Généralités

Les territoires engagés dans une démarche Plan Climat Air Energie Territorial (PCAET) ont besoin d’un diagnostic de la consommation d’énergie finale de leur territoire par grand secteur d’activité, par vecteur énergétique et par usage. Un historique sur plusieurs années permet de se comparer aux objectifs régionaux de maitrise de la consommation d’énergie.

Des données de consommations réelles sont disponibles en OpenData à une échelle géographique communale, voire infra-communale, mais elles ne permettent pas d’en tirer un bilan exhaustif des consommations finales d’énergie :

  • Ces données ne concernent pas les énergies diffuses : les livraisons de produits pétroliers ne sont disponibles qu’à l’échelle départementale tandis que les combustibles utilisés dans l’industrie ainsi que le bois énergie ne sont pas connus
  • La sectorisation résidentiel/tertiaire/industrie/agriculture n’est pas homogène entre les opérateurs gaziers et électriciens ;
  • L’historique des données gaz/électricité n’est pas fiable avant 2010
  • Les données réelles peuvent parfois présenter des « anomalies » liées par exemple à une régularisation de facture qui ne traduit pas toujours l’énergie réellement consommée sur une année civile. Ces données présentées comme réelles résultent toutefois d’estimations, tous les compteurs n’étant pas relevés au 31/12.

C’est pourquoi une modélisation complexe est nécessaire afin d’estimer pour chaque commune d’Auvergne-Rhône-Alpes les consommations finales d’énergie par secteur d’activités/vecteur énergétique/usage sur un historique remontant jusqu’à l’année 1990.

Approches bottom/up et top/down

La méthode privilégiée pour la réalisation d’un inventaire des consommations d’énergie est dite « bottom/up » : elle utilise dans la mesure du possible les données (activités, émissions) les plus fines disponibles à l’échelle infra-communale. Ces données sont ensuite agrégées à l’échelle communale préalablement au calcul des consommations d’énergie.

Lorsque les informations n’existent pas à une échelle fine, des données régionales sont désagrégées à l’échelle communale au moyen de clés de désagrégation connues pour l’ensemble des communes de la région (population, emplois…).

Estimation de la rigueur climatique pour les besoins en chauffage

Les consommations liées au chauffage sont pondérées selon la rigueur climatique de l’endroit considéré. Les degrés jours unifiés chauffagiste ont été utilisés pour quantifier la rigueur climatique à l’échelle communale selon les étapes suivantes :

  • Un découpage de la région Auvergne-Rhône-Alpes en 5 zones a été réalisé (carte ci-dessous), de sorte qu’à altitude équivalente, la rigueur climatique soit à peu près homogène sur une zone. Il s’agit notamment de traiter spécifiquement les vallées alpines et les territoires méridionaux. A chaque zone ont été attribués 2 ou 3 sites Météo-France de référence (certains sites d’altitude pouvant être communs à plusieurs zones).
  • Calcul du Degré Jour Unifié (DJU) chauffagiste base 18°C pour chaque station de référence et chaque année :
    • Evaluation de la température moyenne de chaque jour : Tmoy = (Tmin+Tmax) / 2
    • Calcul du DJU journalier :
      • Si Tmoy ≥ Seuil, alors DJU jour=0
      • Si Tmoy < Seuil, alors DJU jour= Seuil - Tmoy
    • Calcul du DJU annuel : DJU an = ∑ DJU jour
  • Détermination du DJU communal par interpolation linéaire entre les deux stations de référence selon l’altitude moyenne des zones habitées de chaque commune. Ce champ a été déterminé par croisement entre la couche population du Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l’Air (LCSQA) et un Modèle Numérique de Terrain.

Elaboration du bilan régional des consommations sectorielles d’énergie

L’élaboration d’un bilan régional des consommations d’énergie est une étape essentielle préalablement à une descente à l’échelle communale et aux calculs d’émissions de polluants locaux et de GES. Ce bilan est réalisé par année, grands secteurs consommateurs d’énergie et vecteurs énergétiques.

