UNE HABITATION OFFGRID AVEC UN POELE A PELLETS

L'autonomie électrique gràce à une approche intégrale

Depuis qu'il est enfant, Ludwig van Wonterghem, que beaucoup connaissent en tant que gérant de StroopOp, est un partisan passionné de l'énergie verte et de l'énergie renouvelable. Cette passion se traduit dans ses activités, mais aussi dans son habitation entièrement indépendante du réseau électrique. Cette instal­lation a été en partie réalisée par Tom Dekeyser.

RENOVATION APPROFONDIE

En avance sur son temps

Ludwig van Wonterghem: "Nous sommes arrivés dans cette habitation en 1993. Dès le début, nous avons été très attentifs à l'effi­cacité énergétique. La première mesure que nous avons prise, fut l'installation de collecteurs solaires thermiques, qui servent encore aujourd'hui. 25 ans plus tard, nous sommes entièrement offgrid. Et pendant toutes ces années, nous n'avons cessé d'investir dans des techniques durables."

Isolation et système de distribution

"En 2000, nous avons effectué une rénovation approfondie. Nous avons appliqué 20 centimètres d'isolation en liège sous le sol, 20 centimètres d'isolation en chanvre dans les murs et 30 centimètres d'isolation en chanvre dans le toit. Je voulais absolument du parquet, si bien que le chauffage par le sol n'était pas possible. Nous avons donc choisi un chauffage mural. A l'époque, la construction éco­nome en énergie n'était guère avancée et l'isolation n'était pas très courante. Pour l'époque, nous sommes déjà allés très loin. Les fenêtres en sont un excellent exemple. Le triple vitrage que nous avons installé en 2000, n'était pas encore disponible en Belgique. Aucun fabricant ne pouvait fournir ça."

Protection solaire

"Outre ses bonnes caractéristiques d'isolation, l'habitation possède un facteur de pénétration solaire de 64%. La lumière naturelle peut donc entrer facilement. Mais la maison comprend d'autres détails ingénieux. Par exemple, la luminosité naturelle est réglée avec précision selon les saisons, non pas avec un système de protection solaire commandé, mais en adaptant la hauteur de l’auvent en fonction de la hauteur du soleil. Dès l'automne, le soleil entre directement, si bien qu'il chauffe la maison. Lorsqu'il est plus haut à la fin du printemps, plus aucune lumière naturelle n'entre directement dans la maison, ce qui permet de se protéger de la chaleur à la belle saison."

A la recherche d'un chauffage aux pellets

"Cette transformation a indirectement mené à la création de notre entreprise. Dans le cadre de mes activités d'ingénieur, j'allais souvent en Autriche, où j'ai découvert des poêles et chaudières à pellets. Quand nous avons voulu des pellets lors de notre rénovation en 2003, nous avons dû tout importer, car il n'y avait aucun fournisseur ici. Un an plus tard, nous avons commencé à distribuer Okofen. Le véritable boost du poêle à pellets est arrivé en 2007, quand le prix du mazout a grimpé."

OFFGRID

L'idée d'être totalement hors réseau électrique couvait depuis longtemps, mais la décision de franchir le pas remonte à quelques années seulement, en partie induite par notre mécontentement face à la politique énergétique du gouvernement.

Le client est enchaîné au réseau

"Maintenant, ils veulent miser pleinement sur les panneaux solaires combinés aux pompes à chaleur, soi-disant pour soulager le réseau et pour que le particulier devienne autonome. Mais ça ne fonctionne pas! Le réseau est juste davantage sollicité en hiver et le client est enchaîné à son réseau électrique avec ses panneaux solaires. Je peux comprendre qu'ils veulent sensibiliser les gens à la mobilité électrique. Mais pour le chauffage, l'électricité ne me semble pas la solution idéale."

