Le carbone d'une installation

Une installation de génie climatique émet de trois façons : elle brûle du gaz, elle consomme une électricité produite ailleurs, elle laisse fuir son fluide frigorigène. Il faut y ajouter ce qu'ont coûté sa fabrication, son transport, son entretien et sa fin de vie. Ce chapitre compte ces postes en tonnes équivalent CO₂ par an sur deux installations du cours, le plateau de bureaux et la maison, avec des facteurs publics dont il donne la version. Le plateau émet 19,8 t par an, dont 61,2 % pour le gaz. Une pompe à chaleur en relève divise ce total par deux, pour 200 € la tonne évitée aux prix d'exemple. Tous les nombres viennent du modèle du cours.

80.1 Ce qu'on compte

Les émissions directes naissent dans l'installation : le CO₂ des chaudières, le fluide qui s'échappe d'un circuit. Les émissions indirectes liées à l'énergie naissent à la centrale qui produit l'électricité achetée. Le reste du cycle de vie comprend l'extraction et le transport du gaz avant le compteur (l'amont), la fabrication des machines, leur livraison, leur maintenance et leur fin de vie. Pour additionner des gaz différents, on les convertit en masse de CO₂ qui aurait le même effet sur le réchauffement en 100 ans : c'est le potentiel de réchauffement planétaire, PRP, et l'unité est le kilogramme équivalent CO₂. Chaque poste est une activité mesurée multipliée par un facteur d'émission.

E = Σ A_i · FE_i

Le GHG Protocol, protocole public d'entreprise du WRI et du WBCSD (édition révisée, complétée en 2015 par un guide du scope 2), découpe ces émissions en trois périmètres. Le scope 1 regroupe les émissions directes des sources possédées ou contrôlées : chaudières, fuites. Le scope 2 couvre la production de l'énergie achetée : électricité, chaleur ou froid de réseau ; l'amont de cette énergie et les pertes du réseau vont au scope 3. Le scope 3 recouvre tout le reste de la chaîne de valeur, dont l'amont des combustibles et les équipements achetés. L'ISO 14064-1:2018 range les mêmes émissions en six catégories : directes, indirectes liées à l'énergie importée, puis quatre catégories d'autres émissions indirectes (transports, produits achetés, produits vendus, autres). L'analyse du cycle de vie d'un produit suit l'ISO 14040 et l'ISO 14044 (éditions de 2006, amendées en 2017 et 2020). Règle de l'art : un chiffre de carbone s'annonce avec son périmètre et la version de ses facteurs. Sans eux, on ne peut le comparer à rien.

80.2 Le gaz naturel

La Base Empreinte de l'ADEME (Base Carbone V23.6, jeu de données ouvert lu le 26/10/2026) donne pour le gaz naturel, mix moyen 2022, 0,215 kg éq. CO₂ par kWh PCS. Ce total compte 0,181 kg pour la combustion et 0,0344 kg pour l'amont, soit 16,0 % : fuites de méthane, compression et transport. Sur PCI, la même ligne donne 0,239 kg/kWh.

La combustion se vérifie à la main. Une mole de méthane brûlée donne une mole de CO₂, soit 44,009 g, et libère 890,6 kJ sur PCS (chapitre 61). Le méthane pur émet donc 0,1779 kg/kWh PCS et 0,1974 kg/kWh PCI. La ligne de la base est 1,7 % plus haute, car le gaz du réseau n'est pas du méthane pur. Le compteur et la facture parlent en PCS : multiplier des kWh PCS par un facteur sur PCI surestime l'émission de 11 %. C'est une erreur fréquente des bilans de chaufferie.

La méthode de calcul de la RE2020 (arrêté du 4 août 2021, article 10, version en vigueur depuis le 15 avril 2022) retient 0,227 kg/kWh PCI pour le gaz des réseaux, soit 0,204 kg/kWh PCS, valeur de la ligne 2015 de la même base. C'est un facteur conventionnel, figé pour vérifier un bâtiment neuf. Un bilan d'exploitation prend la ligne courante.

