Se chauffer, produire de l’électricité ou de l’eau chaude sanitaire… sont autant de besoins que les énergies renouvelables peuvent couvrir. Les équipements évoluent pour rendre les maisons de plus en plus autonomes.
Comment rendre une maison individuelle autonome en énergie ?
La France est bien pourvue en énergies renouvelables :
grande surface forestière, sous-sol riche en géothermie, soleil, puissants régimes de vent et beaucoup d’eau (cours d’eau, mers et océans). Pourtant, la part du renouvelable représente moins de 16% de la consommation d’énergie finale et il faut mettre les bouchées doubles si l’on veut atteindre l’
objectif de 23% à l’horizon 2020.
Le solaire, un potentiel astronomique
L’énergie du soleil peut être captée de différentes façons.
La
technologie photovoltaïque convertit le rayonnement solaire en électricité à l’aide de panneaux installés sur les toitures ou au sol. L’énergie produite peut être consommée directement, stockée dans des batteries ou injectée dans le réseau de distribution et générer du profit. Le projet d’installation doit prendre en compte différents paramètres : taux d’ensoleillement, orientation de la maison, caractéristiques du voisinage et des bâtiments environnants (ombrages éventuels…). Outre les fluctuations de l’ensoleillement, son rendement est conditionné par la surface et la puissance maximale, en watts- ou kilowatts-crête (Wc ou kWc), des panneaux installés. Dans l’Hexagone, 1 kWc produit en moyenne 900 kWh/an d’électricité dans le nord et 1.400 kWh/an dans le sud.
Le
solaire thermique utilise des capteurs spécifiques qui transmettent la chaleur du soleil à l’eau d’un ballon de stockage, via un fluide caloporteur cheminant en circuit fermé. Pour une famille de quatre personnes, on compte de 2,5 à 5 m de surface de captage dans le sud et de 5 à 7 m dans le nord. Le
chauffe-eau solaire individuel (Cesi) fournit uniquement l’eau chaude sanitaire. Le
système solaire combiné (SSC) alimente conjointement les circuits de chauffage central et d’eau chaude sanitaire. Il peut aussi chauffer l’eau d’une piscine.
Plus récemment, les industriels ont développé le
solaire aérovoltaïque (ou aérothermique) qui exploite de l’air chauffé dans des panneaux photovoltaïques et redistribue la chaleur dans l’habitation grâce à un système de ventilation. L’été, le dispositif permet de rafraîchir les pièces durant les nuits chaudes.
Le solaire optimisé
Innovation française, le solaire hybride met en œuvre des panneaux photovoltaïques qui intègrent dans leur caisson un dispositif de récupération de chaleur. Les capteurs sont raccordés par deux tuyauteries (aller et retour) à un ballon tampon pouvant desservir un circuit de chauffage central et un autre d’ECS. À la clé, une installation simplifiée et un rendement amélioré de la production électrique (jusqu’à +15%).
Le bois, une énergie propre à portée de main et bon marché
D’origine forestière et/ou agricole, le bois énergie (ou biomasse solide) englobe les sous-produits de l’industrie du bois et le recyclage des emballages non traités : cagettes, palettes… La
biomasse forestière fournit les bûches et les restes de coupes (rémanents) servant à la fabrication du bois déchiqueté (plaquettes), des granulés, des bûches compressées… Faciles à stocker, ces différents combustibles sont aujourd’hui associés à des appareils de chauffage, dont les rendements de 70 à plus de 90% minimisent les rejets polluants dans l’atmosphère.
Le
chauffage bois individuel (poêle, foyer fermé…) a la capacité de chauffer toute une maison, s’il est conçu pour un usage permanent et doté de la puissance adéquate. Avec un appareil canalisable, il est possible de chauffer plusieurs pièces, par distribution d’air chaud. Les
cuisinières et les
poêles bouilleurs peuvent chauffer l’eau d’un circuit de chauffage central et assurer la production d’ECS (eau chaude sanitaire). Les
chaudières bois (bûches, granulés ou plaquettes) voient leurs performances techniques évoluer. L’autonomie progresse sur tous les fronts, les versions automatiques rivalisant même avec leurs cousines à gaz ou au fioul.
