Quelles améliorations apportent les systèmes de chauffage modernes ?

L’ère des fourneaux, poêles et chaudières classiques sera un jour révolu. Les systèmes de chauffage modernes, qui combinent judicieusement pompes à chaleur, unité de cogénération et panneaux solaires, ont des efficacités énergétiques nettement supérieures à celles de ces systèmes classiques. Ils permettent donc d’économiser des quantités importantes d’énergie, tout en valorisant les sources d’énergie renouvelables disponibles localement.

L’expression « systèmes de chauffage modernes » désigne soit des pompes à chaleur, soit des petites unités de cogénération (production conjointe de chaleur et d’électricité, aussi appelé couplage chaleur-force), soit une combinaison des deux. En outre, ces systèmes seront de plus en plus associés à des panneaux solaires (thermiques ou photovoltaïques). La chaleur produite par ces systèmes est distribuée dans les bâtiments par des réseaux de distribution de chaleur à basse température (à eau ou à air), proche de celle des locaux à chauffer. Ils incluent également un dispositif de renouvellement d’air avec récupération de chaleur.

Les pompes à chaleur récupèrent la chaleur renouvelable, naturellement présente dans l’environnement (dans l’air, l’eau ou le sol). Elles sont aujourd’hui largement répandues, et leur efficacité énergétique pourra encore s’améliorer de 20 à 30 % grâce aux progrès techniques [→ Q59].

Les installations de cogénération de petite taille (ou « unités de micro-cogénération ») pour des maisons ou des bâtiments individuels sont encore marginales en Suisse. Ces installations comprennent des petits moteurs fonctionnant au gaz naturel dont le potentiel d’amélioration est faible, ou des piles à combustible offrant une efficacité électrique 2 à 3 fois supérieure.

On commence à les voir arriver en Allemagne et au Royaume-Uni, en provenance du Japon où plus de 100 000 unités ont déjà été installées. Les systèmes basés sur des piles à combustible présentent le triple avantage d’être silencieux, de bénéficier d’une efficacité de production électrique pouvant dépasser les 50 %, tout en n’émettant pratiquement pas de polluants susceptibles d’affecter la santé. Toutefois, malgré leur excellent rendement énergétique, ces systèmes ne sont globalement pas encore rentables [→ Q28].

Une configuration d’avenir particulièrement efficace consiste à coupler une unité de cogénération avec une pompe à chaleur. Les deux étant situées dans des bâtiments différents, l’électricité fournie par la première sert à alimenter la seconde. Ceci permet de remplacer deux chaudières à gaz en réduisant la consommation de gaz naturel et donc les émissions de CO2 entre 40 et 70 %, alors que les chaudières traditionnelles ont déjà atteint leur efficacité maximale et ne peuvent plus guère être améliorées.

De plus en plus souvent, ces installations de chauffage sont également couplées à des panneaux solaires thermiques, afin de bénéficier d’une ressource renouvelable disponible et réduire ainsi la consommation de gaz naturel. À terme, avec l’amélioration de l’efficacité et la baisse des coûts des panneaux solaires photovoltaïques, les installations solaires thermiques pourraient se voir remplacées par des installations couplant des panneaux photovoltaïques avec une pompe à chaleur pour produire l’eau chaude. Une telle solution offre plus de flexibilité en permettant notamment de vendre de l’électricité au réseau lorsque les besoins d’eau chaude sont nuls, notamment pendant les périodes de vacances [→ Q50].

Références

Favrat, Maréchal & Epelly (2008)
, & (). The challenge of introducing an exergy indicator in a local law on energy. Energy, 33(2). 130–136.
Hart, David and Lehner, Franz and Jones, Stuart and Lewis, Jonathan and Klippenstein, Matthew (E4tech) (2019)
(). The fuel cell industry review 2018.
Jochem, Rudolf von Rohr & others (2004)
, & (). Steps towards a sustainable development: A white book for R&D of energy-efficient technologies. Novatlantis.
Pelet, X and Favrat, D and Voegeli, A (1997)
(). Performance of a 3.9 MW ammonia heat pump in a district heating cogeneration plant: Status after eleven years of operation. Compression systems with natural working fluids, IEA Annex, 22.
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