Chapitre 3 – Combustion du carbone et des hydrocarbures | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Chimie | ⏱ 40 min
Dernière mise à jour : 28 mai 2026
💡 Notions centrales : leçon §3 (équations de combustion de différents hydrocarbures) + §5 (énergie libérée par combustion, lien CO₂). Facteur d'émission par combustible.
Manon, conseillère en rénovation énergétique chez « MaRénov » à Le Mans, est sollicitée par Mme Loiseau dont la chaudière fioul est en fin de vie. Sa maison consomme environ 15 000 kWh thermiques par an. Elle hésite entre 5 options : rester au fioul, passer au gaz naturel, au propane, aux pellets bois, ou au chauffage électrique direct. Manon doit chiffrer chaque option et la conseiller.
| Combustible | Équation de combustion (simplifiée) | PCI | Prix | Émission CO₂ |
|---|---|---|---|---|
| Gaz naturel (CH₄) | CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O | 10 kWh/m³ | 0,10 €/kWh | 200 g/kWh |
| Fioul domestique (~ C₁₂H₂₃) | C₁₂H₂₃ + 17,75 O₂ → 12 CO₂ + 11,5 H₂O | 9,8 kWh/L | 0,13 €/kWh | 270 g/kWh |
| Propane (C₃H₈) | C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O | 13,8 kWh/kg | 0,18 €/kWh | 240 g/kWh |
| Pellets bois | (C₆H₁₀O₅)n + 6 O₂ → 6 CO₂ + 5 H₂O | 4,6 kWh/kg | 0,07 €/kWh | 30 g/kWh* |
| Électricité (effet Joule) | — | — | 0,21 €/kWh | 60 g/kWh** |
* Pellets : bilan quasi neutre car le CO₂ émis avait été capté par l'arbre lors de sa croissance (cycle court). Les 30 g/kWh restent dus à la fabrication et au transport.
** Électricité : facteur d'émission mix EDF 2026 (très bas grâce au nucléaire et aux EnR).
D'après le Doc 1, ranger les 5 combustibles par prix croissant (du moins cher au plus cher).
De moins cher à plus cher (€/kWh) :
Calculer le coût annuel de chauffage de la maison (15 000 kWh/an) pour chaque combustible. Compléter dans un tableau.
| Combustible | Calcul | Coût annuel |
|---|---|---|
| Pellets | 15 000 × 0,07 | 1 050 € |
| Gaz naturel | 15 000 × 0,10 | 1 500 € |
| Fioul | 15 000 × 0,13 | 1 950 € |
| Propane | 15 000 × 0,18 | 2 700 € |
| Électricité | 15 000 × 0,21 | 3 150 € |
Écart entre extrême : 3 150 − 1 050 = 2 100 €/an entre l'électricité directe et les pellets.
Calculer les émissions annuelles de CO₂ en kg pour chaque combustible.
| Combustible | Calcul | CO₂ annuel (kg) |
|---|---|---|
| Pellets | 15 000 × 30 / 1 000 | 450 kg |
| Électricité | 15 000 × 60 / 1 000 | 900 kg |
| Gaz naturel | 15 000 × 200 / 1 000 | 3 000 kg |
| Propane | 15 000 × 240 / 1 000 | 3 600 kg |
| Fioul | 15 000 × 270 / 1 000 | 4 050 kg |
Écart entre extrême : 4 050 − 450 = 3 600 kg/an = 3,6 t CO₂ évitées en passant du fioul aux pellets.
Comparer les 2 classements (coût Q2 vs CO₂ Q3). Quelle est la solution qui apparaît à la fois économique et écologique ?
| Classement coût | Classement CO₂ | |
|---|---|---|
| 1er | Pellets (1 050 €) | Pellets (450 kg) |
| 2e | Gaz (1 500 €) | Électricité (900 kg) |
| 3e | Fioul (1 950 €) | Gaz (3 000 kg) |
| 4e | Propane (2 700 €) | Propane (3 600 kg) |
| 5e | Électricité (3 150 €) | Fioul (4 050 kg) |
Les pellets sont à la fois les moins chers et les moins émetteurs ✓. Solution gagnant-gagnant.
Note : l'électricité directe est très chère mais peu carbonée. Avec une PAC (COP 3-4), elle deviendrait économique aussi.
Pourquoi les pellets bois ont-ils un facteur d'émission CO₂ aussi faible (30 g/kWh) alors que leur combustion produit chimiquement autant de CO₂ que les autres ?
Lors de la combustion, les pellets émettent bien du CO₂ (équation \((\mathrm{C_6H_{10}O_5})_n + 6\,\mathrm{O_2} \to 6\,\mathrm{CO_2} + 5\,\mathrm{H_2O}\)).
