Cogénération à pile à combustible et de déchets verts

Des maisons plus confortables et moins énergivores

Dossier : Gaz et transition énergétiqueMagazine N°725 Mai 2017
Par Bernard BLEZ (79)
Par Bernard AULAGNE

Grâce aux inno­va­tions tech­no­lo­giques, les besoins en éner­gie de l’ha­bi­ta­tion peuvent être regrou­pés et pilo­tés numé­ri­que­ment. Des solu­tions indus­trielles peuvent main­te­nant s’ap­pli­quer à des loge­ments. Exemples avec des chau­dières hybrides, des micro­co­gé­né­ra­tions, des pompes à cha­leur au gaz et des ther­mo­stats connec­tés, le tout pour plus de confort. 


Cogé­né­ra­tion à pile à com­bus­tible et de déchets verts. pour mai­son individuelle

Un exemple par­ti­cu­liè­re­ment per­for­mant de cou­plage entre l’électricité et le gaz natu­rel pour tirer par­ti des qua­li­tés des deux éner­gies est celui des chau­dières hybrides. 

Elles com­binent, dans un même appa­reil, une pompe à cha­leur élec­trique de petite puis­sance, ayant un coef­fi­cient de per­for­mance éle­vé en mi-sai­son, et une chau­dière à conden­sa­tion au gaz natu­rel pour les périodes de froid (tem­pé­ra­tures néga­tives), où elle prend le relais de la pompe à cha­leur lorsque la per­for­mance de celle-ci est intrin­sè­que­ment mauvaise. 

“ L’équipement choisit automatiquement le mode de fonctionnement le plus économe en énergie primaire ”

L’avantage est double : d’une part, quelle que soit la tem­pé­ra­ture exté­rieure, l’équipement choi­sit auto­ma­ti­que­ment le mode de fonc­tion­ne­ment le plus éco­nome en éner­gie pri­maire, géné­rant confort et éco­no­mie dans le loge­ment ; et d’autre part, en ne consom­mant plus d’électricité en période de grand froid, cette tech­no­lo­gie sou­lage les réseaux élec­triques à un moment où ils sont satu­rés et où les moyens de pro­duc­tion d’électricité nucléaire ne suf­fisent pas à satis­faire la pointe de consom­ma­tion d’électricité.

Enfin, on peut dire que ces équi­pe­ments hybrides sont smart grid rea­dy, car s’ils fonc­tionnent aujourd’hui en mode auto­ma­tique local, en choi­sis­sant l’énergie en fonc­tion de la seule tem­pé­ra­ture exté­rieure, ils pour­ront demain être action­nés à dis­tance en fonc­tion d’un signal tari­faire trans­mis par le four­nis­seur d’électricité, pour bas­cu­ler de l’électricité au gaz natu­rel en période de pointe tarifaire. 

REPÈRES

Que ce soit pour les moyennes puissances (tertiaire, immeubles d’habitation, etc.), ou pour le consommateur individuel (maison ou appartement), les nouvelles solutions gaz naturel, couplées avec l’électricité et les énergies renouvelables, et associées à des dispositifs de pilotage numériques adaptés, permettent une forte baisse des consommations d’énergie primaire… et donc aussi des émissions de gaz à effet de serre.
L’intérêt de ces nouvelles technologies est d’autant plus grand qu’une partie croissante du gaz naturel fossile sera progressivement remplacée par du biométhane, une énergie renouvelable produite localement à partir de la biomasse et de déchets verts.

LA COGÉNÉRATION DE PLUS EN PLUS ACCESSIBLE

Deuxième exemple de révo­lu­tion éner­gé­tique pour les loge­ments : l’apparition des mini et micro­co­gé­né­ra­tions. La cogé­né­ra­tion est une tech­no­lo­gie mature qui existe depuis plu­sieurs dizaines d’années à grande échelle (plu­sieurs méga­watts ou dizaine de méga­watts), qui consiste à pro­duire sur un site indus­triel ou pour un réseau de cha­leur à la fois de l’électricité et de la cha­leur, toutes deux consom­mées sur le même site. 

COMPTEURS GAZ COMMUNICANTS

La « digitalisation » des usages du gaz ne s’arrête pas au pilotage local de la chaudière. Avec les compteurs communicants (comme Gazpar développé par GRDF), la possibilité de récupérer des informations fines sur la consommation de gaz et de les traiter en association avec d’autres données (météo, habitudes de vie, consommations sur la zone…) permet d’offrir des services d’alertes, de conseils et de pilotage autoadaptatif des installations.

Le fait de pro­duire et de consom­mer élec­tri­ci­té et cha­leur simul­ta­né­ment conduit à une per­for­mance inéga­lée en matière de consom­ma­tion d’énergie primaire. 

Aujourd’hui, la cogé­né­ra­tion devient acces­sible aux moyennes ou petites puis­sances, avec des équi­pe­ments adap­tés à des petits immeubles (déjà dis­po­nibles, à des prix attrac­tifs per­met­tant un retour sur inves­tis­se­ment rapide), et même à des loge­ments indi­vi­duels (encore un peu chers, mais déjà très performants). 

