Les systèmes de production combinée de chaleur et d'électricité (CHP) sont l'une des technologies de chauffage les plus récentes, ce qui est intéressant à propos de ces systèmes, c'est qu'ils produisent non seulement de la chaleur, mais aussi de l'électricité. Dans une interview, l'expert en vérification des coûts explique en détail ce que peut coûter une unité combinée de chaleur et d'électricité pour une maison unifamiliale.
Question: Comment fonctionnent réellement les centrales thermiques de type bloc?
Expert en contrôle des coûts: cela dépend essentiellement du type d'unité de cogénération:
- Systèmes de combustion interne
- Systèmes avec un moteur Stirling
- Chauffages à pile à combustible
Les centrales thermiques de type bloc «typiques» sont des systèmes à combustion interne. Ils se composent d'un moteur et d'un générateur et d'une unité de chauffage.
Le mazout, le gaz naturel ou le gaz liquide peuvent être utilisés - selon la version de l'unité de cogénération. Les carburants entraînent un moteur, qui produit de l'électricité via le générateur allumé. La chaleur résiduelle qui en résulte est captée avant d'être perdue et mise à disposition du circuit de chauffage ou introduite dans un ballon tampon.
De tels systèmes génèrent de l'électricité et de la chaleur dans un rapport d'environ 1: 3, c'est-à-dire que pour 1 kWh d'électricité, il y a environ 3 kWh d'énergie thermique.
Les moteurs Stirling fonctionnent selon un principe différent: ici, la chaleur d'une source de chaleur externe déplace un piston de haut en bas. Le mouvement de haut en bas du piston est utilisé pour entraîner un générateur, qui à son tour génère de l'électricité.
La chaleur générée par la combustion externe peut ensuite être utilisée ultérieurement dans le circuit de chauffage pour générer du chauffage et de l'eau chaude.
Au lieu de moteurs Stirling individuels, on utilise aujourd'hui en règle générale des moteurs dits linéaires, qui ont un degré d'efficacité particulièrement élevé pour générer de la chaleur.
L'avantage particulier des systèmes moteurs Stirling est qu'ils peuvent utiliser n'importe quelle source de chaleur. Ceux-ci ne doivent pas nécessairement être des combustibles fossiles, comme dans le cas des systèmes à combustion interne - la biomasse bon marché et neutre en CO2 (granulés, copeaux de bois) peut également être utilisée ici comme source d'énergie. Même l'énergie thermique du soleil (solaire thermique) peut être générée dans les systèmes Stirling pour la production combinée de chaleur et d'électricité. Un autre avantage des systèmes Stirling est le bon fonctionnement et le haut degré d'efficacité de l'ensemble du système en termes de récupération de chaleur. En revanche, l'efficacité de la production d'électricité est plutôt médiocre, à seulement 10% - 20%.
Le développement le plus récent dans le domaine des systèmes de cogénération est le chauffage des piles à combustible. Il génère également du chauffage et de l'électricité.
Si une tension suffisamment élevée est appliquée à l'eau, elle se décomposera en hydrogène et en oxygène (le dispositif historique pour cela s'appelle "l'appareil de décomposition de l'eau Hoffmann"). Une pile à combustible inverse exactement ce processus: l'hydrogène et l'oxygène se rencontrent - cela libère de la chaleur, de l'énergie électrique et de l'eau.
L'hydrogène est obtenu à partir de gaz naturel
Dans ce cas, l'hydrogène nécessaire est obtenu à partir d'un raccordement au gaz naturel. Dans le cas des petits systèmes, cela se produit généralement à l'extérieur de la pile à combustible - ces systèmes sont également appelés piles à combustible à basse température. La raison en est très simple: si l'hydrogène est produit à partir de gaz naturel dans la pile à combustible, comme c'est généralement le cas dans les grands systèmes, des températures extrêmement élevées surviennent. Cela peut également être dangereux dans certains cas.