80.3 L'électricité : quatre facteurs pour quatre questions

Un kWh électrique n'a pas un contenu en carbone unique : cela dépend de l'heure, de la saison et de la question posée. On distingue quatre facteurs.

La moyenne annuelle divise les émissions du parc par l'électricité consommée. La Base Empreinte donne 0,0519 kg/kWh pour 2024, en lissant les années 2021 à 2024, avec une incertitude de 10 %, et 0,058 pour 2023. Elle sert au bilan annuel d'un site : c'est le facteur des briques de la figure au repos.

Le facteur par usage attribue à chaque usage la production des heures où il consomme. Pour 2023, la base donne deux méthodes. La méthode moyenne donne 0,0645 kg/kWh pour le chauffage et 0,0542 pour la climatisation. La méthode saisonnalisée affecte au chauffage la production supplémentaire de l'hiver, plus thermique : 0,115 pour le chauffage, 1,78 fois la méthode moyenne, et 0,122 pour la climatisation, 2,25 fois. Elle sert à comparer des solutions qui déplacent des kWh vers l'hiver ou les pointes. Ces lignes portent une incertitude de 30 %.

Le facteur réglementaire de la RE2020 (même article 10) vaut 0,079 kg/kWh pour l'électricité de chauffage, 0,064 pour le refroidissement et 0,064 pour les autres usages, en énergie finale. Il sert à la conformité d'un bâtiment neuf, pas au bilan d'un bâtiment existant.

Le facteur marginal est celui du kWh supplémentaire, produit par la dernière centrale appelée. Il change d'heure en heure avec l'état du réseau européen, et aucune valeur officielle unique n'existe. Pour fixer un ordre de grandeur, le cours prend un cycle combiné au gaz de rendement électrique 0,55 sur PCI : (0,201 + 0,0382) / 0,55 = 0,435 kg/kWh, 8,4 fois la moyenne annuelle. C'est un calcul du chapitre, pas une valeur publiée ni une borne : une centrale au charbon appelée en marge émettrait davantage.

Le gaz émet par kWh 4,1 fois plus que l'électricité moyenne. Au facteur moyen, même un radiateur électrique, qui rend 1 kWh de chaleur par kWh, émet donc 4,1 fois moins qu'une chaudière idéale ; une pompe à chaleur creuse encore l'écart de son COP. La vraie question est le facteur à partir duquel elle cesserait de gagner. Règle de l'art : une décision qui fait passer des kWh du gaz à l'électricité se teste au moins sur la moyenne et sur un facteur saisonnalisé ou marginal. Si la conclusion change, on le dit. Le facteur d'équilibre, celui qui égalise les deux solutions, résume ce test en un nombre.

80.4 Les fluides frigorigènes

Le groupe d'eau glacée du plateau contient 14,4 kg de R32, soit 0,12 kg/kW pour 120 kW (chapitre 72). Le règlement (UE) 2024/573 (version du 20 février 2024, lue sur EUR-Lex) donne au HFC-32 un PRP de 675 sur 100 ans à son annexe I, et 2 690 sur 20 ans à titre informatif. Son annexe VI donne 0,02 au propane R290. La charge du groupe représente donc 9,72 t éq. CO₂ en réserve.

E_fuite = m · τ · PRP

Ici m est la charge en kg et τ le taux de fuite annuel. La Base Empreinte retient, pour un groupe d'eau glacée neuf à compresseur volumétrique de 50 à 350 kW, un taux de fuite annuel de 5 % et une perte de 30 % de la charge en fin de vie. Pour un climatiseur de type split, la perte en fin de vie monte à 85 %. Ces données datent de 2014 et portent 50 % d'incertitude. L'article 8 du règlement oblige l'exploitant à faire récupérer le fluide à la mise hors service, par du personnel certifié, puis à le faire recycler, régénérer ou détruire. Les contrôles d'étanchéité et leurs seuils relèvent du chapitre 72.

