Hydrogène (6/6) : les constructeurs de maisons séduits par la pile

1. Cette maison à Marange-Silvange en Moselle est la première équipée d’une Vitovalor 300-P vraiment vendue. Doc. PP

Viessmann propose des systèmes complets, conçus à partir des piles à combustibles PEMFC de Panasonic. La collaboration entre Viessmann et Panasonic a commencé en 2011 et porte sur le développement de micro-cogénérateurs individuels pour le marché européen, associant pile à combustible et chaudière à condensation.

Ce n’est que l’un des deux efforts poursuivis par le groupe Viessmann en matière de pile à combustible. Il développe également une pile à combustible selon la technologie SOFC avec sa filiale à 100% Hexis. En France Viessmann, pour l’instant, ne pousse que la technologie PEMFC.

Il a déjà procédé à trois installations à Forbach, des field-tests suivis de près par le Costic et le Crigen (le centre de recherche d’Engie, ex-GDF-Suez). La première installation “commerciale” d’une pile à combustible PEMFC Vitovalor 300-P Viessmann a eu lieu à Marange-Silvange en Moselle, dans une maison neuve construite par Alliance Immobilier, membre du groupe Procivis / Maison d’En France.

2. La Vitovalor 300-P de Viessmann n’occupe que 0,65 m² au sol. A gauche, la partie reformer + pile à combustible fournie par Panasonic. A droite le reste du système mis au point et fabriqué par Viessmann. Doc. PP

La micro-cogénération Vitovalor 300-P

La pile à combustible Vitovalor 300-P est un système de micro-cogénération pour le domestique ou le petit tertiaire. Elle rassemble une chaudière individuelle gaz murale à condensation modulante d’une puissance nominale de 19 kW et une pile à combustible offrant une puissance électrique de 750 W_el et une puissance thermique de 1 kW_th.

La machine est donc capable de moduler sa puissance thermique de 1 à 20 kW_th. Dont une modulation de 5 à 19 kW assurée par la chaudière Elle contient également un reformer pour la production d’hydrogène à partir du gaz naturel, un ballon d’accumulation de chaleur de litres et un ballon de production d’ECS de litres.

La pile Vitovalor fonctionne toute l’année, 24 heures/24 : 20 heures de production d’électricité, 4 heures de régénération. Sans que l’on sache exactement en quoi consiste cette régénération. Elle produit 15 kWh_el par jour. Ce qui représente chaque année 5000 kWh_el, soit environ 70% des besoins annuels d’électricité d’une maison de 100 m².

Cela représente environ 130 kWhEP/m².an en tenant compte du coefficient de 2,58 pour la transformation de l’électricité en énergie primaire. Le rendement de production d’électricité atteint 37% et 90% pour le rendement global du système. Naturellement, Vitovalor 300-P est associée à une application Vitotrol pour Smartphone et tablette qui permet son pilotage et indique l’énergie produite.

3. Si la Vitovalor 300-P ne demande pas plus de raccordements qu’une chaudière, celle-ci est tout de même instrumentée en détail pour vérifier son fonctionnement réel. Doc. PP

Aussi durable qu’une chaudière à condensation

La membrane échangeuse d’ions, qui forme le cœur des composants de base de la pile à combustible, est donnée pour une durée de vie de 60 000 heures, soit environ 14 ans pour le système Vitovalor 300-P. Ce qui correspond à peu près à la durée de vie d’une chaudière à condensation.

La maintenance prévue par Viessmann consiste à changer le filtre à eau tous les 2 ans, une sonde tous les 5 ans, sans changer le cœur de la pile durant toute sa durée de vie. Outre le reformer, la pile à combustible et la chaudière à condensation, le système comporte également un ballon de 175 litres qui fait office d’accumulateur de chaleur.

Il irrigue un échangeur à plaques qui, grâce à une vanne, alimente soit un ballon de 46 litres pour la production d’ECS, soit le circuit de chauffage. La faible puissance de la pile lui permet de fonctionner toute l’année. En été sa puissance thermique de 1 kW produit l’ECS.

Une pile dans une maison en Moselle

Sa production électrique est auto-consommée à 80% et envoyée vers le réseau pour les 20% restants. La chaudière ne se met en route que si la pile à combustible ne suffit plus. Dans cette maison de Moselle, naturellement conforme à la RT2012, le coût annuel du chauffage et de la production d’ECS sera inférieur à 300 €, soit 25 € par mois en moyenne !

Pour autant, en l’état, on ne peut pas mettre en avant la Vitovalor 300-P comme une réponse à la précarité énergétique. Son prix public est de l’ordre de 20 000 € HT. Cela devrait baisser à terme, mais sans doute pas en dessous de 12 000 € dans un futur prévisible. En fonction des coûts actuels de l’électricité et du gaz naturel en France, ce surcoût n’est pas amortissable.

Peu importe d’ailleurs, ce n’est pas le but. En effet, aux yeux des constructeurs de maisons individuelles comme Alliance Immobilier, la Vitovalor 300-P apparaît séduisante, pour de bonnes raisons, même si elles sont consternantes.

4. L’armoire électrique associée gère à la fois la production d’électricité et la communication à distance de l’appareil avec le WiFi de la maison et internet pour son monitoring. Doc. PP

Une solution pour la RT2020

Les constructeurs se sont adaptés, non sans mal, à l’exigence BBC dans la RT2005, puis à la RT2012, en constatant au passage que s’ils s’écartent des méthodes constructives que maîtrisent bien leurs partenaires locaux – en Moselle, nous parlons de parpaings ou briques monomur associés à une isolation par l’intérieur – leurs coûts de construction s’envolent et les pathologies s’accumulent.

Donc ce qu’ils cherchent et que la Vitovalor 300-P leur apporte, c’est un moyen simple d’atteindre l’exigence BEPOS prévisible en 2020 sans bouleverser leur système constructif. Cet appareil, comme le souligne Sébastien Dorkel, l’installateur, se pose comme une chaudière gaz à condensation.

La pile n’occupe que 0,65 m² au sol, avec les mêmes raccordements qu’une chaudière : eau froide, gaz, électricité, départ ECS, départ et retour chauffage, évacuation des produits de combustion. Cette maison de 164,59 m² de SHON_RT, qui a remporté le trophée 2015 de l’UMF (Union des Maisons Françaises), catégorie ENR, constitue une réponse parfaitement viable.

Avec son système constructif actuel, une Vitovalor 300-P et seulement 5 m² de panneaux photovoltaïques sur le toit, cette maison devient BEPOS. De plus, en additionnant les aides de GrDF, de l’ADEME, des Régions, le coût d’une pile à combustible est ramené à 12 000 € environ.

Ce qui revient à un surcoût de 7 000 € par rapport à une bonne chaudière à condensation. Visiblement, les constructeurs de maisons considèrent que c’est un prix acceptable pour accéder au BEPOS. Pour leur faciliter sa prise en compte dans les moteurs de calcul RT2012, ce système devrait bénéficier d’un Titre V dès septembre 2016.

5. Les paramètres de fonctionnement sont disponibles – en Allemand seulement pour l’instant – directement sur l’appareil ou à travers l’Application Vitotrol. Doc. PP