Les systèmes de chauffage à pile à combustible ont le rendement le plus élevé de tous les systèmes de cogénération et sont des systèmes comparativement simples et très avantageux. Si nécessaire, ils peuvent également fonctionner avec du biogaz, sont très silencieux et nécessitent très peu d'entretien. Le chauffage de la pile à combustible est presque totalement exempt d'émissions.
Étant donné que tous les systèmes de cogénération ne fournissent que des rendements constants mais ne peuvent couvrir que les pics de production avec difficulté, ils sont généralement couplés à des chaudières à condensation, qui fournissent ensuite de l'énergie de chauffage supplémentaire en cas de demande de chaleur élevée. Cela augmente également les coûts des centrales thermiques et électriques combinées.
Question: Combien coûtent les centrales thermiques et électriques combinées en général?
Expert en contrôle des coûts: il est impossible de répondre à ce forfait - cela dépend toujours du type de système et du service qu'il fournit.
En principe, cependant, vous pouvez supposer que les systèmes coûtent actuellement au moins 15 000 EUR . La plupart des systèmes coûtent entre 20 000 et 30 000 euros .
Ces prix s'appliquent aux maisons unifamiliales et à deux familles; pour les maisons multifamiliales ou les immeubles à appartements, les coûts sont nettement plus élevés.
D'un autre côté, les subventions restent élevées et, avec un dimensionnement correct et des conditions favorables, des économies importantes possibles sur les coûts de chauffage et d'électricité. Dans de nombreux cas, un achat peut valoir la peine à long terme, malgré les coûts élevés.
Un petit exemple de coûts de la pratique
Nous avons un petit système avec un moteur Stirling installé dans notre maison.
| Publier | prix |
|---|---|
| Usine de micro-cogénération | 17 600 EUR |
| Installation | 4 500 EUR |
| Connexion au réseau électrique (pour les tarifs d'achat) | 1 500 EUR |
| coût total | 22 000 EUR |
| avancement | moins 1.900 EUR |
| les frais auto-supportés | 20 100 EUR |
Bien sûr, il ne s'agit que d'un exemple de coût unique pour un appareil spécifique utilisé dans un environnement spécifique. Les coûts peuvent également différer considérablement dans d'autres cas.
Les subventions qui découlent des opérations en cours ne sont pas prises en compte: KfW subventionne chaque kWh produit pour le système à 5,41 cents / kWh sur 10 ans. Il existe également d'autres subventions, comme la taxe sur l'énergie qui n'est plus applicable.
Question: De quoi dépendent généralement les coûts d'une unité combinée de chaleur et d'électricité?
Expert en contrôle des coûts: Bien entendu, de nombreux facteurs jouent un rôle dans les coûts d'acquisition:
- quel système est utilisé
- quelle est la taille du système
- si un réservoir de stockage tampon est utilisé
- Si le système est connecté au réseau public afin que les tarifs de rachat puissent être tirés
- quels systèmes de charge de pointe peuvent encore être installés
- quelles subventions peuvent être obtenues pour le système respectif
Tous ces facteurs doivent être pris en compte lors de la tentative d'estimation du coût initial.
En règle générale, il est conseillé d'avoir un système spécialement conçu et dimensionné pour votre propre maison, car la taille du système est très importante pour le coût du système.
En règle générale, un profil de charge devra également être créé qui montre quels besoins énergétiques existent et à quels moments. C'est la seule façon d'estimer correctement quelle taille de système est la mieux utilisée et quel système de chauffage supplémentaire doit être installé avec quelle puissance.
Question: Qu'en est-il des coûts de chauffage avec de tels systèmes - est-ce rentable?
Une centrale combinée de chaleur et d'électricité est généralement rentable
Expert en contrôle des coûts: Ici aussi, bien sûr, vous devez toujours évaluer le cas individuel - en général, il y a au moins la possibilité que de tels systèmes soient clairement rentables et les coûts d'acquisition peuvent souvent être amortis en quelques années.
Dans tous les cas, la condition préalable à une utilisation valable est une répartition de la charge aussi équilibrée que possible et le dimensionnement approprié du système.
