COGÉNÉRATION

La cogénération est un principe de production simultanée d'électricité et de chaleur.
Un rendement entre 80% et 90% peut être atteint selon les systèmes en place.
Avantage : une production régulière d'électricité (à la différence du solaire ou de l'éolien par exemple).
Il existe aussi la
trigénération, qui consiste à utiliser la chaleur disponible pour produire du froid lorsque la chaleur ne peut pas être valorisée pour le chauffage du bâtiment.

FUSION ENERGIES aide le maître d'ouvrage ou le gestionnaire dans le choix du système et du matériel.

On distingue plusieurs types de cogénération :
La micro-cogénération couvre les puissances de 1 kWe à 50 kWe de production électrique.
On trouve
ensuite la cogénération de moyenne puissance (plus de 50 kWe à 1 MWe) et la cogénération de plus de 1 MWe.

Dans un équipement de cogénération, l'énergie électrique est soit autoconsommée, soit réinjectée sur le réseau électrique public de transport (haute tension) ou de distribution (moyenne tension).

L'énergie thermique sert le plus souvent au chauffage de bâtiments et/ou à la production d'eau chaude sanitaire ou à des procédés industriels.

On trouve divers types de cogénération avec des rendement et des productions de chaleur et d'électricité différents.

Gaz Naturel
Le gaz est utilisé comme combustible pour faire fonctionner un moteur à explosion ou une turbine, entrainant un alternateur qui produit de l'électricité.
La chaleur est exploitée à partir de l'eau chaude du refroidissement moteur et à partir des gaz d'échappement de la turbine (utilisation d'un échangeur thermique air/eau).

Bois Energie
Le gaz est utilisé comme combustible pour faire fonctionner un moteur à explosion ou une turbine, entrainant un alternateur qui produit de l'électricité.
La chaleur est exploitée à partir de l'eau chaude du refroidissement moteur et à partir des gaz d'échappement de la turbine (utilisation d'un échangeur thermique air/eau).

Biogaz
Le gaz est utilisé comme combustible pour faire fonctionner un moteur à explosion ou une turbine, entrainant un alternateur qui produit de l'électricité.
La chaleur est exploitée à partir de l'eau chaude du refroidissement moteur et à partir des gaz d'échappement de la turbine (utilisation d'un échangeur thermique air/eau).

HYDROÉLECTRICITÉ

Le principe de fonctionnement d'une petite centrale hydroélectrique consiste à transformer l'énergie potentielle d'une chute d'eau en énergie mécanique grâce à une turbine, puis en énergie électrique au moyen d'une génératrice.

Première ressource renouvelable dans de nombreux pays, l'énergie hydraulique est une technologie bien maîtrisée.
Son équipement ne requiert qu'un entretien et une maintenance réduites.
Elle peut être installée dans de nombreux endroits, là ou la ressource hydraulique est importante. Cette énergie est particulièrement apte à satisfaire les besoins locaux (particuliers. collectivités locales, entreprises...)


On trouve deux types de centrales hydroélectriques :
les Microcentrales et les Picocentrales.

La puissance installée de la centrale est déterminée en fonction du débit d'eau turbiné et de la hauteur de chute. L'électricité produite peut être autoconsommé ou vendu.


FUSION ENERGIES analyse le besoin et aide le maître d'ouvrage ou le gestionnaire sur le choix d'un système hydroélectrique.

Schéma de Fonctionnement
d'une petite centrale hydroélectrique

Pico-Centrale

Les pico-centrales hydroélectriques sont équipées de petites génératrices d'une puissance max. de 20 kW, qui permettent de desservir une maison, un atelier, un bâtiment...
en site isolé ou de vendre la production d'électricité à EDF

Micro-centrale

Les micro-centrales hydroélectriques sont dotées de génératrices
d'une puissance allant de 20 kW à 500 kW.
Elles sont reliées au réseau RTE
et la production d'électricité est vendue à EDF

GEOTHERMIE

La géothermie désigne l'énergie géothermique issue de l'énergie de la Terre qui est convertie en chaleur.

