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Maximiser la capacité énergétique du gaz grâce à la cogénération

Produire à la fois de la chaleur et de l’électricité à partir de gaz naturel et de biogaz, c’est possible grâce à la technologie de la cogénération. Un client du réseau Viteos s’est lancé dans cette expérience. Massimiliano Capezzali, professeur associé en énergie et responsable du Pôle Énergies à la Haute École d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD) a installé une unité de micro-cogénération dans son habitation à La Chaux-de-Fonds. Ce dispositif permet de réduire de 15% la consommation de gaz, tout en produisant environ 50% de la consommation électrique annuelle du ménage. Viteos est partenaire de cette démarche.

L’unité de micro-cogénération (voir encadré) du Chaux-de-Fonniers est en fonction depuis octobre 2020. Fabriquée par RMB Energie, elle a été installée par l’entreprise CoGen Sàrl, puis intégrée par les entreprises locales Winkenbach SA et Instel SA. En tant que fournisseur énergétique régional, Viteos a soutenu cette démarche en facilitant la mise en place de l’installation sur son réseau de gaz.

Ce dispositif permet à Massimiliano Capezzali d’atteindre une puissance de 8 kW d’énergie thermique et 4 kW d’énergie électrique. L’appareil fonctionne de façon automatique, en fonction des besoins du foyer, et peut également être commandé via un smartphone. Lorsque l’installation – un moteur à combustion interne couplé à une génératrice – s’enclenche pour produire de l’électricité, de la chaleur est récupérée à trois endroits : l’huile de lubrification du moteur, l’eau qui refroidit le moteur et les gaz d’échappement.

La micro-cogénération extrait ainsi un maximum de la capacité énergétique disponible. L’énergie thermique est ensuite utilisée pour le chauffage au sol et l’eau chaude sanitaire, tandis que l’électricité est destinée en priorité à l’autoconsommation ou réinjectée dans le réseau en cas de surplus.

La microcogénération, comment ça fonctionne ? Le principe de la cogénération, également appelée couplage chaleur-force (CCF), repose sur le fait que le processus de conversion énergétique de la production électrique dégage une grande quantité d'énergie thermique, qui est habituellement dissipée dans l'environnement. La cogénération valorise cette énergie, dite chaleur fatale, pour chauffer les locaux et produire de l'eau chaude sanitaire. À partir d'un seul combustible – ici, un mix de gaz naturel et de biogaz – le dispositif produit simultanément de l'électricité et de la chaleur. Pour une consommation identique d'énergie primaire, le rendement est ainsi beaucoup plus élevé. Dans le cas de l'installation de Massimiliano Capezzali, il atteint 90% d'efficacité

Durant la saison froide, Massimiliano Capezzali estime qu’il peut atteindre plus de 70% d’autoconsommation électrique et 40% pendant les mois chauds. En parallèle, sa consommation de gaz est réduite d’environ 15%, grâce à un système intelligent de stockage thermique.

L’avantage de cette technologie est que le gros de la production se fait en hiver, soit quand les besoins sont les plus importants, mais aussi quand la Suisse est en déficit énergétique et qu’elle doit importer de l’électricité des pays voisins. “La cogénération est une solution logique dans cette phase de transition énergétique. C’est le meilleur moyen d’utiliser le réseau de gaz existant du point de vue de l’efficacité énergétique”, souligne Massimiliano Capezzali. Selon l’expert en énergie, la micro-cogénération est une partie de la réponse au défi de la production locale d’électricité et permet de tirer le meilleur parti des énergies fossiles ou renouvelables qu’elle utilise comme input. Elle représente aussi une solution complémentaire au photovoltaïque qui produit davantage pendant la saison estivale.

“Viteos est convaincue que l’avenir des réseaux de gaz passe notamment par une utilisation rationnelle de cette énergie. Ainsi, la micro-cogénération représente un moyen efficace pour augmenter considérablement son rendement. De plus, la nouvelle loi cantonale sur l’énergie, qui entrera en vigueur le 1er mai, rendra difficile l’installation de chaudières à gaz, tandis que le couplage chaleur-force fait partie des solutions standards proposées dans la législation. Viteos tient ainsi à montrer que cette solution existe et répond avec satisfaction aux besoins des clients” explique Thierry Matthey-Junod, directeur du Département Distribution multiénergie chez Viteos. 

La micro-cogénération deviendra par ailleurs de plus en plus respectueuse de l’environnement, au fur et à mesure que le réseau de gaz verdira. En effet, Viteos a l’ambition de développer de nouvelles productions locales de biogaz, afin d’augmenter la part d’énergie renouvelable sur le réseau. Tant le réseau que la cogénération pourront par ailleurs être adaptés à l’utilisation d’hydrogène en fonction des futurs développements.

En Suisse, environ 1000 unités de cogénération sont en activité. Au niveau européen, entre 10 et 11% de l’électricité produite provient de cette technique. La Lettonie, le Danemark, la Finlande et les Pays-Bas sont les pays d’Europe où la cogénération est la plus utilisée.

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