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Bilan carbone — Gaz vs PAC

Co-intervention Maths-Sciences | Première Bac Pro ICCER | S2.4 — Environnement

Dernière mise à jour : 24 août 2026, 20:18

Objectifs
Identification de la ressource

1. Mise en situation professionnelle

Contexte professionnel — Remplacement d'une chaudière fioul

Un installateur thermique propose à un client de remplacer sa chaudière fioul par une pompe à chaleur air-eau. Le client demande : « Quel sera l'impact sur mon bilan carbone ? On me dit que l'électricité en France est propre, c'est vrai ? »

2. Facteurs d'émission de CO2

Tableau — Facteurs d'émission en France
Énergie kg CO2 / kWh Remarque
Gaz naturel0,227Combustion + extraction
Fioul domestique0,324Le plus polluant des fossiles
Électricité France (moyenne)0,052Nucléaire + renouvelable
Bois / granulés0,030Considéré quasi-neutre

Source : ADEME, Base Carbone (valeurs simplifiées).

Formule
\[ \text{CO}_2 = E_{\text{consommée}} \times f \] Pour une PAC de COP = 3 : \(E_{\text{élec}} = E_{\text{utile}} / \text{COP}\)
Exemple — Maison 15 000 kWh/an
Solution E consommée CO2 (kg/an)
Fioul (η=85%)17 647 kWh5 718
Gaz (η=105%)14 286 kWh3 243
PAC (COP=3)5 000 kWh élec260
La PAC émet 22 fois moins de CO2 que le fioul et 12 fois moins que le gaz.
À retenir

Exercices

Socle Exercice 1 — Calculer des émissions (guidé)

  1. 10 000 kWh gaz × 0,227 = … kg CO2
  2. 5 000 kWh élec × 0,052 = … kg CO2
  3. 8 000 kWh fioul × 0,324 = … kg CO2
  1. 2 270 kg
  2. 260 kg
  3. 2 592 kg
Socle Exercice 2 — Classer les énergies (guidé)

Classer du moins polluant au plus polluant : gaz, fioul, électricité France, bois.
  1. Bois (0,030) < Électricité (0,052) < Gaz (0,227) < Fioul (0,324)
Socle Exercice 3 — Convertir en tonnes (guidé)

  1. 3 200 kg = … t
  2. 520 kg = … t
  3. 45 kg = … t
  1. 3,2 t
  2. 0,52 t
  3. 0,045 t
Socle Exercice 4 — PAC vs radiateur électrique (guidé)

Besoins : 12 000 kWh/an.
  1. Radiateur électrique (COP = 1) : Eélec = … kWh → CO2 = … kg
  2. PAC (COP = 3) : Eélec = … kWh → CO2 = … kg
  3. La PAC émet combien de fois moins ?
  1. E = 12 000 kWh → CO2 = 12 000 × 0,052 = 624 kg
  2. E = 4 000 kWh → CO2 = 4 000 × 0,052 = 208 kg
  3. 3 fois moins (= COP)
Standard Exercice 5 — Remplacement fioul → PAC

Maison chauffée au fioul : 2 000 L/an (PCI = 10 kWh/L, η = 85 %). On remplace par une PAC (SCOP = 3,2).
  1. Besoins utiles.
  2. E élec PAC.
  3. CO2 avant et après.
  4. Réduction en tonnes et en %.
  1. Eutile = 2 000 × 10 × 0,85 = 17 000 kWh
  2. Eélec = 17 000/3,2 = 5 313 kWh
  3. Fioul : 2 000 × 10 × 0,324 = 6 480 kg. PAC : 5 313 × 0,052 = 276 kg
  4. Réduction : 6 480 − 276 = 6 204 kg = 6,2 tonnes soit 96 %
Standard Exercice 6 — Équivalence km voiture

Voiture : 120 g CO2/km. Réduction de 6,2 t CO2 (exercice 5).
  1. À combien de km en voiture cela correspond-il ?
  2. À combien de tours de la Terre (40 000 km) ?
  1. 6 200 000 / 120 = 51 667 km
  2. 51 667 / 40 000 = 1,3 tour de la Terre
Standard Exercice 7 — 4 solutions comparées

Besoins : 18 000 kWh/an. Compléter le tableau :