Avec ces équi­pe­ments, on a les mêmes avan­tages que pour la grande puis­sance, à savoir que la pro­duc­tion d’électricité et de cha­leur loca­le­ment dans l’immeuble ou la mai­son fait bais­ser de manière sen­sible la consom­ma­tion d’énergie pri­maire et donc la fac­ture éner­gé­tique et l’impact environnemental. 

POMPES À CHALEUR AU GAZ NATUREL

Ce méca­nisme de down­si­zing obser­vé pour la cogé­né­ra­tion se pro­duit de la même manière pour les pompes à cha­leur au gaz naturel. 

“ Avec les thermostats connectés, la fonction de programmation est profondément revisitée ”

Déjà très per­for­mantes dans les moyennes puis­sances pour équi­per des immeubles d’habitation ou de bureaux, les pompes à cha­leur au gaz natu­rel vont rapi­de­ment connaître des rup­tures tech­no­lo­giques per­met­tant leur uti­li­sa­tion dans les loge­ments indi­vi­duels, don­nant ain­si des éco­no­mies sub­stan­tielles sur la fac­ture éner­gé­tique du client particulier. 

Par exemple, la start-up fran­çaise Boos­theat déve­loppe une toute nou­velle tech­no­lo­gie de pompe à cha­leur uti­li­sant un brû­leur au gaz natu­rel action­nant une pompe à cha­leur au CO2, per­met­tant une amé­lio­ra­tion de 30 points de ren­de­ment par rap­port aux tech­no­lo­gies actuelles. 

Cette tech­no­lo­gie n’est pas encore com­mer­cia­li­sée, mais elle pour­rait révo­lu­tion­ner le mar­ché de la pompe à cha­leur individuelle. 

THERMOSTATS CONNECTÉS

Dans le domaine de l’énergie comme dans tous les autres, les solu­tions numé­riques per­mettent d’aller encore plus loin dans l’optimisation.

100 000 PILES À COMBUSTIBLE AU JAPON

Pour les maisons individuelles ou les appartements, la technologie la plus prometteuse est celle de la pile à combustible. Son avantage est d’avoir un rendement de production d’électricité particulièrement élevé (jusqu’à 60 %), bien adapté aux besoins de bâtiments à énergie positive, surtout si les occupants possèdent un véhicule électrique.
Au Japon, plus de 100 000 piles à combustible de ce type ont déjà été vendues (on en prévoit à l’horizon 2020 plus d’un million quatre cent mille), et des baisses de prix significatives sont à attendre dans les toutes prochaines années.

Ain­si les équi­pe­ments au gaz se dotent de ther­mo­stats inté­grés intel­li­gents, pilo­tables à dis­tance, et deviennent eux-mêmes com­mu­ni­cants. Avec les ther­mo­stats connec­tés, la fonc­tion de pro­gram­ma­tion est pro­fon­dé­ment revisitée. 

La com­mu­ni­ca­tion à dis­tance grâce aux équi­pe­ments mobiles (télé­phones por­tables, tablettes, etc.) per­met aujourd’hui une pro­gram­ma­tion et une relance flexibles du sys­tème de chauf­fage. Cette solu­tion s’installe sur n’importe quel équi­pe­ment au gaz natu­rel pour adap­ter au plus juste son fonc­tion­ne­ment au besoin réel du consom­ma­teur, géné­rant ain­si de nou­velles éco­no­mies d’énergie substantielles. 

Ces pro­duits, déjà pro­met­teurs, ont encore un grand poten­tiel d’évolution pour avoir tou­jours plus d’économie d’énergie et de per­for­mance : pré­ci­sion de la régu­la­tion (encore inégale dans les pro­duits déjà com­mer­cia­li­sés), pro­to­coles de com­mu­ni­ca­tion (appa­ri­tion des nou­veaux pro­to­coles de l’Internet des objets)… 

Et les chau­dières elles-mêmes com­mencent éga­le­ment à être com­mu­ni­cantes : un atout appré­ciable pour évi­ter une panne en per­met­tant à la socié­té de main­te­nance d’anticiper les défaillances grâce à une télé­sur­veillance per­ma­nente des para­mètres clés. 

Poêle à gaz
Les nou­velles géné­ra­tions de che­mi­nées ou de poêles au gaz natu­rel peuvent appor­ter une solu­tion d’appoint par­ti­cu­liè­re­ment agréable.

PLUS DE CONFORT

Mais le confort dans la mai­son, ce n’est pas que la haute tech­no­lo­gie. Rap­pe­lons qu’avec le gaz natu­rel, on peut jouer à la fois sur les tech­no­lo­gies les plus per­for­mantes et sur des équi­pe­ments com­plé­men­taires syno­nymes de cha­leur et de bien-être. 

Les nou­velles géné­ra­tions de che­mi­nées ou de poêles au gaz natu­rel peuvent appor­ter une solu­tion d’appoint par­ti­cu­liè­re­ment agréable dans un salon. Et même pour la ter­rasse ou le jar­din, une nou­velle solu­tion de rac­cor­de­ment flexible avec prise connec­table pour les bar­be­cues au gaz natu­rel vient d’être commercialisée. 

De quoi pas­ser des moments agréables en famille ou entre amis pour dis­cu­ter de la tran­si­tion énergétique !

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