Les principales sources de données utilisées sont les suivantes :

  • Les consommations régionales par secteur et énergie sont fournies par le SDES pour les années antérieures à 2009 ;
  • De nombreuses données sont disponibles en OpenData grâce à l’article 179 de la LTECV et couvrent généralement les années postérieures à 2010 :
    • Echelle communale et IRIS pour gaz/élec par grands secteurs d’activités ;
    • Livraisons de chaleur/froid à l’échelle de chaque réseau de chaleur/froid ;
    • Livraisons départementales de carburants routiers/non routiers, de fioul domestique et GPL.
  • Les fournisseurs d’énergie membres de l’observatoire ORCAE Auvergne-Rhône-Alpes (en particulier ENEDIS, RTE, GrDF, GrtGAZ) fournissent des informations complémentaires à l’OpenData et/ou un historique plus conséquent :
    • Consommations des clients industriels
    • Sectorisation plus précise sur l’électricité : résidentiel, sous-secteurs de l’industrie…
  • Les enquêtes de l’INSEE (EACEI et IAA) permettent d’avoir des informations sur une grande partie du secteur de l’industrie : consommations détaillées par sous-secteurs, énergies (dont fioul lourds et combustibles minéraux solides).
  • Les enquêtes RICA (AGRESTE) apportent des informations précieuses dans le secteur de l’agriculture ;
  • Certaines études du CEREN permettent également d’évaluer à l’échelle régionale les consommations de certaines branches tertiaires : datacenters, grands centres de recherche, entrepôts frigorifiques…
  • La BDREP permet d’avoir une connaissance précise sur les consommations annuelles d’énergie des établissements industriels soumis à déclaration de leurs émissions et consommations d’énergie (hors électricité). Les informations sont disponibles depuis 2007 ;
  • Concernant la biomasse, plusieurs sources de données sont utilisées :
    • Enquêtes nationales de l’ADEME (évolutions interannuelles)
    • Enquêtes régionales du CEREN (structure du parc d’appareils, consommations régionales)
    • Enquête régionale FIBOIS AuRA permettant une estimation régionale des consommations de granulés

Fioul domestique FOD

En dehors des secteurs résidentiel/tertiaire, industrie et agriculture, le fioul domestique est utilisé jusqu’en 2005 dans le transport ferroviaire et 2011 dans les autres transports non routiers : fluvial, engins agricoles et sylvicoles, Engins Mobiles Non Routiers (EMNR) dans l’Industrie (chariots élévateurs, engins de BTP…). Il est ensuite remplacé par le Gazole Non Routier (avec une phase transitoire Gazole pour le ferroviaire entre 2005 et 2011). Le schéma suivant précise les sources de données utilisées pour évaluer les consommations par secteur d’activités.

Les consommations des EMNR sont estimées selon une méthode bottom/up par le produit entre une donnée d’activité connue ou estimée à l’échelle communale et un facteur unitaire de consommation. A noter que le ratio 70%/30% affecté au solde résidentiel/tertiaire provient d’une hypothèse nationale prise par le SDES.

Gazole Non Routier GNR

L'utilisation du gazole non routier est obligatoire à partir du 1er mai 2011, à l'exception des engins agricoles pour lesquels l'obligation est fixée au 1er novembre 2011. Sur l’année transitoire 2011, il est considéré que les besoins sont couverts à 50% par du fioul domestique (FOD) et 50% par du GNR.

Les secteurs consommateurs de GNR sont les suivants :

  • Agriculture : engins agricoles et sylvicoles
  • Ferroviaire : locomotives diesel
  • Fluvial : fret et transport de passagers à l’exclusion du transport de plaisance
  • EMNR : industrie et BTP

Les consommations sectorisées sont reconstituées par méthode bottom/up, le solde étant affecté aux EMNR.

Gaz de Pétrole Liquéfié GPL

Les secteurs consommateurs de GPL sont les suivants :

  • Transport routier : essentielles voitures particulières ;
  • Agriculture : chauffage (locaux, serres) ;
  • Industrie : bâtiments et EMNR ;
  • Résidentiel/tertiaire : le solde est ventilé à 80% sur le résidentiel et 20% sur le tertiaire (ratio national du SDES).