Solution Rendement/COP E consommée CO2 (kg) Coût (€/an)
Fioul (η=85%)0,85……… (1,20 €/L)
Gaz condensation1,05……… (0,12 €/kWh)
PAC air-eauCOP 3……… (0,25 €/kWh)
Poêle à granulés0,90……… (0,08 €/kWh)
  1. Fioul : E = 18 000/0,85 = 21 176 kWh = 2 118 L. CO2 = 21 176 × 0,324 = 6 861 kg. Coût = 2 118 × 1,20 = 2 541 €
    Gaz : E = 17 143 kWh. CO2 = 3 891 kg. Coût = 2 057 €
    PAC : E = 6 000 kWh élec. CO2 = 312 kg. Coût = 1 500 €
    Granulés : E = 20 000 kWh. CO2 = 20 000 × 0,030 = 600 kg. Coût = 20 000 × 0,08 = 1 600 €
Approfondissement Exercice 8 — Bilan sur 20 ans

Reprendre les résultats de l'exercice 7. Durée de vie des équipements : 20 ans. Coût d'installation (aides déduites) :
• Fioul : 5 000 € • Gaz : 4 000 € • PAC : 8 000 € • Granulés : 6 000 €
  1. Coût total sur 20 ans (installation + fonctionnement) pour chaque solution.
  2. CO2 total sur 20 ans pour chaque.
  3. Quelle solution est la meilleure en coût ? En CO2 ?
  1. Fioul : 5 000 + 20×2 541 = 55 820 €. Gaz : 4 000 + 20×2 057 = 45 140 €. PAC : 8 000 + 20×1 500 = 38 000 €. Granulés : 6 000 + 20×1 600 = 38 000 €
  2. Fioul : 20×6 861 = 137 t. Gaz : 78 t. PAC : 6,2 t. Granulés : 12 t
  3. Coût : PAC et granulés ex æquo (38 000 €). CO2 : PAC (6,2 t, 22 fois moins que le fioul).
Approfondissement Exercice 9 — Électricité France vs Allemagne

Le facteur d'émission de l'électricité varie selon le pays :
• France : 0,052 kg CO2/kWh (nucléaire)
• Allemagne : 0,385 kg CO2/kWh (charbon + gaz)

PAC de COP = 3, besoins = 15 000 kWh/an.
  1. Calculer les émissions CO2 de la PAC en France et en Allemagne.
  2. En Allemagne, la PAC est-elle toujours meilleure qu'une chaudière gaz (0,227 kg/kWh) ?
  3. Quel COP minimum faudrait-il en Allemagne pour que la PAC émette moins que le gaz ?
  1. France : 5 000 × 0,052 = 260 kg. Allemagne : 5 000 × 0,385 = 1 925 kg
  2. Gaz : 15 000/1,05 × 0,227 = 3 243 kg. PAC Allemagne : 1 925 kg. Oui, la PAC reste meilleure (1 925 < 3 243).
  3. COPmin tel que E×0,385 < 15 000/1,05 × 0,227 → (15 000/COP)×0,385 < 3 243 → COP > 15 000×0,385/3 243 = 1,78. Avec un COP ≥ 1,8, la PAC est meilleure même avec l'électricité allemande.
Approfondissement Exercice 10 — Argumentaire professionnel

Rédiger un argumentaire (5–8 lignes) pour un installateur thermique qui veut convaincre un client de passer du fioul à la PAC. Inclure 3 données chiffrées et les notions de CO2, coût et aides financières.
  1. Exemple :
    « En remplaçant votre chaudière fioul par une pompe à chaleur air-eau, vous réduisez vos émissions de CO2 de 96 % (de 6,5 tonnes à seulement 260 kg par an). Votre facture de chauffage passe de 2 500 € à 1 500 € par an, soit 1 000 € d'économie. Avec les aides MaPrimeRénov' et les CEE, l'installation d'une PAC coûte environ 8 000 € après déduction, rentabilisés en 8 ans. Sur 20 ans, vous économisez 17 000 € et évitez l'émission de plus de 130 tonnes de CO2. De plus, la chaudière fioul sera interdite à l'installation dans le neuf — anticiper le changement valorise votre bien immobilier. »
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