Les scientifiques ont utilisé des modèles open source pour simuler des scénarios de déploiement de pompes à chaleur pour l'année 2030. Des investissements supplémentaires d'environ 54 GW à 57 GW de capacité solaire photovoltaïque dans une solution à moindre coût permettraient l'installation de 10 millions de pompes à chaleur d'ici la fin de la décennie.
Production d'électricité par source
Image : Institut allemand de recherche économique (DIW Berlin), Communications Earth & Environment, CC BY 4.0
Des chercheurs de l’Institut allemand de recherche économique (DIW Berlin) ont analysé différents scénarios de développement des pompes à chaleur décentralisées en Allemagne d’ici 2030. Ils se sont concentrés sur le rôle du stockage tampon de chaleur dans la réduction des besoins en électricité et sur l’effet des différentes méthodes de production d’électricité sur les coûts, les investissements en capacité et les émissions. Ils ont constaté que l’investissement dans le photovoltaïque peut accompagner de manière rentable le déploiement des pompes à chaleur.
« Dans notre analyse, nous utilisons le modèle open source TEASER d’expansion de capacité qui prend en compte la variabilité horaire de la production d’électricité renouvelable et de la demande de chaleur sur une année entière », explique l’équipe. « Il prend également en compte la charge électrique supplémentaire liée aux véhicules électriques et à la production d’hydrogène vert. À notre connaissance, une telle analyse n’a pas encore été réalisée. »
Dans le premier scénario testé, le scénario de référence, l’équipe a supposé 1.7 million de pompes à chaleur décentralisées en 2030, reflétant le parc de pompes à chaleur installé en Allemagne en 2024. Elle a également supposé un approvisionnement en chaleur de 24.7 TWh par an. Le scénario de déploiement lent a supposé que le nombre de pompes à chaleur atteindrait 3 millions d’ici 2030, installées exclusivement dans des maisons individuelles et bifamiliales construites entre 1995 et 2009. Dans ce cas, la chaleur fournie annuellement atteindrait 53.2 TWh.
Dans le scénario de déploiement gouvernemental, l'équipe a supposé que les objectifs officiels allemands de 6 millions de pompes à chaleur seraient atteints en 2030, couvrant la plupart des maisons individuelles et bifamiliales construites après 1995 et consommant 92.9 TWh par an. Enfin, ils ont suggéré un scénario rapide dans lequel 2 millions de pompes à chaleur seraient installées d'ici 10, fournissant 2030 TWh de chaleur. Dans ce scénario, les pompes à chaleur seraient installées dans davantage de maisons individuelles et bifamiliales, même dans les anciennes maisons construites avant 226.3 avec des normes d'efficacité énergétique très faibles.
« Dans tous les types de bâtiments, les pompes à chaleur à air représentent 80 % des pompes à chaleur installées et les pompes à chaleur géothermiques les 20 % restants », explique l’équipe. « La taille de stockage d’énergie supposée est exprimée en ratios énergie/électricité (E/P) allant de 0 à 168 h (0, 2, 6, 24 et 168 h). Dans cette terminologie, un stockage de chaleur avec un ratio E/P de 2 h a une capacité de stockage de chaleur totale qui équivaut à 2 h de la production de chaleur maximale de la pompe à chaleur. »
Pour le mix énergétique de la simulation, le groupe a plafonné les centrales au charbon et au fioul aux niveaux actuels. Les centrales au gaz, à cycle ouvert (OCGT) et à cycle combiné (CCGT) pourraient être développées au-delà des niveaux actuels. Sur la base des statistiques gouvernementales, les parcs éoliens terrestres ont été plafonnés à 115 GW et les parcs éoliens offshore à 30 GW. Les capacités du solaire photovoltaïque n'ont aucune limite.
« Nous estimons que l’extension du parc allemand de pompes à chaleur de 1.7 à 10 millions nécessiterait des investissements supplémentaires d’environ 54 à 57 GW de capacité photovoltaïque solaire dans une solution à moindre coût, en fonction de la quantité de stockage de chaleur disponible », ont déclaré les universitaires. « Pour un déploiement plus lent, qui permettrait néanmoins d’atteindre l’objectif du gouvernement allemand de 6 millions de pompes à chaleur d’ici 2030, des capacités photovoltaïques supplémentaires d’environ 4 à 8 GW sont nécessaires. »
Selon les chercheurs, le déploiement du gouvernement permettrait à l’Allemagne d’économiser entre 2.0 et 6.7 milliards d’euros par an par rapport au scénario de référence, en fonction des prix du gaz naturel, qui sont supposés se situer entre 50 et 150 euros/MWh. Dans le cas d’un déploiement rapide, les économies pourraient atteindre 27.1 milliards d’euros par an.
« L’introduction du stockage de chaleur avec un rapport E/P de 2 heures (h) réduit le besoin de capacités photovoltaïques solaires supplémentaires, par exemple 6 GW au lieu de 8 GW supplémentaires dans le déploiement gouvernemental par rapport à la référence », concluent les scientifiques. « De plus, le besoin de stockage par batterie est réduit d’environ 7 GW par rapport au cas sans stockage de chaleur dans le déploiement gouvernemental et de 5 GW par rapport à la référence. »
Leurs conclusions ont été présentées dans « Avantages pour le secteur de l’énergie des pompes à chaleur flexibles dans les scénarios 2030 », publié dans Communications Terre et environnement.
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Source à partir de magazine pv
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