Chaudière à micro-cogénération ou pile à combustible pour la maison

Par Richard CORDONNIER, Product Marketing Manager chaudières domestiques sol et nouvelles technologies - Société Viessmann

Approche technique

Principe de la pile à combustible

La pile à combustible est un produit innovant et énergétiquement très performant. Cette technologie assure localement une production simultanée de chaleur et d’électricité. Elle permet, ainsi à partir de gaz naturel, de couvrir les besoins d’une maison en chauffage, eau chaude et partiellement en électricité. Le module pile puise de l’oxygène présent dans l’air ambiant qu’elle met en jeu avec de l’hydrogène, préalablement formé à partir du gaz naturel au sein du reformeur. La réaction électrochimique au sein du cœur de pile, génère de l’électricité, de la chaleur ainsi que de la vapeur d’eau, sans pièce en mouvement.

La pile à combustible fonctionne grâce à la technologie de micro-cogénération au gaz naturel

Pile à combustible dans une maison individuelle

Une technique novatrice pour produire de l’électricité et de la chaleur

L’avantage de ce nouveau co-générateur qui produit de l’électricité et de la chaleur est qu’il rejette beaucoup moins de CO2 qu’une chaudière et qu’il produit une électricité gérable et directement utilisable.

Voici le principe de fonctionnement d’une chaudière à micro-génération (pile à combustible) pour la production de chauffage, d’eau chaude sanitaire et d’électricité pour une maison.

Le module pile à combustible qui fournit une puissance thermique de 1,1 kW/h permet de couvrir la majeure partie des besoins calorifiques d’une habitation. L'énergie électrique produite au cours d'une journée et variable selon le nombre d’heures de fonctionnement de celle-ci. Elle peut néanmoins produire environ 34 kW/h avant de s'arrêter pour environ 2.5 heures afin de se régénérer. La production électrique ainsi produite permet de couvrir les besoins de base d'un foyer.

La chaudière à micro-cogénération fonctionne avec de l'air et de l'hydrogène. L'hydrogène étant extrait du gaz naturel dans un process en amont de la pile, le reformeur. L'hydrogène sert de combustible pour le coeur de la pile à combustible. Au sein de la pile à combustible, l'hydrogène réagit avec l'oxygène. L'électricité, la chaleur et l'eau sont ainsi générées. L'électricité est acheminée depuis la pile à combustible dans l'onduleur sous forme de courant continu. Le courant continu y est transformé en courant alternatif pouvant ainsi être utilisé par le consommateur.

Chauffage et eau chaude produits par la chaudière à micro-cogénération

Ci-dessous une vidéo expliquant simplement le fonctionnement de la pile à combustible et de la chaudière à micro-cogénération.

La pile à combustible expliquée simplement par le journaliste scientifique Michel Chevalet

Savoir-faire de l’industriel

Idéale pour les maisons individuelles à très hautes performances énergétiques et environnementales

La pile à combustible ou chaudière à micro-cogénération Vitovalor PT2 offre suffisamment de puissance pour les maisons individuelles jusqu’à des besoins en chaleur de 32 000 kWh et des besoins en électricité de 6 200 kWh par an.

La production quotidienne d’électricité peut couvrir les besoins de base d’un ménage. Cette pile à combustible peut produire de l’électricité en continu jusqu’à 45,5 heures. La pile à combustible se régénère ensuite pendant 2,5 heures avant de produire à nouveau de l’électricité.

L’hydrogène H2 est issu des molécules du gaz naturel qui, au contact de l’’oxygène de l’air, produit de l’électricité et de la chaleur

Le co-générateur est composé de 2 blocs compacts, l’un est la pile à combustible qui génère de l’hydrogène puis de l’électricité et de la chaleur, l’autre bloc est constitué d’un bloc chaudière condensation avec ballon d’ECS.

La chaudière gaz à condensation intégrée s’enclenche automatiquement lorsque la chaleur du module de pile à combustible ne suffit pas, par exemple en période de pointe ou lorsqu’une grande quantité d’eau chaude est requise en peu de temps.

La chaudière à micro-cogénération - ou pile à combustible - de nouvelle génération, la Vitovalor PT2, offre davantage de flexibilité et de possibilités d’utilisation grâce à l’augmentation de la puissance thermique jusqu’à 30,8 kW. La Vitovalor PT2 compacte requiert une surface au sol de seulement 0,72 mètre carré.

La pile à combustible est complémentée par un bloc de chauffage gaz qui permet de répondre aux pointes de chauffage et d’eau chaude sanitaire

La régulation en façade, des composants hydrauliques et des capteurs préinstallés complètent cette unité. Le nouvel écran tactile couleur de 7 pouces simplifie considérablement l’utilisation.
Un ballon d’eau chaude sanitaire en acier inoxydable d’une capacité de 220 litres est intégré.

Un gestionnaire d’énergie adaptatif
Le gestionnaire d’énergie est capable d’évoluer et réagit aux besoins personnels du ménage. Autrement dit : il enclenche la pile à combustible uniquement si les durées de fonctionnement sont suffisamment longues pour optimiser la production d’électricité.
La pile à combustible est pilotable également via Smartphone (Applications Viessmann) et autres commandes à distance.

Fiable et durable, une maintenance de la pile à combustible uniquement tous les 5 ans
Comme c’est le cas pour toutes les innovations Viessmann, les priorités sont données à la fiabilité et la durabilité de la Vitovalor PT2. Une maintenance de la pile à combustible est requise uniquement tous les 5 ans.

1. Appareil de base avec module de pile à combustible et chaudière gaz à condensation
2. Tour de stockage
3. Interface de communication
4. Compteur électrique intégré
5. Routeur (box internet)
6. Réseau électrique domestique
7. Internet
8. Application ViCare
9. Réseau électrique public

Solution technique

Chaudière à micro-cogénération MF/1 (pile à combustible) VITOVALOR PT2

1. Chaudière gaz à condensation pour couvrir les charges de pointe

2.  Régulation pour la marche en fonction de la température extérieure avec grand écran tactile couleur 7 pouces

3. Module de pile à combustible

4. Réservoir d’eau chaude en acier inoxydable de 220 litres

Ses avantages

• Module de pile à combustible : 705 W
• Puissance totale : de 0,9 à 30,8 kW (module de pile à combustible : 1,1 kW)
• Technologie d’avenir innovante
• Écologique – économies de CO2 par rapport à la production classique d’électricité et de chaleur
• Utilisation idéale dans les maisons individuelles nouvelles et existantes
• Production parallèle d’électricité et de chaleur pour réduire les dépenses énergétiques
• Installation simple et montage rapide grâce au système hydraulique entièrement intégré (comme sur les chaudières gaz à condensation), seul un conduit d’évacuation des fumées est nécessaire
• La séparation du système intégrée au moyen de l’échangeur de chaleur à plaques et du serpentin garantit un fonctionnement sûr et robuste
• Suivi et contrôle à distance via l‘application ViCare

Grand écran tactile couleur comme source d’information centrale