Combustibles minéraux solides CMS

Cette classification regroupe le charbon et différentes formes de coke (houille, pétrole). Cette énergie est essentiellement utilisée dans l’industrie et très marginalement dans le résidentiel : en l’absence de données fiables sur le nombre de logements utilisant encore cette énergie, un taux de décroissance forfaitaire de 10% par an est utilisé sur le nombre de logements de 1999.

Carburants routiers

Les consommations de gazole et supercarburants sont estimées par bottom/up par le produit entre le nombre de véhicules.km parcourus sur la région et des facteurs unitaires de consommation (issus de la méthodologie européenne COPERT) dépendant du type de véhicule, de la cylindrée/PTAC, norme Euro, vitesse, voire rampe, charge…

Un contrôle de cohérence (et non un bouclage) est ensuite réalisé à l’échelle régionale entre les valeurs modélisées et les ventes de carburants, étant donné les limites d’interprétation de ces données (échanges transfrontaliers avec la Suisse, quantités livrées sur une région pouvant être distribuées sur une autre…).

Kérosène

Les livraisons régionales de kérosène diffusées par le SDES ne sont pas utilisées car le biais évoqué sur les carburants routiers est plus marqué sur ce combustible : par exemple aucune livraison de kérosène ne ressort sur l’ex-région Auvergne alors que plusieurs plateformes aéroportuaires (dont Clermont Auvergne) existent. La modélisation consiste à évaluer une consommation par plateforme aéroportuaire par bottom/up et de boucler ensuite sur les consommations modélisées par la DGAC, qui dispose de données plus détaillées notamment sur les parcs d’aéronefs.

Gaz

Les secteurs consommateurs de gaz naturel sont les suivants :

  • Agriculture : chauffage (locaux, serres) ;
  • Résidentiel : sectorisation fournie par le SDES et les données fournies en OpenData
  • Tertiaire : la sectorisation fournie par les opérateurs énergétiques n’est pas utilisée car le périmètre des activités n’est pas cohérent avec celui du CEREN sur lequel s’appuie la modélisation.
  • Industrie : la sectorisation fournie par les opérateurs énergétiques n’est pas utilisée car le périmètre des activités n’est pas cohérent avec celui des enquêtes EACEI/IAA.

C’est pourquoi, le bouclage énergétique est réalisé sur les activités tertiaire/industrie sur la base du solde (total-agriculture-résidentiel).

A noter que la contribution du transport routier (GNV) reste marginale dans le parc roulant actuel.

Electricité

Les secteurs consommateurs d’électricité sont les suivants :

  • Transport routier : véhicules électriques dont la proportion augmente fortement ces dernières années ;
  • Agriculture : chauffage ;
  • Résidentiel : sectorisation fournie par le SDES et les données fournies en OpenData
  • Tertiaire : au-delà des 8 branches d’activités définies par le CEREN, ce secteur couvre également des branches très consommatrices d’électricité : datacenters, grands centres de recherche, entrepôts frigorifiques… La sectorisation fournie par les opérateurs énergétiques n’est pas utilisée car le périmètre des activités n’est pas cohérent avec celui du CEREN sur lequel s’appuie la modélisation.
  • Industrie : la sectorisation fournie par les opérateurs énergétiques n’est pas utilisée car le périmètre des activités n’est pas cohérent avec celui des enquêtes EACEI/IAA.

C’est pourquoi, le bouclage énergétique est réalisé sur les activités tertiaire/industrie sur la base du solde (total-agriculture-résidentiel).

Bois énergie

Le bois énergie est essentiellement utilisé dans le résidentiel, mais aussi dans le secteur tertiaire et l’industrie. Les sources de données sont différenciées et complémentaires. Un ratio national est utilisé pour ventiler les consommations régionales de granulés entre les secteurs résidentiel et tertiaire.

Chaleur et Froid

Les livraisons de chaleur et froid sont disponibles en OpenData par réseau de chaleur et sous-secteurs livrés (résidentiel, tertiaire, industrie et agriculture) et sont complétées par d’autres sources (notamment AURA-EE) pour les réseaux non renseignés. L’agrégation de l’ensemble des données permet d’obtenir une valeur régionale.

