Nous suivre Les Cahiers Techniques du bâtiment

Dossier

Le renfort de la pompe à chaleur pour chauffer à moindre coût

Le renfort de la pompe à chaleur pour chauffer à moindre coût

Sur 24 800 m², la serre du Gaec de Lan Hello (22) produit 45 à 46 kg/(m².an) de tomates. Le chauffage des serres est assuré par des tubes acier de 51 mm de diamètre disposés au sol et à mi-hauteur sous les plans. Ceux-ci font également office de rails de guidage pour les engins que les exploitants utilisent pour passer entre les rangées de plans de tomates. (Doc. PP.)

Peu isolées, les serres agricoles font appel essentiellement à la chaudière gaz ou fioul dont elles profitent des gaz d’échappement pour augmenter le taux de CO2 à destination des plantes. Des serristes commencent à s’équiper en complément de pompes à chaleur de grande puissance.

Dans une serre agricole, si la température ambiante descend 10 °C en dessous de la consigne durant cinq heures, la production se trouve compromise. Les plans ne parviendront pas à maturité au moment prévu et les rendements ne seront pas au rendez-vous.

Pour jouer pleinement son rôle, une serre doit fournir à la fois lumière, chaleur et CO2 pour favoriser la photosynthèse et la croissance des plans. Parce qu’elles favorisent la pénétration de la lumière à un coût de vitrage raisonnable, les serres présentent une performance thermique faible. Les serres sont équipées de simple vitrage, de panneaux de polycarbonate ou de doubles bâches de polyéthylène. La perte de chaleur se trouve classiquement compensée au moyen d’une chaudière gaz à condensation qui présente l’intérêt complémentaire que ses produits de combustion fournissent le CO2 nécessaire à la croissance des plans.
Dans le milieu confiné d’une serre, l’air ambiant qui contient au naturel environ 400 ppm (particules par million) de CO2, serait rapidement ramené à 200 ppm en raison de la consommation de CO2 par les plans de tomates. Ce qui, selon les serristes, ne permet pas d’assurer une photosynthèse satisfaisante. Pour remédier à cette insuffisance, ils appliquent le « dopage au CO2 », une technique mise au point en Hollande. Le condenseur en sortie de la chaudière gaz naturel sépare l’eau et le CO2 dans les produits de combustion. Lesdits produits asséchés sont recueillis et diffusés au pied de chaque plan par un réseau de tubes alimentant des poches microperforées. Ces poches sont périodiquement gonflées et diffusent le CO2. Le taux de CO2 dans la serre est porté à 1 200 ppm pendant certaines périodes. Ce qui améliore de 10 % la croissance des plans. Environ 40 kg de CO2/m².an sont diffusés dans une serre abritant des tomates. Ce qui correspond à environ 800 g de CO2 par kilogramme de tomate produit.
Cette utilisation du CO2 est l’une des raisons qui milite pour la conservation des chaudières gaz naturel, en parallèle avec les pompes à chaleur. La chaudière est maintenue en fonctionnement deux heures par jour, même en période de non-chauffage, pour l’injection de CO2.

Étanchéité à l’air renforcée

Installés dans le Finistère autour de Tréguier et de Paimpol (22), une centaine de serristes cultivent tomates et fraises. À eux seuls, ils consomment en chauffage autant d’énergie qu’une ville de 100 000 habitants. Chaque serre consomme donc environ 300 kWh/(m².an). Avec ses 200 hectares de serres, le Finistère consomme ainsi 600 MWh par an pour son chauffage. Ces serristes utilisaient jusque-là fioul et gaz naturel. Or, depuis 2008, ils ont modifié leurs cultures et leur mix énergétique, poussés à cela par des marges faibles qui se voyaient compromises par la volatilité des cours du pétrole et la hausse des prix du gaz.
Certains d’entre eux ont tout d’abord changé les espèces cultivées : les nouvelles variétés, plus rustiques, se contentent d’une température minimale de 14 °C, là où les précédentes exigeaient 16 à 18 °C.
Côté bâtiment, les serres sont désormais rendues plus étanches à l’air, donc moins déperditives, grâce à un film plastique transparent tendu au-dessus des cultures. Ces deux moyens ont permis une réduction des consommations d’énergie de 40 % en moyenne depuis cinq ans. Ce qui a tout juste suffi à absorber les hausses des coûts des énergies fossiles durant la même période.
Pour aller plus loin, deux innovations sembleraient particulièrement indiquées : la cogénération et le recours à des pompes à chaleur de grande puissance. Problème : le développement de la cogénération reste handicapé par la réglementation française. Le producteur ne peut vendre son électricité à ErDF qu’en période d’hiver. Ce qui, dans le cas des serres, exploitées plutôt d’avril à octobre, ne permet pas d’amortir l’installation de cogénération. Restent les pompes à chaleur, expérimentées par l’un des serristes finistériens (cf. focus dessus), mais dont l’usage ne semble indiqué qu’en complément d’une solution gaz.
La surchauffe est l’autre problématique des serres. Si la température optimale pour les tomates est de 18 à 19 °C, elle peut monter jusqu’à 23 °C, sans grandes conséquences sur la production. Au-delà de 23 °C sous la serre, il faut ventiler. La ventilation s’effectue en ouvrant la toiture en partie haute, puis, si cela ne suffit pas, en ouvrant les parties verticales latérales. L’ouverture en partie haute est motorisée. Les ouvertures latérales sont le plus souvent manuelles. La ventilation assure également une fonction de régulation de l’Humidité relative (HR). Une HR trop élevée favorise le développement fongique et peut compromettre les cultures. Une HR trop faible favorise la transpiration des plans et ralentit leur croissance.

N°330

vous lisez un article des Cahiers Techniques du Bâtiment N°330

Découvrir les articles de ce numéro Consultez les archives 2014 des Cahiers Techniques du Bâtiment

Nous vous recommandons

Membranes d'étanchéité (1/2) - En voie de traditionnalisation

Enquête

Membranes d'étanchéité (1/2) - En voie de traditionnalisation

L'usage courant d'un grand nombre de produits d'étanchéité pour toitures terrasses conduit aujourd'hui à leur intégration dans les règles de l'art. Sur le marché de[…]

11/12/2018 | ProduitInnovation
Membranes d'étanchéité (2/2) - Bitumineuses et synthétiques

Enquête

Membranes d'étanchéité (2/2) - Bitumineuses et synthétiques

Terrasses et platelages extérieurs bois (1/2) - La simplicité à composantes multiples

Terrasses et platelages extérieurs bois (1/2) - La simplicité à composantes multiples

Première façade dépolluante en Alsace

Première façade dépolluante en Alsace

Plus d'articles