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Une tendance de fond : le couplage des énergies

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Une tendance de fond : le couplage des énergies

Destinée au tertiaire et combinant une chaudière gaz à condensation et une PAC air/eau, la pompe à chaleur Aquaciat2 Hybrid est commercialisée par Ciat depuis 2014. Elle a fait l’objet d’un test terrain mené par GrDF.

© Doc. GrDF/Ciat

L’hybridation des énergies - soit le couplage de deux énergies, dont une, au moins, est renouvelable - constitue une tendance de fond, impulsée par la RT 2012 notamment. Une seule énergie renouvelable peut également produire de la chaleur et de l’électricité : on parle alors d’hybridation des usages. Petit tour d’horizon des systèmes existants ou en développement.

Selon que l’on parle d’énergies ou, moins usuellement, d’usages, l’hybridation recouvre des réalités très différentes. Dans son sens courant, le générateur hybride associe deux énergies (l’une renouvelable, l’autre conventionnelle ; voire toutes deux renouvelables) avec une régulation optimisée. Le développement de ces produits trouve son origine dans le caractère intermittent des énergies renouvelables, qui disposent généralement d’une autre source en appoint. Dans le neuf notamment, les générateurs hybrides s’avèrent intéressants pour répondre à la part d’énergie renouvelable prévue par la RT 2012. Sur le marché de la maison individuelle, la colonne solaire, qui réunit dans un même ensemble compact une chaudière à condensation au gaz et un ballon solaire, fait figure d’hybride historique. Le solaire assure une partie des besoins sanitaires et la chaudière fournit l’appoint.

Autre produit proposé par la plupart des fabricants pour le résidentiel : la chaudière hybride (également appelée « pompe à chaleur hybride » dans le tertiaire, où l’offre est naissante - Ciat a dévoilé son modèle Aquaciat2 Hybrid en 2013. Celle-ci combine une chaudière à condensation et une PAC air/eau ; elle bénéficie d’un titre V (dans le cadre de la RT 2012). La chaudière prend le relais de la PAC pendant les périodes les plus froides. La régulation en énergie primaire permet d’utiliser la meilleure technologie à chaque instant. « Demain, la chaudière hybride sera un objet du "smart network", c’est-à-dire de la convergence des réseaux électriques et gaz naturel, en remplacement des pompes à chaleur électriques, explique Carole Lunot, déléguée technique chez GrDF-développement. On pourra, sur un signal réseau, effacer la consommation électrique d’un client en période de pointe, tout en conservant son niveau de confort grâce à la chaudière à condensation. »
Autre atout, mis en avant par Charles Pelé, responsable de la division « performance énergétique des bâtiments » au Centre scientifique et technique du bâtiment : « La production d’eau chaude sanitaire requiert une puissance importante, supérieure à celle nécessaire pour le chauffage, sur un temps relativement court. La chaudière hybride permet de dimensionner l’un des deux générateurs - généralement la chaudière à gaz ou au fioul - pour produire l’ECS en complément ou de façon autonome. »
En maison individuelle, si la colonne solaire et la chaudière hybride sont aujourd’hui connues, d’autres systèmes existent. Certains associent par exemple une chaudière au fioul et une chaudière bois-bûches (HS France), voire deux équipements à énergie renouvelable (par exemple, la chaudière à granulés de bois avec ballon et régulation solaire Ökofen). Le coût élevé de cette dernière solution en fait cependant un produit de niche.
Dans le collectif et le tertiaire, la tendance à l’hybridation est moins marquée que dans l’individuel. Or « elle a également du sens : les bâtiments tertiaires ont des besoins de chaud et de froid conjugués, voire simultanés, estime Carole Lunot. Nous avons lancé un premier test terrain avec la PAC hybride de Ciat, en y associant une régulation en fonction du prix des énergies ».

Solaire thermique

Les produits destinés à la seule production d’eau chaude sanitaire restent peu nombreux. Il est par exemple possible de coupler un chauffe-eau thermodynamique (CET) à des capteurs solaires thermiques. « Le solaire peut réchauffer l’eau du ballon, par une boucle primaire, le complément étant apporté par la PAC, explique Valérie Laplagne, responsable des énergies renouvelables chez Uniclima. Le solaire peut également constituer la source froide de la pompe à chaleur pour augmenter son coefficient de performance (COP) : il s’agit alors d’une PAC avec un capteur atmosphérique réservée à l’eau chaude sanitaire, dans le résidentiel collectif et le tertiaire [et ayant fait l’objet de deux titres V produits pour la RT 2012]. » Le CET peut également être couplé avec des capteurs photovoltaïques (lire l’encadré ci-dessus).
Autre produit émergent : le panneau solaire hybride (Dualsun et Systovi notamment). « Le rendement des panneaux photovoltaïques chute quand leur température s’élève ; il est nécessaire de les ventiler pour les refroidir. Le Comité scientifique et technique des industries climatiques [Costic] a participé au développement du panneau solaire hybride. L’air chaud en sous-face du panneau peut être utilisé pour une application aéraulique [préchauffage] ou comme source froide pour une PAC », explique Cédric Beaumont, directeur technique au Costic.
Enfin, GrDF participe au développement d’un CET hybride, associant une chaudière à condensation, avec une régulation et une compacité optimisées. Le produit devrait arriver sur le marché cette année.

Une énergie pour quatre usages

Au lieu de coupler deux énergies pour un même usage, l’hybridation des usages consiste à utiliser une même énergie pour deux usages, c’est-à-dire une production thermique et électrique. La mini et la microcogénération, en plein développement, ne se limitent pas aux modèles de chaudières fonctionnant au gaz : on trouve des machines alimentées à l’huile végétale (Cogengreen) ou aux granulés de bois (Ökofen).
Autre famille de produits multiusages, mais aussi multiénergies, les systèmes quatre en un (Aldes notamment) intègrent dans un même habillage une VMC double flux, une PAC, un ballon sanitaire et une régulation ; ils assurent ainsi la ventilation, le chauffage, le rafraîchissement et la production d’ECS. Relativement chers, ces produits restent peu installés. « Le niveau de performance de la RT 2012 permet encore aux solutions "vecteur à eau chaude" de se positionner, confie Cédric Beaumont. Le chauffage aéraulique pourrait davantage trouver sa place dans des bâtiments aux besoins encore plus faibles. »

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