La géothermie consiste à extraire et exploiter les eaux chaudes souterraines (eau exploitée directement pour le chauffage et distribuée par un réseau) ou la vapeur d'eau provenant des grandes profondeurs (vapeur entrainant une turbine produisant de l'électricité)

On distingue divers niveaux de profondeurs et de températures d'eau. La température de la croûte terrestre augmente avec la profondeur de forage (environ 0.03°C par mètre de profondeur)

Les caractéristiques du fluide géothermal extrait, liées à celles de la formation géologique, déterminent plusieurs types de géothermie :

Très basse énergie : nappes situées à moins de 100 m de profondeur et à faible niveau de température inférieures à 30 °C.
Ce fluide est utilisé combiné à une PAC, qui produira de la chaleur et/ou de la climatisation.
Basse énergie : température du fluide comprise entre 30 et 100 °C. Utilisation en chauffage urbain, chauffage de serres...
Moyenne énergie : entre 100 et 180 °C. Ce fluide est exploitable pour des process industriels ayant besoin de vapeur.
Haute énergie : entre 220 et 350 °C. La vapeur sortant de terre est exploitée pour faire fonctionner une turbine qui produira de l'électricité.

La PAC ou pompe à chaleur géothermale est assimilée à de la géothermie.
Grâce à des sondes ou des capteurs, elle puise les calories du sol. Elle extrait aussi les calories à partir d'une nappe phréatique (dans ce cas une pompe est nécessaire pour remonter l'eau jusqu'à un échangeur thermique)

FUSION ENERGIES analyse le besoin et aide le maître d'ouvrage sur le choix du système et du matériel à mettre en place.

Cette technique permet de capter la chaleur du sol à une profondeur de 0.60 à 1.20 m par le biais d'un circuit de captage (canalisations enterrées horizontalement dans le sol). Ce capteur est couplé à une PAC qui va en extraire les calories et produira une eau chaude à basse température (moins de 55°C).
Cette technique permet d'avoir un COP de l'ordre de 3,5.

Inconvénient : il faut une surface mini de jardin de 400 m²

géothermie de surface

La géothermie peu profonde et à basse température utilise la chaleur de la terre dans le sol.
En dessous de 4,50 m, la température du sol est constante tout au long de l'année avec une température moyenne de 12 °C.
La profondeur du forage se fait en fonction du type de géothermie (détente directe ou eau glycolée).
Sur ce type d'installation, une PAC est mise en place, reliée à des sondes géothermiques. Elle extrait les calories du fluide caloporteur ou frigorigène.

géothermie peu profonde à basse température

Un double forage doit être réalisé pour atteindre la nappe phréatique.
Cette technique permet d'augmenter la rentabilité et la durée de vie de l'exploitation thermique.
Le premier forage pour puiser l'eau, le second pour la réinjecter dans la nappe à une distance plus ou moins importante. Une PAC sur nappe phréatique est reliée à un échangeur thermique pour ne pas la polluer.

géothermie sur nappe phréatique

BIOMASSE

Bois Energie et Biogaz

Le terme de biomasse désigne l'ensemble des matières organiques d'origine végétale, animale ou fongique pouvant devenir source d'énergie par combustion (bois énergie, biogaz) ou après transformations chimiques (biocarburants).

La biomasse est la fraction biodégradable :
des produits, déchets et résidus provenant de l'agriculture, y compris les substances végétales et animales 

des produits, déchets et résidus provenant de la sylviculture et des industries connexes 

des déchets et résidus végétaux de l'industrie

FUSION ENERGIES analyse le besoin et aide le maître d'ouvrage ou le gestionnaire sur le choix de l'installation.

Bois Energie

Il s'agit essentiellement de l'utilisation du bois en tant que combustible.
Le bois doit être prélevé dans des forêts gérées durablement ou bien transformé à partir des déchets de bois (scierie, élaguage de haies...)

Chaufferie bois couplée
à un réseau de chaleur

On le trouve essentiellement sous 4 formes

Les bûches

Le bois bûches est issu des forêts, il est coupé et fendu afin qu'il sèche rapidement. Certains bois comme le chêne nécessitent de rester 6 mois à l'air libre pour que le tanin soit évacué par les eaux de pluie. Il doit ensuite sécher 18 mois pour qu'il puisse produire une bonne
combustion et n'encrasse pas les appareils de chauffage

Son taux d'humidité est variable selon la durée et les conditions climatiques

Les granulés de bois ou pellets

Le granulé de bois est un combustible constitué de sciures fortement compressées. Il se présente sous la forme de petits cylindres de 6 à 8 mm de diamètre et de 15 à 25 mm de longueur

Taux d'humidité - de 10%

Les briques de bois reconstituées

Le bois compressé est obtenu en compactant des chûtes provenant de l’industrie du bois

Taux d'humidité - de 10%

Les plaquettes forestières

La plaquette provient principalement des élagages d'arbres et de haies. Un broyeur réduit les branches en plaquettes.

