Réchauffement climatique anthropique

Préparation et insertion des données

Les installations de climatisation du canton de Genève

Les requêtes d’autorisations du Service cantonal de l’énergie
Les installations de climatisation dans le canton de Genève sont définies dans l’article 6 de la loi cantonale sur l’énergie :
Art. 6 Définitions

Installation de climatisation

13 On entend par installation de climatisation une installation utilisée pour évacuer des charges thermiques comprenant des machines frigorifiques à compression de vapeur ou à sorption.
Installation de climatisation de confort
14 On entend par installation de climatisation de confort une installation qui sert à améliorer le confort thermique.
Ces installations doivent faire l’objet de requêtes auprès du Service cantonal de l’énergie (ScanE), tel qu’il est stipulé dans l’article 22B al 1. de cette même loi. Le ScanE se place dans la « perspective d’un développement durable » et a « pour mission :
de modérer/optimiser la consommation énergétique dans le canton de Genève ;
d’encourager la production et l’utilisation d’énergie renouvelable se substituant à l’énergie nucléaire et aux énergies fossiles » (ScanE, 2011).
De ce fait, les installations de climatisation ne seront autorisées que si « des mesures constructives » ou des « mesures d’exploitation » ne suffisent pas et doivent être les plus économes en énergie (Canton de Genève, 2002) (art 22 B, al 2-5).
Art. 22B(10) Climatisation

Autorisation

1 Le montage, la modification ou le renouvellement d’installations de climatisation de confort sont soumis à autorisation de l’autorité compétente.
2 L’autorisation peut être accordée si les conditions suivantes sont réunies :
a) le besoin de climatisation est démontré conformément à l’alinéa 3 ci-dessous;
b) une partie des rejets de chaleur est valorisée conformément à l’article 22C de la présente loi;
c) l’eau de refroidissement est valorisée à sa sortie si l’installation est alimentée par le réseau d’eau potable;
d) l’installation respecte les prescriptions énergétiques définies par le règlement dans les domaines régis par l’article 14, alinéa 1, de la présente loi.
3 Le besoin de climatiser est établi si, malgré le respect des prescriptions énergétiques définies parle règlement dans les domaines régis par l’article 14, alinéa 1,de la présente loi, des conditions de confort thermique ne sont pas garanties.
4 L’autorisation peut également être accordée dans des cas fixés par le règlement pour les bâtiments conformes à un standard de haute performance énergétique, ainsi que pour les installations dont les rejets de chaleur sont valorisés pour l’essentiel.

Déclaration de conformité

5 Le propriétaire d’une installation de climatisation non soumise à autorisation remet à l’autorité compétente avant le début des travaux une déclaration attestan la conformité de l’installation aux prescriptions fixées par l’article 22C ainsi que par le règlement dans les domaines régis par l’article 14, alinéa 1, de la présente loi.
Les requêtes d’autorisation sont traitées par la Commission de climatisation du ScanE (Hollmuller et al, non publié). Depuis le milieu des années 2000, ce sont les entreprises souhaitant mettre en place une installation de climatisation qui remplissent le « formulaire E5 » intitulé « preuve du besoin pour réfrigération/ humidification » (Annexe 1). Ce recensement concerne uniquement les installations de « froid positif », celles permettant d’atteindre un confort thermique, et non de « froid négatif » définies pour les chambres commerciales et industrielles (Ibid).
Une procédure d’autorisation existe également au niveau fédéral est requise par l’OFEV depuis juillet 2003 pour « les installations de refroidissement, de climatisation et de pompes à chaleur contenant plus de 3 kg de fluides frigorigènes stables dans l’air » (Hollmuller et al, non publié ; Etat de Genève, 201). Cette procédure est appliquée à Genève par l’Inspecteur des produits chimiques et reportée dans la base de données du Service du pharmacien cantonal (SPC) qui comprend 67% d’installations de climatisation, 30% d’installations de froid commercial et 3% de froid industriel (Hollmuller et al, non publié). Le nombre de requêtes pour les installations de climatisation effectuées auprès du SPC et du ScanE correspondent à 5% près (Ibid).
Il est estimé d’après le ScanE qu’entre 50 et 60% des installations de climatisation n’ont pas été déclarées (principalement les installations individuelles) et donc pas recensés dans la base de données, qui comprend 940 requêtes( Ibid) (Annexe 2). La procédure de demande d’autorisation étant jugée trop complexe, ceci expliquerait le déficit de déclaration des installations de climatisation. Cependant, cette même institution pense qu’il s’agirait majoritairement de petites installations de climatisation (10 à 15 % de la demande en puissance thermique), représentant une consommation énergétique relativement faible par rapport aux installations ayant fait l’objet de requêtes (Réunion groupe Energie, 23.03.11).
Par ailleurs, les fiches techniques recueillies par le ScanE ont l’inconvénient de présenter la puissance annoncée (a priori) d’une installation de climatisation et non sa puissance déclarée(a posteriori). Il est donc probable que la puissance déclarée s’avère être inférieure ou supérieure à la puissance annoncée suite à des modifications entre le moment où la requête a été effectuée et l’installation (Hollmuller et al, non publié). Il se peut également que certaines installation de climatisation fût mises hors service depuis un certain temps, surtout pour les plus anciennes, ou encore que les fiches de synthèse n’aient pas pris en compte l’ensemble des dossiers de requêtes d’instalations (Ibid).