Une autonomie totale, pas partielle

"Je voulais prouver qu'il est possible d'être autonome en utilisant des pellets tout en déchargeant le réseau. Nous avons choisi de supprimer entièrement le raccordement. En effet, même si la consommation arrive à zéro, on paie toujours une taxe de prosommateur pour les panneaux photovoltaïques, les frais de distribution et de compteur. En fonction du distributeur, cela peut aller jusqu'à € 700 par an. Nous, nous ne voulions pas ça."

ADAPTATION DE L'INSTALLATION

Dimensionnement sur la base de l'installation existante

Tom Dekeyser de l'entreprise d'installation du même nom s'est chargé d'adapter l'instal­lation. Pour lui aussi, il s'agissait d'un projet spécial: "Pas parce que c'était un projet de longue durée ou avec une certaine difficulté technique, car l'adaptation ne m'a demandé que trois jours de travail. Cela fait longtemps que je travaille avec des installations à pellets. Donc, la mise en place et l'adaptation de ces systèmes n'ont plus aucun secret pour moi. Mais il s'agissait d'une maison existante, il y avait déjà un chauffage mural, avec des radiateurs, … J'étais donc dépendant de l'in­stallation présente pour le dimensionnement. J'ai effectué les raccordements entre le poêle à pellets et l'accumulateur, et le vase d'expansion, et j'ai installé les conduites entre l'accumulateur et le chauffage, avec un groupe de pompes pour les radiateurs et un pour le chauffage mural. Au final, il y a le raccordement sur l'accumulateur, où l'eau chaude peut être tirée."

Calculs par le maître d'ouvrage

"Dans ce cas-ci, le client était aussi le fournisseur du poêle à pellets. Je n'ai donc pas dû m'occuper des calculs et de ce genre de chose. Ludwig est un spécialiste en la matière donc je l'ai laissé faire. Toutefois, nous avons dû installer le nouvel accumulateur à un autre endroit que l'accumulateur d'origine. Autrefois, ce dernier était dans la buanderie, mais ce local n'était pas assez grand pour le nouveau modèle, plus gros. J'ai donc dû installer pas mal de conduites."

"L'offgrid nécessite des appareils économes en énergie"

"Quand on veut être hors réseau, il faut faire attention à certains détails”, poursuit Dekeyser. “Par exemple, j'avais constaté que le ménage utilisait beaucoup l'eau de pluie, mais que la pompe consommait énormément d'énergie. J'ai donc proposé de la remplacer et la plus faible consommation a eu un impact positif sur la durée de batterie restante."

LA BASE: UN POELE A PELLETS

Avec microcogénération, accumulateur et panneaux solaires thermiques

"La base de l'installation est un poêle à pellets à condensation standard avec une puissance thermique de 10 kW qui apporte son énergie à l'accumulateur. De là, l'eau chaude est distribuée vers le chauffage mural, le chauffage par le sol et l'eau chaude sanitaire. Les panneaux solaires thermiques sont aussi reliés à l'accumulateur. Le poêle à pellets ne chauffe pas seulement l'accumulateur, il est aussi raccordé à un moteur Stirling qui produit de l'électricité directement injectée dans le réseau interne. En cas de surplus, le moteur Stirling recharge la batterie via le convertisseur."

Rôle des panneaux photovoltaïques

"La situation est différente en été. Les panneaux solaires photovoltaïques assurent un rendement énergétique suffisant, le reste est utilisé pour charger la batterie. Pour cela, la tension continue de 0 à 200 V est convertie par un convertisseur DC/DC en tension continue de 48 V, utilisable pour la batterie. L'installation se compose de douze panneaux photovoltaïques, représentant au total une puissance de 3,6 kWp. Lorsque la demande énergétique dépasse la production des panneaux, le convertisseur DC/AC réinjecte de la tension sur le réseau interne. Tous les composants ont été examinés et choisis avec soin. Par exemple, les batteries et les convertisseurs. Le convertisseur DC/AC n'est pas un convertisseur comme pour les installations traditionnelles de panneaux solaires photovoltaïques, qui fonctionnent uniquement s'il y a aussi un réseau électrique standard. Le choix se limitait à deux marques, proposant un convertisseur capable de fournir une tension parfaitement sinusoïdale sans le réseau. Au final, nous avons choisi le MultiPlus de Victron. Il est surdimensionné afin de répondre au faible facteur C de la batterie. Sa puissance est de 5 kW, mais aujourd'hui, il est limité à 3,5 kW."

