Hydrogène (6/6) : les constructeurs de maisons séduits par la pile
Dans la perspective de la RT2018 ou 2020, les constructeurs de maisons individuelles accueillent favorablement la pile à combustible. Exemple en Moselle avec la pile de Viessmann.
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- Cette maison à Marange-Silvange en Moselle est la première équipée d’une Vitovalor 300-P vraiment vendue. Doc. PP
Viessmann propose des systèmes complets, conçus à partir des piles à combustibles PEMFC de Panasonic. La collaboration entre Viessmann et Panasonic a commencé en 2011 et porte sur le développement de micro-cogénérateurs individuels pour le marché européen, associant pile à combustible et chaudière à condensation.
Ce n’est que l’un des deux efforts poursuivis par le groupe Viessmann en matière de pile à combustible. Il développe également une pile à combustible selon la technologie SOFC avec sa filiale à 100% Hexis. En France Viessmann, pour l’instant, ne pousse que la technologie PEMFC.
Il a déjà procédé à trois installations à Forbach, des field-tests suivis de près par le Costic et le Crigen (le centre de recherche d’Engie, ex-GDF-Suez). La première installation “commerciale” d’une pile à combustible PEMFC Vitovalor 300-P Viessmann a eu lieu à Marange-Silvange en Moselle, dans une maison neuve construite par Alliance Immobilier, membre du groupe Procivis / Maison d’En France.
- La Vitovalor 300-P de Viessmann n’occupe que 0,65 m² au sol. A gauche, la partie reformer + pile à combustible fournie par Panasonic. A droite le reste du système mis au point et fabriqué par Viessmann. Doc. PP
La micro-cogénération Vitovalor 300-P
La pile à combustible Vitovalor 300-P est un système de micro-cogénération pour le domestique ou le petit tertiaire. Elle rassemble une chaudière individuelle gaz murale à condensation modulante d’une puissance nominale de 19 kW et une pile à combustible offrant une puissance électrique de 750 Wel et une puissance thermique de 1 kWth.
La machine est donc capable de moduler sa puissance thermique de 1 à 20 kWth. Dont une modulation de 5 à 19 kW assurée par la chaudière Elle contient également un reformer pour la production d’hydrogène à partir du gaz naturel, un ballon d’accumulation de chaleur de litres et un ballon de production d’ECS de litres.
La pile Vitovalor fonctionne toute l’année, 24 heures/24 : 20 heures de production d’électricité, 4 heures de régénération. Sans que l’on sache exactement en quoi consiste cette régénération. Elle produit 15 kWhel par jour. Ce qui représente chaque année 5000 kWhel, soit environ 70% des besoins annuels d’électricité d’une maison de 100 m².
Cela représente environ 130 kWhEP/m².an en tenant compte du coefficient de 2,58 pour la transformation de l’électricité en énergie primaire. Le rendement de production d’électricité atteint 37% et 90% pour le rendement global du système. Naturellement, Vitovalor 300-P est associée à une application Vitotrol pour Smartphone et tablette qui permet son pilotage et indique l’énergie produite.
- Si la Vitovalor 300-P ne demande pas plus de raccordements qu’une chaudière, celle-ci est tout de même instrumentée en détail pour vérifier son fonctionnement réel. Doc. PP
Aussi durable qu’une chaudière à condensation
La membrane échangeuse d’ions, qui forme le cœur des composants de base de la pile à combustible, est donnée pour une durée de vie de 60 000 heures, soit environ 14 ans pour le système Vitovalor 300-P. Ce qui correspond à peu près à la durée de vie d’une chaudière à condensation.
La maintenance prévue par Viessmann consiste à changer le filtre à eau tous les 2 ans, une sonde tous les 5 ans, sans changer le cœur de la pile durant toute sa durée de vie. Outre le reformer, la pile à combustible et la chaudière à condensation, le système comporte également un ballon de 175 litres qui fait office d’accumulateur de chaleur.
Il irrigue un échangeur à plaques qui, grâce à une vanne, alimente soit un ballon de 46 litres pour la production d’ECS, soit le circuit de chauffage. La faible puissance de la pile lui permet de fonctionner toute l’année. En été sa puissance thermique de 1 kW produit l’ECS.
Une pile dans une maison en Moselle
Sa production électrique est auto-consommée à 80% et envoyée vers le réseau pour les 20% restants. La chaudière ne se met en route que si la pile à combustible ne suffit plus. Dans cette maison de Moselle, naturellement conforme à la RT2012, le coût annuel du chauffage et de la production d’ECS sera inférieur à 300 €, soit 25 € par mois en moyenne !
Pour autant, en l’état, on ne peut pas mettre en avant la Vitovalor 300-P comme une réponse à la précarité énergétique. Son prix public est de l’ordre de 20 000 € HT. Cela devrait baisser à terme, mais sans doute pas en dessous de 12 000 € dans un futur prévisible. En fonction des coûts actuels de l’électricité et du gaz naturel en France, ce surcoût n’est pas amortissable.
