Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020

Des technologies compétitives au service du développement durable
selon le dimensionnement) à l’échelle d’un unique bâtiment : les micro-cogénérateurs
sont alors des chaudières produisant de l’électricité. On distingue essentiellement :
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les moteurs à combustion interne : technologie aujourd’hui dominante, bien
connue et maîtrisée de longue date ;
les moteurs à combustion externe : dans ces moteurs, le combustible sert à
chauffer un fluide qui travaille en cycle fermé : de l’hélium ou de l’azote sous forte
pression dans le cas des moteurs Stirling ; de l’eau ou des huiles organiques dans
le cas des moteurs à cycle de Rankine ;
la pile à combustible : la production d’électricité se fait grâce à une réaction
électrochimique inverse de la réaction d’électrolyse de l’eau (dissociation de l’eau
en oxygène et hydrogène). Les piles à combustible (du type MCFC à carbonate
fondu ou plus prometteuse, SOFC à oxyde solide) fonctionnent à des
températures élevées (entre 650 et plus de 1 000 °C) et ont donc plus d’intérêt
pour ce qui est l’apport de chaleur. De plus, ces piles fonctionnent directement au
gaz naturel et non à l’hydrogène et ne nécessitent donc pas la mise au point d’une
production d’hydrogène rationalisée.
2.2. L’eau chaude sanitaire (ECS)
Les consommations en énergie pour le chauffage de l’eau chaude sanitaire sont en
augmentation et deviennent même prioritaires dans les bâtiments neufs (RT 2012),
une fois les besoins de chauffage des locaux rendus négligeables (au moins sur la
consommation annuelle). Les principales technologies envisagées pour répondre, à
l’avenir, à ces besoins sont le solaire thermique et les chauffe-eau thermodynamiques.
Le solaire thermique
Le solaire thermique est une solution bien adaptée à la production d’eau chaude
sanitaire. Cependant, une source additionnelle d’énergie est à prévoir (simple
résistance dans le ballon) pour les mois d’hiver où le solaire ne couvre pas l’intégralité
des besoins.
Les performances d’un capteur solaire sont liées à deux facteurs.
Le premier est la capacité de conversion optique du capteur, qui correspond à la
proportion d’énergie solaire emmagasinée par celui-ci. Le reste repartant soit par
réflexion directe (réflexion sur la vitre, brillance du revêtement), soit par réémission du
capteur dans l’infrarouge (rayonnement de type corps noir). Il est possible d’améliorer
le coefficient de conversion, par exemple avec des vitres plus transparentes et des
revêtements/peintures spécifiques qui absorbent l’intégralité des rayons sans les
réfléchir.
Les pertes thermiques sont le second paramètre influant sur les performances. En
effet, l’absorbeur va chauffer à des températures de l’ordre de 50 °C de plus que la
température extérieure. Il y a donc des pertes thermiques en permanence. Celles-ci
sont de deux types :
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les pertes par convection et conduction, inconvénients contre lesquels deux
technologies coexistent :
Centre d’analyse stratégique - 312 - Août 2012
www.strategie.gouv.fr