Mieux utiliser l'énergie

Comment mieux valoriser le gaz que nous brûlons ?

Aujourd'hui, le chauffage au gaz est une réalité incontournable, le défi est donc d'améliorer significativement son efficacité.

Les chaudières à condensation

Ces chaudières, apparues il y a trente ans, permettent de condenser la vapeur d'eau des fumées et de récupérer sa chaleur latente, ce qui permet de gagner 10 à 15 % d'efficacité.

Mais elles ont atteint le maximum de ce qu'elles pouvaient apporter, et les rendements annoncés ne sont pas toujours atteints dans le quotidien d'une installation de chauffage, qui ne dispose pas de retours d'eau suffisamment froids.

La production simultanée de chaleur et d'électricité (cogénération)

Afin d'utiliser plus efficacement le gaz (et plus récemment pour le bois-énergie), diverses technologies de cogénérations sont apparues ces dernières années

- moteurs stirling,

- turbines à gaz,

- moteurs à vapeur

- ....

Elles représentent un progrès indéniable en terme d'énergie primaire comme le montrent les schémas suivants :

Supposons qu'un immeuble ait besoin de 100 kW de chauffage et de 15 kW d'électricité.

Une chaudière classique (non à condensation) nécessitera 123 kW PCS avec un rendement de 81 %, pour assurer le chauffage.

Une usine électrique brûlera 43 kW PCS d'énergie primaire pour pouvoir fournir les 15 kW (rendement global de 35 %).

La consommation totale d'énergie primaire est donc de 166 kW pour satisfaire le besoin d'électricité et de chauffage.

La cogénération décentralisée permet un réel gain d'énergie primaire :

Avec le même rendement global de 81 %, une unité décentralisée de cogénération nécessitera 142 kW PCS en énergie primaire, soit un gain global de 15 %.

Cependant, nous noterons que produire de l'électricité reste très cher en investissement, que ce soit dans le générateur, mais également sur les réseaux de distribution.

Il est significatif que pour aider cette filière, les gouvernements doivent faire acheter par les distributeurs (EDF,etc...) cette électricité à des prix considérablement plus élevés que les coûts de revient des centrales électriques, et ce sur des durées de 15 ans à 20 ans.

L'engouement pour cette technologie vient qu'elle est une des seules manières d'atteindre l'objectif européen de "20 % d'électricité d'origine renouvelable".

A long terme, ces subventions ne pourront cependant pas être maintenues et il reviendra à cette filière de démontrer sa rentabilité intrinsèque.

Par ailleurs, cette technologie n'est pas l'optimum thermodynamique.

Les machines trithermes

Une machine tritherme utilise une source chaude à température (Tc) pour générer une énergie mécanique ou chimique (machines dites à "absorption") utilisée afin de pomper de la chaleur à une température basse (Tf). L'énergie consommée à haute température ainsi que celle pompée à basse température sont rejetées ensemble à moyenne température (Tm).

Ainsi, on peut extraire de la chaleur de l'air extérieur (ou d'un captage géothermique) qui sera injectée dans le réseau du bâtiment à la température Tm.

Nous constatons que l'utilisation de machines trithermes, appelées également pompes à chaleur à gaz, est très intéressant du point de vue de la consommation d'énergie primaire :

L'électricité consommée sera produite de manière classique.

Une machine tritherme permet ainsi de produire les 100 kW de chauffage en ne consommant que 79 kW PCS d'énergie primaire (71 kW PCI), et en extrayant 36 kW du milieu extérieur (COP = 100 / 71 = 1,4).

La consommation totale d'énergie primaire est alors de 122 kW pour satisfaire le besoin d'électricité et de chauffage, soit un gain de 26 %.

Si l'on ne considère que la fonction chauffage, sans compter la production d'électricité, le gain sur la facture de gaz est de 36 % ( (123-79) / 123)

Plusieurs technologies permettent aujourd'hui d'atteindre ces performances

- machines à absorption classiques (eau / NH3)

- moteurs à gaz entrainant un groupe froid,

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