Peu importe d’ailleurs, ce n’est pas le but. En effet, aux yeux des constructeurs de maisons individuelles comme Alliance Immobilier, la Vitovalor 300-P apparaît séduisante, pour de bonnes raisons, même si elles sont consternantes.
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- L’armoire électrique associée gère à la fois la production d’électricité et la communication à distance de l’appareil avec le WiFi de la maison et internet pour son monitoring. Doc. PP
Une solution pour la RT2020
Les constructeurs se sont adaptés, non sans mal, à l’exigence BBC dans la RT2005, puis à la RT2012, en constatant au passage que s’ils s’écartent des méthodes constructives que maîtrisent bien leurs partenaires locaux – en Moselle, nous parlons de parpaings ou briques monomur associés à une isolation par l’intérieur – leurs coûts de construction s’envolent et les pathologies s’accumulent.
Donc ce qu’ils cherchent et que la Vitovalor 300-P leur apporte, c’est un moyen simple d’atteindre l’exigence BEPOS prévisible en 2020 sans bouleverser leur système constructif. Cet appareil, comme le souligne Sébastien Dorkel, l’installateur, se pose comme une chaudière gaz à condensation.
La pile n’occupe que 0,65 m² au sol, avec les mêmes raccordements qu’une chaudière : eau froide, gaz, électricité, départ ECS, départ et retour chauffage, évacuation des produits de combustion. Cette maison de 164,59 m² de SHONRT, qui a remporté le trophée 2015 de l’UMF (Union des Maisons Françaises), catégorie ENR, constitue une réponse parfaitement viable.
Avec son système constructif actuel, une Vitovalor 300-P et seulement 5 m² de panneaux photovoltaïques sur le toit, cette maison devient BEPOS. De plus, en additionnant les aides de GrDF, de l’ADEME, des Régions, le coût d’une pile à combustible est ramené à 12 000 € environ.
Ce qui revient à un surcoût de 7 000 € par rapport à une bonne chaudière à condensation. Visiblement, les constructeurs de maisons considèrent que c’est un prix acceptable pour accéder au BEPOS. Pour leur faciliter sa prise en compte dans les moteurs de calcul RT2012, ce système devrait bénéficier d’un Titre V dès septembre 2016.
- Les paramètres de fonctionnement sont disponibles – en Allemand seulement pour l’instant – directement sur l’appareil ou à travers l’Application Vitotrol. Doc. PP
argent
- par Jolicoco
- 27/01/2016 16:25:54
Encore une usine à gaz inamortissable! En fait, seul le photovoltaïque parait en position de détrôner le nucléaire. Toutes les statistiques sur les pompes, quelque soient leurs natures, sont désastreuses, mais il faut sans doute nourrir tout ce petit monde qui gravite autour de l'énergie et qui nous ont valu une RT2012 tragique pour le raisonnement des cartésiens. FC
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- par jerome
- 26/01/2016 14:43:42
L'approche passive est intéressante et doit être favorisée car elle contient des solutions simples et peu de technologies embarquées. Idéalement elle est couplée avec les isolants biosourcés et une conception bioclimatique (ce qui n'est pas franchement toujours le cas). Pour ce qui est de l'énergie, le passif ne répond qu'au chauffage (voir vaguement à la ventilation)... Certes, cette technologie semble complexe ; elle l'est probablement. Pour autant la pile à combustible est un mode de production d'énergie qui favorise le stockage d'une énergie potentielle capable de produire de l'électricité à la demande et donc de limiter le gaspillage... et, le 'déchet' de combustion c'est de l'eau : H20. Certes il faut une énergie complémentaire et idéalement pas une énergie fossile ou nucléaire mais décréter les choses nulles sans aucune forme de réflexion est assez destructeur pour l'innovation. Car il faut de l'innovation. L'innovation ce n'est pas forcément de la technologie et de l'ingénierie poussée. Il ne faut pas tout mélanger...
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- par david
- 24/01/2016 11:04:52
Polux, ton idée de départ est la bonne... puis la suite moins ! Il suffit simplement d'appliquer le passif, le vrai : orientation de la maison, optimisation de la disposition des pièces, des vitrages. Maison de construction simple, donc cubique, sans recoin qui ne sert à rien, ou juste pour faire beau, donc maison à étage au lieu de plein pied. 50% de ces ouvertures au sud, 20% à l'Est, Ouest, et 10% au Nord. Utilisation de fenêtres passives Uw inf 0.8. Etanchéité à l'air par membrane pour le raccordement huisserie mur, mur plâtré, pour viser une étanchéité de 0.2 et non 0.6. R supérieur à 7 partout, s'approchant même de 10. Rapport volume intérieur / surface habitation optimisée. Auvent pour empêcher le soleil de rentrer l'été. Utilisation d'un puits canadien, pour l'été et pour l'hiver. Ceci devrait déjà être la base de toute construction moderne !
