La micro-cogénération est une technologie innovante qui utilise le gaz pour produire simultanément de l’électricité et de la chaleur. Ce système, comparable à une chaudière à condensation, peut couvrir jusqu’à 40% des besoins électriques d’un foyer standard. Outre son efficacité énergétique, elle offre un triple avantage : chauffage, eau chaude et électricité. Découvrez comment ce procédé peut contribuer à réduire votre facture d’électricité.
Comprendre la micro-cogénération
La micro-cogénération, ou micro CHP (pour micro combined heat and power), est une solution énergétique qui permet de produire de l’électricité et de la chaleur à partir d’une même source d’énergie, généralement le gaz naturel. Ces systèmes sont généralement de très petite puissance électrique (inférieure à 36 kilowatts) et sont couramment utilisés pour les besoins énergétiques des maisons individuelles ou des petits bâtiments.
La technologie de micro-cogénération est basée sur le principe de la cogénération, qui est de valoriser la chaleur qui serait autrement perdue lors de la production d’électricité. Grâce à cela, elle offre des avantages considérables en termes de rendement et d’efficacité énergétique.
Au-delà de la production d’électricité et de chaleur, la micro-cogénération peut également contribuer à l’autonomie énergétique des habitations. En effet, elle permet de produire de l’énergie localement, réduisant ainsi la dépendance aux fournisseurs d’énergie et contribuant à la transition énergétique.
Principe de fonctionnement des systèmes de micro-cogénération
Les systèmes de micro-cogénération reposent sur un principe simple : ils combinent un moteur alimenté par un combustible (gaz naturel, fioul, biomasse…) et un générateur. Le combustible est utilisé pour faire fonctionner le moteur, qui entraîne le générateur pour produire de l’électricité.
Parallèlement, la chaleur produite par la combustion du combustible est récupérée pour chauffer de l’eau, alimentant ainsi un circuit de chauffage et/ou de production d’eau chaude sanitaire.
Ces systèmes sont contrôlés par la demande de chaleur : ils se mettent en marche lorsqu’il y a besoin de chaleur pour le chauffage ou la production d’eau chaude, générant simultanément de l’électricité.
Il existe différentes technologies de micro-cogénération, notamment :
- Les moteurs à combustion interne,
- Les moteurs Stirling,
- Les piles à combustible.
Chaque technologie a ses propres caractéristiques et avantages.
Types de systèmes de micro-cogénération
Les systèmes de micro-cogénération peuvent être classifiés en fonction de la technologie utilisée pour convertir l’énergie thermique en électricité.
Les moteurs à combustion interne sont une option populaire, fonctionnant sur le même principe que les moteurs de voiture à essence. Ils produisent de l’électricité via un alternateur tout en récupérant la chaleur pour le chauffage.
Les moteurs Stirling, une autre option courante, sont des moteurs à combustion externe qui utilisent la chaleur pour générer du courant électrique.
En troisième lieu, les piles à combustible proposent une alternative intéressante. Ces systèmes utilisent une réaction électrochimique pour produire de l’électricité, et la chaleur produite lors de cette réaction est également récupérée.
Enfin, la micro-cogénération domestique est adaptée pour une utilisation individuelle, généralement pour une puissance inférieure à 1 kW, tandis que la micro-cogénération collective est utilisée pour des puissances inférieures à 20 kW, souvent dans des bâtiments tertiaires.
Chaque type de système a ses spécificités et est adapté à des besoins spécifiques.
La micro-cogénération à gaz
La micro-cogénération à gaz fait appel à un combustible largement disponible et bien maîtrisé : le gaz naturel. Le système comprend un moteur, alimenté par la combustion du gaz, qui entraîne un générateur pour produire de l’électricité. Simultanément, l’énergie thermique dégagée par cette combustion est récupérée pour produire de la chaleur.
- Moteur à combustion interne : le gaz naturel est brûlé dans le moteur, qui entraîne un alternateur pour produire de l’électricité.
- Moteur Stirling : le gaz naturel est brûlé en dehors du moteur, la chaleur produite est utilisée pour faire fonctionner le moteur et générer de l’électricité.
Ces systèmes sont particulièrement efficaces, avec un rendement énergétique pouvant dépasser 90%. Ils sont adaptés aux besoins d’un seul bâtiment, pour le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire.
En termes d’installation, la micro-cogénération à gaz nécessite un raccordement au réseau de gaz et un raccordement électrique pour injecter l’électricité produite dans le réseau.