Modélisation communale par macro secteurs d’activités

Résidentiel

Les consommations du secteur résidentiel proviennent :

  • Du chauffage des bâtiments selon l’énergie utilisée :
    • Bois bûche individuel : parc communal d’appareils de chauffage au bois qui ressort de l’enquête régionale 2017 et d’enquêtes locales, auxquelles on associe des consommations annuelles moyennes de bûches et granulés ;
    • Réseau de chaleur : livraisons de chaleur attribuées au secteur résidentiel, réparties sur les logements ayant déclaré cette énergie de chauffage ;
    • Autres énergies : enquêtes détail logements de l’INSEE associées à des consommations unitaires par énergie et usage.
  • Des autres usages associés aux bâtiments : eau chaude sanitaire, cuisson et usages spécifiques de l’électricité ;
  • De l’utilisation des engins de loisirs : évaluation d’un nombre d’appareils sur les maisons individuelles des résidences principales, associé à une durée annuelle de fonctionnement et une consommation horaire moyenne.

Tertiaire

Les consommations du secteur tertiaire proviennent :

  • Du chauffage des bâtiments selon l’énergie utilisée :
    • Réseau de chaleur : livraisons de chaleur attribuées au secteur tertiaire, réparties sur les bâtiments appropriés ;
    • Autres énergies : surfaces régionales chauffées pour chacune des huit branches réparties sur chaque commune (au prorata des emplois ou des élèves) puis associées à des consommations unitaires par énergie et usage :
      • Bureaux
      • Cafés Hôtels Restaurants
      • Commerces
      • Enseignement/Recherche
      • Santé
      • Habitat communautaire
      • Sport, culture et loisirs
      • Activités liées aux transports (logistique, transports en commun)
  • Des autres usages associés aux bâtiments : eau chaude sanitaire, cuisson et usages spécifiques de l’électricité ;
  • De l’utilisation de l’électricité pour d’autres branches :
    • Eclairage public
    • Consommations générales d’immeubles résidentiels et tertiaires
    • Entrepôts frigorifiques
    • Grands centres de recherche publics ou privés
    • Locaux de la défense nationale
    • Secteur des télécommunications
    • Secteur de l'eau
    • Secteur de l'édition
    • Datacenters
    • Remontées mécaniques des stations de ski

Les consommations de certains hôpitaux et grands centres de recherche sont directement issues de la BDREP ou des données RTE en OpenData.

Industrie manufacturière

Les consommations de l’industrie manufacturière sont évaluées selon plusieurs sources :

  • Pour les plus grosses industries, les consommations individualisées sont déduites de la BDREP et des données en Open Data fournies par RTE et GRTGAZ
  • Les consommations des autres entreprises sont déduites du solde entre les consommations régionales par sous-secteur et celles des grosses entreprises citées plus haut, ventilées à l’échelle communale au prorata des salariés.
  • Concernant les engins du BTP pour lesquels aucune statistique n’est disponible, la méthode du guide méthodologique du Pôle de Coordination des Inventaires Territoriaux (PCIT) est suivie.

Production et transformation d’énergie

Ce secteur, qui comprend essentiellement les centrales thermiques productrices d’électricité, la raffinerie de Feyzin et les réseaux de chaleur, n’est pas comptabilisé dans le bilan des consommations finales d’énergie afin de ne pas générer de doubles comptes avec l’énergie finale consommée par ailleurs : par exemple, les ventes de chaleur/froid produit par les réseaux de chaleur sont directement prises en compte dans les secteurs résidentiel, tertiaire, industrie manufacturière et agriculture.

Traitement des déchets

Les consommations finales d’énergie dans le traitement des déchets concernent :

  • Les UIOM non reliées à un réseau de chaleur : les informations sont issues de la BDREP ;
  • Les Stations d’épuration (STEP).

