Chaudière à hydrogène

Écrit par les experts Ooreka

monkeybusinessimages / Getty Images

L'énergie dont on rêve est désormais une réalité grâce à la chaudière à hydrogène qui produit du chauffage, de l'eau chaude mais aussi de l'électricité. L'association d'une pile à combustible à une chaudière à condensation permet de transformer de l'énergie en électricité, tout en récupérant la chaleur produite pour assurer le chauffage et la production d'ECS. C'est une chaudière propre qui couvre tous les besoins en énergie de la maison.

Chaudière à hydrogène : principe

Le cœur d'un système de microcogénération est la pile à combustible, appelée également pile à hydrogène puisqu'il s'agit d'un dispositif combinant hydrogène et oxygène pour fabriquer par électrolyse de l'électricité. Ce type d'énergie est déjà utilisé dans la voiture à hydrogène qui roule désormais sur nos routes grâce à l'électricité produite par la pile à combustible.

L'électrolyse à effectuer réclamant que le cœur de la pile soit amené à haute température, on se trouve devant le même besoin d'une source d'énergie pour créer l'élévation de température. L'intérêt de la chaudière hydrogène est que cette chaleur nécessaire au fonctionnement de la pile à combustible pour créer de l'électricité sera ensuite récupérée pour le chauffage de la maison et la production d'eau chaude. Au final, la chaudière hydrogène est d'abord une centrale électrique qui assure en plus de l'électricité, le chauffage et l'eau chaude.

Fonctionnement de la chaudière à hydrogène

La chaudière hydrogène fonctionne d'abord comme une pile à combustible que l'on alimente en gaz pour élever la température dans le cœur de pile en céramique ou pour actionner un moteur assurant la combinaison. L'hydrogène et l'oxygène de l'air et de la combustion se combinent alors pour former de la vapeur d'eau, tout en produisant par électrolyse (ou grâce au moteur) de l'électricité mais aussi de la chaleur.

L'électricité est alors utilisée dans la maison (éclairage, appareils domestiques...) ou injectée sur le réseau, tandis que la chaleur résiduelle (chauffage du cœur + réaction électrolytique) est employée pour chauffer un ballon d'eau chaude et un système de chauffage avec l'appoint éventuel d'un brûleur selon les consommations à assurer (climat, nombre de personnes, niveau de performance énergétique).

Exemple : Dès 2014, 3 chaudières à hydrogène ont été testées dans une crèche, dans un ensemble de deux logements et dans une maison individuelle. Silencieuses et compactes, ce sont des chaudières de 750 W de puissance électrique et de 20 kW de puissance thermique qui couvrent une partie importante des besoins en électricité, tout en assurant seules la production de chauffage et d'eau chaude sanitaire de ces locaux situés en Alsace.

Bon à savoir : lorsque cela est possible on peut même se passer d'énergie externe (gaz) pour produire l'hydrogène nécessaire au fonctionnement de la pile à combustible. C'est ce qui a été décidé pour un hôtel italien remplaçant l'apport en gaz par une production d'énergie solaire mais il a fallu pour cela poser 250 m² de panneaux photovoltaïques.

Sécurité et normes

Même si la technologie est sûre, même si la pile à combustible est déjà employée dans des applications diverses, la manipulation de l'hydrogène et son emploi dans le secteur domestique réclament des précautions qu'il faut encadrer par des normes aussi bien pour le stockage, l'emploi d'hydrogène que pour les caractéristiques et sécurités des chaudières à cogénération. La réglementation et la normalisation spécifiques aux systèmes piles à combustible et à l'hydrogène ne sont pas complètes mais sont en cours de développement en France et en Allemagne, notamment.

En Europe, un comité technique ISO1 TC 197 Technologies de l'hydrogène a été créé en 1990 afin d'élaborer des normes dans le domaine des systèmes et dispositifs de production, de stockage, de transport, de mesure et d'utilisation de l'hydrogène. La France est membre participant de l'ISO TC 197 par l'intermédiaire de l'AFNOR. Pour ce qui est des chaudières à hydrogène, le comité technique IEC2 TC 105 Technologies des piles à combustible a été créé en 1996 afin d'élaborer des normes dans le domaine des technologies de piles à combustible pour les applications stationnaires et mobiles. La France y participe également, mais par l'intermédiaire de l'UTE (union technique de l'électricité).

Si la technologie de la pile à combustible à hydrogène est d'ores et déjà en service (à titre expérimental depuis 2014 en France), elle n'attend que la publication de textes (normes, décrets, lois...) pour pouvoir être commercialisée à grande échelle. D'ores et déjà des textes sont applicables aux chaudières à pile à combustible notamment quant à l'emploi, au transport et aux interventions sur une pile à hydrogène : protection des travailleurs, protection des équipements, protection des populations et de l'environnement.

À noter : la chaudière hydrogène en France fonctionne non pas comme une centrale d'électrolyse mais grâce à un moteur Stirling (à pistons libres) alimenté au gaz. Il permet davantage de compacité afin de pouvoir fabriquer des chaudières hydrogène murales (compactes), silencieuses et à un prix abordable pour un particulier.

Achat, pose et entretien de la chaudière à hydrogène

Si les constructeurs de chaudières à hydrogène vont assurément se multiplier, c'est via les fournisseurs d'énergie et notamment d'électricité et/ou de gaz qu'il faut se tourner pour l'achat, la pose et l'entretien d'une chaudière à cogénération en raison de la production d'électricité que cette chaudière assure. En France, ERDF, EDF et GDF semblent être les plus à même de poser, raccorder et surtout acheter l'électricité produite par une chaudière hydrogène.

Actuellement ERDF assure que le rachat de l'électricité produite par la pile à combustible se fera automatiquement (injection directe dans le réseau) sans contrat de rachat à établir ni compteur de production à installer.

L'achat d'une chaudière hydrogène ne doit se faire qu'auprès d'un fabricant assurant une garantie aussi bien du matériel que de la revente d'électricité auprès d'ERDF en plus bien sûr d'un service après-vente efficace.

Prix d'une chaudière à hydrogène

Une chaudière hydrogène compacte (à moteur Stirling) pour une maison individuelle (15 kW de puissance thermique) coûte environ 20 000 , ce qui est bien supérieur au prix d'une chaudière gaz à condensation (la chaudière gaz la plus évoluée).

Toutefois, comme la chaudière hydrogène produit également de l'électricité, elle réduit de plus de 50 % en moyenne les dépenses en énergie (électricité et gaz). Cela permet un amortissement total en 7 années environ (au prix actuel du kW d'électricité). Si le prix de l'électricité continue de monter comme cela est prévu, et avec les aides à l'achat et à la pose d'une chaudière hydrogène, la durée d'amortissement devrait encore se réduire.

Bon à savoir : voici quelques chaudières cogénération domestiques actuellement sur le marché : Baxi (Chappée), Budérus (Bosch), De Dietrich, MTS, Vaillant, Viessmann, Whispergen... (liste par ordre alphabétique et non exhaustive).

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