Trente ans de chauffage électrique : histoire d'une innovation mouvementée

Trente ans de chauffage électrique : histoire d'un innovation mouvementée


L'étude de cas proposée ici est la synthèse d'une étude réalisée par Jean Fretellière , et présentée dans le cadre des Entretiens Louis le Grand 2005 consacrés au thème "Les entreprises, acteurs de la recherche et de l'innovation". Le texte complet et le PowerPoint associés sont disponibles sur le site de l'Institut de l'entreprise .

Introduction

Au sortir de la 2nde guerre mondiale, les bâtiments français n'étaient pas tous chauffés. D'autre part, les systèmes de chauffage existants n'étaient pas de type "organisé", mais "réparti". Les pièces qui étaient chauffées avaient donc chacune un équipement dédié. Deux énergies cohabitaient dans le logement : le bois avec les cheminées (sans insert !) et les poêles pour le charbon.

Dans les décennies 1950 et 1960, le "chauffage central", premier mode de chauffage "organisé", apparaît. La production de chaleur – essentiellement des chaudières au fuel puis ultérieurement au gaz – est centralisée. Les pièces sont chauffées par des émetteurs à eau chaude (les radiateurs). Une régulation globale est possible. Le niveau de confort s'améliore considérablement.

Enfin, en 1971, à l'issue de neuf ans de travaux effectués par la direction de la recherche et développement (R&D) d'EDF, le chauffage électrique (CE) est commercialisé. Quel bilan peut-on tirer aujourd'hui ?

Nous verrons qu'en un peu plus de 30 ans, l'entreprise a dû relever trois défis majeurs. Nous expliquerons ensuite en quoi consiste ce chauffage d'un point de vue technique. Nous terminerons en montrant qu'historiquement son succès fut inégal.

Une question spécifique appelant des réponses innovantes

Du point de vue technico-économique, il a fallu dès le départ relever trois défis.

Le défi industriel

l'électricité se stocke mal, c'est l'un de ses principaux inconvénients. Le réseau doit être équilibré. A tout instant, la production doit être égale à la demande. Le parc de production est dimensionné pour la demande maximale prévisible, ce que l'on appelle "la pointe" Or, les kilowatts-heure (kWh) produits dans ce cas sont plus chers à fabriquer car ils font appel à des modes de production plus coûteux à base d'énergie fossile. Le chauffage étant un usage saisonnier, le chauffage électrique risquait d'augmenter la pointe hivernale. Il fallait limiter cet effet en adoptant une tarification plus élevée, et donc au moins en partie dissuasive, les jours de pointe et en favorisant l'usage du bois comme énergie complémentaire notamment dans le séjour. Une énergie ancienne et renouvelable a donc retrouvé une nouvelle jeunesse.

Le défi économique

La question était et est toujours actuellement : "Comment assurer, dans des conditions économiques acceptables pour le client, un chauffage performant avec une énergie dont le coût unitaire (par kWh facturé au client) est notablement plus élevé que celui des autres énergies ?". L'adoption d'un système décentralisé au niveau des pièces constitue une première réponse. Dans ce cas, il n'y a pas besoin de chaudière comme pour le gaz ou le fuel ce qui diminue fortement le coût de l'investissement. L'argent ainsi économisé peut donc être utilisé pour isoler correctement le logement (murs, ouvertures, plafond et plancher) et donc baisser les coûts de fonctionnement. On arrive ainsi à un coût global très compétitif, par rapport aux autres énergies, en particulier dans le neuf où l'isolation, intégrée dès le départ au bâti, coûte moins cher que dans l'ancien.

Le défi commercial

Le monopole de commercialisation d'EDF établi en 1945 avait une contrepartie, le principe de spécialité, qui peut se définir ainsi : l'entreprise ne pouvait pas commercialiser autre chose que de l'électricité. Elle ne pouvait pas, par exemple, fabriquer, commercialiser, ou installer des appareils de chauffage. Par ailleurs l'isolation est, comme nous venons de le voir, indispensable pour que le chauffage électrique fonctionne dans des conditions satisfaisantes notamment en termes de coûts. On parle d'ailleurs de chauffage électrique intégré (CEI) et plus largement de "système".