Agriculture et sylviculture

Les consommations du secteur agriculture/sylviculture sont évaluées pour les postes suivants :

  • Exploitations : chauffage (bâtiments, serres) et usages spécifiques de l’électricité par croisement entre exploitations communales et consommations régionales ;
  • Engins agricoles : consommations de carburant selon 17 types d’engins provenant des enquêtes décennales de l’AGRESTE ;
  • Engins sylvicoles : consommations de carburant selon 4 types d’engins dont la répartition communale est obtenue par croisement entre parc national d’engins, récoltes de bois à différentes échelles et surfaces forestières communales.

Transport routier

Les consommations du transport routier concernent l’ensemble des véhicules circulant sur la voie publique (voitures, véhicules utilitaires légers, poids-lourds, bus urbains, autocars et deux roues motorisés). Les volumes de trafic (Trafic Moyen Journalier Annuel TMJA) sont estimés sur le réseau structurant (autoroutes, nationales et majorité des départementales) et ventilés selon plus de 300 types détaillés de véhicules provenant du parc roulant national du CITEPA. Les consommations de carburant ou d’électricité sont estimées à partir de la source européenne COPERT, en tenant compte de la vitesse, des conditions météorologiques (pour le calcul des surconsommations à froid), de la rampe de la route…

Les consommations d’électricité des trolleybus sont également prises en compte à partir des données fournies par l’exploitant.

Autres transports

Transport ferroviaire

Le transport ferroviaire inclut :

  • la circulation des trains sur l’ensemble des voies ferrées
  • les transports en commun sur rail : métro, funiculaire et tramway.

Les consommations des trains sont obtenues par combinaison entre trafics par section et consommations unitaires appropriées, tandis que les consommations électriques des TCU sont généralement fournies par l’exploitant.

Transport aérien

Les consommations du transport aérien concernent :

  • Les aéronefs (cycle Landing Taking Off LTO en dessous de 3000 pieds, ainsi que la croisière)
  • D’autres activités sur le tarmac sont considérées sur la plateforme de Lyon St-Exupéry (négligées sur les autres plateformes) : engins de piste, APU…

22 plateformes sont considérées dans l’inventaire, les petits aérodromes ayant un poids négligeable et pour lesquels il est très difficile de collecter des informations fiables :

  • Annemasse
  • Annecy Haute-Savoie
  • Aubenas
  • Aurillac
  • Bourg-en-Bresse
  • Chambéry Aix-les-Bains
  • Clermont-Ferrand-Auvergne
  • Courchevel
  • Issoire-Le-Broc
  • Grenoble le Versoud
  • Grenoble Isère (St-Geoirs)
  • Le Puy-Loudes
  • Lyon Bron
  • Lyon-Corbas
  • Lyon St-Exupéry
  • Montélimar-Ancône
  • Moulins-Montbeugny
  • Roanne Renaison
  • Saint-Etienne Bouthéon
  • Valence Chabeuil
  • Vichy-Charmeil
  • Villefranche-Tarare

Le nombre de mouvements combiné à une consommation unitaire par type d’avion permet d’estimer les consommations en cycle LTO, auxquelles s’ajoute la consommation en croisière fournie par la modélisation TAARMAC de la DGAC.

Transport fluvial

Le transport fluvial concerne :

  • le trafic de marchandises sur l’axe Saône/Rhône
  • le trafic de passagers et bateaux de plaisance sur l’axe Saône/Rhône, le canal latéral de la Loire et le canal de Roanne à Digoin.

Les consommations sont obtenues en associant les trafics à des consommations unitaires appropriées.

Diffusion aux territoires des consommations finales d’energie

Bouclage énergétique ou cohérence des ordres de grandeur

Produits pétroliers : fioul domestique, GPL et carburants routiers

Bien que les livraisons effectuées par les raffineries et dépôts à l’échelle départementale soient diffusées par le MTES (à partir des informations fournies par le CPDP), l’écart entre livraisons et consommations peut s’avérer important : il est dû au fait que les livraisons du département ne correspondent pas nécessairement à ses consommations. Des revendeurs situés dans un département peuvent très bien avoir étendu leur zone de livraison au-delà des frontières départementales, c’est pourquoi :

