Les énergies
renouvelables : les possibilités, les pistes
à suivre
Par énergies renouvelables, on entend
essentiellement
énergie solaire, que ce soit le rayonnement solaire direct
(qui
permet de faire de la chaleur ou de
l'électricité) ou le
rayonnement solaire déjà transformé en
une autre forme
d'énergie : l'énergies du vent
(éolienne), l'énergie des
cours d'eau (hydraulique), l'énergie du bois et des
végétaux
(biomasse). Les techniques, matériels et
procédés ayant trait aux
énergies renouvelables, sont très nombreux et ont
des niveaux
d'avancement technique, des prix et des performances très
variés. Une présentation exhaustive demanderait
de nombreux
développements qui deviendraient vite rébarbatifs
pour le
lecteur aussi, seul un tour d'horizon des techniques les plus
fiables et techniquement éprouvées sera
effectué. L'architecture bioclimatique : Ce mot un peu plus savant que
celui de " maison solaire " est cependant plus
approprié, car le but à atteindre est de
concevoir des
bâtiments qui soient à la fois économes
en énergie (en
captant et en accumulant au maximum le rayonnement solaire direct
pendant la période de chauffage) et confortables en
été (en
évitant d'avoir des surchauffes et sans recourir
à des
appareils de climatisation chers à l'achat, à
l'entretien et
polluants). Ce but peut être atteint en respectant des
règles
de conceptions architecturales (position des ouvertures,
matériaux isolants, matériaux accumulateurs,
espaces tampons,
protection des vents dominants....). Pour approfondir ce sujet ou
pour concevoir vous même les plans d'une maison bioclimatique
(
thermiquement intelligente), vous pourrez lire avec profit le
livre d'Edward Mazria [1] La " performance énergétique " de votre
bâtiment
pourra être estimée soit à partir des
méthodes de calcul
manuels (généralement fournies dans les livres
spécialisés),
soit à partir de logiciels informatiques qui feront une "
simulation " permettant d'avoir le niveau de confort
(température) et la consommation du bâtiment.
L'emploi de
logiciels est beaucoup plus performant que les méthodes de
calculs manuels (surtout lorsque l'on cherche à optimiser
les
résultats en essayant différentes combinaisons)
mais cela
demande l'intervention d'un thermicien compétent. Une bonne conception architecturale permet de
réaliser des
bâtiments qui économiseront de 30% à
50% (en ordre de
grandeur) par rapport à un bâtiment ordinaire, ce
qui signifie
que, dans tous les cas, vous aurez besoin d'une autre source
d'énergie (gaz, bois, pompe à chaleur...) pour le
chauffage,
pendant les périodes les moins ensoleillées. Si une seule technique d'énergies renouvelable
était à
conseiller, ce serait certainement l'architecture bioclimatique.
Le surcoût est faible, voir nul (mis à part les
frais d'études
de conception) puisque aucun élément technique
n'est à
ajouter. C'est la maison elle même qui joue le rôle
de capteur,
d'accumulateur et de diffuseur de chaleur, ceci entraîne
également une absence de frais d'entretiens, enfin il ne
faut
pas oublier que l'approche climatique ne concerne pas que les
économies d'énergie mais aussi le confort
thermique d'hiver et
d'été. La conception bioclimatique n'est envisageable que pour un
bâtiment neuf (éventuellement pour une
rénovation lourde
). L'idéal est de commencer par chercher un terrain
constructible en ayant déjà en tête les
contraintes
nécessaires (exposition au sud principalement). La difficulté principale pour le candidat
à la construction
bioclimatique est de trouver des professionnels compétents
dans
le domaine. Pour cela, la meilleure solution est de se rapprocher
d'associations locales spécialisées en
énergies renouvelables,
vous pourrez ainsi avoir des contacts avec des personnes ayant
déjà réalisé des
bâtiments (qu'il sera intéressant de
visiter), qui vous ferons part de leurs expériences et vous
pourrez également obtenir les adresses de professionnels
compétents (architectes, thermiciens, entreprises). Pour
trouver
l'association la plus proche de chez vous, vous pouvez contacter
le C.L.E.R (Comité de liaison énergies
renouvelables) [2]. Pour l'écologiste qui cherche à avoir
une approche globale,
la conception bioclimatique pourra s'envisager simultanément
à
une approche " habitat et santé ", qui elle même
peut
se décomposer en une recherche sur les matériaux
sains
(isolants naturels.....) et une recherche sur l'influence des
formes sur le vivant (géobiologie, architecture
sacrée, ondes
de formes....). Eau chaude sanitaire : La production d'eau chaude sanitaire
par énergie solaire est certainement la technique
d'énergies
renouvelable la plus répandue. Contrairement au chauffage,
les
besoins en E.C.S (eau chaude sanitaire) sont constants tout au
long de l'année, ce qui permet d'être
complètement autonome
pendant la période estivale. En moyenne sur une
année, le
solaire permet de fournir 60% des besoins en E.C.S, ce qui
implique qu'il faut une autre source d'énergie (gaz, bois,
pompe
à chaleur...) pour faire le complément, pendant
les périodes
les moins ensoleillées. Une installation d'E.C.S solaire se
compose de trois parties. Premièrement une surface de
captage
(en général constituée par des
capteurs plans vitrés) qui se
place de façon inclinée et orientée
vers le sud, elle peut
être intégrée à la toiture,
mise au dessus de la toiture,
mise sur un mur, un pignon ou au sol, la principale contrainte
est d'avoir un endroit sans ombre portée (la
facilité d'accès
est également à prendre en compte, sachant
cependant que la
maintenance est très réduite).