Exemple : 2 % contre 10 % de fuite sur le groupe du plateau

1. Le groupe consomme 17 826 kWh par an : 12 025 kWh pour le compresseur et 5 800 kWh d'auxiliaires, pour 62 712 kWh de froid produit. Au facteur moyen, il émet 0,93 t par an.
2. À 2 % de fuite, il perd 0,29 kg de R32 par an, soit 194 kg éq. CO₂ : 21 % de son électricité.
3. Au taux usuel de 5 %, 0,72 kg, soit 486 kg éq. CO₂ : 53 % de son électricité.
4. À 10 %, 1,44 kg, soit 972 kg éq. CO₂ : 105 % de son électricité. La fuite pèse alors plus que l'énergie de la machine.

Le TEWI, impact total équivalent sur le réchauffement, additionne sur la durée de vie n les fuites, la perte en fin de vie, avec une fraction récupérée α, et l'électricité. Son principe est décrit dans une annexe informative de l'EN 378-1 (méthode à vérifier sur le texte ; aucune valeur n'en est tirée).

TEWI = PRP · m · τ · n + PRP · m · (1 − α) + n · E_a · FE

Sur 20 ans, le groupe du plateau donne 9,72 t de fuites, 2,92 t de fin de vie et 18,50 t d'électricité, soit 31,1 t, dont 41 % d'émissions directes. Au facteur marginal d'exemple, le total monte à 167,7 t et la part directe tombe à 8 %. Avec une électricité peu carbonée, le fluide pèse lourd : l'étanchéité et le choix du fluide passent avant quelques points d'EER. Le TEWI ignore la fabrication de la machine, comptée à la section suivante.

80.5 La fabrication, le transport et la fin de vie

L'analyse du cycle de vie d'un équipement compte les matières, la fabrication, le transport, l'installation, l'usage et la fin de vie. Pour les équipements de génie climatique, le fabricant la publie dans un profil environnemental produit (PEP), établi selon l'ISO 14040 et l'ISO 14044 et des règles de catégorie de produit, et déposé dans la base nationale INIES. Quand aucun PEP n'existe, la RE2020 prend des données environnementales par défaut, volontairement pénalisantes. Pour un bilan d'exploitation sans PEP, il reste les ratios monétaires de la Base Empreinte : 273 kg éq. CO₂ par k€ HT pour les machines et équipements (2023), 317 pour les produits métalliques, 196 pour les services d'installation et de réparation. Leur incertitude vaut 80 % : ils donnent un ordre de grandeur, pas une mesure.

E_{fab, an} = (fourniture × ratio + pose × ratio_services) / n

L'émission de fabrication se paie une fois, à l'achat. Pour la comparer aux postes annuels, on l'amortit sur la durée de vie n (chapitre 78). Le groupe d'eau glacée, fourni pour 45 000 € d'exemple, pèse 12,3 t au ratio monétaire. Compté comme une tonne d'acier neuf (masse d'exemple), à 2 211 kg éq. CO₂ par tonne, il ne pèse que 2,2 t, 5,6 fois moins. Mais ce calcul ignore le cuivre, l'aluminium, l'électronique et l'usine : la vérité est entre les deux, et le PEP du fabricant la donne.

Pour le plateau, l'inventaire d'exemple compte 377 000 € de fournitures et de pose : chaudières, groupe et tour, centrale d'air neuf, hydraulique, ventilo-convecteurs, réseaux. Cela fait 96,7 t une fois, ou 3 726 kg par an amortis sur 15 à 40 ans selon l'équipement. La perte de R32 en fin de vie ajoute 146 kg par an. La maintenance, au contrat P2 d'exemple de 9 000 € par an, pèse 1 764 kg par an au ratio des services. La livraison de 20 t sur 500 km en camion articulé, à 0,0993 kg par t.km, ne coûte que 993 kg, une fois.

