Projet CAAS

L'économie de la fonctionnalité appliquée aux pompes à chaleur

Dans le cadre du projet CaaS (Comfort as a Service), NOBATEK/INEF4 et ses partenaires – l’Institut de Mécanique et d’ingénierie (I2M) de  l’Université de Bordeaux, Bordeaux Sciences Économique (BSE) et l’AFPAC – travaillent sur de nouveaux modèles économiques (1), technologiques (2) et organisationnels (3), pour favoriser la rénovation énergétique des logements individuels. Ce projet se focalise sur le développement de nouveaux modèles économiques, inspirés de l’économie de fonctionnalité, pour rénover les systèmes de chauffage avec des pompes à chaleur.

Rénovation énergétique et systèmes de chauffage bas carbone

Face aux ambitions de transition énergétique et de lutte contre le réchauffement climatique, le secteur du bâtiment a un rôle prépondérant à jouer. La stratégie nationale bas carbone prévoit la décarbonation quasi-complète du secteur du bâtiment à l’horizon 2050. Le émissions de gaz à effet de serre au cours de l’exploitation des bâtiments sont causées en grande partie par les systèmes de chauffage qui utilisent une source d’énergie fossile (gaz, fioul, etc.). Ces émissions sont d’autant plus prépondérantes que la température de consigne à l’intérieur du bâtiment est élevée, et que le bâtiment est mal isolé. Les leviers d’action à l’échelle des bâtiments existants sont multiples et cumulatifs :

  • Rénovation énergétique des bâtiments (travaux d’isolation, d’étanchéité, etc.)
  • Remplacement des anciens générateurs de chaleur (fioul, gaz, etc.) par des systèmes de chauffage bas carbone (pompe à chaleur [cf. encart « Comment fonctionne une pompe à chaleur], raccordement au réseau de chaleur urbain, etc.)
  • Évolution des usages et des comportements vers plus de sobriété

Dans ce contexte, l’amélioration de la performance énergétique et environnementale des trente millions de bâtiments qui composent le marché de la rénovation en France représente un véritable défi. Comment rénover en adéquation avec le besoin de confort des usagers et les objectifs environnementaux ? Comment développer sur le marché des offres plus vertueuses et performantes favorisant le bien-être des habitants ?

Pour soutenir la mutation du secteur du bâtiment et mettre en place des évolutions de la filière rénovation énergétique pérennes et efficaces, une des pistes envisagées est l’économie de la fonctionnalité.

L’économie de la fonctionnalité

Le concept d’économie de la fonctionnalité a été théorisé au début des années 80. En pratique, on trouve quelques exemples célèbres comme les pneus Michelin facturés aux kilomètres parcourus, au début des années 2000. Le fabricant de pneu a pris en charge les coûts liés à l’entretien des pneus, ce qui lui permet également de récupérer ses produits, de les rechaper et de les remettre en circulation, afin d’économiser de la matière sur les utilisations successives de ses produits. De son côté, Xerox, fabricant d’imprimante, a proposé la mise à disposition de ses machines en faisant payer les utilisateurs à la page imprimée. L’entreprise a ainsi pu optimiser les phases de réparation, et mettre en place une standardisation des gammes pour améliorer le remplacement des composants défaillants. Il existe cependant peu de retours d’expérience de l’application de modèles d’économie de la fonctionnalité dans le bâtiment, et en particulier dans le secteur de l’habitat.

D’après l’ADEME, « L’économie de la fonctionnalité consiste à fournir aux entreprises, individus ou territoires, des solutions intégrées de services et de biens reposant sur la vente d’une performance d’usage ou d’un usage et non sur la simple vente de biens. Ces solutions doivent permettre une moindre consommation des ressources naturelles dans une perspective d’économie circulaire, un accroissement du bien-être des personnes et un développement économique. »

L’économie de la fonctionnalité : deux concepts clés

  • Un cycle de vie des produits optimisé

En plaçant au cœur de la transaction marchande un droit d’usage et non plus un droit de propriété pour les usagers, cette pratique permet une meilleure gestion des produits puisque de nombreux processus jusque-là pris en charge par le client, sont internalisés et optimisés à l’échelle industrielle. En particulier, l’optimisation des phases d’entretien et de réparation permet d’améliorer la durée de vie des matériels et occasionne des économies financières et de ressources.

