ÉVÉNEMENTS
Install Magazine 945 – novembre 2017

Journée d’étude de l’Atic sur le stockage d’énergie dans les bâtiments

Un des problèmes fondamentaux de la conversion aux énergies renouvelables est que la période de l’offre maximale ne correspond pas à celle de la demande maximale. Afin de pouvoir gérer ce décalage, on a imaginé divers moyens de stockage de l’énergie. Une des possibilités est l’utilisation de systèmes thermiques dans les habitations, comme des ballons tampons, éventuellement en combinaison avec la commande de PAC. Afin d’avoir une idée de la façon dont cela peut fonctionner en pratique, l’association des techniciens Atic a organisé une après-midi d’étude sur ce thème.

Une enquête provenant du secteur

Le point de départ direct de la journée d’étude est une enquête soutenue par l’Atic via la Fondation Barnay, soit le fonds, qui au sein de l’association, sert à financer les projets de recherche. Il s’agit d’une enquête de l’Université de Gand, dirigée par Michel De Paepe, dont le but est d’aboutir à un instrument de conception et de dimensionnement pour le stockage de l’énergie solaire dans les habitations. Une large campagne de simulation a, à cette fin, été mise sur pied sur base d’une maison unifamiliale standard. En comparant différentes variantes d’installation (stockage thermique et/ou électrique, surface des panneaux solaires, etc.) et de profils d’utilisation, on a pu aboutir à des conclusions sur la configuration optimale.

Le stockage électrique apparaît en général sensé, mais il n’est pas réaliste d’essayer de couvrir l’ensemble des besoins en électricité. Le stockage thermique peut certes accroître la fraction solaire, d’environ 11%. Dans le cas d’installations de panneaux solaires plus petites, l’utilité du stockage thermique reste toutefois limitée.

Des techniques disponibles

Le stockage thermique dans les bâtiments n’est pas quelque chose de nouveau. Des systèmes tampons sont déjà appliqués, surtout en combinaison avec des PAC ou des capteurs solaires. Trois orateurs sont revenus sur les techniques disponibles. Bertrand Fontaine (Sunoptimo) a évoqué le dimensionnement des chauffe-eau solaires. Sa conclusion est qu’il est plus intéressant, sur le plan économique, de tendre vers un degré de couverture maximal, même si le prix par kWh livré est alors légèrement plus élevé. Laurent Vercruysse (Viessmann) est lui revenu sur l’impact des smart grids sur la PAC et les possibilités du stockage de glace. En relation avec les compteurs intelligents, il importe de déjà opter aujourd’hui pour une PAC qui soit « smart grid ready ». À quoi ressembleront concrètement ces smart grids ? Nul ne le sait. Ce qui est certain, c’est que l’impact sur le confort des utilisateurs doit rester limité. Personne ne voudra de smart grid si cela signifie qu’il faudra se chauffer ou se doucher uniquement à des horaires fixes. Il y a par ailleurs un grand potentiel de stockage dans le réseau de gaz, grâce aux techniques Power to Gas. Wim Boydens a traité des possibilités d’utiliser la biomasse comme méthode de stockage, à l’aide de l’activation du noyau de béton. Cette technique est de plus en plus appliquée. La Belgique est dans ce domaine au top, grâce à des projets de recherche comme Geotabs et Geotherm.

Que nous réserve le futur ?

La séance de clôture a traité des techniques d’avenir. Les Phase Change Materials constituent ainsi un moyen d’accroître la capacité de stockage thermique de la structure du bâtiment. L’idée n’est pas nouvelle, mais jusqu’à présent, des contraintes pratiques ont empêché qu’elle ne réalise son plein potentiel. Entretemps, de nouveaux matériaux de construction sont disponibles, dans lesquels des PCM sont intégrés à micro-échelle. De l’étude présentée par Gilles Baudoin (UCL), il ressort toutefois que l’effet de ceux-ci sera limité. Le plus sensé est d’accroître la capacité de refroidissement passif dans les bâtiments QNE.

Le stockage thermochimique est une technique plus futuriste. Le principe est simple : une matière solide hydratée est séchée sous le flux de chaleur. Si de la chaleur est alors nécessaire, de la vapeur d’eau est alors à nouveau ajoutée à la matière ; la réaction est alors inversée, ce qui libère de la chaleur. Il s’agit ici la plupart du temps de sels comme le bromure de strontium hexahydraté. Marc Frère (UMons) a présenté le rapport des expériences menées en la matière par l’université de Mons. Mais avant que cette technique ne soit introduite, un certain nombre de problèmes doit être résolu, comme la conception du réacteur et du système d’émission.

Influence sur les réseaux

Les variations entre la production d’électricité et les besoins en électricité ont effectivement un effet sur la stabilité du réseau. Il est possible de commander de cette façon des PAC via des smart grids afin de gérer des pics de consommation, ce qui permet à des systèmes à énergie renouvelable comme des éoliennes, d’être moins rapidement déconnectés. Dieter Patteuw (KULeuven) a étudié ce que serait l’impacts sur une situation belge. D’après les calculs, on devrait pouvoir éviter de 10 à 20% des émissions de CO₂ pour la production d’électricité. On doit toutefois faire face à une consommation d’électricité plus élevée. Le plus grand obstacle est probablement le gain économique pour le consommateur. Les avantages financiers sont sans doute trop faibles pour que le consommateur adopte spontanément un tel système.

Gabrielle Masy (UCL) a enfin étudié les effets du load shifting par les PAC sur le marché de l’électricité. En faisant correspondre le fonctionnement des PAC à l’offre et au prix de l’électricité, des gains sont envisageables en terme d’efficacité. Cela cause toutefois une surconsommation. Le gain le plus important est enregistré à l’aide d’une commande prédictive en fonction du temps et du comportement des utilisateurs. De tels systèmes ne sont pas encore disponibles. Le glissement de la demande peut également être appliqué au niveau résidentiel, afin d’optimaliser la consommation propre des panneaux PV. Le paramètre principal est ici le prix que l’on reçoit pour mettre l’électricité sur le réseau. Si celui-ci est équivalent au prix d’achat, l’utilisateur n’a pas de raison financière de faire appel à du load shifting ou du stockage. Le réseau fonctionne alors comme une batterie avec 100% d’efficacité, alors que chaque forme de stockage s’accompagne de pertes de rendement et de coûts supplémentaires. Une autre question ouverte est l’influence sur le prix de l’ électricité. Si des PAC peuvent massivement anticiper l’évolution du prix de l’électricité via des smarts grids, cela aura aussi un impact sur le marché.

La conclusion générale du jour est que les techniques de stockage sont prometteuses, mais que le chemin à parcourir est encore long avant qu’on puisse apporter une réponse à toutes les questions.

Par Alex Baumans