Les installations techniques valorisant les sources d’énergie renouvelables

Une pompe à chaleur permet d’utiliser l’énergie solaire emmagasinée dans le sol, l’air ou l’eau pour le chauffage (y compris celui de l’eau sanitaire). Elle peut fournir la totalité de la chaleur nécessaire à un bâtiment, indépendamment du cycle jour/nuit et de la saison. Les pompes à chaleur reposent sur une technologie à maturité, se caractérisent par une exploitation demandant peu de temps (absence de commande de combustible) et constituent une alternative valable et peu encombrante au chauffage au mazout (absence de réservoir de mazout et de cheminée).

Une installation de chauffage de ce type se compose d’une pompe à chaleur, d’un circuit de captage de chaleur et d’un circuit de distribution de chaleur.
La chaleur du sol, de l’air ou de l’eau est captée à basse température, amenée ensuite à un niveau utile pour le chauffage d’un bâtiment. Elle fonctionne selon le même principe qu’un réfrigérateur, mais de façon inverse. Alors que le réfrigérateur soustrait de la chaleur aux aliments pour la céder à l’air ambiant, la pompe à chaleur soustrait de la chaleur à l’environnement pour la céder à l’eau de chauffage.
De ce fait, la pompe à chaleur peut fournir la totalité de la chaleur nécessaire à un bâtiment sur toute l’année. Si l’installation est efficace, chaque unité d’énergie électrique produit quatre à cinq unités de chaleur.

L’efficacité d’une pompe à chaleur dépend de plusieurs facteurs. Le bâtiment d’habitation doit idéalement être doté d’une bonne isolation thermique; c’est le cas pour les nouvelles constructions à performance énergétique élevée et les bâtiments anciens ayant subi un assainissement énergétique intégral. Il faut également veiller à ce que les températures du circuit de distribution de chaleur soient basses (température de départ inférieure ou égale à 35 degrés), car le rendement de la pompe à chaleur augmente lorsque la différence de température entre la source de chaleur et l’eau de chauffage diminue. De ce fait, les systèmes de chauffage à basse température, à savoir le chauffage de surface par le sol ou les murs, sont particulièrement adaptés.
Il convient par ailleurs d’utiliser les pompes à chaleur aussi bien pour le chauffage que pour la production d’eau chaude sanitaire, une alimentation séparée en eau chaude n’apportant aucun avantage.

Le bois énergie connaît un succès croissant. Des progrès sensibles ont été accomplis concernant la fiabilité, le rendement, le bilan d’émissions et le degré d’automatisation de la technologie.
Grâce aux techniques modernes de combustion et d’alimentation en vrac, le bois offre aujourd’hui une alternative écologique, confortable et économique au mazout ou au gaz naturel. La technologie de production de chaleur à partir du bois est arrivée à maturité.

Les granulés de bois sont des résidus de bois non traité, séchés et comprimés sous forme cylindrique et normalisée et sont principalement produits à partir de résidus de scieries comme les sciures ou les copeaux. Le pouvoir calorifique est d’environ 3,25 kWh par litre de volume stocké.
Deux systèmes de chauffage aux granulés sont à distinguer:
– Les chaudières à granulés: installées dans la chaufferie, elles fonctionnent comme des générateurs de chaleur centraux du système de chauffage. Les installations automatiques fournissent un confort comparable à celui des chaudières au mazout. Les granulés sont livrés par camion-citerne et pompés dans la réserve, puis chargés automatiquement depuis la réserve jusque dans la chambre de combustion de la chaudière.
– Les poêles à granulés sont utilisés essentiellement pour chauffer des pièces individuelles. Certains modèles peuvent même soustraire une partie de la chaleur vers le système de chauffage central. Le réservoir de stockage est intégré au poêle et doit être rechargé manuellement.

Les plaquettes de bois sont des morceaux de bois hachés dans des broyeurs, ayant plus ou moins les dimensions d’une boîte d’allumettes. Ils sont majoritairement produits à partir de résidus de la gestion et de l’exploitation des forêts. Le pouvoir calorifique est d’environ 0,9 kWh par litre de volume stocké.
Le domaine d’utilisation optimal des chaudières à plaquettes s’étend de la production de chaleur pour un bâtiment d’une certaine taille jusqu’à l’alimentation en chaleur de réseaux de chauffage urbain ou de processus industriels.

Les bûches de bois de longueurs de 25 à 100 cm sont utilisées dans des chaudières (ou poêles). Pour atteindre une combustion optimale, le bois doit avoir séché suffisamment longtemps (environ 2 ans). Les bûches conviennent pour chauffer des bâtiments d’habitation de puissance calorifique modérée. Il faut disposer d’un espace suffisant pour stocker les bûches et accepter un certain investissement temporel pour l’exploitation.

La quantité d’énergie annuelle due à l’ensoleillement de la surface terrestre correspond à environ 10.000 fois le besoin mondial en énergie. Au Luxembourg, la valorisation de la technologie solaire peut être tout à fait rentable, le rayonnement solaire annuel moyen étant de 1000 kWh/m².
Deux possibilités pour exploiter l’énergie solaire sont à distinguer: la conversion thermique et photovoltaïque.

Il s’agit de la conversion du rayonnement solaire en chaleur au moyen d’un collecteur solaire thermique.
La chaleur est principalement valorisée pour chauffer l’eau sanitaire. Lorsqu’elle est conçue correctement, une installation solaire thermique produit assez de chaleur pour couvrir 60 à 70% des besoins énergétiques annuels pour la production d’eau chaude sanitaire. De mai à septembre, l’installation solaire suffit généralement pour la production d’eau chaude, ce qui permet d’éteindre la chaudière pendant cette période.
La production d’eau chaude sanitaire d’une maison abritant quatre personnes nécessite un collecteur (plat vitré) d’environ 6 m2 et un accumulateur de chaleur de 300 à 400l.
Par ailleurs, l’utilisation d’une plus grande surface de collecteur et d’un plus grand volume d’accumulateur permet d’appuyer raisonnablement le système de chauffage, à condition que le besoin soit modeste, les températures du circuit de chauffage modérées (idéalement chauffage au sol ou mural) et le collecteur orienté de manière optimale. Dans les maisons basse énergie, une installation solaire peut fournir environ 20% du besoin en chaleur ambiante.

Dans ce cas-ci, elle se définit comme la conversion du rayonnement solaire en électricité au moyen de cellules solaires.
Grâce au tarif préférentiel au Luxembourg pour l’électricité injectée dans le réseau, il est avantageux de raccorder son installation photovoltaïque (PV) au réseau public.
Une installation de 4 kWc, par exemple, nécessite une surface d’environ 35 à 40 m2. Si elle est bien placée, elle produit quelque 3400 kWh par an.

Une installation solaire nécessite une surface non ombragée et orientée sud autant que possible. Pour une meilleure planification, il convient d’effectuer une simulation de l’installation solaire. Cela permet entre autres de dimensionner le collecteur solaire par rapport à l’accumulateur de chaleur et le générateur solaire par rapport à l’onduleur, et de prévoir leur production énergétique.