Deuxièmement un ballon de
stockage qui permet d'accumuler l'E.C.S produite pendant les
heures d'ensoleillement et de la restituer tout au long de la
journée (la consommation d'E.C.S se fait principalement le
matin
au lever et le soir, alors que la production du solaire se fait
principalement en milieu de journée).
Troisièmement un ensemble
comprenant la ou les pompes de circulation et la régulation.
Le
dimensionnement des installations se fait en prenant un
mètre
carré de surface captante pour 50 litres de stockage, si vos
besoins journaliers sont de 200 litres (d'eau à
50°C), vous
installerez un ballon de 200 litres et 4 mètres
carré de
capteurs. L'ordre de grandeur du prix d'une installation est de 4000
€ (fourniture, pose et raccordement) somme dont vous pouvez
déduire des crédits d'impôts ou des subventions.
L'installation peut se faire pour
une maison neuve ou pour une maison ancienne, avec la contrainte
principale de trouver un endroit correct pour positionner la
surface captante. Une attention toute particulière sera
apportée au problème de la protection antigel des
installations, la majorité des sinistres
rencontrés sont dus au
non respect des règles de l'art dans ce domaine. Chauffage solaire : De même que l'eau chaude
sanitaire peut
être produite par des capteurs solaires, il est possible de
réaliser un chauffage solaire d'un bâtiment avec
le même type
de capteurs. Cela n'est possible que pour un bâtiment neuf ou
en
cas de rénovation lourde, en effet les diffuseurs de chaleur
doivent être adaptés pour de la " basse "
température à 50 °C, or les radiateurs "
classiques
" des chauffages centraux sont dimensionnés pour des
températures de 90°C. Le système le plus répandu actuellement
est le principe du
plancher solaire direct, qui se compose de trois parties.
Premièrement une surface captante (voir les contraintes
d'installation indiquées pour l'E.C.S) d'environ 12
à 18 m2
pour des surfaces habitables de 90 à 150 m2.
Deuxièmement un
plancher chauffant à basse température dans
lequel circule
directement l'eau chaude en provenance des capteurs. Ce plancher
chauffant est constitué d'une dalle béton de 15
cm d'épaisseur
dans laquelle sont noyés des tubes en
polyéthylène réticulé
de diamètre 13/16 mm ou 16/20 mm, espacés de 10
à 30 cm. Le
rôle de cette dalle est d'accumuler l'énergie
thermique en
provenance des capteurs (énergie produite essentiellement en
milieu de journée) et de la restituer progressivement tout
au
long de la journée et de la nuit, sans écart
important de
température. Troisièmement un ensemble de pompes
et de
régulations. Les installations sont
généralement
dimensionnées pour couvrir de 40 à 60% des
besoins annuels en
chauffage et en E.C.S, ce qui implique qu'il faut
impérativement
une autre source d'énergie (bois, gaz, pompe à
chaleur...) pour
assurer la totalité des besoins annuels. L'ordre de grandeur de l'investissement est de 14000 à 20000 KF
(en intégrant le chauffage et le ballon d'eau chaude
sanitaire
d'appoint). Pour les amateurs d'auto construction, il faut signaler la
possibilité de réaliser des toitures captantes
à air, plus
simples à mettre en œuvre que les capteurs
à eau, moins
onéreuses et présentant de bonnes performances. Chauffage au bois : Le sujet étant connu et ancien,
nous n'en
dirons que quelques mots. Les cheminées, avec ou sans
systèmes
de récupération et les poêles sont
généralement employés
comme agrément car ils nécessitent la
présence des occupants
pour être rechargés en combustible. Les
chaudières à bois ne
sont pas esthétiques, elles doivent être
placées dans une
chaufferie mais elles ont de très bons rendement, elles
peuvent
avoir une maintenance réduite soit en automatisant le
chargement
du combustible soit en réduisant le nombre de chargements
manuels grâce à un ballon hydroaccumulateur. Une
bonne solution
pour un écovillage serait d'avoir une chaufferie au bois
centralisée avec un réseau de chaleur assurant
l'appoint en
chauffage et en E.C.S pour les différents
bâtiments
bioclimatiques. Une production centralisée coûte
moins cher en
investissement et en entretien tout en ayant de meilleures