Les équipements utilisent de plus en plus dans les nouvelles maisons
Le bois est un combustible renouvelable et économique. Insert, poêle et chaudière, la gamme des appareils couvre tous les besoins : chauffage d’appoint, central, fourniture d’eau chaude sanitaire… Ci-contre la
chaudière Pellematic, alimentée en granulés par aspiration depuis un silo (94% de rendement).
L’avis de l’expert*
"La biomasse (1) va jouer un rôle majeur dans la transition énergétique… Elle représente la moitié des efforts à fournir pour atteindre les objectifs 2020 des pouvoirs publics en matière d’énergies renouvelables… C’est une énergie qui s’appuie sur des ressources hétérogènes abondantes et qui favorise le développement d’emplois locaux non délocalisables…"
* Philippe Gattet, directeur d’études chez Xerfi-Precepta
(1) Ensemble des matières organiques d’origine végétale ou animale (bois, végétaux, déchets agricoles…)
La géothermie, puissance souterraine
En maison individuelle, on privilégie la
géothermie "très basse énergie" associée à une
pompe à chaleur. Les calories captées dans le sol, d’une température maxi de 30°C, proviennent de secteurs de la croûte terrestre ou de nappes phréatiques situés à moins de 100 m de profondeur.
La technique la plus courante en France métropolitaine est le
captage horizontal, constitué d’un réseau de tubes en boucles serrées, enterré à une profondeur de 60 à 120 cm. Ce principe nécessite une surface de pose conséquente : 1,5 à 2 fois celle de l’habitation à chauffer.
Là où le terrain pose problème, on fait appel au
captage vertical par sondes, d’une profondeur de 80 m maxi. Deux puits distants d’une dizaine de mètres et profonds de 50 m suffisent pour chauffer 120 m habitables. Mais le forage, techniquement ardu, implique un coût d’installation plus élevé.
Le
captage géothermique très basse énergie horizontal ou vertical (1), ici par sondes, met à profit le réchauffement solaire du sol terrestre et des eaux qu’il emprisonne dans ses couches argileuses ou rocheuses. Une
pompe à chaleur (2) et un
chauffe-eau bi-énergie (3) alimentent ensuite chauffage central (4) et sanitaires (5).
Les
capteurs thermiques (1) du système solaire combiné (SCC) transfèrent la chaleur du soleil au
fluide calorifique (2) qui aboutit à un
ballon tampon (3). Couplé avec une
chaudière installée en relève (4), le ballon dessert les réseaux d’
eau chaude sanitaire (5) et de
chauffage central (6).
Le
puits canadien récupère les calories présentes dans le sol grâce à une
borne et une
prise d’air (1 et 2) pour réchauffer l’air intérieur. Un
tuyau collecteur enterré (3) alimente une
centrale thermodynamique (7) qui distribue l’air réchauffé l’hiver ou refroidi l’été dans la maison (8). L’air vicié (9) repart vers la centrale avant d’être évacué à l’extérieur (10). Le système comprend une
sonde (4) et un
régulateur de température (5).
L’éolien, un gros potentiel
La France est balayée par de puissants régimes de vents. Grâce à leur répartition, les champs d’éoliennes tournent 80% du temps et fournissent
4,5% de la consommation nationale d’électricité, pour une puissance installée de 12.500 mégawatts en 2017.
Les
éoliennes domestiques, ou
petit éolien, ne représentent qu’une part confidentielle du parc national. Leur générateur délivre un
courant très basse tension (12 ou 24 V) qui peut être stocké dans des batteries pour alimenter des équipements TBT : alarme, éclairage… Il se complète d’un onduleur permettant d’obtenir du courant alternatif 230 V. D’une puissance de 90 W à 36 kW, le petit éolien se conçoit surtout en zone rurale et en sites isolés. Les modèles les plus performants peuvent fournir ponctuellement l’énergie nécessaire aux besoins électriques d’une maison. La fourchette moyenne d’investissement varie de 8.500 à 15.000 € (accessoires et pose inclus). La durée d’amortissement est estimée à une quinzaine d’années. Si vous envisagez de revendre votre production au réseau, les prix de rachat garantis sur 15 ans sont plafonnés à 8,2 centimes d’euro par kWh. C’est très inférieur à ceux de l’électricité photovoltaïque et trop bas pour que l’opération soit rentable.