  • Des offres plus performantes

L’économie de la fonctionnalité, en passant d’une vente de produits en volume à la vente d’un usage ou d’une performance, tend à modifier les méthodes de travail entre offreurs et clients, dans la mesure où l’offre est élaborée au plus près des besoins réels des personnes. Ce dispositif permet donc d’accompagner durablement les ménages dans la réduction de leurs consommations d’énergie, en proposant sur le marché une offre différenciante, donnant l’accès à des produits et des services innovants et performants.


Le projet Comfort as a Service : de nouveaux modèles économiques

Le projet vise à évaluer la soutenabilité et la robustesse de modèles d’économie de la fonctionnalité appliqués à la pompe à chaleur pour la rénovation énergétique de logements (individuels et petits collectifs). Il s’organise autour de trois axes de recherche, ayant pour objectifs respectifs de :

  • Comprendre les besoins des futurs utilisateurs et identifier les éléments clés de leur profil
  • Définir des offres de service adaptées aux besoins des usagers et intégrer des performances énergétiques pouvant être garanties
  • Déterminer les impacts pour la chaîne de valeur du passage d’une économie transactionnelle à une économie circulaire et servicielle

Les deux thèses en cours portent respectivement sur :

  • L’élaboration de contrats de performance énergétique et environnementale dans le cadre d’offres de services énergétiques à destination des particuliers
  • La définition d’une démarche d’accompagnement des industriels du secteur de l’énergie pour le déploiement de l’économie de la fonctionnalité

L’évaluation de l’acceptabilité du changement de modèle économique pour les usagers finaux a été l’objet du travail de post-doctorat de Patience. Il a consisté entre autres à sonder les attentes des usagers potentiels à travers une enquête menée à l’échelle nationale, dont les principaux résultats sont présentés aux paragraphes suivants.

La pompe à chaleur en maison individuelle

La pompe à chaleur est un générateur de chaleur permettant, selon les caractéristiques du système de chauffage, de chauffer un bâtiment en hiver, le rafraîchir en été et de produire de l’eau chaude sanitaire.

Les pompes à chaleur fonctionnent selon le principe suivant : capter les calories présentes dans un milieu extérieur (air, eau, terre), et les transmettre au réseau de distribution de chaleur d’un bâtiment. Elles génèrent alors un flux de chaleur opposé aux déperditions thermiques du bâtiment. Ce fonctionnement est rendu possible par la circulation d’un fluide frigorigène dans un circuit fermé et étanche, placé à l’interface entre le milieu extérieur et le réseau de chauffage du bâtiment.

Fonctionnement pompe à chaleur

Crédits : Comment fonctionne une pompe à chaleur, source : AFPAC www.afpac.org


La pompe à chaleur, une alternative plus écologique aux systèmes de chauffage traditionnels

La pompe à chaleur représente une alternative plus écologique aux systèmes de chauffage traditionnels (chaudière fioul, gaz, etc.). En valorisant une partie de l’énergie thermique présente dans l’environnement, la pompe à chaleur consomme effectivement peu d’énergie, puisqu’il est seulement nécessaire d’alimenter en électricité la pompe assurant la circulation du fluide frigorigène. La pompe à chaleur permet donc de surcroît de s’affranchir de la consommation d’énergie fossile.

La pompe à chaleur peut être installée en remplacement de générateur de chaleur existants, sous couvert que les terminaux de chauffage soient adaptés à la technologie souhaitée. Certaines configurations, combinant différentes sources d’énergie et différents équipements, permettent d’améliorer l’efficacité globale du système de chauffage en tirant parti des avantages de chaque technologie.

Citons :

  • Le raccordement d’une chaudière à une pompe à chaleur, la chaudière prenant la relève quand le rendement de la pompe à chaleur n’est plus optimal (par vague de froid, ou quand les besoins de chauffage sont trop importants)
  • Le raccordement d’une pompe à chaleur à un système photovoltaïque pour favoriser l’autoconsommation électrique
  • Le raccordement d’un système de récupération de chaleur à une pompe à chaleur pour optimiser sa performance (par exemple la récupération de chaleur sur les eaux usées, projet ThermiUp)

La pompe à chaleur est donc une solution mature et décarbonée pour soutenir la transition énergétique et environnementale des bâtiments, et en particulier des logements individuels.

