Installation solaire pour l'eau chaude sanitaire, version 2017

Rédigé par Kevin Sartor - -

Suite à l'article de 2016, voici une analyse complémentaire d'un système de production d'eau chaude sanitaire solaire pour 2017. L'ensemble des calculs y est cette fois détaillé.

Rappel

Une chaudière de 60kW alimente un ballon solaire de 400 litres. En complément, il y a une installation solaire thermique pour 4 personnes mais nous ne sommes actuellement que 2 et nous consommons normalement de l'eau chaude par rapport à la moyenne (environ 30l/jour/personne [1]). L'installation est donc surdimensionnée.

Côté suivi, un système domotique permet de mesurer la consommation de gaz. Le ballon est instrumenté à l'aide d'un capteur de température DS18B20 pour mesurer sa température dans la partie supérieure du ballon. Un compteur de consommation électrique a également été ajouté pour connaitre la consommation électrique approximative de l'installation pour mieux estimer le rendement environnemental et économique de l'installation.

Il est bon de noter qu'en 2016, une couche de laine de verre de 18 cm a été ajoutée autour du ballon d'eau chaude afin de minimiser les pertes en améliorant l'isolation du ballon d'eau chaude. De plus, la consigne du ballon qui était auparavant de 54 °C a été descendue à 49°C. Cette consigne a été mise en place par essai erreur après l'ajout de l'isolation supplémentaire dans le but de minimiser davantage les pertes.

Mesures

Pour l'année 2017*, la chaudière s'est mise en marche 152 jours (contre 153 jours en 2015) pour alimenter le ballon d'eau chaude:

Comme pour 2015, l'installation solaire est suffisante pour nos besoins de juin à septembre (à l'exception d'un jour en septembre).

Par rapport à l'estimation de consommation électrique qui avait été réalisée et qui portait la consommation à 78 kWh, la consommation réelle mesurée pour 2017 est de moins de 45 kWh.

Bilans

Selon la CWAPE, la combustion du gaz naturel émet 279 g de CO2/kWh sur base d'un rendement de la chaudière de 90% tandis que la consommation électrique du parc belge représente 456 g de CO2/kWh consommé.

N.B.: Dans le cas où l'installation solaire thermique est couplée à une installation solaire photovoltaïque, les émissions liées à la consommation électrique sont réduites à environ 80 g de CO2/kWh [2].

Partant du principe que notre installation d'eau chaude sanitaire nécessite environ 0.8 m³ de gaz par jour pour produire l'eau chaude**, une économie d'environ (365-152)*0.8 = 170 m³ de gaz peut être réalisée. L'énergie contenue dans un m³ de gaz est d'environ 10.8 kWh***. Dès lors l'économie de CO2 correspondante est de 170*10.8*0.279 = 513 kg de CO2. Á cette économie, il faut toutefois retirer les émissions due à l'utilisation de l'électricité pour faire fonctionner l'installation qui est de 45*0.456= 20.5 kg de CO2.

Il s'agit évidemment d'un bilan brut et non d'une analyse dite de cycle de vie, en effet on ne tient pas compte de l'extraction, de la transformation et du transport du gaz naturel d'une part ni de la production et du transport de l'installation photovoltaïque d'autre part.

D'un point de vue économique, l'économie de gaz représente 170*0.6 [€/m³]= 102 € et les frais sont les coûts électriques de 45 * 0.23 [€/kWh] = 10.4 € auxquels il faut éventuellement ajouter l'entretien qui varie entre 50 à 100 €.

N.B.: l'économie de gaz est légèrement supérieure car l'eau chaude est parfois chauffée partiellement par l'installation solaire mais à une température inférieure à la consigne ce qui représente tout de même une certaine économie mais qu'il est difficile de quantifier sans davantage de moyens de mesure.

* bien que la rédaction de l'article ait été réalisée quelques jours avant la fin de l'année, la météo étant ce qu'elle est, les résultats ne devraient pas changer significativement. Il a en effet été tenu compte que l'installation solaire ne fonctionnerait pas d'ici la fin de l'année.

** En toute rigueur, l'installation d'eau chaude tend à consommer un petit moins de gaz qu'en 2015 au vu de l'installation de la sur-isolation et de la diminution de la consigne. Aucune mesure précise n'a pu être réalisée mais une approximation de 10% est tout à fait plausible bien que nous n'en tiendrons pas compte dans les calculs. Cette approximation provient du fait que pour atteindre la consigne la consommation de gaz est passée d'environ 0.8 à 0.7 m³.

*** Selon la CREG, un m³ de gaz comprend entre 9,5278 en 12,7931 kWh [3].

References

[1] https://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=11314#c6038+c6039

[2] https://www.ecn.nl/nl/nieuws/item/state-of-the-art-photovoltaic-systems-have-energy-pay-back-times-as-low-as-17-years/

[3] http://www.creg.be/fr/energie-de-a-a-z/pouvoir-calorifique

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