I Introduction

La production d’électricité photovoltaïque s’inscrit dans le cadre de raréfaction des énergies fossiles, avec pour but de trouver des énergies alternatives. L’électricité photovoltaïque comme l’éolienne et celle issue de la combustion de la biomasse font partie des énergies renouvelables et sont en principe respectueuses de l’environnement. Pour lutter contre le réchauffement climatique en produisant moins de CO₂, notre gouvernement dans le cadre du Grenelle de l’environnement a estimé leur poids dans la production nationale d’énergie électrique à 20%.

Le second intérêt de l’électricité photovoltaïque vient qu’elle peut être produite sur tout le territoire français et consommée sur place. En effet, il faut savoir que le transport de l’électricité a un coût énergétique. Pour être simple nous allons dire par effet joule. Le fait de produire localement de l’électricité en utilisant le photovoltaïque et de l’utiliser localement abaisse le coût du transport et les pertes dans le réseau. Donc l’électricité photovoltaïque a deux effets : (1) une production d’énergie « propre » et (2) une diminution des pertes d’énergie dans le réseau de distribution d’énergie électrique de ERDF.

Enfin, produire son énergie rend moins tributaire des variations du prix de l’énergie. Cela permet, sur du long terme, de maîtriser son budget. Ce qui est important dans la perspective de préparer sa retraite.

II L’énergie photovoltaïque

L’idée du photovoltaïque est d’utiliser l’énergie « gratuite » du soleil. La notion de gratuité est relative. Pour cela il faut développer plusieurs notions : la gratuité de l’énergie solaire, le coût d’une installation  photovoltaïque, la rentabilité, la valeur de l’euros, etc…. Mais toutes ces notions sont très compliquées et demanderaient des études fines. Notre démarche est tout autre. Notre point de vue est que pour le futur face à l’élévation des prix de l’énergie prévisible, il faut rendre son foyer le moins dépendant de l’extérieur ou aller vers une « indépendance énergétique ».

Toit de notre maison avec l'installation photovoltaïque et chauffe eau solaire en 2009

Dans une démarche expérimentale, il était intéressant de connaître l’apport d’une installation photovoltaïque en vraie grandeur. C’est ainsi qu’en 2008, nous avons fait installer par DooSolaire (www.doo-solaire.com) 21m² de panneaux photovoltaïques.

La production et l’utilisation de l’électricité ne coïncident pas obligatoirement dans la journée. Pour cela il faut toujours avoir un lieu de stockage. Pour le particulier, il existe deux solutions : des batteries ou le réseau ERDF. Dans les conditions qui nous étaient offertes en 2008, nous avons choisi le réseau ERDF, en vendant la totalité de notre production. Il n’en reste pas moins que le stockage dans le réseau ERDF est le plus efficace et le plus intéressant à notre sens pour la planète. En effet,  il n’y a pas création de système spécifique de stockage, qui a un coût en énergie et pas d’entretien. D’autre part les batteries, avec les métaux lourds qu’elles contiennent, sont de vraies sources de pollution à très longs termes. 

III Réalisé

Pour la première année nous avons produit 2750 kWh, soit 6% de plus que les prévisions. Sachant que notre consommation moyenne d’électricité est de 4500kWh, nous avons produit plus de 60% de notre consommation électrique. Pour illustrer ce que cela représente, il faut savoir que le réfrigérateur représente plus de 32% de la consommation électrique d’un foyer chauffé au gaz.

En conclusion, nous pouvons estimer que l’installation photovoltaïque est efficace et qu’elle remplit le rôle que nous lui avions donné : permettre de maîtriser le budget énergie du foyer.

Il faut savoir que l’Europe détient la plus grande surface boisée du monde avec 27% des forêts mondiales. D’autre part seulement 60% des ressources sont exploitées ce qui donne une croissance annuelle de 500,000hectars ; notre forêt est en pleine expansion. Ainsi, l’utilisation du bois comme source d’énergie renouvelable paraît bien justifiée.

Forêt gélosienne

En France, toute la forêt est cultivée, il n’y a plus de forêt primaire. L’utilisation du bois comme source d’énergie permet aux exploitants forestiers de trouver un déboucher supplémentaire à leur production. En plus, le bois est produit dans toute la France donc, pour n’importe qu’elle français, c’est une production locale. Dans notre cas nous avons acheté notre bois chez un forestier local à Artigelouve situé à peu près de 5km de notre village.

 Les combustibles

 Dans le bois énergie nous pouvons rencontrer deux types de combustible : la bûche traditionnelle ou classique de bois brut tel que l’utilisé nos grands parents. Et les granulés ou bûches compressées obtenus par extrusion de copeaux ou de farine de bois. 

 1)       La bûche

La bûche est obtenue par découpe à la tronçonneuse du tronc et des branches des arbres. C’est du bois naturel sans transformation. La seule énergie nécessaire est l’essence ou le fuel de la tronçonneuse pour l’abatage de l’arbre et la découpe de l’arbre à laquelle il faut ajouter le transport.

Du bois pour l'hiver

 2)       Les granulés ou bûches compressées

Les granulés sont obtenus par compression de copeaux ou de sciure de bois (produit des scieries). Avant l’opération de compression ou d’extrusion, il faut sécher le copeau ou la farine. Cette opération de séchage nécessite beaucoup d’énergie et explique le prix des granulés de l’ordre de 150euros de la tonne. Après l’opération de séchage, il faut ajouter un collant (lignine par exemple) aux copeaux avant de les extruder.

Les granulés sont les produits d’avenir, car le bois deviendra dans les 20 ou 30 années avenir la source de beaucoup de polymères qui aujourd’hui sont issus du pétrole.

