Pile à combustible VAILLANT

L'innovation pour les bâtiments de demain

En savoir plus

La pile à combustible, l'utilisation du gaz naturel la plus efficace

La cogénération est un procédé de production combinée d'électricité et de chaleur largement utilisé dans des installations de grande puissance (de l'ordre du MW).

Elle est traditionnellement utilisée dans des centrales de production d'électricité. La chaleur fabriquée est utilisée dans des réseaux de chaleur pour le chauffage à proximité de la centrale.

La micro-cogénération, en particulier domestique, consiste à utiliser le même procédé à des puissances beaucoup plus faibles (de l'ordre du kW) pour des habitations individuelles.

Dans ce cas, la micro-cogénération est dimensionnée pour fournir le chauffage et l'eau chaude à une habitation, et produit en même temps de l'électricité. Un système de micro-cogénération regroupe donc trois fonctions en un seul produit :

  • chauffage
  • eau chaude
  • et électricité.

Le ratio entre la chaleur et l'électricité produit par un système de micro-cogénération dépend de la technologie utilisée : moteur à gaz, Stirling, pile à combustible...

La pile à combustible a un ratio adapté à l'habitat individuel d'aujourd'hui mais surtout de demain !

En effet, alors que nos besoins en chaleur diminuent sous l'effet des rénovations énergétiques et des nouvelles réglementations thermiques pour le neuf, nos besoins en électricité augmentent avec le développement des appareils et des usages.

La micro-cogénération par pile à combustible répond donc à cette évolution.

Rendement

La pile à combustible est la technologie la plus évoluée pour la micro-cogénération.

En particulier, c'est la technologie qui permet d'obtenir les meilleurs rendements électriques (de l'ordre de 30 à 50 % en fonction du type de pile).

En conséquence, le rendement global d'une micro-cogénération par pile à combustible peut atteindre jusqu'à 175 %.

Comment ça marche ?

Vaillant utilise la technologie de pile à combustible dite "céramique", alimentée directement en gaz naturel.

  • Le gaz réagit avec l'oxygène contenu dans l'air ambiant dans un cœur de pile en céramique qui fonctionne à haute température pour former de la vapeur d'eau.
  • La réaction d'électrolyse, qui est comparable à celle d'une pile ou d'une batterie de voiture, produit de l'électricité.
  • Cette même réaction dégage en même temps de la chaleur.
  • Elle est récupérée et utilisée pour les besoins en chauffage et en eau chaude de la maison.

Comment ça marche ?

La chaleur produite par la pile à combustible est accumulée dans

  • un ballon de stockage qui sert au chauffage et à l'eau chaude dans la maison.
  • Une chaudière à condensation est couplée à la pile pour apporter le complément de chaleur.
  • La régulation intelligente du système fait tourner en continu la pile à combustible pour optimiser ses performances et n'utilise la chaudière à condensation que si nécessaire.

Intérêt de la pile à combustible

Avec une pile à combustible, la quantité d'électricité produite pour une habitation individuelle permet de couvrir la consommation électrique de base de la maison, c'est-à-dire la consommation permanente : appareils en veille, box internet, réfrigérateur...

Environ 80 % de l'électricité qui sera produite par la pile à combustible sera utilisée directement dans la maison. On appelle cette démarche l'autoconsommation.

Elle présente l'avantage de simplifier les démarches administratives et les frais par rapport à une revente d'électricité car seule une convention d'exploitation avec le gestionnaire de réseau (ERDF en général) suffit :

  • pas de contrat de rachat à établir,
  • pas de second compteur à installer et
  • pas d'abonnement de production à payer.

De plus, le principe même d'une pile à combustible est de fonctionner non pas par combustion comme c'est habituellement le cas pour créer de la chaleur, mais par réaction d'électrolyse.

Par principe, la pile à combustible est une technologie respectueuse de l'environnement, car elle utilise le gaz naturel et l'air pour rejeter de la vapeur d'eau.

Comme l'électricité est produite directement dans la maison, il n'y a pas non plus de pertes sur le réseau de distribution (qui sont en général de l'ordre de 20 %).

On estime que les émissions de CO2 sont réduites de 50 % par rapport à la production séparée de chaleur et d'électricité*.

Au global, la micro-cogénération par pile à combustible permet au particulier d'avoir une meilleure indépendance vis-à-vis de l'augmentation du prix des énergies en :

  • En diminuant la consommation de gaz naturel pour le chauffage et l'eau chaude jusqu'à 25 %*
  • En diminuant la quantité d'électricité achetée sur le réseau pour les autres usages, et donc la facture d'électricité aujourd'hui et demain.

Enfin, une pile à combustible n'intègre pas de pièces en mouvement, ce permet une utilisation plus silencieuse et un entretien facilité par rapport aux autres technologies de micro-cogénération.

*moyenne des valeurs constatées dans le projet "Callux" en Allemagne

Essai terrain

Entre 2015 et 2017, la marque Vaillant s'est associée à GRDF et a participé au projet européen ene.field.

Ce programme d'ampleur avait pour objectif de démontrer que les piles à combustibles sont une réalité chez les particuliers. Pour cela, le projet visait à installer 1 000 systèmes chez des particuliers dans 11 pays. Les performances des système ont été suivies en continu et à distance pendant les 3 années du projet ene.field.

FAQ

  • Est-ce que l'hydrogène est dangereux ?

L’hydrogène n’est pas plus dangereux que le gaz naturel.

La pile intègre un système qui brûle tout l’hydrogène qui pourrait être produit en excès par la réaction chimique. La pile à combustible est aussi sûre qu’une chaudière à gaz classique.

  • Est-ce que la pile à combustible fait du bruit ?

La technologie précédente de micro cogénération, le moteur Stirling, est plus bruyante qu’une chaudière à gaz classique car il s’agit d’un moteur à combustion qui intègre des pièces en mouvement qui créent des vibrations. En revanche, la pile à combustible fonctionne par réaction chimique, donc sans bruit particulier.

Votre installation ne sera pas plus bruyante qu’une chaudière à gaz classique.

  • Est-ce que je dois modifier mon installation électrique ou mon compteur ?

L’autoconsommation est un mode de production locale d’électricité qui ne nécessite pas de modification majeure de l’installation électrique, car le système est dimensionné pour que la production d’électricité soit majoritairement utilisée par la maison. En particulier, il n’est pas nécessaire d’ajouter un deuxième compteur, contrairement à une production d’électricité revendue sur le réseau.

En autoconsommation, la seule démarche à réaliser par le particulier est la signature d’une « convention d’exploitation » avec ERDF (le gestionnaire du réseau électrique) pour l’informer de la présence d’un système en autoconsommation. La démarche est simple et encadrée par ERDF.

Dans le cas où votre habitation dispose d’un compteur mécanique à disque, ERDF peut vous demander de le remplacer par un compteur électronique (à relève automatique à distance).

BFM - Le chauffage du futur - 03 2015

Les innovations developpées par le groupe Vaillant en matière de chauffage ont été commentées par Benoit Garrigues, directeur de la marque Vaillant en France.

  • Business Durable, du 29 mars, présenté par Nathalie Croisé, sur BFM Business.

France Inter - Reportage et interview sur la pile à combustible