Par Jérôme HOEFLER de la société De Dietrich Thermique.

Si nous nous projetons en 2020, soit dans moins de 8 ans, nous nous apercevons que parmi les générateurs les plus performants et à même de respecter la réglementation thermique, figure l'ECO-GENERATEUR ! Cette micro-cogénération s'adapte au résidentiel autosuffisant en énergie primaire, soit au bâtiment à énergie positive. Toute la chaleur est récupérée avec en plus une production d'électricité à disposition. Voici les premiers résultats et retours d'expérience émanant d'une conférence présentée sur le salon Interclima+élec (7 au 10 février 2012).

Les orientations du Grenelle nous amènent à un contexte réglementaire évolutif vers toujours plus de performance énergétique.

Rappelons que pour le bâtiment neuf la RT 2012 impose un seuil moyen de 50 kWhEP /m².an indépendant de l'énergie utilisée (sauf bois et RCU EnR). Avec une obligation d'« EnR ou équivalent (solaire thermique, m-CHP, CET, RCU EnR ou tout système produisant plus de 5 kWh EnR/m².an. Avec comme cible pour fin 2020 : le Bâtiment à Energie Positive !

L'éco-générateur est très bien valorisé dans la réglementation thermique 2012 : la performance de l'éco-générateur se traduit par un très bon positionnement réglementaire. Sur un bâti équivalent, il fait mieux qu'un couplage condensation + CESI. Sur un bâti à l'exigence réglementaire (Bbio = Bbiomax), l'éco-générateur conduit à une performance meilleure que le niveau RT2012 d'environ 20%.

Pour les bâtiments existants, il est prévu d'ici 2020, la réduction de 38% des consommations énergétiques du parc français. Soit de passer de 240 kWhep/m².an (parc actuel) à une cible de 150 kWhep/m².an ! Sachant que plus de 45% du parc actuel se situe en classe énergétique « E, F ou G » et de 1% en « A ». Les mécanismes de calcul de la RT existant étant la RT par élément, ou la RT globale. Les Incitations étant le crédit d'impôt de 17% (P< 3 kVA), bouquets de travaux avec une autre action éligible (isolations murs ou toit, fenêtres, etc., …), les labels de performances, les prêts bonifiés, il est éligible aux CEE, …

Eco-générateur : la micro-cogénération pour l'habitat

C'est un générateur de type chaudière au gaz naturel dont la combustion alimente un moteur Stirling produisant simultanément chaleur et électricité. C'est un micro-cogénérateur.

Le principe de fonctionnement ? Le moteur Stirling est couplé à un alternateur. Un circuit d'échangeurs de chaleur permet de récupérer les calories sur toutes les parties du système moteur et chaudière. Un brûleur auxiliaire permet de couvrir la pointe de la demande d'eau chaude sanitaire.

L'économie en énergie primaire de cette cogénération par rapport à une production centralisée d'électricité qui occasionne nombre de chaleur perdue entre la production et l'utilisation est de 30%.

• Moteur à combustion externe : permet de produire de l'électricité à la fréquence réseau (50 HZ)
• Pas de lubrification nécessaire -> pas de maintenance. Rendement global : 107 %
• 2 exécutions (Gaz naturel) : 24/28 kW mixte instantanée ou 28 kW chauffage seul
• Caractéristiques du moteur Stirling : Puissance électrique 1 kW - Puissance thermique 5,8 kW
• Encombrement réduit : 490 x 910 x 422 mm
• Base : Eco-générateur Hybris Power

Coût du raccordement électrique (par ErDF) entre 500€ et 700€
Coût d'abonnement du 2ème compteur électrique : 60€ TTC/an

Installation type d'un éco-générateur

Environ 100 unités installées un peu partout en France, dans le neuf et dans l'existant. 11 sites ont fait l'objet d'une instrumentation détaillée, avec :
• Plus de 34 semaines de mesures par client (> 40 millions points de mesure)
• 1,5 MWh d'électricité produite

Les résultats sont :

• Très bon rendement électrique moyen en hiver : 14 %
• Forte autoconsommation électrique : 70 %
• La pointe de consommation électrique est réduite en hiver
• La production de l'éco-générateur suit la tendance de la consommation électrique française
• La modulation du Stirling permet de limiter le cyclage
  
  

La production hebdomadaire type d'un éco-générateur : elle suit la courbe des besoins d'électricité






Diminution de la puissance de pointe, d'où une application intéressante pour les Smart Grids






Fonctionnement type d'une journée d'hiver

Installation de Muzillac – Morbihan

Maison individuelle de type T4
Surface habitable: 102 m²
SHON:139 m²
Zone H2a

Objectif :
Atteinte du label BBC effinergie
Sur la route du bâtiment à énergie positive

Résultats de l'étude thermique :


Valorisation de la production électrique

Production électrique: 17 kWhep/m².an
Cep projet: 37,5 kWhep/m².an = BBC effinergie – 31%
Grace à la combinaison d'un bâti et d'un système très performant, l'exemplarité énergétique est atteinte



Performance énergétique :

Dans la réalité le pavillon de Muzillac consomme 2 fois moins (sur les postes chauffage et ECS) que prévu par le calcul réglementaire.

Ecogénérateur en mini-chaufferie – Aulnay

Immeuble collectif :
24 logements (R+1 et R+2+combles)
Surface habitable:1 593 m²
SHON:2 102 m²
Zone H1a

Objectif :
Atteinte du label THPE
Charges réduites pour les locataires

Mode de fonctionnement :
- priorité aux écogénérateurs en mode chauffage et ECS
- chaudières condensation en appoint secours
- utilisation locale de l'électricité produite: VMC, Communs…

Performance théorique :
Sans valorisation de la production électrique: Cep=75 kWhep/m².an
BBC avec valorisation de l'électricité: Cep= 55 kWhep/m².an (titre V en cours)

Par Jérôme HOEFLER
Jérôme HOEFLER est ingénieur ENSAIS Génie Thermique et Responsable énergies nouvelles chez De Dietrich Thermique. Jerome.HOEFLER(at)DeDietrichthermique.com