Vous posez là une excellente question, dont la réponse est assez complexe. En effet, il est souvent difficile pour le grand public de comprendre que la qualité écologique des pompes à chaleur dépend en grande partie du mode de production de l'électricité qu'elles utilisent pour fonctionner.
Pour produire l'électricité dans une centrale thermique classique (par. ex. charbon, pétrole ou gaz naturel, uranium) le rendement est de seulement ~35% Si l'on ajoute des pertes de transport de l'électricité de ~10 % on obtient un rendement de seulement ~32%.
Si l'on prend comme hypothèse que la pompe à chaleur puise un peu plus des 2/3 de son énergie dans le l'environnement pour fonctionner (COP =3,5), le rendement final remonte à 96% (car seul 1 unité d'énergie sur 3,5 provient de la centrale thermique, le reste étant puisé dans l'environnement). Le rendement global n'est donc pas meilleur que celui d'une chaudière classique de dernière génération (rendement d'environ 95%).
Mais attention, l'exemple ci-dessus est celui le moins favorable. La situation s'améliore avec des centrales thermiques de dernière génération qui ont un rendement annoncé de 55% (par ex. turbine à gaz). Le rendement final de la pompe à chaleur serait dans ce cas de 190% ce qui est bien supérieur à une chaudière classique.
Le bilan s'améliore encore si la centrale thermique est "chaleur force" c'est à dire que la chaleur généralement perdue lors de la production d'électricité est utilisée pour le chauffage des bâtiments. Dans ce cas, on dépasse encore plus largement le rendement d'une chaudière classique avec l'avantage d'une maîtrise centralisée de la production.
Le bilan CO2 peut être favorable selon les modes de production d'électricité: en Suisse, la situation est bien différente que dans la plupart des autres pays, car nous avons très peu de centrales thermiques classiques fonctionnant avec des combustibles tels que le charbon, le pétrole ou le gaz naturel.
Grâce au "mix" de production d'électricité en Suisse (à 95% issue du nucléaire et de l'hydraulique), on considère qu'une pompe à chaleur permet de réduire en moyenne de 80% les émissions de CO2 par rapport à une chaudière à mazout. En revanche, cette réduction n'est que de 40% en moyenne dans l'UE, du fait que la majeure partie de l'électricité est issue de centrales thermiques (par ex. charbon).
Il est à noter que le potentiel de l'hydraulique en Suisse est en grande partie déjà exploité. Dans l'hypothèse où la majeure partie des bâtiments seraient chauffés à l'aide de pompes à chaleur, on risque de produire l'électricité supplémentaire à l'aide de nouvelles centrales thermiques ou nucléaires. Avec le nucléaire, le bilan CO2 serait toujours bon mais d'autres problèmes se poseront comme l'augmentation des déchets à gérer. De plus, il ne faut pas oublier que l'uranium est aussi une énergie non renouvelable.
Ces calculs très grossiers montrent que la pompe à chaleur devient réellement intéressante écologiquement quand l'énergie électrique est produite dans des centrales de nouvelle génération (qui sont actuellement peu nombreuses) mais surtout si l'électricité est d'origine renouvelable. Le propriétaire de pompe à chaleur peut d'ailleurs conclure un "abonnement vert" qui lui garantit (virtuellement) l'origine renouvelable de son électricité.
Si l'on tient compte que le 3/4 de l'énergie électrique mondiale est produite dans des centrales thermiques classiques et le plus souvent alimentées par du charbon, on voit bien que ce n'est pas la pompe à chaleur en elle-même qui garantit une solution écologique, mais d'abord le mode de production de l'électricité qui la fait tourner.
Toutes les pompes à chaleur ne se valent pas !
Dans ces calculs nous avons fait l'hypothèse d'une pompe à chaleur avec un COP (coefficient de performance) de 3,5 (2,5 pris dans le terrain pour 1 unité d'électricité). Ce COP peut être supérieur à 3,5, mais il s'agit d'une moyenne réaliste. Par contre, le COP est souvent inférieur à 3, en particulier pour les pompes à chaleur air-air qui sont souvent privilégiées par les acheteurs du fait de leur coût inférieur et de leur installation plus simple que celle des autres pompes à chaleur qui requièrent des captages souterrains.
En résumé, il faut regarder au delà de la prise électrique avant de décréter qu'une pompe à chaleur est écologique !