Cogénération résidentielle décentralisée avec pile à combustibles

TOTAL Energies Nouvelles
Puteaux
Réalisé par : DAUDE Mélissa
Promotion : 2014
Jusqu’à aujourd’hui, les offres technologiques et énergétiques résidentielles étaient segmentées entre électricité et chaleur. Les demandes en électricité spécifique et chaleur étaient donc adressées par des systèmes et sources énergétiques différentes (pompes à chaleur/chaudières, gaz/électricité). Avec l’affermissement des régulations d’efficacité énergétique et le développement croissant de l’énergie décentralisée, les solutions de micro-cogénération (m-CHP) ont un rôle clé à jouer.

Outre les moteurs de Stirling, peu de solutions de cogénération sont disponibles pour le secteur résidentiel. Cependant, les phases de R&D à succès sur les piles à combustible aboutissent aujourd’hui à une multiplication remarquable de projets pilotes à l’origine des prémices d’une commercialisation grand public. En effet, depuis 2009 à l’image du Japon, le marché des piles à combustible pour la m-CHP est en plein essor. Capable d’atteindre une efficacité électrique de 60% et un rendement global de plus de 90%, cette technologie fonctionnant à partir de gaz naturel a les atouts pour accélérer l’adoption de solutions de cogénération décentralisées à faibles émissions CO2.

Au vue de la maturité de certaines piles à combustibles haute température, la question est désormais de déterminer les cas économiques à fort intérêt et de définir les contraintes déterminantes de telles offres résidentielles (sensibilité aux prix de l’énergie, CAPEX et paramètres techniques de la pile). C’est dans ce cadre-là que le développement d’un outil de modélisation technico-économique a été nécessaire afin d’évaluer clairement le potentiel de l’application m-CHP des piles à combustible.

L’analyse globale effectuée principalement sur l’Allemagne, indique qu’une offre de cogénération résidentielle avec pile à combustible est rentable par rapport à une installation classique avec une chaudière à gaz. La synergie avec l’ajout de PV paraît moins évidente mais une profitabilité certaine semble exister pour des sites isolés du réseau (gaz et électricité) avec un système de pile réversible.

Mots-clés : piles à combustible, cogénération, production décentralisée, stockage, hydrogène.