De nouvelles perspectives pour le confort des ménages : les offres de services associées à une pompe à chaleur

En matière de rénovation énergétique de l’habitat individuel (maison), les pompes à chaleur sont particulièrement plébiscitées. Les récentes réformes concernant les aides à la rénovation continuent de stimuler les ventes de ce type d’équipement de production de chaleur. Reconnues pour leur faible impact environnemental, les pompes à chaleur permettent de répondre aux objectifs de transition énergétique des bâtiments, tout en assurant le confort thermique des usagers. En termes d’ambition, la filière s’inscrit dans celle plus large de la décarbonation, qui invite pour cela à réfléchir non seulement aux matériaux, technologies, procédés et mise en œuvre actuels mais également à la chaine de valeur de ces derniers. En proposant des contrats incluant la fourniture et l’entretien de l’équipement de chauffage, l’économie de fonctionnalité place au cœur de la transaction marchande un droit d’usage et non plus un droit de propriété pour les usagers, ici propriétaires de maisons individuelles. De tels contrats d’usage tendent à modifier les méthodes de travail entre offreurs et clients, dans la mesure où l’offre est élaborée au plus près des besoins réels des personnes. Ce nouveau paradigme répond également aux enjeux relatifs au développement durable, en allongeant la durée de vie du matériel et en accompagnant les ménages dans la réduction des consommations d’énergies. En retour, de tels contrats apportent une visibilité sur le chiffre d’affaires à court ou moyen terme et peuvent également contribuer par leurs retours, à l’amélioration technique des outils.

Il s’agit ici d’interroger le futur consommateur pour le placer au cœur du projet. Or le défi est de taille : comment considérer l’acceptabilité d’un consommateur potentiel à l’égard d’un bien ou d’un service dont il n’a même pas conscience qu’il existe ou pourrait exister (Callon, 2017) ? Qu’est-ce qui participe alors à créer de « nouveaux besoins » et à asseoir de « nouveaux marchés » ? Qu’est ce qui peut conduire des consommateurs à devenir les “lead users” (von Hippel, 1988, 2009) de produits innovants, voire dans le cas de la consommation engagée (Dubuisson-Quellier, 2016) des défenseurs d’un nouveau mode de consommation, plus vertueux ?

Pour comprendre quelles pourraient être les attentes des futurs usagers d’une offre de service de confort thermique, nous avons mené une enquête en deux temps. Tout d’abord, nous avons réalisé huit entretiens auprès de propriétaires de maisons individuelles. Les entretiens ont duré en moyenne une heure, interrogeant successivement les propriétaires sur leur habitat, leurs habitudes en termes de chauffage, leurs valeurs individuelles, leurs projets en termes de rénovation passés ou futurs, leurs habitudes de consommation et notamment en termes de services (télésurveillance, leasing pour la voiture, etc.). À l’aide de cartes comportant un ou des mots-clés, les enquêtés ont pu synthétiser les éléments clés abordés lors de l’entretien (les différents aspects du confort et de l’inconfort, la sensation de chaleur et de celle de froid, des contraintes économiques, techniques, en valeur qui pèsent sur la volonté ou la possibilité d’atteindre un confort précédemment définit, les différents types de services attendus et ceux qui ne le sont pas du tout, etc.). À partir des résultats de ces entretiens, nous avons construit un questionnaire en trois parties : une partie sur l’habitat pour pouvoir caractériser ce dernier, une partie sur les différents services qui pourraient être associés au chauffage de l’habitat pour en déterminer l’appétence, une dernière partie sur les habitants et plus particulièrement sur le répondant.

Le questionnaire a été adressé par Dynata à un échantillon représentatif de 4000 propriétaires de maisons individuelles en France métropolitaine, âgés de 25 ans et plus. Ils ont été sélectionnés sur la base de critères sociaux-économiques, afin de constituer un échantillon socialement représentatif des propriétaires en France Métropolitaine. En ce qui concernant l’habitat, l’échantillon respecte la répartition française globale en termes de période constructive.

infographie

Les résultats présentés sont issus de l’enquête par questionnaire menée dans le cadre du projet CaaS (Comfort as a Service) BSE, I2M et Nobatek-INEF4 du 12 au 22 décembre 2023 par Dynata auprès de 4000 propriétaires occupants de maison individuelle en France métropolitaine, âgés de plus de 25 ans. Echantillon représentatif basé sur la méthode des quotas (genre, catégorie professionnelle, commune, taille de l’agglomération) appliqué aux propriétaires de maisons individuelles (base INSEE 2020).
Analyse, traitement et mise en page : Patience Le Coustumer (BSE, université de Bordeaux)


Dans ce contexte, le niveau de connaissance des répondants en matière de pompe à chaleur est assez élevé, de même que leur intérêt. Par ailleurs, les récentes augmentation du prix des matières premières, leur disponibilité et le fléchage des aides à la rénovation vers les pompes à chaleur ont accru l’intérêt pour ces dispositifs. Pour les ménages qui ne sont pas équipés d’une pompe à chaleur, 50% se dit intéressé pour en savoir davantage sur les PAC et leur fonctionnement, et s’ils devaient faire changer leur système de chauffage actuel, 54% des ménages serait intéressé par une pompe à chaleur. Cependant, l’obligation d’entretien tous les deux des pompes à chaleur est encore méconnue : seulement 47% d’entre eux a souscrit un contrat d’entretien et 10% déclare « ne rien faire », contrairement l’obligation d’entretien annuel des chaudières gaz, pour lesquelles 69% des répondants ont un contrat d’entretien et seulement 1% ne fait rien pour son entretien.