Dans ce contexte, il a fallu établir des partenariats avec les acteurs du monde de l'électricité et du bâtiment qu'on peut regrouper en quatre catégories :

  1. Les équipementiers, autrement dit les fabricants d'appareils de chauffage électrique, et les entreprises spécialisées dans les produits d'isolation des bâtiments : laine de verre, placoplâtre…
  2. Les prescripteurs (bureaux d'études, promoteurs, artisans) qui conçoivent les logements et les mettent en chantier
  3. Les installateurs de chauffage électrique et ceux qui réalisent l'isolation.
  4. Enfin, les organismes certificateurs car EDF participe à l'élaboration de la réglementation technique française qui fixe le niveau de qualité énergétique des logements neufs avec un l'objectif est double :
  • Veiller à ce que les performances demandées au bâti soient suffisamment fortes pour que le chauffage électrique ne soit pas installé dans de mauvaises conditions économiques
  • Eviter que les équipements du chauffage électrique, que nous allons présenter dans les lignes qui suivent, ne soient défavorisés par rapport ceux liés aux autres énergies.

Zoom sur quelques innovations associées au chauffage électrique

L'offre technique se décline sous forme d'un trio dont chaque élément correspond à une sensation de chaleur :

  • L'air pour les appareils utilisant l'air comme vecteur de chauffage
  • Le soleil pour les appareils rayonnants
  • La matière pour les appareils de type radiateurs.

Les premiers à s'être développés ont été les systèmes à air

Le plus connu et le plus ancien d'entre eux est naturellement le convecteur électrique. Son principe est simple : des résistances électriques sont installées dans un caisson métallique partiellement ouvert permettant de chauffer l'air de la pièce. L'air froid entre par le bas du convecteur, se réchauffe au contact des résistances nues et sort par la partie supérieure. La régulation des résistances est assurée par un thermostat intégré. L'air chaud se diffuse dans la pièce par convection naturelle (c'est à dire sans ventilateur). Le mode de transmission principal de la chaleur (convection) a donné son nom à l'émetteur : le convecteur.

La seconde famille est constituée par les émetteurs rayonnants (d'où la référence au soleil)

Le plus simple d'entre eux étant le panneau rayonnant. Il a été développé après le convecteur. Son principe consiste non pas à réchauffer de l'air qui transite le long de résistances classiques (filiformes), mais à chauffer une résistance en forme de plaque de grande surface qui va "rayonner". La transmission de la chaleur sous forme de rayonnement y est donc beaucoup plus importante que dans un convecteur classique. Là encore, c'est le mode de transmission de la chaleur favorisé qui a donné son nom à l'émetteur de chauffage.

La dernière famille fait appel à la "masse", donc à la matière

La masse contenue dans l'émetteur permet d'accumuler de la chaleur et de donner de l'inertie thermique au mode de chauffage. La transmission de chaleur est donc plus régulière et se rapproche du confort assuré par les systèmes centralisés à eau chaude (chaudière + radiateurs). Ce principe a été poussé à l'extrême avec les radiateurs à accumulation. Le but est de diminuer la facture du client en assurant son chauffage le jour grâce à des kWh moins chers car consommés la nuit (heures creuses). La nuit, les résistances – noyées dans un matériau réfractaire (par exemple des briques) – le réchauffent. Le matériau stocke la chaleur. La journée, les résistances ne fonctionnent plus (il n'y a donc pas de consommation), mais le matériau réfractaire diffuse lentement la chaleur accumulée. Ce mode de chauffage, très doux, est également très apprécié des utilisateurs. Sur le plan économique, il concilie les intérêts du client (réduction de la facture grâce à des consommations de kWh en heure creuse), et ceux de l'industriel car il limite les pointes de consommation liées au chauffage en reportant les consommations sur la nuit.

Les trois temps d'une histoire mouvementée

Une fois le principe mis au point, la diffusion du chauffage électrique a suivi un parcours mouvementé, à la fois du fait des circonstances (le choc pétrolier) et des modalités de son utilisation.

A partir de 1973 : un succès rapide que plusieurs raisons peuvent expliquer

Face au premier choc pétrolier, qui a des conséquences négatives du point de vue du  commerce extérieur et de l'indépendance énergétique, le gouvernement décide d'intensifier le programme électro-nucléaire et donc, indirectement, de développer le chauffage électrique.

La hausse du prix du fuel rend ce mode de chauffage beaucoup plus compétitif, notamment dans le neuf où comme nous l'avons vu précédemment, l'isolation est souvent meilleure.

C'est un système souple et facile à utiliser. Le chauffage électrique apparaît comme très moderne en particulier par rapport au fuel et à fortiori au charbon encore important à l'époque.

Les premières difficultés apparaissent au début des années 80

Du fait de la faiblesse du coût d'investissement lié aux convecteurs électriques, beaucoup s'équipent de chauffage électrique, mais sans adapter le bâtiment à ce mode de chauffage (c'est à dire sans isolation thermique). Ce mouvement est particulièrement net dans le secteur du locatif privé où les coûts d'investissement et de fonctionnement ne sont pas supportés par les mêmes acteurs. Les propriétaires qui font les travaux négligent la partie élevée de l'investissement que représente l'isolation thermique et laissent les futurs locataires assumer les coûts d'exploitation élevés qui en découlent. Les premiers utilisateurs mécontents de leur facture de chauffage électrique apparaissent.