Taux d'humidité - de 30%

Attention : ce type de combustible ne peut être utilisé que dans des chaudières adaptées

Biogaz

Le biogaz est le gaz produit par la fermentation (ou décomposition) de matières organiques animales ou végétales dans un milieu en raréfaction d'air (dit " fermentation anaérobie ")
Cette fermentation est appelée aussi méthanisation. Le biogaz est un mélange composé essentiellement de méthane et de dioxyde de carbone, avec des quantités variables de vapeur d'eau, et de sulfure d'hydrogène (H2S).

On trouve des systèmes produisant du biogaz à partir de déchets ménagers (décharges), effluents d'élevages, boues de stations d'épuration, déchets organiques, industriels ou agricoles.

Le biogaz est utilisé en règle générale pour faire fonctionner une Cogénération (système combiné produisant de la chaleur et de l'électricité) à partir d'un moteur gaz entrainant un alternateur, qui produit du courant.

On peut aussi l'injecter en l'épurant dans le réseau "gaz naturel" ou dans un réseau "décentralisé" et l'utiliser en carburant pour les véhicules.
(Le biogaz épuré doit atteindre la norme du gaz naturel, soit 97 % de méthane)

Composition du Biogaz

Schéma de fonctionnement (Cogénération)

Digesteur - Cuve et Menbrane

EOLIEN

L’énergie éolienne est l’énergie du vent et plus spécifiquement, l’énergie directement tirée du vent au moyen d’un dispositif d'aérogénérateur, qui produit de l'électricité.

Les éoliennes sont installées sur terre ou sur mer (offshore) et ont des puissances très variables (de quelques Watts à plusieurs MégaWatts).

FUSION ENERGIES analyse le besoin et aide le maître d'ouvrage ou le gestionnaire sur le choix d'éolienne de petites et moyennes puissances.

Petite Puissance

On distingue le petit éolien par sa puissance nominale inférieure ou égale à 30 kilowatts.
Il est principalement exploité en site isolé avec des batteries, ou raccordé au réseau RTE.

Moyenne Puissance

Les éoliennes au delà de 30 kW jusqu'à 250 kW, sont en général raccordées au réseau RTE, pour produire de l'électricité qui sera vendue à EDF.
Ce type d'installations nécessite diverses autorisations (permis de construire, étude d'impact...)

Ces éoliennes ont des puissances de plus de 1 MW
Elles peuvent atteindre 6 MW

Parc Eolien Offshore

Parc Eolien Terrestre

SOLAIRE

Le soleil est un astre incandescent qui émet un rayonnement électromagnétique sous forme de lumière et de chaleur.
La terre n'intercepte qu'environ 2 milliardièmes de l'énergie émise par le soleil.
A la limite de l'atmosphère, l'intensité du rayonnement est égale à la constante solaire, soit 1350 W/m².

Par ciel clair, le rayonnement solaire atteint à midi en France, Midi solaire correspond à 14 heures en été et 13 heures en hiver.UTC : temps universel coordonné, une puissance de l'ordre de 1000 W sur une surface de 1 m² perpendiculaire au rayonnement.

En France, la paroi d'un bâtiment ne recevra en moyenne et par temps clair, que 200 W/m². En effet, entre la puissance émise par le soleil, réceptionnée par la terre et celle qui arrive sur les bâtiments, une perte importante est relevée.
Divers paramètres influencent cela : le rayonnement par rapport à l'orientation et l'inclinaison, le lieu, le temps, l'atmosphère, le sol...

L'énergie solaire est présente partout. Cependant, elle nécessite des installations pour sa conversion en chaleur ou en électricité.

On distingue les systèmes passifs (utilisés en Bioclimatique) et les systèmes actifs (thermiques ou photovoltaïques).