La base de données de l’Université de Genève

Une base de données fut créée par le groupe Energiede l’Institut des Sciences de l’Environnement (cf. Vincent Sastre) afin de recenser dans un fichier Excel les installations de climatisation des entreprises mises en place entre 1980 et 2009. Ce recensement s’est effectué à partir de fiches de synthèse des requêtes d’autorisation et des formulaires E5 décrits précédemment, à l’exception de la typologie des installations, estimée d’après l’emplacement et l’usage des installations au sein des entreprises.
Le fichier Excel compile différentes données physiques concernant les installations de climatisation, soit :
Les données de base
l’année de mise en place ;
le numérode recensement auprès du ScanE ; le nom de l’entreprise / l’immeuble ;
l’adresse ;
la commune ;
l’IDPADR (l’identifiant de l’adresse, tiré d’après la base de données du SITG) ;
la puissance thermique (Pth en kWth) ;
la puissance électrique(Pel en kWel) ;
l’ énergie électrique(Eel en MWh) ;
la surface climatisée(Sclim en m2)
Les données déduites d’après les données de base
le coefficient de performance (COP, sans unité). Il est donné par le rapport entre la
puissance thermique et la puissance électrique (P / P ).
le nombre d’heures de fonctionnement nominal (à pleine puissance) (Nh, sans unité) ou le rapport entre l’énergie électrique et la puisance électrique (E / P ) ;
la puissance par mètre carré (Psurf en Wth/m2) soit le rapport entre la puissance thermique et la surface climatisée (P / S ) ;

Les données estimées d’après le type d’entreprise

la typologie déclarée ou présumée (cf. méthodologie) c’est-à-dire l’usage de l’installation de climatisation :
o Typologie 1 Administratif o Typologie 2 Banque
o Typologie 3 Commerce
o Typologie 4 Industrie /Artisanat o Typologie 5 Mixte
o Typologie 6Datacenter/ Télécommunications
o Typologie 7Exposition / Congrès
o Typologie 8 Hôtel / Restaurant o Typologie 9 Médical
o Typologie 10 Recherche / Enseignement o Typologie 11 Loisir
o Typologie 12 Résidentiel o Typologie 13 Divers
Il est à noter qu’il existe une ambigüité quant à l ’attribution d’une certaine typologie pour une installation de climatisation. En effet, « les requêtes concernant des bâtiments administratifs, avec une partie bureaux et une partie data center, ont été classés sous « administratif » ; les requêtes concernant spécifiquement un local informatique ont été classées sous « datacenter », même s’ils appartenaient à un bâtiment administratif » (Hollmuller et al, non publié).
Par ailleurs, une part non négligeable des données physiques des 940 installations déclarées ne furent pas complétées dans les fiches d’auteurs. Ainsi, 911 installations ont été retenues dans la base de données sur les 940 recensées initialement par le ScanE, par manque d’information sur la puissance thermique, caractéristique principale d’une installation de climatisation. Sur ces 911 requêtes, les autres données ont pu être complétées dans la base de données de la manière suivante (Hollmuller, 9 juin2011):
Il s’avère donc que la puissance électrique, l’énergie électrique annuelle et la surface climatisée ne peuvent directement servir à notre analyse sur les installations de climatisation. Il serait possible d’effectuer une extrapolation à partir de données connues concernant la puissance thermique et de la surface climatisée couverte par une installation donnée et d’en déduire ainsi la surface climatisée par une autre installation d’une puissance thermique donnée. Il serait également envisageable de déduire la puissance électrique à partir du COP et de la puissance thermique d’une installation, mais encore faut-il que le COP soit fourni dans les fiches d’auteur. Le même principe peut s’appliquer au calcul de l’énergie électrique à partir de la puissance électrique et du nombre d’heures de fonctionnement, mais ces données ne sont pas toujours disponibles. Par conséquent, près d’un quart des données sur la puissance électrique et la surface climatisée et un tiers desdonnées sur l’énergie électrique n’ont pas pu être complétées. Une reconstitution statistique pour ces données a été effectuée dans le cadre du projet « AlterClim » mais elle ne sera pas présentée dans ce travail, présentant trop d’incertitudes pour une cartographie adéquate (Hollmuller et al, non publié). Les adresses et la typologie ont cependant pu être en grande partie complétées, tel que nous l’expliquerons postérieurement.