80.6 L'empilement du plateau

Exemple : le bilan annuel du plateau de 100 bureaux, année climatique normale

1. Gaz : 56 403 kWh PCS (chaufferie bien réglée, normales de Paris-Montsouris, le modèle commun du cours) × 0,215 = 12,1 t.
2. Électricité de la ventilation et des pompes : 11 392 kWh × 0,0519 = 0,59 t. Groupe d'eau glacée : 17 826 kWh, 0,93 t.
3. Fuites du groupe à 5 % : 0,49 t.
4. Fabrication et fin de vie amorties : 3,87 t. Transport et maintenance : 1,80 t.
5. Total : 19,8 t par an, soit 9,17 kg par m² et par an sur 2 160 m². Le gaz fait 61,2 %, la fabrication 19,6 %, l'électricité 7,7 %, les fuites 2,5 %.
6. Par périmètre : scope 1, 10,69 t (54,0 %) ; scope 2, 1,02 t (5,2 %), la combustion dans les centrales ; scope 3, 8,09 t (40,8 %), dont 1,92 t d'amont du gaz et 0,49 t d'amont et de pertes de l'électricité.

L'éclairage et la bureautique du même plateau, hors génie climatique, ajouteraient 4,78 t. Le gaz du socle est bas, 26,1 kWh PCS par m², car le modèle commun de la chaufferie ne compte que la transmission par la façade. Un bâtiment réel donnerait au gaz une part encore plus grande.

Sur le présentoir de la figure 80.1, chaque brique est un poste, à l'échelle de la règle graduée en tonnes par an. La colonne de gauche montre l'installation existante, celle de droite la variante. Les boutons choisissent l'installation et la variante, les curseurs le facteur de l'électricité et le taux de fuite. Le tableau donne la part de chaque poste, et la lecture l'écart et le prix implicite de la tonne évitée. La page refait le calcul du modèle du cours, contrôlé sur 150 points. La visite automatique reprend dix secondes après la dernière action.

80.7 Décarboner le plateau : une pompe à chaleur en relève

Exemple : une PAC air-eau au R290 en relève des chaudières

1. La PAC de 30 kW couvre la charge occupée à 0 °C (28,3 kW). Elle assure seule le chauffage les jours de moyenne supérieure à 0 °C, soit 217 jours, et condense à 48 °C pour suivre le départ des chaudières. Elle fournit 51 958 kWh avec un SCOP de 3,44, dégradation saisonnière du chapitre 48 comprise.
2. Elle évite 53 917 kWh PCS de gaz (95,6 %) et consomme 15 090 kWh d'électricité.
3. Le plateau passe de 19,8 à 9,74 t par an : 10,06 t évitées. La fabrication devient le premier poste, 44,4 % du nouveau total.
4. Coût annuel aux prix d'exemple (gaz 0,085 €/kWh PCS et électricité 0,17 €/kWh hors taxes, annuités à 4 %) : 2 528 € d'annuité et 1 500 € de maintenance, moins 4 583 € de gaz évité, plus 2 565 € d'électricité. Le surcoût vaut 2 017 € par an, soit 200 € par tonne évitée.
5. Avec le facteur saisonnalisé du chauffage, la PAC évite encore 9,11 t, à 221 €/t. Au facteur marginal d'exemple, elle n'évite plus que 4,28 t, à 471 €/t. Elle reste gagnante tant que l'électricité émet moins de 0,719 kg/kWh.
6. Le prix implicite dépend surtout des prix d'exemple. Gaz à 0,05 €/kWh : 388 €/t. Gaz à 0,12 €/kWh : 13 €/t. Électricité à 0,25 €/kWh : 320 €/t. Investissement doublé : 452 €/t. Taux de 8 % : 289 €/t.

Les deux autres variantes de la figure portent sur le fluide. Un groupe au R290, de même volume interne, contient 7,4 kg et a un EER de 5,376 au lieu de 5,215. À 5 % de fuite, il évite 0,526 t par an pour 1 222 €/t ; à 10 %, 1,01 t pour 603 €/t. Une détection permanente qui plafonne la fuite à 2 % évite 0,247 t à 5 % de fuite de référence, pour 3 264 €/t. Si le groupe fuit déjà moins de 2 %, elle n'évite rien.