La micro-cogénération à pile combustible
La micro-cogénération à pile combustible est une technologie qui utilise l’hydrogène pour produire simultanément de l’électricité et de la chaleur. Le principe est simple : l’hydrogène, obtenu à partir du gaz naturel, entre en contact avec l’oxygène dans une pile à combustible. Cette réaction électrochimique génère de la chaleur et de l’électricité.
Ces systèmes sont particulièrement efficaces, atteignant une efficacité de 90% (60% électrique, le reste thermique). Ils sont également écologiques, permettant de réduire les émissions de CO2 jusqu’à 50%.
Plusieurs produits arrivent à maturité technologique, avec des premiers déploiements réalisés par des groupes comme Engie. Par exemple, la chaudière à micro-cogénération Vitovalor PT2 offre une puissance thermique allant jusqu’à 30,8 kW.
Des initiatives telles que le projet européen Pace visent à promouvoir cette technologie. L’objectif est d’installer au moins 2 500 systèmes de micro-cogénération à base de pile à combustible en Europe d’ici 2021.
La micro-cogénération à bois
La micro-cogénération à bois est une alternative écologique et économique qui utilise le bois comme source d’énergie pour produire à la fois de la chaleur et de l’électricité. Ce système, souvent utilisé dans les petits bâtiments résidentiels ou commerciaux, est principalement basé sur un moteur Stirling. Le bois, sous forme de granulés ou plaquettes, est brûlé pour générer de la chaleur qui alimente le moteur Stirling. Celui-ci est relié à un alternateur, transformant la chaleur en électricité. La chaleur résiduelle est ensuite récupérée pour le chauffage et la production d’eau chaude. Les avantages sont multiples :
- Utilisation d’une source d’énergie renouvelable : le bois.
- Indépendance énergétique : production locale d’électricité et de chaleur.
- Réduction de l’impact environnemental : faibles émissions de CO2.
Toutefois, l’installation d’un système de micro-cogénération à bois nécessite une réflexion préalable sur la disponibilité et le stockage du combustible, ainsi que sur la maintenance du système.
La micro-cogénération domestique
La micro-cogénération domestique se présente comme une solution énergétique idéale pour les habitations individuelles. Grâce à une taille compacte, comparable à celle d’un lave-vaisselle, ces systèmes s’intègrent facilement au sein d’une habitation. Ils se distinguent par leur capacité à produire de l’électricité et de la chaleur simultanément, optimisant ainsi l’utilisation de l’énergie.
De plus, différents types de systèmes sont disponibles pour répondre à des besoins spécifiques. Généralement, ces systèmes sont conçus pour une puissance inférieure à 36 kilowatts, suffisante pour répondre aux besoins en chauffage et en eau chaude sanitaire d’une maison.
- Les moteurs à combustion interne : Ils fonctionnent sur le même principe que les moteurs de voiture à essence et produisent de l’électricité via un alternateur tout en récupérant la chaleur pour le chauffage.
- Les moteurs Stirling : Ils sont mus par la chaleur générée par la combustion et actionnent un générateur qui produit de l’électricité.
- Les piles à combustible : Il s’agit d’un système qui utilise une réaction électrochimique pour produire de l’électricité, la chaleur produite lors de cette réaction est également récupérée.
Cependant, il est essentiel de noter que le choix du système doit être fait en fonction de plusieurs facteurs dont la disponibilité du combustible, la consommation électrique moyenne de la maison, et les contraintes d’installation.
Rendement et efficacité des systèmes de micro-cogénération
Comparaison avec les chaudières traditionnelles
La comparaison avec les chaudières traditionnelles met en évidence l’efficacité supérieure des systèmes de micro-cogénération. En effet, ces derniers offrent un rendement énergétique qui peut atteindre jusqu’à 90%, alors qu’une chaudière à gaz classique affiche un rendement d’environ 70%.
Les chaudières à condensation sont plus compétitives avec un rendement pouvant grimper jusqu’à 110%. Toutefois, elles ne produisent pas d’électricité, ce qui représente un atout majeur de la micro-cogénération.
Il est aussi à noter que la production simultanée d’électricité et de chaleur par les systèmes de micro-cogénération permet une utilisation optimale de l’énergie, réduisant ainsi les pertes et augmentant le rendement global.
En termes d’impact environnemental, la micro-cogénération, grâce à son haut rendement, permet également de réduire significativement les émissions de CO2 comparé aux chaudières traditionnelles.
Intérêt des chaudières à condensation dans la micro-cogénération
Les chaudières à condensation jouent un rôle crucial dans l’efficacité des systèmes de micro-cogénération.
