La pompe à chaleur suit la course du soleil
En Suisse, les nouvelles constructions sont aujourd'hui majoritairement équipées d'une pompe à chaleur pour la production de chaleur de chauffage et d'eau chaude. Lors de la rénovation de bâtiments existants, un tel appareil est utilisé dans environ un cas sur quatre. Les pompes à chaleur sont donc l'alternative préférée aux chauffages à gaz et à mazout alimentés par des énergies fossiles.
La Haute école spécialisée du Nord-Ouest de la Suisse à Muttenz (BL) a maintenant étudié comment la production de chaleur avec des pompes à chaleur peut être soutenue par l'énergie solaire.
En mai 2017, les électeurs ont approuvé la nouvelle loi sur l'énergie. Ils ont ainsi voté pour davantage d'énergies renouvelables et une meilleure efficacité énergétique. En règle générale, les décisions politiques déploient leurs effets petit à petit. Dans le domaine des pompes à chaleur, les effets positifs sont désormais tangibles. Les pompes à chaleur utilisent la chaleur contenue dans l'air, le sol et les eaux souterraines pour fournir de la chaleur de chauffage et de l'eau chaude, mais aussi de l'énergie de refroidissement, en utilisant du courant électrique pour entraîner un compresseur. Comme elles se passent des énergies fossiles que sont le pétrole et le gaz, elles répondent aux objectifs de la politique énergétique actuelle.
Les ventes de pompes à chaleur ont nettement augmenté après l'année de votation 2017 : En Suisse, près de 22'000 pompes à chaleur ont été vendues en 2018, soit environ 10% de plus que l'année précédente. C'est remarquable, car depuis l'année record de 2008 (20'670), les ventes avaient tendance à diminuer. "On ne peut sans doute pas attribuer ce renversement de tendance à un seul événement", explique Stephan Peterhans, directeur du Groupement professionnel suisse pour les pompes à chaleur (GSP), "mais le débat politique sur la loi sur l'énergie et la loi sur le CO2 a donné un nouvel élan à l'utilisation des pompes à chaleur. A cela s'ajoute le fait que pratiquement tous les cantons ont désormais des programmes d'encouragement pour les pompes à chaleur".
Alimenté par l'énergie solaire
Les pompes à chaleur reposent sur une technologie qui a fait ses preuves. Le potentiel en termes d'approvisionnement énergétique durable n'est toutefois pas encore épuisé. Ainsi, pour faire fonctionner les pompes à chaleur, il est possible d'utiliser directement de l'électricité solaire en complément de l'électricité du réseau. Un exemple proche de la réalité montre l'importance que peut revêtir l'électricité solaire : Dans sa maison individuelle (150 m2 de surface habitable), la famille Huber a besoin de 10 000 kWh de chaleur par an pour le chauffage et l'eau chaude. La chaleur est produite par une pompe à chaleur air-eau (7 kW de puissance de chauffage), en utilisant 3000 kWh d'électricité. La maison des Huber est équipée d'une installation photovoltaïque (5 kWp), qui fournit 5000 kWh par an, et d'une batterie d'une capacité de 5 kWh. L'électricité renouvelable est utilisée chaque fois que cela est possible pour faire fonctionner la pompe à chaleur, mais aussi pour l'électricité domestique (besoins annuels : 3000 kWh).
Les chiffres le montrent : Sur l'année, l'installation photovoltaïque relativement petite produit plus d'électricité que la pompe à chaleur n'en consomme. Mais comme l'électricité solaire n'est pas toujours produite aux heures où la pompe à chaleur est habituellement en service, la pompe à chaleur de la famille Huber fonctionne souvent avec le courant du réseau. Ce qui est courant aujourd'hui peut être changé grâce à un système de gestion de l'énergie : Une régulation intelligente permettrait d'augmenter l'autoconsommation d'électricité photovoltaïque en faisant coïncider les heures de fonctionnement de la pompe à chaleur avec les heures de production photovoltaïque. Une équipe de l'Institut Energie am Bau (IEBau) de la Haute école spécialisée du Nord-Ouest de la Suisse (FHNW) a étudié les effets de tels systèmes de gestion de l'énergie et les conditions marginales qui les influencent. L'étude, soutenue par l'Office fédéral de l'énergie, s'est achevée fin 2018.
Une commande intelligente réduit la consommation d'énergie
L'un des principaux résultats de l'étude est le suivant : si la pompe à chaleur fonctionne grâce à une régulation intelligente lorsque de l'électricité photovoltaïque est produite, la consommation d'électricité du réseau dans la maison peut être globalement réduite de 3 points de pourcentage grâce à la modification du fonctionnement de la pompe à chaleur. De cette manière, le taux de couverture propre par l'électricité photovoltaïque passe de 47 à 50%. Par rapport à l'exemple ci-dessus, cela signifie en chiffres absolus : Au lieu de 2820 kWh, 3000 kWh des 6000 kWh d'électricité dont le ménage a besoin au cours de l'année proviennent désormais de l'installation photovoltaïque.
"Du point de vue du consommateur d'électricité, une réduction de 3% du prélèvement sur le réseau est relativement faible et ne crée pas d'incitation monétaire efficace", explique le responsable de l'étude, Ralf Dott, avant d'ajouter : "La situation se présente différemment sous d'autres angles, par exemple du point de vue du gestionnaire de réseau : si un grand nombre de ménages augmentent leur consommation propre, il peut en résulter un allègement sensible du réseau de distribution". Selon le chercheur de la FHNW, l'étude est pertinente pour les maisons individuelles, mais aussi pour les petits immeubles collectifs comptant jusqu'à dix unités d'habitation. Dans les maisons avec plusieurs appartements, l'augmentation de la consommation propre a tendance à être plus facile et plus importante, car l'eau chaude est utilisée de manière plus équilibrée dans le temps grâce à la multiplicité des utilisateurs, explique Dott.
La version détaillée de l'article technique "La pompe à chaleur suit la course du soleil" est disponible sur www.bfe.admin.ch/ec-wp-kaelte (voir la rubrique 'Pompes à chaleur et froid')
Données de la campagne de mesure de quatre jours d'un système de chauffage dont la pompe à chaleur est alimentée, entre autres, par de l'électricité solaire :
Le graphique du haut montre que pendant les heures de l'après-midi, l'installation PV produit plus d'électricité que ce qui est nécessaire au ménage (courbe rouge). Une partie de cette électricité est ensuite utilisée pour faire fonctionner la pompe à chaleur (courbe bleue). Le graphique du milieu montre que l'installation PV injecte de l'électricité dans le réseau pendant les heures de l'après-midi - et ce même si l'électricité PV est utilisée pour faire fonctionner la pompe à chaleur.
