Une pile à combustible a été installée dans cette maison alsacienne pour produire du chauffage, de l’ECS et une partie des besoins d’électricité. Les propriétaires ont accepté de se prêter au jeu dans le cadre d’un programme de test européen.
Depuis le 3 décembre dernier, un système de micro-cogénération installé dans cette maison de 140 m² produit à la fois de la chaleur pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire, mais aussi de l’électricité pour les besoins de base, à savoir les consommations permanentes telles que les appareils en veille, le réfrigérateur, la box internet, etc. Une pile à combustible fonctionnant au gaz naturel a été installée en test dans le cadre du programme européen ene.field, qui vise à réaliser 1000 installations dans 12 pays et à en observer le fonctionnement avant de passer à la phase de commercialisation. Vaillant, qui s’intéresse à cette technologie depuis plus de 15 ans, compte à ce jour plus d’une centaine d’installations en fonctionnement en Allemagne et désormais une dizaine en France, dont celle-ci, la toute première en Alsace.
Pour l’installateur Robert Ramundi, cette réalisation a également valeur de test. «Il est important pour une entreprise comme la nôtre, qui vient de fêter ses 40 ans, de rester en phase avec l’évolution technologique.» Fortement orientée vers les énergies renouvelables, l’entreprise Ramundi-Raly s’est d’abord spécialisée dans le solaire thermique dans les années 2000, puis dans la pompe à chaleur et enfin dans le chauffage au bois.
Avec la pile à combustible, c’est une nouvelle aventure qui démarre. Faute de trouver un client volontaire, Robert s’est rabattu vers la famille qui a bien voulu se prêter au jeu : sa soeur Sylvia Pierson, co-gérante de l’entreprise, a accepté de troquer sa chaudière gaz par une pile à combustible. Les capteurs solaires déjà en place ont été conservés, mais ils restent indépendants de la nouvelle installation. La pile a été installée dans le local chaufferie existant, heureusement suffisamment vaste pour accueillir les équipements nécessaires à l’installation.
A commencer par la pile à combustible à proprement parler, le coeur du système, qui ressemble à une grosse chaudière murale. Sous son imposante carrosserie, elle abrite les plaques de céramique et l’échangeur. Ensuite, le ballon de stockage de primaire de 800 litres. Un volume confortable qui doit permettre d’exploiter au mieux les performances de la pile à combustible. Plus la capacité du ballon est importante, plus la pile pourra fonctionner dans la durée et donc moindre sera la consommation de gaz. Le volume d’eau chaude stockée est utilisé soit en direct pour alimenter des radiateurs et un plancher chauffant, soit pour faire de l’eau chaude sanitaire instantanée via un échangeur à plaques.
L’installation comprend également une chaudière à condensation en appoint, pour prendre le relais en cas de pic de consommation, ou tout simplement en cas de défaillance de la pile. Sa puissance de 25 kW est volontairement surdimensionnée. Rappelons qu’il s’agit d’un test et il n’est pas question de créer des insatisfactions… Le dernier élément est un module de découplage hydraulique comportant sur le dessus le pupitre de régulation à écran tactile de l’installation. Dans trois ans, à l’issue des tests, cette pile à combustible a éléments séparés sera remplacée, sans surcoût pour les occupants, par un modèle de dernière génération, monobloc, donc plus compact, et au rendement amélioré. Christophe et Sylvia Pierson bénéficieront du même coup d’une nouvelle garantie.
Tous les observateurs ont souligné l’exceptionnelle qualité de l’installation.L’entreprise Ramundi-Raly s’est totalement convertie au sertissage. «C’est plus cher, mais ça soulage le travail des équipes».
Comment ça marche ?
La pile à combustible est un système de micro-cogénération assurant les trois fonctions chauffage, eau chaude sanitaire et électricité dans un seul système, à partir d’une énergie, ici le gaz naturel. La technologie utilisée par Vaillant est une pile en céramique (SOFC) haute température. Celle-ci convertit directement l’hydrogène en énergie
électrique et en chaleur par le biais d’une réaction électrochimique entre les atomes d’hydrogène et d’oxygène, produisant de la vapeur d’eau. Le gaz d’hydrogène n’étant pas disponible en tant que tel dans le logement, il est remplacé par un autre combustible, du gaz naturel, qui contient un atome d’hydrogène.
Une fois le système de micro-cogénération installé et connecté aux conduites de gaz, celui-ci est transformé dans un «reformeur» en un gaz riche en atome d’hydrogène.
Mis en contact dans le coeur de pile, le gaz et l’oxygène de l’air, introduit par une ventouse concentrique «classique», produisent une réaction chimique identique à celle d’une pile électrique, permettant la production d’1 kWh électrique (en courant continu ensuite converti en courant alternatif par un onduleur), utilisés en autoconsommation, donc sans pertes sur le réseau. Cette même réaction produit en même temps de la chaleur (1,8 kWh), récupérée par un échangeur et accumulée dans le ballon pour être ensuite utilisée pour les besoins en chauffage et en eau chaude de la maison.
Une chaudière à condensation couplée à la pile apporte les compléments de puissance lorsque nécessaire. Pour optimiser les performances de l’installation, la régulation fait tourner la pile à combustible en continu. Le rendement électrique de la pile est de 31 % et le rendement global sur énergie primaire de 136 %.
À portée du chauffagiste
Sur les 118 premiers jours de fonctionnement, la pile a fonctionné pendant117 jours, soit un taux de disponibilité
de 99 %, produisant 2769 kWh d’électricité, en plus de la chaleur. Sur la période, les occupants constatent déjà une baisse de moitié de leur facture énergétique. Pour
rentabiliser le fonctionnement de la pile, Sylvia et Christophe Pierson ont fait l’acquisition d’un véhicule électrique. La recharge a été programmée pour se faire principalement la nuit, lorsque la consommation électrique de la maison est la plus faible.
Le fonctionnement de l’installation est suivi à distance par le centre de recherche de Vaillant en Allemagne. Au moindre problème, un technicien maison intervient. En revanche, les interventions sur le ballon ou la chaudière sont du ressort de l’installateur. «Ca n’a vraiment rien de compliqué, on reste dans le domaine du chauffagiste : de la tuyauterie, de la soudure, de l’hydraulique, c’est comme une chaudière, explique Robert Ramundi. Au départ, on ne savait pas à quoi s’attendre, mais avec le recul, ce chantier a été très intéressant. Le personnel s’est fortement impliqué, c’est motivant. Je suis persuadé qu’un jour cela deviendra du traditionnel, c’est la chaudière à condensation de prochaine génération.» Tellement convaincu qu’il a déjà convaincu un client de signer une nouvelle installation.
(principe de fonctionnement de la pile à combustible Vaillant)