 

De façon générale, quel que soit le type d’appareil de chauffage de l’habitat, l’appétence pour les offres de service est importante : 89% des répondants sont intéressés. Plus précisément, 20% sont intéressés par une offre avec garantie des performances énergétiques, donc maintien d’un certain niveau de confort, location de l’appareil de chauffage et accompagnement par un professionnel. Une plus large proportion de ménage est intéressée par une offre de maintenance, c’est a dire un contrat qui inclut la mise en service, la maintenance et également l’accompagnement par un professionnel pour adapter la gestion du système de chauffage au confort souhaité. Une offre d’accompagnement par un professionnel, seule, intéresse également près d’un quart des répondants. Seulement 11% des personnes interrogées ont déclarées ne pas être intéressées par une offre de service.

offres de services PAC

Les résultats présentés sont issus de l’enquête par questionnaire menée dans le cadre du projet CaaS (Comfort as a Service) BSE, I2M et Nobatek-INEF4 du 12 au 22 décembre 2023 par Dynata auprès de 4000 propriétaires occupants de maison individuelle en France métropolitaine, âgés de plus de 25 ans. Echantillon représentatif basé sur la méthode des quotas (genre, catégorie professionnelle, commune, taille de l’agglomération) appliqué aux propriétaires de maisons individuelles (base INSEE 2020).
Analyse, traitement et mise en page : Patience Le Coustumer (BSE, université de Bordeaux)

Quelle énergie pour le chauffage des maisons ?

Le parc des maisons individuelles en France est vieillissant, plus d’un tiers des propriétaires déclarent habiter une maison construite avant 1975 et moins de 10% déclarent habiter dans une maison « neuve » (construite après 2012). Mais ce parc est relativement bien entretenu, : plus de 60% des propriétaires déclarent que leur maison a fait l’objet de travaux de rénovation énergétique, touchant a minima aux menuiseries et à l’isolation intérieure. En effet, sept propriétaires sur dix déclarent que leur maison a fait l’objet de travaux de rénovation énergétique. En combinant les différents postes de travaux qui peuvent avoir été réalisé, nous avons identifié trois bouquets de rénovation :

  • La rénovation globale, qui concerne 33% des répondants, englobe le changement du système de production d’eau chaude sanitaire, l’isolation des combles, l’isolation par l’intérieur, le changement des menuiseries et l’installation d’une VMC
  • La rénovation partielle, concerne également 33% des propriétaires, désigne le changement des menuiseries et l’isolation des combles.
  • L’amélioration du confort d’été par l’installation d’un climatiseur a été effectué par 18% des propriétaires.

L’attrait pour les pompes à chaleur dans la rénovation des systèmes de chauffage des maisons se confirme même pour les maisons les plus anciennes du parc. Alors qu’il y a encore cinq ans, les systèmes à gaz (ou fioul) ou les convecteurs étaient plus largement choisis par les propriétaires, on note un réel changement au profit des pompes à chaleur, même pour ce type d’habitat. En effet, près de 40% des propriétaires ayant fait changer leur système de chauffage au cours des cinq dernières années, ont opté pour une pompe à chaleur, quelle que soit l’âge de la maison. Alors que jusqu’en 2018/2019, les systèmes gaz (ou fioul) ou électriques étaient plébiscités par près de 60% des propriétaires de maisons anciennes et très anciennes (maisons construites jusque dans les années 1975).

Confort, écologie et gestion énergétique : ce que recherchent les jeunes propriétaires de maisons individuelles

Les jeunes (25 – 39 ans) et les actifs, hormis les indépendants, sont davantage intéressés par ce type de service que les personnes retraitées, inactives ou les indépendants.