Dans le neuf comme dans l'existant, il n'y a plus de contrôle de la qualité du chauffage électrique intégré par EDF. Le chauffage électrique intégré devient un simple chauffage électrique. Dans le même temps, le prix du gaz et du fuel a baissé de près de 30% par rapport à 1985. Le différentiel de coût "fossile-électricité" devient très favorable au fuel et au gaz. Allié à la mauvaise isolation thermique de certains logements chauffés à l'électricité, la relative cherté du kWh électrique dégrade encore la performance économique du chauffage électrique.

L'image du chauffage électrique devient mauvaise en termes de performance (énergétique et économique) et de confort. Les parts de marché dans la construction neuve se dégradent dès 1987. Les anciens locataires qui accèdent à la propriété, et qui ont connu le chauffage électrique précédemment, n'en veulent surtout pas.

A partir de 1996, un nouveau "souffle"grâce à "Vivrelec"

La reprise en main du marché décidée par l'entreprise devient visible en 1996 avec l'arrivée de l'offre EDF “Vivrélec” destinée au logement neuf et en 1998 à la rénovation.

La mobilisation du réseau commercial du marché "grand public" de l'entreprise est très importante. L'offre recouvrant une quantité variée de produits techniques, les forces commerciales sont réparties en deux groupes :

  1. Les négociateurs, commerciaux "purs" du marché "grand public" qui mettent en avant les qualités du chauffage électrique : propre, facile à utiliser et peu coûteux si le logement est bien isolé.
  2. Les "Experts Produits Electricité" (EPE), plus spécialisés dans l'aspect technologique des offres et qui interviennent dans les opérations les plus complexes sur le plan technique.

D'autre part, un retour d'expérience est organisé, des mesures sur le terrain sont réalisées pour vérifier les performances réelles des offres. Des témoignages de clients sont recueillis. Ceci permet de présenter des données précises pour montrer ce qu'on peut en tirer et éventuellement, quelles améliorations on peut apporter.

Un chauffage électrique intégré nécessite un investissement global relativement important, un financement est donc proposé en collaboration avec une institution financière.

Enfin, au-delà des commerciaux, c'est une grande partie de l'entreprise qui est mobilisée autour du chauffage électrique qui en 2002 se situait, en France, avec 13% de la consommation énergétique à la troisième place derrière le gaz et le fuel.

Aujourd'hui, l'offre Vivrélec continue d'évoluer avec en toile de fond un double contexte :

  • Sur le plan commercial, l'ouverture à la concurrence du marché des particuliers, qui en France est prévu pour le 1er Juillet 2007.
  • Sur le plan énergétique, le renforcement de la prise en compte et des politiques de Maîtrise de la Demande en Energie (MDE) pour limiter la hausse de son prix et lutter contre l'effet de serre générateur de réchauffement climatique.

Conclusion

Bien qu'une telle affirmation sonne aujourd'hui comme une évidence, l'histoire du chauffage électrique illustre combien la réussite d'une innovation ne dépend pas que de la qualité de l'idée initiale. L'adéquation par rapport au contexte du moment et la pertinence de l'accompagnement commercial au sens large sont également des conditions nécessaires de réussite.

Le développement du chauffage électrique intégré n'a pas échappé à cette règle. Ce point a même été renforcé en raison de la complexité du contexte – celui de l'énergie, qui est un produit industriel particulier – et de celui de la filière électrique, aux acteurs nombreux et complexes. De plus, l'impossibilité faite à EDF d'agir directement sur le plan commercial, a amené l'entreprise à développer des solutions très complètes autour de la promotion du chauffage électrique. Au centre de ces dispositifs, on retiendra le rôle clé des partenariats, dont la réussite est probablement le premier facteur de succès.

Aujourd'hui, la maîtrise de la demande en énergie redevient – même si c'est pour des raisons différentes de celles des années 1970 – une composante incontournable du paysage énergétique. La connaissance de la consommation d'énergie et des acteurs qui y sont associés est alors un atout pour la réussite des politiques énergétiques et celle des entreprises concernées. L'histoire du chauffage électrique intégré a donné un aperçu de la complexité de la demande en énergie. Comprendre les conditions de ses succès et de ses échecs permettra de mieux appréhender les défis qui nous attendent à court terme en matière d'efficacité énergétique.