80.8 La maison : chaudière ou pompe à chaleur

Exemple : la maison du cours sur le climat moyen

1. La chaudière à condensation brûle 7 067 kWh PCS pour 6 550 kWh de chaleur, soit 1,52 t. Avec la fabrication et l'entretien, le total atteint 1,62 t par an.
2. La PAC au R290 du chapitre 48 fournit la même chaleur avec 1 969 kWh d'électricité (SCOP 3,33), soit 102 kg au facteur moyen, 14,9 fois moins que le gaz. Total : 0,31 t par an, dont 54,4 % pour la fabrication.
3. Selon le facteur, la maison chauffée par la PAC émet 0,37 t avec le facteur de la RE2020, 0,44 t avec le facteur saisonnalisé et 1,08 t avec le marginal d'exemple. La chaudière ne repasse devant qu'au-delà de 0,717 kg/kWh, bien plus que le marginal d'exemple d'un cycle combiné (0,435).
4. Le surcoût annuel d'exemple vaut 62 €, soit 48 €/t. Le gaz à 0,05 €/kWh le porte à 237 €/t ; à 0,12 €/kWh, la PAC devient moins chère (−141 €/t). Investissement doublé : 451 €/t.
5. Une PAC au R32 de 1 kg, à 5 % de fuite, ajoute 34 kg par an de fuites et 34 kg de perte en fin de vie (85 %) : 0,38 t au total.

80.9 L'ordre des actions et le prix de la tonne évitée

La règle de l'art ordonne les actions en trois temps. D'abord la sobriété : réduire le besoin (consignes, horaires, chapitre 70). Puis l'efficacité : servir ce besoin avec moins d'énergie (rendement, réglage, récupération). Enfin la décarbonation : changer l'énergie ou le fluide. Cet ordre n'est pas moral. Un kWh qu'on ne consomme pas n'émet rien, quel que soit le facteur, et une PAC choisie après réduction du besoin est plus petite, donc moins chère et moins lourde à fabriquer. Pour classer des actions, on rapporte leur coût annuel à ce qu'elles évitent.

p = Δ(annuités + maintenance + énergie) / ΔE

Le prix implicite p s'exprime en euros par tonne évitée. Négatif, il signale une action qui rapporte de l'argent tout en évitant des émissions.

Exemple : l'optimiseur de relance de l'an 3 (chapitres 70 et 76)

1. En année normale, l'optimiseur économise 8 078 kWh PCS, soit 1,737 t par an. Sa fabrication, 6 000 € de pose au ratio des services sur 15 ans, en reprend 78 kg : 1,66 t nettes par an.
2. Son annuité à 4 % vaut 539,6 € par an, pour 686,6 € de gaz économisé. L'action rapporte de l'argent, soit −89 €/t.
3. Gaz à 0,05 €/kWh : 82 €/t. Investissement doublé : 237 €/t. Taux de 8 % : 9 €/t. Le signe change, l'ordre de grandeur reste bas.

Pour juger un prix implicite, on dispose d'une valeur publique de référence : la valeur de l'action pour le climat. Le rapport de la commission présidée par Alain Quinet, publié par France Stratégie le 20 mars 2025, la fixe à 256 €₂₀₂₃ par t éq. CO₂ en 2025. Elle croît de 3,2 % par an, le taux d'actualisation public, jusqu'en 2060 : 264 € en 2026, 300 € en 2030. Selon l'avis du 21 mai 2025 de son conseil scientifique, ce relèvement accompagne l'objectif de réduire de 50 % les émissions brutes entre 1990 et 2030, inscrit au projet de troisième stratégie nationale bas carbone. C'est une valeur socio-économique, pas un prix de marché ni une obligation. Elle répond à une seule question : à ce coût, la collectivité a-t-elle intérêt à l'action ?

