Chapitre 11 : Calcul des Économies d’Énergie et Facteurs d’Ajustement

Calcul des Économies d’Énergie et Facteurs d’Ajustement

Vous abordez ici le cœur même de la Mesure et Vérification (M&V) : le calcul des économies d’énergie. Après avoir établi la ligne de base et collecté les données de la période de rapport, l’étape cruciale est de transformer ces données brutes en une estimation quantifiable et fiable des économies d’énergie réellement obtenues grâce au projet. Ce calcul ne se résume pas à une simple soustraction ; il nécessite une méthodologie rigoureuse et la prise en compte de facteurs d’ajustement pour isoler l’impact net des mesures d’efficacité énergétique. Explorons en profondeur les formules de calcul, les facteurs d’ajustement et les méthodes pour les intégrer dans l’évaluation des économies.

Principes Généraux du Calcul des Économies d’Énergie

Le principe fondamental du calcul des économies d’énergie en M&V est de comparer la consommation énergétique après projet (période de rapport) à ce qu’elle aurait été sans le projet (ligne de base ajustée). En termes simples :

Économies d’énergie = Consommation énergétique de la ligne de base ajustée – Consommation énergétique de la période de rapport

Cette formule générale se décline en différentes applications et formules plus spécifiques en fonction de l’option de M&V choisie et des types de données disponibles.

Points clés à retenir :

• Comparaison avec la Ligne de Base Ajustée : Il est crucial de comparer la consommation de la période de rapport non pas à la ligne de base brute, mais à la ligne de base ajustée. L’ajustement est indispensable pour tenir compte des variations de facteurs externes (climat, production, occupation, etc.) entre la période de référence et la période de rapport.
• Économies Nettes : Le but du calcul est d’obtenir des économies d’énergie nettes, c’est-à-dire les économies qui sont directement attribuables aux mesures d’efficacité énergétique, une fois que l’on a soustrait l’influence des facteurs externes.
• Différentes Formules Selon l’Option de M&V : Les formules de calcul varient selon l’option de M&V (Options A, B, C, D de l’IPMVP) choisie, en fonction du niveau de détail des mesures et des types de données collectées.

Formules de Calcul Courantes Selon l’Option de M&V (Principes)

Il n’existe pas de formules uniques et universelles pour le calcul des économies, car celles-ci doivent être adaptées à chaque projet et à l’option de M&V retenue. Cependant, on peut dégager des principes généraux et des types de formules couramment utilisés pour chaque option de l’IPMVP. Il est important de noter que les exemples ci-dessous illustrent les principes et peuvent nécessiter des adaptations spécifiques à chaque cas.

1. Option A (Paramètres Clés Ajustés)

• Principe : Calcul des économies basé sur la mesure des paramètres clés qui varient après projet, et estimation des autres paramètres.
• Formule Générale (Simplifiée) :

Économies = Σ [(Paramètre clé avant – Paramètre clé après) x Valeur estimée des autres paramètres]

où la somme Σ est réalisée sur les différents systèmes ou équipements concernés par le projet.

• Exemple (Remplacement d’éclairage) :

  Si le paramètre clé est la puissance électrique des luminaires (mesurée avant et après), et que les heures d’utilisation sont estimées (par exemple, valeurs par défaut ou estimations d’experts) :

  Économies annuelles (kWh) = (Puissance électrique avant – Puissance électrique après) x Heures d’utilisation annuelles estimées

• Ajustements : En Option A, les ajustements sont généralement moins systématiques et peuvent être limités aux facteurs les plus influents et les plus faciles à estimer, si nécessaire.

2. Option B (Mesure de Tous les Paramètres)

• Principe : Calcul des économies basé sur la mesure de tous les paramètres significatifs qui varient après projet.

• Formule Générale (Simplifiée) :

  Économies = Σ [(Paramètre avant – Paramètre après) x Valeur mesurée des autres paramètres pertinents]

  où la somme Σ est réalisée sur les différents systèmes ou équipements concernés par le projet et leurs paramètres associés.

• Exemple (Remplacement d’éclairage avec mesure des heures d’utilisation) :

  Si les paramètres mesurés sont la puissance électrique et les heures d’utilisation réelles (mesurées par capteurs de présence) :

  Économies annuelles (kWh) = Σ [(Puissance électrique avant – Puissance électrique après) x Heures d’utilisation mesurées pour chaque zone/type de luminaire]

  (La somme Σ est réalisée pour chaque zone ou type de luminaire si les mesures d’heures d’utilisation sont différenciées)

• Ajustements : En Option B, les ajustements peuvent être nécessaires si des facteurs externes (climat, etc.) influencent significativement la consommation des systèmes mesurés. Les ajustements seront basés sur des mesures ou des données collectées.

3. Option C (Installation Complète – Approche Utilitaire)

• Principe : Calcul des économies basé sur la comparaison de la consommation énergétique totale du bâtiment (données de facturation) entre la période de référence ajustée et la période de rapport.