De plus, une unité CHP ne produit de l'électricité que lorsque la chaleur est requise. Cependant, étant donné que l'efficacité d'une cogénération est toujours la plus élevée lorsqu'elle fonctionne constamment, pour des raisons d'efficacité, elle doit être planifiée pour le temps de chargement le plus long possible du système. Cela se fait souvent à l'aide de réservoirs de stockage tampons qui absorbent l'énergie thermique générée lorsqu'elle n'est pas nécessaire. L'énergie thermique pour le chauffage ou l'eau chaude requise peut alors être tirée du ballon tampon.
En principe, ce qui suit s'applique: plus une centrale combinée de chaleur et d'électricité fonctionne longtemps, plus elle est rentable. .
L'électricité produite devrait idéalement être consommée vous-même - en raison du faible tarif d'achat, l'alimentation du réseau public n'est souvent pas rentable aujourd'hui.
Des systèmes de stockage d'électricité suffisamment dimensionnés peuvent contribuer à garantir l'utilisation de l'électricité autoproduite même aux heures de pointe et ainsi devenir largement indépendants du fournisseur d'électricité. Cependant, les coûts parfois encore élevés du stockage de l'électricité nécessitent une planification très minutieuse à l'avance afin de ne pas gaspiller inutilement les coûts.
En outre, les subventions en cours (5,41 cents / kWh pendant 10 ans) devraient être incluses dans un calcul de rentabilité, ainsi que les allégements fiscaux pour les propriétaires de cogénération.
Question: Quels frais de fonctionnement devez-vous calculer avec un CHP?
Expert en contrôle des coûts: Les frais de fonctionnement sont souvent sous-estimés et souvent non pris en compte dans le calcul de rentabilité.
En règle générale, les coûts de maintenance de la plupart des systèmes à combustion interne sont d' environ 3 cents / kWh en moyenne . Avec des cycles fréquents (allumage et extinction automatiques du système), les coûts peuvent également être plus élevés; plus tard, lorsque le système vieillit, des coûts de maintenance et d'entretien plus élevés doivent être pris en compte en raison du grand nombre de pièces mobiles.
Il convient de noter que pour de nombreuses subventions, vous devez également présenter un contrat de maintenance complet pendant au moins 10 ans. Les coûts de ces contrats de maintenance sont alors plus élevés, généralement autour de 5 cents / kWh .
Ces coûts doivent être pris en compte dans tous les cas, auxquels s'ajoutent les frais de réparation, de pièces de rechange et de révision générale nécessaire du système après un certain nombre d'heures de fonctionnement.
Avec d'autres types de systèmes, les coûts de maintenance sont souvent nettement inférieurs - le chauffage de la pile à combustible, par exemple, est relativement facile à entretenir.
Question: Un système de chauffage à pile à combustible est-il plus rentable que les autres unités de cogénération?
Expert en contrôle des coûts: Au Japon, le chauffage par pile à combustible est l'une des alternatives de chauffage les plus populaires depuis plusieurs années - mais aucune rentabilité particulière ne peut en être tirée.
En principe, le chauffage par pile à combustible n'est également rentable que s'il existe une demande de chaleur suffisamment élevée et aussi constante que possible et que la consommation électrique du ménage n'est pas trop faible.
Plus la chaleur est de moins en plus sporadique, plus la rentabilité du chauffage par pile à combustible est mauvaise. Si la consommation d'électricité est si faible qu'une grande partie de l'électricité produite doit être injectée dans le réseau public, alors les chances d'amortissement sont extrêmement faibles.
Le chauffage par pile à combustible est un système de chauffage très progressif et vraiment écologique - un calcul de rentabilité à l'avance est absolument nécessaire et inévitable. Dans de nombreux ménages, même cette forme de cogénération à haut rendement ne pourra pas s'amortir. Cela n'est possible que dans les conditions appropriées.
Dans d'autres cas, cependant, le chauffage de la pile à combustible peut entraîner des économies massives et se rentabiliser en quelques années.