  • Un bouclage est réalisé à l’échelle régionale pour FOD et GPL, ce qui permet de minimiser les effets évoqués ci-dessus
  • Une validation des ordres de grandeur est réalisée sur les carburants routiers pour lesquels une partie vendue sur le territoire peut être consommée ailleurs. Inversement dans les territoires frontaliers où le carburant est moins cher chez nos voisins, les livraisons pourront sous-estimer les quantités réellement consommées

Par ailleurs, le phénomène de stockage/déstockage par les consommateurs n’est actuellement pas considéré dans les guides méthodologiques mais pourrait faire l’objet d’un approfondissement (cas d’un hiver très froid où un consommateur va exceptionnellement remplir deux fois sa cuve sans pour autant tout consommer).

Kérosène

Une validation des ordres de grandeur est réalisée entre les livraisons régionales et les consommations estimées par la DGAC sur les plateformes régionales (considérées comme plus fiables, car aucune donnée de livraison n’est disponible sur l’ex-région Auvergne).

 

Gaz/électricité

Un bouclage est réalisé à l’échelle de l’EPCI (plutôt qu’à l’échelle communale) pour plusieurs raisons :

  • Cette échelle géographique est préconisée dans le guide PCIT relatif aux inventaires d’émissions de polluants locaux et de GES ;
  • A l’échelle communale, certaines consommations réelles peuvent ne pas être disponibles (par exemple lorsqu’elles sont soumises à l’ICS ou lorsque le nombre minimal de clients requis pour la diffusion n’est pas atteint), ce qui impliquerait un bouclage non homogène sur l’ensemble des communes de la région ;
  • La consommation « réelle » identifiée à l’échelle d’une commune ou d’un IRIS peut dans certains cas concerner l’IRIS ou la commune d’à côté : le bouclage communal pourrait dans certains cas dégrader la modélisation au lieu de l’améliorer. A l’échelle de l’EPCI, ces cas de figure sont beaucoup moins nombreux et ont été identifiés/rectifiés (concernent essentiellement des clients industriels) ;
  • La consommation présentée comme « réelle » ne doit pas être prise pour argent comptant : pas de relevé de tous les compteurs au 31/12 23h59, des régulations de facture l’année suivante qui pourraient induire une sous-estimation de la consommation l’année N et une surestimation l’année N+1. A l’échelle de l’EPCI, ces anomalies sont beaucoup moins perceptibles (compensation des « erreurs »).

La généralisation progressive des compteurs intelligents laisse toutefois entrevoir pour les prochaines années des améliorations dans la donnée réelle mise à disposition. La pertinence d’aller vers un bouclage à une échelle infra EPCI pourra donc se poser à moyen terme.

Chaleur/froid

Le bouclage est réalisé à partir des ventes de chaleur/froid déclarées par chaque réseau de chaleur.

Biomasse

Un bouclage est réalisé à l’échelle régionale.

Calcul à climat réel, diffusion à climat normalisé

Les consommations réelles ou livraisons utiles à la validation de la modélisation impliquent de modéliser d’abord la consommation à climat réel. La tendance évaluée sur les consommations à climat normalisé peut être interprétée en excluant la fluctuation de la rigueur climatique d’une année à l’autre (qui joue de façon significative sur les besoins en chauffage).

La normalisation des consommations réelles d’énergie est réalisée uniquement sur les besoins de chauffage :

  • Un DJU annuel moyenné sur les années 2000 à 2009 est calculé sur l’ensemble des sites de référence Météo-France.
  • Pour chaque année de l’inventaire, un écart à cette moyenne est calculé puis appliqué aux consommations de chauffage

Les conditions météorologiques influent également sur les besoins en climatisation, ainsi que sur la surconsommation à froid des véhicules routiers, mais cet effet est considéré comme négligeable au regard du chauffage.

Les consommations obtenues par la modélisation sont ainsi agrégées selon le format de rapportage PCAET proposé dans les profils Climat/Air/Energie selon :

  • Huit macro-secteurs d’activités : transport routier, autres transports, résidentiel, tertiaire, industrie, traitement des déchets, production et transformation d’énergie et agriculture ;
  • Différentes classes énergétiques ;
  • Différents usages.

[Mise en page : juin 2019]