• Formule Générale (Simplifiée) :

  Économies d’énergie = Consommation énergétique de la ligne de base ajustée – Consommation énergétique mesurée de la période de rapport

• Ajustements Climatiques (Essentiels en Option C) :

  L’ajustement climatique est crucial en Option C. Plusieurs méthodes existent :

  • Normalisation par Ratio de Degrés-Jours :

    Consommation ligne de base ajustée = Consommation ligne de base brute x (DJ de la période de rapport / DJ de la période de référence)

    où DJ représente les degrés-jours pertinents (DJC, DJR, ou une combinaison) pour le type d’énergie considéré (chauffage, refroidissement). Cette méthode est simple mais approximative.

  • Modèles de Régression Linéaire :

    Établir une relation entre la consommation de la ligne de base et les DJ (par exemple, régression linéaire de la consommation mensuelle en fonction des DJ mensuels). Utiliser ce modèle pour prédire la consommation qu’aurait eu le bâtiment pendant la période de rapport si les conditions climatiques avaient été celles de la période de référence.

    Économies = Consommation prédite (période de rapport, conditions climatiques de référence) – Consommation mesurée (période de rapport)

    Cette méthode est plus précise et robuste.

  • Modèles Plus Complexes : Des modèles de régression non-linéaires ou multivariées peuvent être utilisés pour des ajustements plus sophistiqués.

• Ajustements pour d’Autres Facteurs : En Option C, des ajustements pour les variations d’occupation, de production, ou d’autres facteurs pertinents peuvent également être nécessaires, en utilisant des méthodes similaires (ratios, régressions).

4. Option D (Simulation Calibrée)

• Principe : Calcul des économies basé sur la comparaison des résultats de simulations énergétiques calibrées pour les scénarios “Ligne de Base” et “Après Projet”.

• Formule Générale (Simplifiée) :

  Économies d’énergie = Consommation énergétique simulée “Ligne de Base” – Consommation énergétique simulée “Après Projet”

  Les simulations sont réalisées pour la période de rapport et avec les mêmes conditions climatiques et d’exploitation.

• Ajustements : En Option D, le concept d'”ajustement” est intégré dans le processus de simulation lui-même. Le modèle de simulation calibré reproduit fidèlement le comportement énergétique du bâtiment dans les conditions de la période de référence. Les simulations pour la période de rapport, réalisées avec ce modèle calibré, tiennent compte implicitement des facteurs qui influencent la consommation. Les ajustements “explicites” sont donc moins fréquents en Option D, mais la calibration du modèle est l’étape clé qui assure l’adéquation du modèle à la réalité et la prise en compte des facteurs influents. Des analyses de sensibilité et de validation du modèle sont essentielles.

Tableau Récapitulatif (Principes des Formules) :

Facteurs d’Ajustement et Méthodes d’Intégration

Les facteurs d’ajustement sont des éléments externes qui peuvent influencer la consommation énergétique du bâtiment ou de l’installation indépendamment des mesures d’efficacité énergétique mises en œuvre. Il est crucial de les identifier et de les prendre en compte dans le calcul des économies pour obtenir une évaluation précise.

Principaux facteurs d’ajustement :

1. Variations Climatiques : (Facteur le plus courant et souvent le plus significatif)

   • Impact : La température extérieure, l’ensoleillement, le vent, l’humidité influencent fortement la consommation de chauffage, de climatisation, et dans une moindre mesure, d’autres systèmes.
   • Indicateurs : Degrés-Jours de Chauffage (DJC) et Degrés-Jours de Refroidissement (DJR) (calculés par rapport à des températures de base).
   • Méthodes d’Ajustement :
     • Normalisation par Ratio de DJC/DJR : (Simple, approximatif) Appliquer un ratio basé sur la variation des DJC/DJR entre les périodes.
     • Modèles de Régression Linéaire : (Plus précis et robuste) Établir une relation statistique entre la consommation et les DJC/DJR pendant la période de référence, puis utiliser ce modèle pour normaliser.
     • Modèles Plus Avancés : Régressions non-linéaires, modèles multivariés, modèles de simulation simplifiés (Option D simplifiée).
   • Données Nécessaires : Données météorologiques locales (température extérieure, idéalement aussi ensoleillement et humidité) pour les périodes de référence et de rapport.

2. Variations du Niveau de Production (Installations Industrielles, Agricoles) :

   • Impact : La consommation énergétique peut être fortement corrélée au niveau de production (quantité de produits fabriqués, surface cultivée, nombre d’animaux, etc.).
   • Indicateurs : Choisir des indicateurs de production pertinents et mesurables (unités produites, heures de fonctionnement des équipements de production, chiffres d’affaires, etc.).
   • Méthodes d’Ajustement :
     • Normalisation par Ratio de Production : Appliquer un ratio basé sur la variation de l’indicateur de production entre les périodes.
     • Modèles de Régression Linéaire : Établir une relation statistique entre la consommation et l’indicateur de production pendant la période de référence, puis utiliser ce modèle pour normaliser.
   • Données Nécessaires : Données historiques et actuelles de l’indicateur de production choisi.