Chauffage et eau chaude sanitaire : coûts et solutions
Un budget conséquent
Le chauffage et l’eau chaude sanitaire (ECS) représentent environ
70% de la consommation énergétique d’une maison (source : ministère du Développement durable). Prioriser les énergies renouvelables permet de s’affranchir des hausses de prix des énergies fossiles, en voie de raréfaction, ou de l’électricité provenant du nucléaire, pas vraiment écologique, voire même de faire des profits. À titre de comparaison, pour la saison de chauffe 2016, les ménages français ont dépensé en moyenne 1927 € de fioul, 1726 € d’électricité, 1415 € de gaz (étude quelleenergie.fr).
En savoir plus : www.ademe.fr (guide pratique "Choisir son chauffage au bois").
Le bois : bûches et pellets
Le bois assure le chauffage au
meilleur coût (entre 4 et 7 €/kWh, source Ademe) : chaudière, de préférence automatique, appareil individuel canalisé ou avec fonction bouilleur. Si la configuration du logement s’y prête (volume ouvert de type loft), l’implantation centrale d’un poêle non canalisable est une option intéressante. À bûches, à pellets ou mixte, il est possible de limiter les contraintes de stockage en lui adjoignant un bûcher décoratif ou un réservoir à granulés de grande capacité.
Le thermodynamique
Le
chauffe-eau thermodynamique est une sorte de grand ballon surmonté d’une pompe à chaleur. Il prélève les calories de l’air et les transfère, amplifiées, dans l’eau de sa cuve. L’appareil peut fonctionner sous une température de 10 à 35°C.
Le
chauffage thermodynamique reprend le principe en l’adaptant à une
pompe à chaleur réversible. Le système peut fonctionner comme une VMC (
PAC air/air) ou en exploitant l’énergie de la terre (
PAC air/eau…) pour alimenter un chauffage central par radiateurs et/ou plancher chauffant. Petit bémol, la puissance de l’installation doit correspondre à
120% des besoins de chauffage de la maison. La nécessaire adaptation de l’abonnement électrique peut alors se traduire par un surcoût de plusieurs centaines d’euros par an, selon David Bonnet, directeur des ventes de la société Technibel.
Les panneaux solaires
Bien dimensionnés et orientés, des
panneaux photovoltaïques peuvent couvrir les besoins d’un ménage.
Les
tarifs de rachat du kWh d’électricité par EDF, fixés par la Commission de régulation de l’énergie (CRE), s’établissent en fonction de la pose des panneaux : intégration au bâti (IAB), intégration simplifiée (ISB), non-intégration au bâti (NIB). Ils restent fixes pendant 20 ans (avec une formule d’indexation en fonction de critères comme l’indice Insee ou l’évolution du coût de la vie) à date de la demande de raccordement et sont dégressifs, de la plus faible à la plus forte puissance installée. Selon l’arrêté du 9 mai 2017 :
- revente totale de l’électricité produite : de 11,36 cts/kWh pour une installation dont la puissance avoisine les 100 kWc à 18,48 cts/kWh pour une puissance inférieure ou égale à 3 kWc.
- autoconsommation : l’électricité en surplus est vendue à EDF à hauteur de 10 cts/kWh pour les installations inférieures ou égales à 9 kWc et 6 cts/kWh pour celles jusqu’à 100 kWc. L’autoconsommateur reçoit une prime à l’investissement versée sur 5 ans, dégressive tous les trimestres (www.edfenr.com/actualites/ prime-encourageautoconsommation).
En savoir plus sur le prix des énergies :
- www.quelleenergie.fr/prix-energie
- https://elyotherm.fr/comparatif-cout-energies-kwh
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