Grâce à leur capacité à récupérer la chaleur contenue dans les fumées de combustion, elles boostent la performance énergétique globale du système. En effet, le rendement d’une chaudière à micro-cogénération peut atteindre jusqu’à 115%, bien supérieur à celui d’une chaudière traditionnelle.
En plus de l’efficacité énergétique, la micro-cogénération avec une chaudière à condensation offre une production d’électricité à domicile, couvrant entre 50% à 80% des besoins électriques d’un logement.
- Elle optimise l’utilisation de l’énergie en produisant de la chaleur et de l’électricité simultanément.
- Elle permet une meilleure autonomie énergétique par rapport aux systèmes de chauffage traditionnels.
- Elle contribue à la réduction des émissions de CO2, s’inscrivant dans une démarche de respect de l’environnement.
Néanmoins, le choix d’une telle installation doit prendre en compte plusieurs critères, dont le coût d’achat, l’espace disponible pour l’installation, et les besoins énergétiques du logement.
Pourquoi opter pour un système de micro-cogénération ?
L’aspect économique : prix et coût d’exploitation
L’investissement initial dans les systèmes de micro-cogénération est relativement élevé. Les prix varient généralement entre 7 000 et 20 000€, en fonction de la technologie et des spécificités de l’équipement. Ce coût peut être compensé à long terme par les économies réalisées sur les factures d’énergie.
Les coûts d’exploitation sont également un élément à considérer. Ils comprennent principalement le coût du combustible utilisé (gaz, fioul, biomasse, etc.) et les frais de maintenance.
Pour certains systèmes, il faut prévoir également le coût de la cuve à combustible et du silo, pour une chaudière micro-cogénération gaz par exemple.
Il est recommandé de réaliser une étude de rentabilité avant toute installation pour évaluer le retour sur investissement, qui peut varier de 3 à 5 ans en fonction de la taille et de la localisation de l’installation.
L’aspect environnemental : réduction des émissions de CO2
L’adoption d’un système de micro-cogénération a un impact significatif sur la réduction des émissions de CO2. Ce bénéfice environnemental découle directement de son rendement énergétique supérieur comparé aux systèmes traditionnels.
Selon les données disponibles, les systèmes de micro-cogénération peuvent permettre une réduction des émissions de CO2 de 14% à 50% par rapport aux installations conventionnelles alimentées au gaz, au fuel ou au charbon. Cette diminution varie en fonction du type de combustible utilisé et de la technologie de cogénération choisie.
En adoptant la micro-cogénération, chaque habitation ou établissement contribue activement à la réduction des gaz à effet de serre, aidant ainsi à atténuer les effets du changement climatique.
L’aspect pratique : production locale d’énergie
Dans le cadre de la production locale d’énergie, les systèmes de micro-cogénération offrent une autonomie précieuse. Ils peuvent couvrir une grande partie des besoins énergétiques d’un foyer, voire même produire un surplus revendable. Les systèmes de micro-cogénération sont généralement installés dans les maisons et sont contrôlés par la demande de chaleur. Ils se mettent en marche lorsqu’il y a un besoin de chaleur pour produire la chaleur dérivée tout en générant de l’électricité.
Contrairement aux systèmes d’énergie conventionnels, ils n’exigent pas un investissement important et produisent de l’électricité ou de la chaleur à moindre coût. Les systèmes de micro-cogénération sont une option viable pour la production d’énergie décentralisée, contribuant ainsi à la transition énergétique.
Les modules de micro-cogénération sont compacts et peuvent être installés dans les maisons, les bureaux ou les logements collectifs. Ils assurent le chauffage, la production d’eau chaude sanitaire et une production locale d’électricité.
La mini-cogénération est une autre solution pour la production locale d’énergie. Elle est idéale pour les grands bâtiments comme les établissements de santé ou les bureaux, où la demande d’énergie est plus élevée.
Exemples d’installation de systèmes de micro-cogénération
Choisir son système de micro-cogénération : critères à prendre en compte
Pour choisir le système de micro-cogénération le plus adapté à vos besoins, plusieurs critères méritent une attention particulière. En premier lieu, le type de combustible utilisé et sa disponibilité : gaz naturel, fioul, biomasse ou autre. Certains systèmes sont plus adaptés à certains combustibles, il est donc essentiel de choisir en conséquence.
Il est également crucial de prendre en compte la puissance nécessaire et la taille du logement. Selon la superficie de votre habitation et votre consommation énergétique, certains systèmes seront plus efficaces que d’autres.