Mais ce CO₂ avait été capté quelques années auparavant par l'arbre pendant sa croissance (photosynthèse : \(6\,\mathrm{CO_2} + 6\,\mathrm{H_2O} \to \mathrm{C_6H_{12}O_6} + 6\,\mathrm{O_2}\)).
Le bilan net est quasiment nul à l'échelle de la planète, à condition que l'arbre soit replanté (gestion forestière durable).
Les 30 g/kWh restants correspondent uniquement aux émissions de fabrication des pellets (compression, séchage) et au transport (camions). On parle d'énergie renouvelable.
Par contre, les combustibles fossiles (gaz, fioul, propane) émettent du CO₂ qui était stocké depuis des millions d'années dans le sous-sol. Ce CO₂ « nouveau » s'accumule dans l'atmosphère.
Sur la durée de vie d'une chaudière (15 ans), calculer le coût cumulé de chacune des 5 options, ainsi que les tonnes de CO₂ émises cumulées.
| Combustible | Coût 15 ans | CO₂ cumulé (15 ans) |
|---|---|---|
| Pellets | 15 750 € | 6,8 t CO₂ |
| Gaz naturel | 22 500 € | 45 t CO₂ |
| Fioul | 29 250 € | 60,8 t CO₂ |
| Propane | 40 500 € | 54 t CO₂ |
| Électricité | 47 250 € | 13,5 t CO₂ |
Écarts vertigineux : passer du fioul aux pellets sur 15 ans, c'est 13 500 € économisés ET 54 t de CO₂ évitées.
Si le prix du gaz doublait (crise énergétique : 0,10 → 0,20 €/kWh), recalculer le coût annuel gaz et le coût cumulé sur 15 ans. Conclure : les pellets resteraient-ils plus compétitifs ?
Coût annuel gaz à 0,20 €/kWh : \(15\,000 \times 0{,}20 = \mathbf{3\,000\ €/\text{an}}\) (au lieu de 1 500).
Sur 15 ans : 45 000 € (au lieu de 22 500).
Comparaison avec pellets : 15 750 € en 15 ans (3× moins cher que gaz à prix élevé).
Conclusion : en cas de crise gazière (cf. 2022-2024), les pellets deviennent encore plus avantageux. C'est une protection contre la volatilité des prix fossiles.
Note : les pellets ont aussi subi une crise en 2022 (×2 sur 18 mois) mais sont revenus à des niveaux normaux. Investir dans une chaudière granulés est plus une décision long terme.
Rédiger en 6 lignes le conseil chiffré de Manon à Mme Loiseau :
MaRénov Le Mans — Conseil chauffage pour Mme Loiseau
• Maison 15 000 kWh/an. Comparatif 5 énergies réalisé.
• Recommandation principale : chaudière à pellets (granulés bois). Coût : 1 050 €/an, 450 kg CO₂/an. Le plus économique ET le plus écologique.
• Alternative : pompe à chaleur air/eau (élec via COP 3-4) → ~ 1 000 €/an, ~ 300 kg CO₂. Investissement initial ≈ 10 000 €, aides MaPrimeRénov' importantes.
• À éviter : rester au fioul (interdit à la pose neuve depuis 2022). Le propane est cher et fossile.
• Investissement : chaudière pellets ≈ 12 000 € (avant aides). MaPrimeRénov' Bleu : -6 000 € + CEE -1 500 € → reste à charge ~ 4 500 €.
• ROI vs fioul : 4 500 / 900 (économie annuelle) ≈ 5 ans. Sur 15 ans : économie nette 13 500 €.
Une pompe à chaleur air/eau avec COP = 3,5 fournit 15 000 kWh thermiques. Calculer l'énergie électrique consommée et le coût/émission. Comparer aux 5 options précédentes.
Énergie électrique : \(E_\text{élec} = 15\,000 / 3{,}5 \approx \mathbf{4\,286\ \text{kWh/an}}\).
Coût annuel : \(4\,286 \times 0{,}21 \approx \mathbf{900\ €/\text{an}}\).
Émissions : \(4\,286 \times 60 / 1\,000 \approx \mathbf{257\ \text{kg CO}_2/\text{an}}\).
Classement actualisé :
La PAC électrique est la solution idéale en France (mix électrique très décarboné). Investissement initial plus élevé (~ 12 000 € net après aides), mais ROI < 5 ans sur du fioul.
📚 Cette activité s'appuie sur §3 (Combustion de différents hydrocarbures) et §5 (Énergie thermique) de la leçon Ch03 + lien EDD.