Intégration du micro-cogénérateur dans l’habitat

Ce chapitre est consacré à la mise en situation du micro-cogénérateur AGATCO dans l’habitat individuel. L’objectif est de quantifier l’intérêt de la micro-cogénération dans ce type d’habitat. Il sera évalué selon deux critères : économique et environnemental. Pour juger de l’importance de ces critères, ceux-ci sont comparés avec les données obtenues en faisant usage d’une chaudière à granulés dans les mêmes conditions d’exploitation. Cette étude, si elle est réalisée en détails peut faire l’objet d’une thèse à elle seule, ce qui a été le cas pour la thèse de Benoît Andlauer qui a mis au point un modèle de calcul de l’impact d’un micro-cogénérateur intégré aux bâtiments [152]. C’est pourquoi, une étude simplifiée est présentée ici à partir des données issues de notre travail. L’objectif est de simuler par trois scenarii le micro-cogénérateur dans les conditions d’utilisation d’une maison individuelle située dans les Vosges (Epinal) ayant un besoin maximal de chauffage de 10kW, la période de chauffe allant du 1er octobre au 30 avril. Le besoin en eau chaude sanitaire (ECS) est calculé en fonction du nombre de personnes occupant le logement. Le besoin électrique de la maison est déterminé en prenant en considération un ménage composé de quatre personnes vivant dans une maison de 120 m2.

Présentation des calculs

Les données utilisées permettent de réaliser plusieurs scénarii. Dans un premier scénario, une chaudière à granulés est utilisée pour répondre aux besoins thermiques, le besoin en électricité est comblé en achetant l’énergie au réseau. Dans un deuxième temps, la chaleur est produite par le micro-cogénérateur et l’électricité ainsi produite est entièrement vendue au réseau, ce dernier fournissant les besoins en électricité. Enfin, le micro-cogénérateur répond aux besoins thermiques et l’électricité produite est auto-consommée. En fonction de la part d’autoconsommation une part d’électricité sera soit vendue soit achetée au réseau. De ses différents scenarii sont tirés le budget annuel nécessaire pour répondre à l’ensemble des besoins, l’efficacité énergétique et l’impact environnemental de chaque scénario.Dans un premier temps, l’obtention des différentes données sur la partie thermique est expliquée. Le calcul du besoin thermique, couplage du besoin en chauffage et en eau chaude sanitaire, permet d’obtenir la quantité de combustible et donc le budget nécessaire à l’année. Dans un second temps, les données concernant la consommation électrique sont expliquées. La détermination du besoin électrique, les conditions d’achat et de vente de l’électricité par le particulier sont autant de facteurs influençant la comparaison des systèmes, et cela en fonction des scénarii d’utilisation de l’électricité produite par le micro-cogénérateur.

La puissance optimale nécessaire pour répondre au besoin maximum de chaleur a été fixée à 10kW, celle du dispositif étudié dans le cadre de ce travail de thèse. Cette puissance est nécessaire lorsque l’écart de température entre l’intérieur et l’extérieur du bâtiment est maximal. La température intérieure est fixée à 19°C dans cette étude. La température extérieure dépend de la localisation, elle est appelée température de base extérieure, elle est calculée selon la norme EN ISO 15927-5. Elle désigne soit une température moyenne de l’air sur une période de n jours (n pouvant prendre comme valeur 1, 2, 3 ou 4) qui se répète à une fréquence de 1 fois par an, soit une température moyenne horaire de l’air qui est dépassée en moyenne sur 99 % des heures pendant le mois le plus froid de l’année. Dans les Vosges cette température est de -9°C pour les calculs simplifiés de la réglementation thermique de 2012 [153]. La puissance thermique nécessaire par degré d’écart avec l’extérieur est donc : L’équation (76) permet de calculer le besoin en énergie dès lors que l’écart entre la température intérieure et extérieure est connu. Les Degrés Jour Unifié (DJU) représentent le cumul des écarts de température entre la température de référence choisie (19°C) et la température extérieure sur la période hivernale. Dans notre cas, la période de chauffe choisie débute le 1er octobre et se termine le 30 avril, soit 212 jours, les données concernant Epinal sont rassemblées dans le Tableau 23.