 Pouvoir calorifique du bois

 L’énergie produite par la combustion du bois dépend de sa composition. Cette composition est variable elle dépend de l’espèce, de l’année et de l’endroit. Le tableau ci-dessous donne des valeurs moyennes ou des fourchettes des énergies produites mais aussi des produits issus de la combustion. 

Ainsi lorsque nous allons brûler  un stère de bois sec (soit 500kg de bois) nous allons produire jusqu’à 2695kWh d’énergie, 250kg de Carbone (917kg de CO₂) et 7,5 kg de cendre. Les autres éléments produits ont une importance que si on utilise des systèmes de combustion traditionnels qui ont des températures de combustion faibles. Alors il peut se produit des acides sulfurique, chlorhydrique et nitrique par condensation sur des parois froides.

 Notre choix 

 Nous avons opté pour un poêle à bûche à double combustion. Notre choix du poêle à bois (bûches) a été motivé par :

1) l’utilisation d’une énergie renouvelable.

2) l’utilisation d’une énergie propre (bilan CO₂ nulle). Le bois est produit par l’arbre en stockant du CO₂ la combustion du bois relargue simplement ce CO₂.

 3) l’indépendance énergétique. En cas de panne d’électricité, nous devions pouvoir nous chauffer et chauffer un plat ou de l’eau.

Poêle à double combustion

 Coût de cette énergie

 Nous avons acheté 5 stères de chêne et de hêtre (50/50). Sachant qu’un stère c’est à peu près 500kg, nous avons donc acheté 2500 kg de bois pour 408 euros transport compris (soit 81,6 euros le stère). Le pouvoir calorifique (PCI) est de 4000Wh/kg, donc nous avons une énergie équivalente de 10000kWh. Le rendement de notre poêle étant de 81%, nous pouvons espérer produire 8000kWh.

Le prix de l’énergie bois est de 0,05 euro le kWh (TTC). Ce prix est à comparer au 0,0395 euros (TTC) du gaz naturel le prix du stère équivalent GDF serait à 79 euros le transport intégré.

Pour être intéressant, il faudrait que le stère soit à moins de 60euros. Alors effectivement cette année est une année d’essai et nous ferons mieux la prochaine fois, car nous avons vu des prix autour de 45 euros ce qui me semble être un bon prix soit (0,022 euros/kWh).

 Pour un amortissement de la machine sur 10 ans soit 770 euros par ans 0,077 euros par kWh. Cela place le kWh à 0,127 euros, soit 3.2 fois plus cher que le GAZ. Après dix ans l’opération sera peut-être intéressante.

En mai 2005, nous avons installé un chauffe-eau solaire associé à une chaudière à gaz classique. Ce chauffe-eau est constitué d’un cumulus de 300 litres d’eau et de capteurs solaires (Thermiques) d’une surface totale de 5m². 

1) Les capteurs

 Les capteurs solaires sont formés par des boites métalliques de faible épaisseur par rapport aux autres cotés thermiquement isolées. Ce coffret est fermé par une plaque de verre pour créer une serre. A l’intérieur on y trouve une plaque métallique noire sous laquelle se trouve un serpentin en cuivre. Dans ce serpentin circule un fluide caloporteur. Le principe de fonctionnement est simple : le rayonnement infrarouge chauffe la plaque métallique qui elle même chauffe le serpentin et le fluide caloporteur qui y circule (pour cette raison le chauffe eau solaire fonctionne même par temps couvert). Ce fluide, via un système de pompe et d’échangeur, chauffe l’eau sanitaire contenue dans le cumulus. 

On distingue les capteurs juste derrière la cheminée de notre maison après leur installation en 2005

2) Le cumulus

Le cumulus est une cuve métallique de 300 litres bien isolée. Elle constitue la réserve d’eau chaude sanitaire de la maison. Quand on utilise l’eau chaude pendant son bain par exemple, cette eau est immédiatement remplacée par de l’eau froide du réseau. Si le rayonnement infrarouge est suffisant, comme en été, le fluide caloporteur réchauffe cet apport d’eau en quelques minutes. Si le rayonnement n’est pas suffisant pour causse de mauvais temps, notre chaudière à gaz prend le relais pour reconstituer le stock d’eau chaude.

Retombées

 Une étude de l’ADEME de 2006 a montré qu’en moyenne les chauffes eau solaire pouvaient produire 270kWh/m² et par an. Dans notre cas, avec nos 5m² nous aurions dû produire 1350 kWh/an. Or les chiffres que nous avons sont très différents. 

Notre consommation de gaz annuelle sur la base des factures de GDF

En effet comme le montre la figure  ci-dessus la diminution de la consommation de gaz que nous avons observé sur nos factures de gaz est en moyenne de 6500kWh/an, nettement au dessus des prévisions. 

Les raisons sont doubles : d’une part, les mesures de l’ADEME ne tiennent compte que de l’énergie solaire récupérée par le chauffe eau et pas de la qualité de gaz consommée par la chaudière pour produire le même travaille de chauffage. D’autre part, l’augmentation de la capacité du cumulus à évite à la chaudière de faire des démarrages fréquents. Ces démarrages sont consommateurs de beaucoup de gaz. Il faut juste signaler qu’avant d’installer le chauffe eau solaire, nous avions un ballon de 150litres 

Conclusions

 Un chauffe eau solaire permet de faire d’énormes économies d’énergie au-delà de la simple énergie solaire. Cette économie d’énergie nous a permis de classer notre maison en catégorie C. En d’autres termes notre maison à la même consommation d’énergie fossile qu’une maison des années 90, ce qui est étonnant pour une maison de 1938. 

L’autre conclusion porte sur la chaudière. Les chiffres montrent que le fonctionnement de la chaudière et sa puissance nominale ont une très grande importance concernant la consommation de gaz. Ce point nous a amené à changer de chaudière et à opter pour une chaudière à condensation.