel ou électricité.

Le tableau n°6 : (page suivante) récapitule les chiffres issus des simulations.

Dans le cas des projets individuels de production d’énergies renouvelables, les meilleures performances environnementales sont obtenues par les projets bois-énergie (cas 1 et 3) et PAC géothermale (cas 7) : entre 90 et 150 tonnes de CO2 évitées par installation selon le type d’énergie substitué.

La valeur la plus élevée concerne le fioul (153 tonnes évitées sur 20 ans) et la plus faible l’électricité (90 tonnes évitées sur 20 ans). Les projets solaires sont moins performants car ils ne substituent qu’une partie des besoins de chaleur.

Ainsi le chauffage solaire (cas 4/ SSC) évite entre 25 et 42 tonnes d’émission de CO2 par installation selon les énergies, et le chauffe-eau solaire individuel (cas 5) entre 7 et 11 tonnes de CO2.

La production d’électricité solaire (cas 8) est très peu efficace sur le plan environnemental car elle ne permet d’éviter l’émission que de 3 tonnes de CO2 environ sur 20 ans par installation.

Les projets collectifs portent sur des quantités d’énergie plus importantes de sorte que les quantités de carbone fossile évitées par projet sont évidemment  plus importantes : entre 430 et 720 tonnes de CO2 sur 20 ans pour un chauffage collectif au bois déchiqueté (cas 2), et entre 80 et 135 tonnes de CO2 pour de l’eau chaude solaire collective (Cas 6).

Enfin, les projets d’économies d’énergie présentent des performances environnementales intermédiaires entre les projets bois-énergie et solaires. Ainsi la maison passive (cas 10) évite l’émission de 85 à 142 t CO2 fossile sur 30 ans, soit 57 à 84 t sur 20 ans, selon les énergies substituées.

La réhabilitation performante (cas 9 : copropriété de 35 logements) évite l’émission de 874 à 1 638 tonnes de CO2 sur 20 ans. Ce chiffre est important en raison des quantités élevées de kWh économisés (273 000 kWh/an, après travaux).

b) Efficacité à l’euro investi

Le montant brut de l’investissement (avant subvention) est exprimé sur la quantité de carbone fossile évitée sur la durée de vie du projet. Les effets de taille sont alors gommés, ce qui facilite la comparaison entre les projets.

Les projets bois-énergie et PAC géothermale sont les plus efficaces, avec un ratio cependant assez large compris entre 100 et 270 €/t CO2. Dans la fourchette basse se situent les projets collectifs (cas 2) et les projets substituant le fioul, ce qui est logique vu son fort contenu CO2, et dans la fourchette haute les projets substituant l’électricité.

Les projets économie d’énergie (cas 9 et 10) se situent dans les mêmes ratios : 210 à 280 €/t CO2.

Les projets de production d’eau chaude solaire viennent en troisième position avec des ratios plus défavorables : fourchette comprise entre 320 et 1 000 €/t CO2 environ.

Les meilleurs ratios sont obtenus par les projets collectifs (cas 6/ fourchette de 320 à 530 €/t CO2) et les plus mauvais par les projets individuels portant sur la seule eau chaude sanitaire (cas 5_CESI/ fourchette de 585 à 976 €/t CO2 ).

Enfin, en quatrième position, la production d’électricité solaire présente le ratio le plus élevé avec 5 490 €/t CO2 évitée.

A titre de comparaison, les gros projets de chaufferie-bois – par exemple la centrale de la Villeneuve à Grenoble – présentent des ratios infiniment plus faibles, de l’ordre de 20 €/t CO2 sur 15 ans.

Ces grands projets permettent en effet une meilleure efficacité technico-économique du service rendu (kWh délivré), avantage qui se répercute sur le ratio [€ investi /t CO2 évitée]. Cette remarque permet de relativiser les diverses performances observées sur les projets individuels.

Tableau n°6 : Efficacité « effet de serre » des projets et de l’euro investi

(cellules en grisé : cas non étudiés)

Cas-types considérésIndicateur d’efficacitégaz naturelfioulpropaneElectricité (var. 1)*Electricité (var. 2)**Chauffage urbain
Production d’énergie*variante 1 : chauffage hydraulique / **Variante 2 : résille électrique ou convecteurs
cas 1 :Chauffage au bois déchiquetét CO2 sur 20 ans117,30153,00117,3091,8091,80
€ / t CO2 évitée206,86158,59206,86264,32264,32
cas 2 :Chauffage collectif au bois déchiquetét CO2 sur 20 ans552,00720,00552,00432,00432,00
€ / t CO2 évitée133,79102,57133,79170,95170,95
cas 3 :Chauffage aux granulés de boist CO2 sur 20 ans89,70117,0089,7070,2070,20
€ / t CO2 évitée205,82157,80205,82263,00263,00
cas 4 :Chauffage solaire (SSC)t CO2 sur 20 ans31,8841,5831,8824,95
€ / t CO2 évitée520,00398,67520,00664,44
cas 5 :Eau chaude solaire (CESI)t CO2 sur 20 ans8,6511,278,656,746,74
€ / t CO2 évitée761,18584,16761,18976,85976,85
cas 6 :Eau chaude solaire collectivet CO2 sur 20 ans102,8134,1102,880,5
€ / t CO2 évitée416,00318,93416,00531,56
cas 7 :Pompe à chaleur géothermalet CO2 sur 20 ans89,70117,0089,7070,2070,20
€ / t CO2 évitée213,33163,56213,33272,59272,59
cas 8 :Production d’électricité solairet CO2 sur 20 ans3,26
€ / t CO2 évitée5 490,25
Economie d’énergie
cas 9 :Réhabilitation performantet CO2 sur 20 ans1 2561 638983874
€ / t CO2 évitée362,32277,78462,96520,83
cas 10 :Maison neuve dite « passive »t CO2 sur 20 ans10914210985109
€ / t CO2 évitée276,05211,64276,05352,73276,05

 

Pour citer ce mémoire (mémoire de master, thèse, PFE,...) :
Université 🏫: soutenu à l’Institut d’Administration des Entreprises de Grenoble (IAE Grenoble)
Auteur·trice·s 🎓:
Jacques WIART

Jacques WIART
Année de soutenance 📅: Etude réalisée dans le cadre d’un master - Octobre 2008
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