Aux prix d'exemple, l'optimiseur (−89 €/t), la PAC de la maison (48 €/t) et la PAC en relève du plateau (200 €/t) passent sous cette valeur. Le groupe au R290 (1 222 €/t) et la détection permanente (3 264 €/t) la dépassent largement à 5 % de fuite. Même sur une machine qui fuit beaucoup, le groupe au R290 reste au-dessus (603 €/t à 10 % de fuite). La valeur est en euros de 2023 et les prix d'exemple en euros courants : l'écart d'inflation est petit devant la sensibilité aux prix de l'énergie.

À retenir

• Trois familles : directes (combustion, fuites), énergie achetée, reste du cycle de vie. Un chiffre s'annonce avec son périmètre (scopes 1, 2, 3) et la version de ses facteurs.
• Gaz : 0,215 kg/kWh PCS, dont 0,181 de combustion et 16,0 % d'amont. Un facteur PCI appliqué à des kWh PCS surestime de 11 %.
• Électricité : 0,0519 kg/kWh en moyenne 2024 ; 0,115 pour le chauffage en méthode saisonnalisée ; 0,079 conventionnel dans la RE2020 ; 0,435 en marginal d'exemple. Une décision gaz contre électricité se teste sur plusieurs facteurs.
• Fluide : m · τ · PRP. R32 : 675 ; R290 : 0,02. À 10 % de fuite, le groupe du plateau émet par ses fuites plus que par son électricité.
• Plateau : 19,8 t par an, 61,2 % de gaz. PAC en relève : 9,74 t, 200 €/t aux prix d'exemple, gagnante sous 0,719 kg/kWh.
• Maison : 1,62 t avec la chaudière, 0,31 t avec la PAC. Sobriété, puis efficacité, puis décarbonation ; un prix implicite se compare à la valeur de l'action pour le climat, 264 € en 2026.

Sources publiques : ADEME, Base Empreinte (Base Carbone V23.6), jeu de données ouvert lu le 26/10/2026, lignes 37133 et 37132 (gaz naturel 2022), 26621 (gaz naturel 2015), 43642 et 43273 (électricité, mix moyen 2024 et 2023), 43277, 43276, 43279 et 43278 (électricité 2023 par usage, méthodes moyenne et saisonnalisée), 14631, 14634 et 14608 (taux de fuite et de perte en fin de vie), 43355, 43425 et 43450 (ratios monétaires 2023), 26729 (acier), 43651 (camion articulé) ; arrêté du 4 août 2021 relatif à la méthode de calcul de la RE2020, article 10 (Légifrance, version en vigueur depuis le 15/04/2022, lue le 26/10/2026, paraphrasé) ; règlement (UE) 2024/573, annexes I et VI et article 8 (EUR-Lex, base Cellar, lu le 26/10/2026, paraphrasé) ; France Stratégie, rapport de la commission présidée par A. Quinet sur la valeur de l'action pour le climat (20/03/2025), et avis n° 2025-2 du conseil scientifique des méthodes d'évaluation socio-économique (21/05/2025) ; GHG Protocol (WRI, WBCSD), norme d'entreprise et guide du scope 2 (2015) ; ISO 14064-1:2018, ISO 14040:2006 et ISO 14044:2006 avec leurs amendements, nommées pour leur objet ; principe du TEWI (EN 378-1, annexe informative, à vérifier sur le texte) ; stœchiométrie du méthane et pouvoirs calorifiques du modèle commun du cours ; chapitres 48, 61, 70, 72, 76 et 78 du cours. Installations de référence : le modèle commun du cours, avec les modèles des chapitres 23, 48 et 72, importés par le modèle du cours, d'où viennent tous les nombres. Hypothèses d'exemple : inventaire, coûts et durées de vie des équipements, prix de l'énergie et taux d'actualisation, marginal d'un cycle combiné de rendement 0,55, PAC de relève de 30 kW seule au-dessus de 0 °C, distance de livraison, coûts de la détection et des fluides.