Considération sur les besoins en eau chaude

Rédigé par Kevin Sartor - -

Suite au précédent article, les besoins en eau chaude d'un ménage sont analysés pour tenter de les réduire.

Contrairement aux besoins en chauffage d'un bâtiments, les besoins en eau chaude sanitaire (abrégé ECS par la suite) sont nécessaires toute l'année. En première approximation, il est possible de considérer que ceux-ci sont constants tout au long de l'année même si, en général, ces besoins sont généralement un peu plus important en hiver qu'en été.

Il est prévu qu'une personne consomme de manière journalière environ 40 litres d'ECS à 45 °C par jour. Dès lors l'énergie nécessaire pour produire cette ECS est de monter une masse d'environ 40 kg de 10 à 40 °C (la température moyenne de l'eau de ville est d'environ 10 °C). L'énergie correspondant est d'environ 1.6 kWh par jour et par personne soit près de 600 kWh par an.

Cela correspond dont à environ 2500 kWh d'énergie nécessaire pour la production instantanée d'eau chaude pour un ménage de 4 personne. Cependant cette quantité d'énergie passe à plus de 3500 kWh si on utilise un dispositif de stockage (un ballon tampon) à cause des pertes liées au stockage qui sont importantes (dans le cas d'une production par une résistance électrique). Dans les deux cas, il y a également des pertes liées aux canalisations d'eau qui seront d'autant plus grandes que les points d'eau sont loin du dispositif de production d'ECS.

Le budget correspondant dépend de la source d'énergie utilisé et de la présence du stockage. Dans le cas de la production d'eau chaude par du gaz naturel ou du mazout (~0.06€ par kWh), le budget est 150€ pour la production instantanée par un système de combustion et de 300 € si un ballon de stockage est utilisé. Dans le cas de l'électricité, seul un ballon de stockage peut être utilisé car il n'est pas envisageable de produire de l'ECS instantanément avec de l'électricité. Dans ce cas, le budget grimpe à 800 €/an (un peu moins si le courant de nuit est utilisé).

Alternatives...

A ma connaissance, voici quelques alternatives pour la production d'ECS afin de réduire son impact environnemental:

  • Utiliser une pompe à chaleur pour la production d'ECS (réduction de l'impact environnemental par rapport à une solution "électrique");
  • Produire son électricité à l'aide de panneaux PV et produire de l'ECS en journée à l'aide d'un PV heater (dispositif permettant d'auto-consommer la production photovoltaïque pour la stocker sous forme d'eau chaude) - Plus d'infos ici;
  • Produire de l'eau chaude à l'aide de panneaux solaires thermiques.

Dans cet article, je ne vais pas traiter des pompes à chaleur qui sont généralement de très mauvais producteurs d'ECS. Sans rentrer dans les détails, plus la température de l'eau produite par une pompe à chaleur augmente, plus son "rendement" diminue. De plus le coût d'installation de tels dispositifs reste assez élevé.

Panneaux solaires photovoltaïques

Les ballons d'eau chaude sanitaires forment un système "bon marché" de stockage de l'énergie (sous forme thermique). En effet, il est possible d'y stocker de l'eau chaude pour un usage ultérieur (il conviendra de bien isoler son ballon, voir ici pour de plus amples détails). Couplé à des panneaux photovoltaïque et un PV heater, l'installation pourrait couvrir une partie significatives des besoins en eau chaude du ménage tout en réduisant la "taxe" prosumer puisque l'autoconsommation de la production de l'installation photovoltaïque est augmentée

Le tableau suivant reprend une étude rapide basé sur la production moyenne relevée par mois en région wallonne pour une installation de 4 kWc:

Mois Jours PV/kWhc Production mensuelle Besoins ECS Reste PV ECS non couvert
janvier 31 23 87.4 311.6 0.0 224.2
février 28 48 182.4 281.4 0.0 99.0
mars 31 66 250.8 311.6 0.0 60.8
avril 30 93 353.4 301.5 51.9 0.0
mai 31 110 418 311.6 106.4 0.0
juin 30 102 387.6 301.5 86.1 0.0
juillet 31 115 437 311.6 125.4 0.0
août 31 103 391.4 311.6 79.8 0.0
septembre 30 78 296.4 301.5 0.0 5.1
octobre 31 57 216.6 311.6 0.0 95.0
novembre 30 33 125.4 301.5 0.0 176.1
décembre 31 18 68.4 311.6 0.0 243.2
             
Total kWh   846.00 3214.80 3668.72 449.55 903.47

Si (hypothèse) la totalité de la production PV est stockée dans le ballon d'eau chaude, il est possible de subvenir à 75% des besoins en ECS du ménage soit un peu plus de 1.2 tonne de CO2 économisée. De plus, l'autoconsommation de l'installation serait d'environ 85%.

Cela ne tient pas compte des pertes supplémentaires à stocker de l'eau chaude à une température plus élevée qu'elle ne le serait sans PV heater (d'où l'intérêt supplémentaire de sur-isoler).

Toutefois, on constate qu'il s'agit d'une solution tout à fait correcte pour limiter notre dépendance aux énergies fossiles. Cette solution est d'ailleurs encouragée par renouvelle (issue de l'APere asbl).

Panneaux solaires thermiques

Finalement, la solution des panneaux solaires thermiques n'est rentable que lorsque l'on se chauffe à l'électricité... En effet, une installation couvrant entre 50 et 60% des besoins de 4 personnes coute entre 3000 et 5000 € (prime déduite).

Du coup, sans tenir compte de l'évolution du prix de l'électricité et en tenant compte que l'installation couvrira 50% des besoins, l'installation est rentable entre 8 à 14 ans si aucun de ces organes ne lâche entre temps et sans compter les coûts d'entretien. Ce temps de retour va tripler dans le cas où l'ECS est actuellement produite avec du gaz naturel et du mazout. Il ne s'agit donc pas d'une solution rentable. Toutefois cette solution permet également une diminution de l'impact CO2.

 

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