3. Variations de l’Occupation (Bâtiments Tertiaires, Résidentiels) :

   • Impact : Le nombre et les horaires d’occupation peuvent influencer la consommation (éclairage, équipements, CVC, eau chaude sanitaire).
   • Indicateurs : Nombre d’occupants, taux d’occupation, données de pointage, enquêtes d’occupation, surface occupée.
   • Méthodes d’Ajustement :
     • Normalisation par Ratio d’Occupation : Appliquer un ratio basé sur la variation de l’indicateur d’occupation entre les périodes.
     • Modèles de Régression Linéaire : Établir une relation statistique entre la consommation et l’indicateur d’occupation pendant la période de référence, puis utiliser ce modèle pour normaliser.
   • Données Nécessaires : Données historiques et actuelles de l’indicateur d’occupation choisi.

4. Autres Facteurs Externes Spécifiques :

   • Exemples : Changements d’horaires d’exploitation, modifications des activités internes, introduction ou retrait d’équipements énergivores non liés au projet, etc.
   • Approche : Identifier les facteurs spécifiques à chaque projet qui peuvent avoir un impact significatif sur la consommation. Évaluer si des données mesurables et fiables sont disponibles pour ces facteurs. Développer des méthodes d’ajustement adaptées (souvent des approches spécifiques au cas par cas). Être prudent et conservateur avec les ajustements spécifiques, en les limitant aux facteurs clairement démontrés et mesurables.

Processus d’Intégration des Facteurs d’Ajustement dans les Calculs :

1. Identifier les Facteurs Pertinents : Analyser le projet, le bâtiment, son exploitation, et les données disponibles pour identifier les facteurs externes qui pourraient influencer significativement la consommation énergétique. Prioriser les facteurs les plus importants et les plus mesurables.
2. Choisir les Indicateurs Appropriés : Sélectionner des indicateurs mesurables et pertinents pour quantifier les variations des facteurs identifiés (DJC/DJR pour le climat, indicateurs de production, d’occupation, etc.).
3. Collecter les Données des Indicateurs : Collecter les données historiques et actuelles de ces indicateurs pour les périodes de référence et de rapport.
4. Choisir la Méthode d’Ajustement Adaptée : Sélectionner la méthode d’ajustement la plus appropriée en fonction de la nature des facteurs, de la complexité du projet, et des données disponibles (normalisation par ratio, régressions linéaires, modèles plus complexes).
5. Appliquer les Ajustements à la Ligne de Base : Réaliser les calculs d’ajustement selon la méthode choisie pour normaliser la ligne de base.
6. Calculer les Économies d’Énergie avec la Ligne de Base Ajustée : Utiliser la ligne de base ajustée dans la formule de calcul des économies (Consommation ligne de base ajustée – Consommation période de rapport).
7. Documenter Rigoureusement les Ajustements : Documenter en détail tous les ajustements réalisés, en précisant :
   • Les facteurs d’ajustement considérés et leur justification.
   • Les indicateurs utilisés et les sources des données.
   • Les méthodes d’ajustement choisies (formules, modèles).
   • Les calculs effectués et les résultats des ajustements.
   • Les hypothèses et les limites des ajustements.

Recommandations Importantes :

• Privilégier la Simplicité et la Transparence : Choisir des méthodes d’ajustement aussi simples que possible, tout en garantissant une précision suffisante. La transparence dans la méthodologie et la documentation est essentielle pour la crédibilité de la M&V.
• Être Conservateur : En cas d’incertitude sur le choix de la méthode d’ajustement ou sur l’ampleur de l’ajustement, il est préférable d’adopter une approche conservatrice, en minimisant les ajustements, afin d’éviter de surestimer les économies.
• Valider les Ajustements : Dans la mesure du possible, valider la pertinence des ajustements réalisés en analysant l’impact des facteurs externes sur la consommation énergétique et en comparant différentes méthodes d’ajustement.
• Documenter Tous les Détails : Une documentation exhaustive et rigoureuse de tous les aspects des calculs d’économies et des ajustements est indispensable pour la crédibilité et la vérifiabilité de la M&V.

En conclusion, le calcul des économies d’énergie est une étape cruciale qui va au-delà d’une simple soustraction. Il nécessite une compréhension approfondie des facteurs qui influencent la consommation énergétique, le choix de méthodes d’ajustement appropriées, et une application rigoureuse des formules de calcul. En intégrant correctement les facteurs d’ajustement, on obtient une estimation précise des économies nettes et réelles, ce qui est essentiel pour valider la performance des projets d’efficacité énergétique et maximiser leur valeur.