N’oubliez pas de considérer la maintenance et la durée de vie du système. Certains systèmes requièrent plus d’entretien que d’autres et ont une durée de vie plus courte. Une analyse coût-bénéfice peut vous aider à faire un choix éclairé.
Enfin, il est recommandé de faire appel à un professionnel pour une étude personnalisée et des conseils adaptés à votre situation.
Type de combustible utilisé et disponibilité
Le choix du type de combustible pour la micro-cogénération dépend de plusieurs facteurs, notamment de la disponibilité locale et des caractéristiques de l’installation.
Quelques options de combustibles couramment utilisées dans les systèmes de micro-cogénération sont :
- Le gaz naturel : largement utilisé en raison de sa grande disponibilité et de son efficacité de combustion. Il est principalement utilisé dans les systèmes à moteur à combustion interne et dans les piles à combustible.
- Le fioul : bien que moins courant que le gaz naturel, il reste une option viable, particulièrement dans les régions où le gaz naturel n’est pas facilement accessible.
- La biomasse : elle comprend une variété de sources d’énergie renouvelables, comme le bois et le biogaz. Ces combustibles sont souvent utilisés dans les systèmes de micro-cogénération à moteur Stirling.
Il est crucial de considérer la disponibilité du combustible choisi. Par exemple, si vous optez pour un système à biomasse, assurez-vous de la facilité d’approvisionnement en combustible dans votre région.
Puissance nécessaire et taille du logement
La puissance nécessaire de votre système de micro-cogénération dépendra de la taille de votre logement et de vos besoins énergétiques. Les unités de micro-cogénération ont une puissance électrique inférieure à 36 kilowatts (kW), ce qui est adapté pour un seul bâtiment.
- Pour une habitation individuelle, une unité de puissance généralement inférieure à 5kW est recommandée.
- Pour les bâtiments collectifs ou tertiaires, le choix se porte sur des unités d’une puissance supérieure, souvent inférieure à 20kW.
Il est essentiel de bien évaluer vos besoins énergétiques pour choisir un système de cogénération adapté. Considérez vos besoins en chauffage, en eau chaude sanitaire et en électricité.
Maintenance et durée de vie du système
La maintenance régulière des systèmes de micro-cogénération est essentielle pour assurer leur bon fonctionnement et prolonger leur durée de vie. L’entretien annuel de la chaudière est recommandé et peut être réalisé par le professionnel qui a effectué l’installation ou par un autre spécialiste agréé.
La durée de vie d’un système de micro-cogénération varie généralement de 15 à 20 ans, en fonction de la qualité de l’appareil et des conditions d’utilisation. Des systèmes spécifiques, comme la micro-cogénération à pile à combustible, peuvent avoir une durée de vie plus longue, atteignant jusqu’à 10 ans de fonctionnement continu.
Certains éléments peuvent nécessiter un entretien plus fréquent. Par exemple, dans le cas de la micro-cogénération à pile à combustible, le filtre à gaz nécessite une maintenance annuelle, tandis que la cartouche de filtration d’eau et d’air doit être remplacée tous les deux ans.
Il convient de noter que le coût et la fréquence de la maintenance peuvent affecter la rentabilité globale de l’installation.
Subventions et aides pour l’installation d’un système de micro-cogénération en Belgique
En Belgique, plusieurs aides financières sont disponibles pour soutenir l’installation de systèmes de micro-cogénération. Ces subventions varient selon la région :
- En Wallonie, une prime à l’investissement est accordée pour les grandes entreprises qui réalisent un programme d’investissements concourant de manière déterminante au développement durable.
- À Bruxelles, des travaux d’amélioration de la performance énergétique d’un bâtiment, comme l’installation d’un système de micro-cogénération, peuvent être subsidiés.
- En Flandre, bien que les primes soient moins courantes, l’investissement dans la micro-cogénération peut être rendu plus intéressant grâce aux certificats de cogénération ou certificats verts.
Au niveau fédéral, une mesure de soutien aux systèmes d’économie d’énergie, tels que la micro-cogénération, permet aux entreprises de diminuer leur bénéfice imposable grâce à une déduction pour investissement majorée.
Il est également possible de bénéficier d’aides pour l’installation d’équipements de mesurage et de pilotage, qui sont souvent associés à des systèmes de micro-cogénération.
Enfin, certaines banques proposent des formules de leasing pour faciliter l’investissement dans une installation de cogénération.