BATTERIE

"Pour la batterie aussi, nous avons dû faire plusieurs choix importants. Nous avions trois possibilités: batteries plomb-acide, comme celles utilisées dans les véhicules et la traction, batteries au lithium, comme dans la Tesla ou la Mercedes, et batteries à l'eau salée. Chaque type a ses avantages et ses incon­vénients."

Batterie plomb-acide et lithium

Les batteries plomb-acide n'ont pas été retenues, car elles utilisent du plomb et elles ne pouvaient pas être placées directement sous l'électronique. Les batteries lithium non plus, parce qu'elles sont moins intéressantes sur le plan écologique dans la mesure où elles utilisent des matières premières rares et que leur recyclage n'est pas encore 100% au point.

Batterie à l'eau salée

"Les batteries salines cradle-to-cradle sont recyclables à 100% et ne contiennent pas de métaux lourds. Mais elles prennent de la place et ont un plus petit facteur C. Celui-ci indique la quantité de courant qui peut être tirée des batteries par unité de temps. Les batteries salines fournissent moitié moins de courant que les batteries au lithium. Dans notre première installation, les batteries ne nous fournissaient que 2.500 watts. Si la machine à laver tourne, on est déjà à 2.200 watts. Si la pompe d'eau de pluie vient s’ajouter, ça pose problème. Non seulement parce qu'on n'a pas assez de puissance, mais aussi parce que ça réduit la longévité de la batterie. Nous avons donc ajouté un ensemble de batteries, pas parce que nous ne pouvions pas produire assez, mais parce que la batterie ne pouvait pas fournir suffisamment de puissance. A l’heure actuelle, nous pouvons faire face à des puissances-crête de 3.000 watts. En théorie, une batterie pleine pourrait nous fournir de l'électricité pour trois jours."

CHAUFFAGE

"Nous utilisons un chauffage mural au rez-de-chaussée et des radiateurs (basse température) à l'étage. Plus cette température est fiable, plus le rendement de l'installation est bon. L'accumulateur de 1.000 litres est chauffé par le poêle à pellets, combiné avec des panneaux solaires thermiques. Le poêle à pellets est un Okofen Pelletmatic Condens de 10 kW, alors que la demande de chauffage de la maison n'est que de 5 kW. Le surdimensionnement sert à faire tourner le moteur Stirling, qui assure l'alimentation électrique. La combinaison d'un moteur Stirling avec un poêle à pellets existe depuis plusieurs années et cette technique est devenue très bonne et sans entretien. Le fonctionnement d'un moteur Stirling est relativement simple: on obtient une dilatation via le chauffage à pellets et une contraction via l'eau de retour du chauffage. Cette dilatation et cette contraction font bouger un piston de haut en bas dans le cylindre, à une fréquence de 50 fois par seconde. Cela produit de l'électricité. Dans ce cas-ci, le rendement nominal est de 1.000 W, mais il est limité à 800 watts afin de fonctionner à son point optimal pour garantir une grande longévité. La technique en soi n'est pas nouvelle, mais Okofen a adapté le principe afin qu'il puisse aussi fonctionner avec des poêles à pellets.“ Dekeyser: “Le fabricant du moteur Stirling signale qu'il faut installer un filtre cyclonique pour protéger son moteur des résidus de l'in­stallation. J'ai placé en plus un filtre à saletés avec aimant, qui retient la magnétite restante. Ce n'est pas du luxe dans une installation où il y a des radiateurs et un accumulateur métallique."