performances. Energie éolienne : L'humanité utilise le
vent depuis la
nuit des temps (bateau à voile, moulin à vents...) C'est certainement la forme d'énergie renouvelable
qui
connaît le plus fort développement (même
la France s'y met
timidement !), les éoliennes ayant fait de gros
progrès depuis
une dizaine d'années (plus 55% en productivité,
moins 50% en
niveau de bruit), mais ceci concerne principalement les machines
de grosse puissance (plusieurs centaines de kilowatts)
installées par des collectivités locales ou des
producteurs
indépendants. Pour le particulier, des machines plus petites
existent. Il faut d'abord étudier les ressources du lieu
(consulter la station météo la plus proche)
ensuite regarder
les problèmes d'implantation et de voisinage (bruit). Un mat de plus de 12m de haut nécessite un permis
de
construire et il faut une simple déclaration de travaux en
mairie s'il fait moins de 12m de haut. Il est déconseiller
de
fixer l'éolienne sur la charpente ou la structure d'une
habitation, à cause de la transmission des vibrations. Mis
à
part les éoliennes de pompage de l'eau, les
éoliennes
produisent en général de
l'électricité, soit de la basse
tension (12V ou 24V) qui peut être stockée dans
des batteries
puis transformé en courant alternatif 220V par un onduleur
(solution intéressante pour un site isolé ou non
raccordé au
réseau EDF), soit directement du courant alternatif. Energie hydraulique : Si vous avez la chance de racheter un
mieux moulin au bord d'une rivière, vous pourrez
rénover
l'installation en installant une turbine moderne qui vous
permettra, si le débit d'eau est suffisent et
régulier, d'être
totalement autonome en énergie
(électricité et chauffage). Par
contre si vous êtes à proximité d'un
cours d'eau non équipé
et que toute l'installation est à créer, il vous
sera très
difficile d'obtenir les autorisations nécessaires,
l'administration et les associations de protection de
l'environnement (pêcheurs) étant plutôt
opposés à de
nouvelles installations. Energie Photovoltaïque : C'est la manière
la plus moderne
d'utiliser l'énergie solaire. Conçus à
partir du silicium (le
même matériaux qui sert à fabriquer les
composants de nos
appareils électroniques), des panneaux permettent de
transformer
directement le rayonnement solaire en courant électrique
basse
tension, qui peut être stocké et
transformé, comme pour les
éoliennes avec lesquelles il est possible de faire un
couplage.
La présence du vent et du soleil étant souvent
complémentaires, l'éolienne et les photopiles
pourrons débiter
dans les mêmes batteries de stockage, le courant
stocké sera
ensuite utilisé directement par des appareils basse tension
ou
converti en courant alternatif 220V par un onduleur.
Différents
types de matériaux sont proposés dans le
commerce, et il faudra
prendre en compte la puissance fournie et pas simplement la
surface de captage. Le rendement est de l'ordre de 10% ce qui
signifie qu'avec 10m2 de capteurs, la puissance fournie sera de 1
KW. Le dimensionnement des installations doit cependant se faire
en fonction de la quantité d'énergie
consommée par jour (qui
s'exprime en kilowatt.heure) et non en fonction de la puissance
maximale appelée. Mis à part les cas
d'utilisations ponctuelles
(usage de vacances seul...) ou des cas de faibles besoins
(recharge d'une batterie...), l'usage de photopiles seules pour
la production d'électricité permet
très difficilement
l'autonomie complète d'une maison d'habitation, à
moins
d'accepter un mode de vie très économe et d'avoir
des appareils
électroménagers eux aussi économes. Subventions : les systèmes de production de chaleur
(chauffage ou E.C.S) ne sont pas subventionnés au niveau
national pour l'instant, mais renseignez vous auprès de
votre
association locale [2], car des subventions régionales
peuvent
exister localement et des subventions nationales vont peut
être
voir le jour. La production individuelle d'électricité
est quant à elle
subventionnée par la communauté
européenne dans le cadre du
projet Phebus . Le principe est d'avoir une installation de
production électrique photovoltaïque
couplée directement au
réseau EDF 220V par un compteur réversible.