La notion de « confort » est centrale pour comprendre l’intérêt que portent les répondants à l’une ou l’autre de ces offres. Dans l’enquête, le confort est défini à travers les contraintes qui pèsent sur les répondants en termes de gestion du chauffage et de température de l’habitat. Les contraintes qui limitent la capacité à se sentir bien chez soi peuvent être économiques, par exemple, baisser la température du chauffage en deçà de la zone de confort pour pouvoir faire baisser la facture d’énergie. Mais aussi écologique, par exemple, baisser la température du chauffage par conviction écologique. Et également thermique, c’est à dire la température ressentie et appréciée, par exemple, allumer le chauffage dès que le besoin est ressenti. Ces contraintes se combinent entre elles pour aboutir à des notions de confort spécifiques aux enquêtés. Il apparaît que les répondants intéressés par l’engagement de performance sont également ceux qui font penser sur leur confort des contraintes écologiques et économiques. Pour illustrer : ces répondants n’allument pas le chauffage dès qu’ils en ressentent le besoin et portent des pulls chez eux l’hiver.

Les offres de services sont susceptibles d’intéresser l’ensemble des propriétaires de maisons individuelles, à la condition que les services proposés puissent refléter pour une part, leurs valeurs environnementales et sociales et pour une autre part, leur permettre de mieux gérer leur système de chauffage en regard de leurs attentes en termes de confort. Elles doivent donc être plurielles et reposer davantage sur la possibilité pour les ménages de mettre en cohérence gestion de leur système de chauffage et leur confort. C’est moins la possibilité d’avoir à se « décharger » du chauffage de l’habitat et de son entretien qui semble être prioritaire mais bien la possibilité de mieux le gérer. En effet, parmi les différentes options relatives au système de chauffage, les répondants ont largement et prioritairement choisis la réduction de la consommation énergétique de l’appareil (78%), la facilité d’utilisation (62%), la fiabilité (57%), la réparabilité (46%). La programmation à distance de l’appareil n’intéresse que 27% des répondants, de même que la réparation à distance (12%). Et concernant la gestion du chauffage, ils sont 83% à vouloir réduire leur facture d’énergie, 63% à souhaiter pouvoir régler facilement leur chauffage et seulement 18% à ne pas avoir à planifier eux-mêmes l’entretien.

Défis organisationnels et opportunités : vers des offres de service pour les pompes à chaleur

Le développement d’offres de service associés à une pompe à chaleur nécessite par ailleurs d’importantes modifications organisationnelles sur tous les niveaux de la chaîne de valeur de la PAC. S’il semble à ce stade, que les ménages sont intéressés et que les pompes à chaleur sont adaptées pour ce type d’usage, il reste à savoir si la filière les pouvoirs publics pourront aider à relever les défis, notamment réglementaires, que supposent la location et non pas l’achat d’une PAC, de même que l’extension de son utilisation. Il reste à savoir si la filière est en capacité de s’organiser pour développer ces offres. En effet, de nouvelles activités sont d’ores et déjà à prévoir :

  • La formalisation du contrat de service, comportant les garanties à prévoir côté industriels comme du côté utilisateur et sur lesquelles il n’y a pas recul ou de retour d’expérience ;
  • Le suivi de la consommation et des performance des machines, envisagé via une digitalisation du produit, et dans l’obligation de respecter l’intimité de l’utilisateur ;
  • La possibilité d’introduire des éléments de circularité afin d’économiser des ressources matérielles, via une logistique inverse pour l’instant très peu développée dans le secteur.

Il est donc nécessaire d’élaborer des scénarios d’usage, en tenant compte de leur faisabilité technique (Le secteur dispose-t-il des ressources matérielles, humaines et d’infrastructures nécessaire à leur bonne conduite ?) tout autant que leur intérêt environnemental en pratique, pour vérifier par une analyse d’impacts la plus-value environnementale et en termes de confort de ces offres.

Zoom sur l’équipe de recherches communes qui travaille sur de nouveaux modèles économiques

Patience Le Coustumer (1)

Chercheuse en Sciences Politiques

Bordeaux Sciences Economiques – UMR CNRS 6060


Post-doctorat en cours : Évaluation de l’acceptabilité du changement de paradigme par les usagers finaux

Clémence Lagarde (2)

Doctorante NOBATEK/INEF4

Ingénieure INSA Strasbourg


Thèse en cours : Élaboration de contrats de performance énergétique et environnementale dans le cadre d’offres de services énergétiques à destination des particuliers

Claire Fabrer (3)

Doctorante Institut de mécanique et d’ingénierie I2M

Ingénieure Centrale Lille


Thèse en cours : Définition d’une démarche d’accompagnement des industriels du secteur de l’énergie pour le déploiement de l’économie de la fonctionnalité