Chaudières à moteur Stirling hybrides : pompe à chaleur et gaz
La chaudière murale électrogène fonctionnant au gaz naturel ou au gaz propane appelée également écogénérateur est un nouveau type de chauffage performant qui a été mis au point spécialement pour l'habitat résidentiel. La microcogénération (chaudière électrogène ou écocogénérateur) intègre un moteur Stirling dans une chaudière à gaz à condensation afin de produire directement de l’électricité. Le ratio actuel est égal à 1 pour l’électricité et à 6 pour la production de chaleur.
Chaudières électrogènes
Toujours à l'état de recherche !
- Les chaudières électrogènes ont fait l’objet d’un programme de recherche soutenu à l'époque par ex GDF SUEZ et un consortium d’industriels.
- Les chaudières électrogènes portaient le terme d'écogénérateur lors de leur apparition pour le grand public, elles semblaient constituer l'une des solutions énergétiques du logement du futur.
- Elles devaient compléter la gamme des techniques performantes déjà disponibles, telles que la condensation, les pompes à chaleur et les systèmes solaires.
La chaudière à condensation électrogène a testée puis commercialisée
- La chaudière à condensation électrogène a commencé à être commercialisée sur le marché français après avoir été testée dans plusieurs pays, dont les Pays-Bas.
- Cette chaudière à condensation électrogène était capable de chauffer l'eau et le logement, mais aussi de produire de l'électricité pouvant être utilisée dans l'habitation ou vendue à EDF (0.080/kWh).
- La chaudière à condensation électrogène s'appuyait sur la technique de « microcogénération », une application domestique déjà utilisée dans l'industrie et le tertiaire (hôpitaux, etc.), qui brûle du gaz, du fioul ou du bois pour produire, d'une part de la chaleur, d'autre part de l'électricité, et cela, avec un très bon rendement.
- Malheureusement, en raison d'un prix élevé, ces appareils n'ont pas été commercialisés.
Dans le schéma de ce logement, un système suffisamment silencieux avait été conçu pour un usage domestique : microcogénération. C'est la cogénération de faible puissance adaptée aux secteurs de l'habitat et du tertiaire. Elle était en grande partie composée aujourd'hui par les moteurs à gaz. Schéma Picbleu ®
Qu'est-ce que le moteur Stirling ?
- Le moteur Stirling a été inventé en 1816 par un pasteur écossais Robert Stirling. Le brevet fut déposé le 27 septembre 1816 et fut effectif le 20 janvier 1817.
- Le moteur est constitué d'une chambre étanche renfermant un gaz. En se dilatant sous l'effet de la chaleur, ce gaz sous pression (hélium pour De Dietrich) pousse un piston.
- Lorsque la chaleur dégagée est évacuée par un échangeur (et récupérée), le piston revient à sa position initiale et le cycle reprend indéfiniment.
- Ce mouvement mécanique peut ensuite être utilisé de diverses façons pour produire électricité.
Le moteur Stirling fonctionne sous vide et peut produire des calories pour le chauffage et à la production d'eau chaude sanitaire.
Le moteur Stirling : des avantages connus
Les avantages du moteur Stirling sont connus : combustion externe à piston, en continu, absence de pollution, faible émission de bruit et vibrations limitées suivant un cycle à 4 temps : compression du gaz froid, transfert vers le côté chaud, détente du gaz chaud et transfert vers le côté froid.
Chaudière De Dietrich
Les chaudières du 3ème type : chaudières électrogènes ou écogénérateur
Les chaudières du troisième type, les chaudières électrogènes avaient fait une timide apparition sur le marché français, elles existaient déjà sur d'autres continents (Australie, États-Unis, etc.), mais pour des raisons obscures leur commercialisation avait été retardée.
La combustion du gaz qui habituellement chauffe le logement et fournit l'eau chaude produit une partie de l'énergie qui est convertie en électricité, celle-ci est soit utilisée pour les besoins électroménagers de l'habitation, soit revendue au réseau de distribution public ou privé.
L'utilisation d'une unité de cogénération permet donc :
- une économie d'énergie primaire de l'ordre de 20 %
- une réduction importante de la facture énergétique globale
- une réduction des émissions de gaz à effet de serre (15 à 30 % de CO2)
- une prévention contre les coupures d'alimentation électrique.
Le combustible est du gaz naturel, la combinaison des avantages d'une cogénération permet d'atteindre un rendement global (électricité + chaleur) de 80 à 90 %.
Les fabricants de chaudières électrogènes
Destinés au territoire français, deux consortiums du chauffage ont étudié chacun un moteur Stirling d'un kilowattheure adapté à des chaudières à condensation appelées chaudières électrogènes. Le principe était le même : l'adoption d'un moteur Stirling à piston libre, incorporé à la chaudière électrogène. Le projet a été stoppé pour une question de rentabilité.
- Le groupe Baxi (Chappée, Idéal Standard), Remeha (De Dietrich), Viessmann et Vaillant.
- Le moteur d'Infinia (États-Unis) développé conjointement par Bosch, MTS (Chaffoteaux, Ariston, etc.), Enatec (Hollande) et Rinnai (Japon).
Ces chaudières murales à gaz naturel et propane disponibles sur le marché Français étaient équipées de moteurs stirling à pistons avec une puissance de 1 KW électrique, pratiquement toutes ces marques étaient équipées du moteur stirling Microgen (marques différentes) à l'exception du modèle Whispergen équipé d'un moteur stirling type SIEMENS double effet (ou double action) soit 4 pistons au lieu de 2.
- BAXI-Groupe BAXI- (chaudière murale 1KWe 27 KWth)
- Budérus (chaudière au sol 1KWe 24 KWth)
- De Dietrich (chaudière murale 1KWe 28 KWth)
- MTS (chaudière murale 1KWe 28 KWth)
- Vaillant (chaudière murale 1KWe 28 KWth)
- Viessmann (chaudière au sol 1KWe 24 KWth)
- Whispergen (chaudière au sol 1KWe 14 KWth)
Chaudière hybride Stirling
Pompe à chaleur/chaudière à gaz
- Fort heureusement, le moteur stirling a été intégré à une chaudière hybride de haute qualité (pistons en inox et carter en fonte d'aluminium),
- Ce générateur associe une chaudière à gaz avec une pompe à chaleur qui utilise le CO2 (gaz carbonique) un fluide non polluant comme les fluides frigorigènes employés dans les pompes à chaleur électriques.
- Résultat : 181 % de rendement.
- La garantie peut être de 10 ans
- La réparabilité est de 20 ans.
La pompe à chaleur hybride
Il existe des fabricants de pompes à chaleur hybrides parfaitement au point qui offrent sur le marché différents modèles.
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