Analyse de la base de données de l’Université de Genève

Grâce à notre base de données, nous pouvons confirm er la tendance actuelle d’augmentation de la demande en froid (Fig. 7). Plus spécifiquement depuis la fin des années 90, la croissance du nombre de requêtes concernantles installations de climatisation est de plus en plus rapide. Elle augmente particulièrement en 2004, probablement en raison de la canicule survenue l’année précédente et de la «simplification de la procédure d’autorisation » (Hollmuller et al, non publié). Le nombre de requêtatteint son maximum en 2006 puis baisse depuis 2008. En revanche, la puissance thermique ne suit pas une tendance particulière. Celle-ci est la plus élevée en 2000 en raison de deux installations de climatisation liées aux datacenters et centres de télécommunications (16,8et 18,4 MW).
Figure 7: Evolution du nombre de requêtes des installations de climatisation (Hollmuller et al, non publié)
Nous remarquons, à l’aide d’un graphique de répartition des puissances thermiques parmi les installations de climatisation recensées, que la majorité des installations (environ 650) possèdent une puissance thermique de moins de 1000 kW (Fig. 8, graphique du haut) (Hollmuller et al, non publié). Parmi celles-ci, les installations à plus de 50 kW représentent une part de 56 % par rapport à la fréquence totale pour 45 % de la puissance thermique totale, alors que celles à moins de 50 kW constituent 38 % des requêtes mais que 3 % de la puissance thermique totale (Fig. 8, graphique du bas). En revanche, les installations de plus de 1 MW ne représentent que 5% du nombre de requêtes mais 53% de la puissance thermique totale.
Figure 8: Répartition des puissances thermiques de climatisation sur tout le parc (g. bas) et sur la première tranche (0-1000 kW) (Hollmuller et al, non publié)
Notons également que cette évolution du nombre derequêtes s’est faite principalement en faveur des installations de climatisation destinées à un usage administratif (Fig. 9, graphique du haut). En effet, de plus en plus de bureaux font appel à ce type d’installation pour le confort des personnes travaillant dans ces entreprises. Le nombre de requêtes pour des installations liées aux typologies de commerces, de banques, d’hébergement hôtelier et de restauration, de datacenters et centres de télécommunications est notamment important (Fig. 9, graphique du bas). Le nombre de requêtes pour des usages liés à l’industrie et à l’artisanat ou à la médecine est moyen. En revanche, le nombre de requêtes liées aux typologies mixte, résidentiel, de loisirs, et diverses est faible et même très faible pour les typologies de recherche et d’enseignement ou encore d’exposition et congrès.

Table des matières

Introduction
Chapitre 1 : Partie théorique
Réchauffement climatique anthropique : Un impératif de changement de notre consommation énergétique
Économies d’électricité par un rafraîchissement de bâtiments grâce au lac Léman : vers une généralisation du modèle « Genève-Lac-Nations » ?
Les installations de climatisation du canton de Genève
Les requêtes d’autorisations du Service cantonal de l’énergie
La base de données de l’Université de Genève
Chapitre 2 : Méthodologie
Partie 1: Préparation et insertion des données
Partie 2: Cartographie thématique par plages de valeurs de variables statistiques (nombre d’installations, puissance thermique)
Partie 3 : Cartographie thématique par plages de valeurs d’une variable non statistique (typologie)
Partie 4 : Cartographie thématique par symbole d’une variable non statistique (typologie)
Partie 5 : Contrôle de qualité de la base de donnée
Chapitre 3 : Résultats et discussion
Partie 1: Préparation et insertion des données
Partie 2 : Cartographie thématique par plages de valeurs de variables statistiques (nombre d’installations, puissance thermique)
Partie 3 : Cartographie thématique par plages de valeurs d’une variable non statistique (typologie)
Partie 4 : Cartographie thématique par symbole d’une variable non statistique (typologie)
Conclusion
Acronymes
Bibliographie

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