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- par Polux
- 23/01/2016 13:08:48
(Je dois publier mon nouveau commentaire en 2 fois) PARTIE 1/2: J'ai oublié de traiter d'un point important : l'auto-consommation, qui intéresse de plus en plus de français en 2016 (auparavant les français pensaient à revendre leur sur-plus électrique avec les panneaux photovoltaïques), cette usine à gaz n'est pas une mauvaise chose en soi, si elle permet l'auto-consommation électrique mais il faut la comparer avec l'autre solution qui commence à arriver à grand pas; la technologie aérovoltaïque, qui a bien progressé depuis 2010. Ce sont des panneaux combinant le solaire thermique et le photovoltaïque. Une solution qui peut s'avérer intéressante car elle permet: de chauffer la maison la journée via une arrivée d'air chauffée, de produire de l'électricité en journée qui pourra être consommée directement sur place (ou revendue au réseau EDF au tarif en vigueur, même si c'est de moins en moins populaire).
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- par bosrobert
- 23/01/2016 10:59:30
Bravo, nul, nul, toujours des idées et des solutions pour pomper le contribuable. Si vous devez innovez faites le sans compter sur les aides et proposez des produits commercialisables à un prix amortissable !!!
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- par Polux
- 22/01/2016 18:28:20
Une véritable usine à gaz, avec les probables coûts d'entretien qui en découlent. La RT2020, ou plutôt la RBR2020, est plus orientée vers des solutions bien plus simples: 120 m2 maximum (idéalement), ossature bois, isolation par l'extérieur, forme compacte (au plus proche du cube), vide sanitaire avec récupérateur d'eau de pluie, vmc double flux avec production d'ecs et mini pac (3kw/h) intégrée. Pour les plus grandes maisons, on rajoute en appoint pour l'hiver un poele à bois bbc (étanche, raccordement direct à l'extérieur, puissance de 3 à 6kw/h). Si on peut se le permettre, raccordement de la vmc double flux à un puit canadien / provençal (air ambiant hiver / été). Si on veut gagner de l'argent, on ajoute 30 m2 de panneaux sur le toit plat bac acier et on est rentier sur 15 ans (3000€ d'excédent d'électricité par an au tarif 2016). Le tout pour un prix de 900€ le m2 en montant la structure soi-même, sinon, c'est plutôt dans les 1500€ le m2 clé en main.
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- par Tom
- 22/01/2016 15:48:10
5m² de PV c'est ridicule... Le BEPOS ne signifie rien. Il faut se tourner vers le PASSIF!
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- par david
- 22/01/2016 09:54:46
Bien sur, vous pouvez être fier de vous, si vous trouvez des gens pour acheter ! Franchement, au lieu de partir sur la base d'une maison bien conçue, "intelligemment" construite et donc économe, on est fier d'équiper des maisons mal pensées, en utilisant des ressources, matières premières, de l'énergie pour construire des trucs dont on peut se passer... C'est sans doute ce qu'on appelle l'intelligence humaine ?
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- par Berni
- 22/01/2016 00:35:38
Bonjour, vos articles m'intéressent et je souhaiterais savoir s'il est possible d'être en tout hydrogène. Du solaire/réseau renouvelables pour produire l'hydrogène qui serait utilisé avec pile ECS chauffage et appareillage et alimentation voiture hydrogène.
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- par david
- 21/01/2016 20:15:48
Nul, nul, nul... complètement nul... Pour atteindre la RT 2020, il suffit d'appliquer les normes passives. En France, comme d'habitude, on va nous contourner le problème ! Le problème de base est la construction. Orientation, choix des matériaux, disposition des pièces. Ensuite, une maison s'isole par l'extérieur, point barre... Sommes nous si incapables que cela ? Les solutions existent, il suffit d'oser regarder ce qu'il se passe de l'autre côté de nos frontières, au lieu de vouloir refaire le monde à chaque fois !
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- par d.g.d
- 21/01/2016 18:33:41
Nous vous félicitons d'avoir pensé-osé-réalisé-réussi cette innovation. C'est formidable.
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Cela fait bientot 30 ans que je cherche personnellement sur le surunitaire et surtout sur la PAC! Je souhaite être autonome et c'est possible, seulement on veut nous faire payer d'avance ce que l'état ne gagnera pas sur l'énergie actuelle plus tard en nous imposant des prix exorbitants ! Je voudrais trouver une PAC à prix abordable sinon la fabriquer moi même c'est mon seul but et ensuite la mettre dans un véhicule genre Hyundai ax' électrique à moteurs roue déja existant! Mais loué et non vendu devinez pourquoi !!! Merci si vous avez des contacts pour ce genre de technologie suis dans l'Aube. Cordialement.