Lorsque vous
produisez plus d'énergie que vous n'en consommez, le surplus
est
injecté sur le réseau EDF et le compteur tourne
à l'envers
(vous devenez créditeur), lorsque vous produisez moins que
ce
que vous consommez, votre compteur tourne à l'endroit (vous
devenez débiteur). Au final, vous payez chaque mois la
différence entre ce que vous avez consommé et ce
que vous avez
produit. Si vous avez un solde créditeur, vous aurez (en
général) un avoir à reporter sur le
mois suivant, mais cela
semble être au bon vouloir de agences locales EDF. Les
installations mise en œuvre sont en moyenne de 10m2 de
capteurs, ce qui représente une puissance de 1kw et une
productivité de 900 à 1200 kwh/an. L'ordre de
grandeur de
l'investissement est de 7000 € (compte tenu de la subvention
européenne) et les panneaux sont garantis 20 ans. Certaines
régions assurent un financement complémentaire de
l'ordre de 2500 €. Le gros avantage du système Phebus
couplé au
réseau EDF est l'absence de batteries de stockage (qui
restent
chères et doivent être remplacées
régulièrement) puisque
c'est le réseau lui même qui fait office de
stockage. Le
compteur réversible et l'onduleur associé sont un
matériel
très particulier et il vous faudra obligatoirement passer
par
une association Phebus [3] pour réaliser une installation et
pour obtenir les subventions. Economies d'énergie : Elles sont encore
à l'ordre du jour et
il reste important de prévoir des lampes basses consommation
pour l'éclairage, des régulations performantes
pour le
chauffage, des systèmes de
récupération d'énergie sur la
ventilation ou sur les rejets d'E.C.S. Les appareils
électroménagers sont aussi à
étudier sérieusement du point
de vue de leur consommation. Une nouvelle réglementation
impose
l'affichage des performances énergétiques pour
les gros
appareils (lave linge, sèche linge,
réfrigérateurs,
congélateurs....). Le classement est fait en sept
catégories
représentées par des lettre de A à G,
la lettre A désignant
les meilleures performances. Conclusion : Une approche globale et intelligente des
problèmes énergétiques dans l'habitat
devrait commencer par
l'optimisation des consommations, ceci se réalise par une
conception architecturale bioclimatique accompagnée par des
équipements ménagers économes. Une
fois les consommations
diminuées (mais pas le confort), on peut envisager
d'investir
dans des systèmes de production d'énergie, qui
seront des
capteurs solaires thermiques pour le chauffage et l'E.C.S et des
photopiles ou une éolienne pour
l'électricité. Enfin, il faut tordre le coup à une idée
reçue qui voudrait
que l'énergie solaire soit valable dans le sud mais d'aucun
intérêt dans le nord, c'est faux, totalement faux
et c'est
même l'inverse qui est vrai. Sans entrer dans des calculs
complexes, nous pouvons exprimer les faits suivants : Le nombre
d'heures d'ensoleillement est plus élevé dans le
sud que dans
le nord ce qui fait que vous pourrez par exemple couvrir 70% de
vos besoins en chauffage dans le sud alors que dans le nord vous
ne couvrirez que 40% de vos besoins, mais les besoins sont eux
complètement différents. La ou il faut de 6
à 8 mois de
chauffage dans le nord, il n'en faut que 2 à 3 mois dans le
sud.
La quantité d'énergie que vous
économisez dans le nord est
donc de 40% d'une longue période de chauffage, ce qui
représente plus que les 70% d'une petite période
de chauffage
que vous économisez dans le sud. Les pays d'Europe du nord
ne
s'y sont pas trompé, ce sont eux qui développent
le plus le
chauffage solaire. A l'inverse, un système de chauffage
solaire
installé dans le sud de l'Espagne serait impossible
à amortir
puisque les besoins de chauffage sont pratiquement nuls. Il ne
faut pas perdre de vue que l'on cherche à
économiser de
l'énergie et non à mettre en place une
installation qui couvre
la totalité des besoins. Quelques adresses utiles : Pour concevoir un bâtiment bioclimatique : [1] Edward Mazria Le guide de l'énergie solaire
passive
(prix : 24 €) Editions Parenthèses 72 cours Julien 13006
Marseille tél :04
95 08 18 20 Pour connaître l'association énergies
renouvelables la plus
proche de vous : [2] CLER (Comité de liaison énergies
renouvelables) 2B
rue Jules Ferry 93 100 Montreuil tel : 01 55 86 80 00 fax : 01 55 86 80
01 email : infos@cler.org
web : www.cler.org Pour bénéficier des subventions
européennes en produisant
votre électricité : [3] PHEBUS 1 rue de l'oiselière 69009
Lyon Tél : 04 78
47 29 47 Les revues et bulletins : Systèmes solaires 146 rue de
l'université 75007 Paris tél :
01 44 18 00 80 Bois énergie 28 Boulevard
Gambetta BP 149 39004
Long le Saulnier Tél :03 84 47 81 00 Energie extra Case postale 3219 1400
Yverdon SUISSE (publication gratuite) CLER infos, bulletin trimestriel du CLER [2] Pour avoir pleins d'adresse utiles : Guide des alternatives (prix 20 €) Editions du
Fraysse
Les IMMOSINES 82230 Monclar de Quercy
