Rapport sur la prochaine étape : le chauffage innovant à pile à combustible

Prochaine étape : le chauffage innovant à pile à combustible

La technologie à pile à combustible est très performante. Outre de la chaleur, elle génère également de l'électricité et rend le gaz « plus écologique ». La contribution de cette technologie innovante dans la transition énergétique sera donc considérable. D'après les besoins d'énergie primaire, cette technologie de chauffage est jusqu'à 50 % plus performante que le meilleur des appareils de condensation, c'est-à-dire qu'elle génère 30 % moins d'émissions de CO2. Grâce aux deux essais sur site Callux et ene.field, Vaillant est à présent en bonne voie pour le développement d'une solution commercialisable. Depuis mars 2013, le système de chauffage à pile à combustible est fabriqué en petits lots à l'usine de Remscheid. Au Salon 2014 SHK, Vaillant a d'ailleurs dévoilé la dernière génération de son système de chauffage à pile à combustible. Les unités sont prévues pour être utilisées dans des maisons individuelles et à deux logements et tirent profit d'un processus combiné pour la génération simultanée d'électricité et de chaleur. Du gaz naturel ou du gaz naturel organique est utilisé comme carburant.

La technologie

Selon Alexander Dauensteiner, chef de projet pour l'essai sur site de chauffage à pile à combustible, « La technologie à pile à combustible est très prometteuse. Elle renferme un grand potentiel ». Dans la pile à combustible à oxyde solide, le gaz naturel est réparti entre le dioxyde de carbone et l'hydrogène. L'hydrogène libéré réagit avec l'oxygène présent dans l'atmosphère pour générer de l'électricité et de la chaleur. D'après les besoins d'énergie primaire, cette technologie de chauffage est jusqu'à 50 % plus performante que le meilleur des appareils de condensation, c'est-à-dire qu'elle génère 30 % moins d'émissions de CO2. De plus, aucune perte n'est constatée lors de la génération de puissance électrique, comme c'est déjà le cas avec les centrales électriques modernes, car il n'y a aucune perte lors de la conversion ni lors du transport. Le système de chauffage à pile à combustible Vaillant génère 1 kW d'électricité et 2 kW de chaleur. Après plusieurs améliorations techniques, les performances globales sont dorénavant supérieures à 90 %. D'après Alexander Dauensteiner, « Il s'agit de la technologie la plus performante de chauffage au gaz ». La nouvelle génération est 25 % plus légère et plus compacte que les systèmes précédents. L'efficacité électrique a augmenté de 31 %, alors que les coûts de fabrication ont été réduits de plus de moitié.

Callux – Essai de pile à combustible sur site

Dans de nombreux essais sur site, les nouveaux systèmes ont été installés dans des maisons privées sélectionnées afin de tester leur capacité à supporter une utilisation et une manipulation quotidiennes avant d'être mis sur le marché.

L'essai sur site Callux, initié par le Programme national d'innovation pour les technologies de l'hydrogène et des piles à combustible, a déjà permis d'obtenir des résultats importants. Callux est l'essai sur site le plus vaste en matière de systèmes de chauffage à pile à combustible pour maisons privées en Allemagne. Le projet, en cours depuis 2011, est financé par les partenaires du secteur de l'énergie et l'industrie des systèmes de chauffage, avec l'aide du Ministère fédéral des Transports et de la Construction. Vaillant possède déjà 120 unités en cours d'essai. Selon M. Dauensteiner, « Les résultats sont très bons. Le taux d'erreur, bien en dessous de 5 %, est excellent pour un essai sur site, et la satisfaction des utilisateurs, conformément à une étude de la société GfK spécialisée dans les études de consommation, est inhabituellement élevée ». D'ici 2016, au total 500 unités de différents fabricants seront soumises à essais sur le réseau, afin d'obtenir des résultats représentatifs en ce qui concerne les besoins du marché.

ene.field : projet européen subventionné sur les piles à combustible

Le projet européen subventionné « ene.field » a été lancé en 2012. Lancé dans le cadre de l'initiative de la Commission européenne sur les piles à combustible, il permet à neuf fabricants européens de mettre à l'essai leurs technologies de piles à combustible dans un essai sur site. Plus de 1 000 systèmes sont mis à l'essai dans douze Etats membres de l'UE. Vaillant est représentée dans l'essai sur site « ene.field » avec environ 140 unités de chauffage de dernière génération. Les unités sont mises à l'essai pour trois ans dans des maisons privées individuelles et à deux logements en Allemagne, en Autriche et en France.

Le programme propose une surveillance et une analyse systématiques des données. Après trois ans, les unités de chauffage à pile à combustible sont remplacées par des appareils de dernière génération, voire des produits de production en série. Selon le Dr Marc Andree Groos, directeur général de Vaillant Allemagne, « Le système de chauffage à pile à combustible de Vaillant est une étape importante vers la décentralisation de l'alimentation en énergie et contribue à la transition énergétique en Europe. C'est pourquoi l'installation est soutenue par l'UE et par de nombreuses entreprises de production d'énergie et Vaillant. Les utilisateurs d'un système de chauffage à pile à combustible Vaillant non seulement bénéficient d'une réduction remarquable des coûts de l'énergie, mais jouent également un rôle important dans la transition énergétique grâce à cette technologie innovante ».

Les essais sont des étapes importantes sur le chemin de la commercialisation des produits. Ils doivent aussi aider à industrialiser la technologie et à établir des chaînes d'approvisionnement durables. Avec un taux de production en constante évolution, les coûts de fabrication sont réduits, notamment pour les fournisseurs. Selon M. Dauensteiner, « Le chauffage à pile à combustible est une question d'innovation. Il faut de la patience, une approche pour la résolution des problèmes et la force de surmonter les contretemps, et c'était le cas, mais la commercialisation est maintenant en vue ! »

Aperçu

Les projets de stockage d'énergie, tels que « Power to Gas », de l'entreprise de fourniture d'énergie du nord de l'Allemagne E.ON Hanse, présentent un potentiel supplémentaire pour la technologie innovante de pile à combustible. Il s'agit d'un aspect important, car le stockage d'énergie écologique est considéré comme une technologie clé de la transition énergétique. L'idée est simple : un excès temporaire d'énergie écologique qui ne peut pas être consommé est utilisé par des électrolyseurs pour diviser l'eau en oxygène et en hydrogène. Ce dernier peut être envoyé vers le réseau du gaz naturel selon un pourcentage volumique maximal de 4 % – sans modification de l'infrastructure. Si, lors des pics de demande, l'électricité est insuffisante et ne peut pas être fournie par des ressources d'énergie renouvelable, la technologie de pile à combustible Vaillant permet une reconversion à efficacité élevée.

L'infrastructure en Allemagne est bien développée pour cela. M. Dauensteiner souligne également un autre avantage : la technologie de transformation de l'énergie en gaz permet de convertir l'hydrogène en méthane, dans une autre étape, et d'envoyer l'intégralité de ce gaz « écologique » au réseau de gaz existant.