Bien comprendre la différence entre énergie primaire et énergie finale

L’énergie primaire : revenons à la source !

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L’énergie primaire correspond aux ressources que l’on puise dans la nature et que l’on transforme ensuite pour nos besoins.

Ses caractéristiques principales sont :

• sa disponibilité dans l’environnement
• sa capacité à être transformée ensuite pour des usages finaux
• elle peut être renouvelable (énergie solaire, éolienne, hydraulique, géothermique…) ou non (pétrole, gaz naturel…)

Concrètement, l’énergie primaire a longtemps été le bois, puis à partir de la fin du XIXème siècle le charbon, progressivement remplacé à partir de 1910 par le pétrole.

A partir de 1945, de nouvelles sources d’énergie sont venues contribuer à nos besoins en énergie primaire :  le gaz naturel, l’énergie hydraulique et le nucléaire notamment. On sait également de mieux en mieux exploiter l’énergie primaire solaire ou éolienne pour la transformer en électricité.

Ces énergies sont la base de notre niveau de vie actuel et de notre confort au quotidien. Cependant, l’accroissement très rapide des besoins en énergie a principalement reposé sur des sources primaires très carbonées (charbon et pétrole notamment). La combustion de ces énergies génère des émissions de gaz à effet de serre élevées qui ont à leur tour engendré les dérèglements climatiques que nous observons depuis une cinquantaine d’années.

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L’énergie finale : sur un plateau

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L’énergie finale est celle que nous consommons directement, par exemple, lorsque nous utilisons de l’électricité pour chauffer une maison ou alimenter un appareil.

Elle provient donc toujours d’une source d’énergie primaire, mais a été transformée et transportée pour servir un usage précis. Vu du consommateur, on peut dire que c’est l’énergie facturée sur son lieu final d’utilisation.

Il y a une perte importante de quantité d’énergie entre l’énergie finale et l'énergie primaire qui a été nécessaire à la production.

• Dans le cas du pétrole par exemple, on perd environ les deux tiers de cette énergie primaire lors de son extraction, son transport et sa transformation en carburant : nos usages finaux ne correspondent donc dans ce qu’à un tiers de l’énergie extraite initialement.
• De même, l’électricité n’est pas disponible dans la nature spontanément (on peut dire que c'est seulement une énergie finale), et on estime qu’il faut disposer initialement de 2,58 unités d’énergie primaire (par exemple gaz, charbon) pour utiliser au final 1 unité d’électricité.

C’est ce qu’on appelle coefficient de conversion, utilisé notamment dans les calculs du DPE (diagnostic de performance énergétique), pour estimer la consommation d’énergie primaire.

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💡 DPE : comment le calcule-t-on ?

La classe énergétique déterminée par le DPE (entre A et G) dépend de la somme des kilowattheures d’énergie primaire consommés par mètre carré et par an dans le logement. Le DPE estime et additionne les consommations du système de chauffage, de production d’eau chaude, du refroidissement éventuel, et des autres postes électriques (éclairage et électroménager).  Il s’exprime en kWh EP /(m².an).

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Energie primaire et énergie finale : sur laquelle agir ?

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Sans surprise, on répondra : les deux ! Chacune recouvre une réalité différente, et chacune a sa part dans les défis de maîtrise de la demande en énergie, indispensable pour limiter le dérèglement climatique.

Du côté de l’énergie primaire, on peut distinguer plusieurs leviers :

• orienter notre mix énergétique (la répartition des sources d’énergie primaire) vers les moins carbonées
• limiter les pertes énergétiques lors du transport et de la transformation, par exemple en valorisant l’énergie au cours de ces étapes ou en réduisant la distance de transport entre la source et la consommation

A l’autre bout de la chaîne, de nombreuses possibilités existent pour limiter la consommation d’énergie finale (et donc d’énergie primaire par extension) :

• efficacité énergétique des appareils et des véhicules
• pilotage intelligent du chauffage
• isolation thermique des bâtiments
• etc…

A mi-chemin entre les deux, l’utilisation de l'énergie fatale est une piste intéressante pour améliorer le coefficient de conversion, car on réduit l’énergie primaire nécessaire pour une même quantité d’énergie finale disponible. L’énergie fatale est l’énergie résiduelle produite lors de processus industriels mais qui n’est pas directement utilisée.

Quelques exemples courants de valorisation de l’énergie fatale :

• la chaleur dégagée par l’incinération des ordures ménagères peut être réutilisée dans les réseaux de chaleur des villes pour chauffer l’eau des piscines, des hôpitaux etc.
• dans les voitures électriques récentes, la chaleur fatale générée lors des freinages est récupérée et transformée en électricité, qui alimente donc la batterie

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Dans un contexte où le numérique nécessite de plus en plus de calculs, les data centers représentent un potentiel d’énergie fatale important, encore sous-exploité. En effet, les calculs informatiques dégagent de la chaleur (on peut facilement le constater en posant la main sur son ordinateur après une bonne session de travail !), comme la plupart des tâches électriques. Or dans la plupart des cas, cette chaleur involontaire n’est pas utilisée : au contraire, on a besoin de rafraichir les data centers… en utilisant encore de l’énergie ! Il existe donc un potentiel important en exploitant cette chaleur dégagée.

Une des manières de l’utiliser est d’équiper les radiateurs de cartes informatiques réalisant les calculs, comme un mini data center décentralisé. Ces derniers génèrent une chaleur qui est directement utilisée sur place pour le chauffage de bâtiments résidentiels : c’est le principe du radiateur numérique. Bonne nouvelle, les radiateurs numériques, grâce à cette récupération de chaleur, possèdent d’excellents scores dans le calcul de l’indicateur CEP (coefficient d’énergie primaire) et CEP nr (coefficent d’énergie primaire non renouvelable), utilisé dans la RE2020 (réglementation environnementale 2020). Ils sont donc une piste très prometteuse pour se conformer à la réglementation ambitieuse des bâtiments qui vise à réduire leur impact énergétique.

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