FUSION ENERGIES analyse le besoin et aide le maître d'ouvrage ou le gestionnaire sur le choix des systèmes solaires.

Une cellule photovoltaïque est un composant électronique qui, exposé à la lumière (photons), produit de l’électricité. La tension continue obtenue est fonction de la lumière incidente.
Les cellules photovoltaïques sont assemblées dans des panneaux et connectées les unes aux autres. Elles sont présentes dans des installations de productions d'électricité.
On trouve des petites installations sur les bâtiments privés de - 3 kWc (toiture, terrasse...), des installations moyennes de plus de 3 kWc à 250 kWc sur des hangars agricoles ou industriels, au sol... et au-delà de cette dernière puissance ce sont des installations au sol qui couvrent plusieurs hectares de terre.

L'énergie solaire thermique est la transformation du rayonnement solaire en énergie thermique.
A l'échelle des bâtiments on place des capteurs plans ou des tubes sous vide pour
produire de l'eau chaude (ECS ou chauffage).
L'autre utilisation du solaire thermique est la
production de froid.
A partir de machines frigorifiques qui prélèvent la chaleur produite par le solaire, on peut fabriquer du froid pour climatiser un bâtiment.
L'intéret de ce système est sa faible consommation électrique.

LABELLISATION

Labellisation Française

En France, plusieurs organismes ont créés des labels tels qu'Effinergie, Promotelec, l'association HQE, AFNOR… ses divers label contribue à améliorer la qualité de la construction et à prendre en compte les nouveaux enjeux écologique et énergétique.

Quelques labels existants :

Effinergie+, Bepos-Effinergie, Energie-Carbone, NF Habitat, Bâtiment Bas Carbone, Biosourcé…

Notre bureau d'études peut s'occuper d'organiser et de réunir les diverses informations pour constituer le dossier de labellisation.

 

 

Labellisation Bâtiment PASSIF ou PASSIF-POSITIF

De plus en plus de maitre d'ouvrage désire construire ou rénover au niveau PASSIF, ou aller beaucoup plus loin d'en la démarche.

Il faut noter que le PASSIF génère 90 % d’économies de chauffage chaque année. Pour être tenue, il faut cependant que le passif soit appliqué dans les règles de l’art. C’est dans cette optique qu’est née la labellisation Bâtiment Passif (Passivhaus).

Pour les maitres d'ouvrages Privés ou Publics qui désirent effectuer la démarche de labellisation, nous nous occupons de constituer le dossier auprès de la Maison Passive, service référent en la matière pour le territoire français. Mais attention, il est important que le dossier soit traité dès le début de la conception du bâtiment afin de tenir toute ses promesses.

A titre d'information, notre Bureau d'études peut prendre en charge la conception des plans, les études, le suivi…jusqu'au parfait achèvement de votre projet et ainsi maitriser l'ensemble du processus de construction ou de rénovation Passive.

PASSIF

PASSIF

L'étude d'un bâtiment PASSIF est volontaire dans l'état actuel de la réglementation.

Des Directives Européennes acceptées par les états membres nous permettent de présumer des futurs orientations qui sont favorables aux bâtiments PASSIF et à Energie Positive.

L'étude d'un bâtiment PASSIF s'effectue à l'aide de l'outil de calcul PHPP. Il permet d'effectuer une simulation thermique du futur bâtiment, en se rapprochant de la réalité au niveau des consommations d'énergies et en s'assurant que le bâtiment respectera les objectifs de la construction Passive. Un confort amélioré en toutes saisons, de très faibles consommations énergétiques, un surcoût réduit.

Pour respecter le cahier des charges du Passivhaus Institut, un bâtiment passif ne doit pas dépasser :

15 kWh max d'énergie utile par m² de surface de référence énergétique et par an pour la partie chauffage (énergie consommée sur place)

120 kWh max d'énergie primaire par m² de surface de référence énergétique pour l'ensemble des consommations y compris domestiques (Voir paragraphe Cep pour détail)

Une perméabilité à l'air de l'enveloppe mesurée sous 50 pascals de différence de pression inférieure ou égale 0,6 V/heure.

Une fréquence de surchauffe intérieure (> à 25°C) inférieure à 10 % des heures de l'année.