Chaudière à pile à combustible – Comment ça marche ?

Une chaudière à pile à combustible est un équipement de chauffage capable de produire de l’électricité, de l’eau chaude ainsi que de la chaleur. Pour y parvenir, elle utilise une pile à combustible. Il s’agit d’une technologie très prometteuse pour répondre à l’ensemble des besoins énergétiques des habitations individuelles. En effet, son rendement électrique est exceptionnel. Découvrez, dans cet article, comment marche une chaudière à pile à combustible.

La chaudière à pile à combustible

Les besoins ménagers sont destinés à être couverts par ce type d’appareil en termes d’électricité sans pour autant négliger la production d’eau chaude sanitaire et de chauffage. Ainsi, les appareils électroménagers peuvent parfaitement être utilisés par un ménage ayant recours à une chaudière à pile à combustible. Mais il peut tout aussi bien bénéficier d’un chauffage et de l’eau chaude sanitaire, et ce, à bonne température.

La technologie d’autoconsommation et d’autoproduction d’énergie d’une pile à combustible est spécifiquement adaptée aux logements individuels, rénovés ou neufs, et aux petites structures. Elle permet également de soulager le réseau électrique en produisant de l’électricité autoconsommée avec un rendement pouvant atteindre 60 %.

D’un point de vue aussi bien économique qu’environnementale, cette technologie constitue une solution efficace pour la transition énergétique. Voici les avantages de ce type d’appareil :

• Il fonctionne de façon très silencieuse (n’engendre ni vibration ni bruit).
• Bénéficie d’une durée de vie allant jusqu’à 10 ans.
• Ses émissions nocives sont quasi-nulles.

Comment marche une chaudière à pile à combustible ?

Ce type d’équipement est constitué par les éléments suivants :

• une pile à combustible ou « cœur de pile », associée à une chaudière gaz à condensation,
• un ballon de stockage d’énergie,
• un ballon de stockage d’eau chaude.

Ainsi, la chaudière fonctionne à l’aide du gaz naturel, dont l’hydrogène est extrait par la pile à combustible. L’hydrogène réagit avec l’oxygène présent dans l’air ambiant, contenu dans la pile. La production de l’électricité est assurée par cette réaction électrochimique, une combustion « froide ».

L’électricité ainsi produite peut être utilisable directement. Celle-ci est, en effet, acheminée, sous forme de courant continu depuis la pile à combustible vers un onduleur. Ce dernier transforme ensuite ce courant continu en courant alternatif, utilisable par le consommateur.

Les besoins quotidiens d’un ménage sont couverts par l’électricité produite quotidiennement par la pile à combustible. Pendant plus de 45 heures, la pile peut produire de l’électricité de façon continue. Avant de produire à nouveau de l’électricité, la pile se régénère pendant 2,5 heures.

La chaleur induite, quant à elle, est récupérée à l’aide d’un échangeur afin de contribuer au chauffage et à la production d’eau chaude sanitaire. En effet, l’électricité, la chaleur et la vapeur d’eau sont produites simultanément, et ce, sans pièce en mouvement.

Toute déperdition d’énergie est éliminée grâce à la transformation en énergie électrique de l’énergie chimique. Cela améliore également le rendement énergétique global de la production d’électricité et de chaleur. La technologie de la chaudière à pile à combustible est très innovante et permet de la considérer comme un équipement écologique et économique.

Les normes et la sécurité dans l’usage de la chaudière à pile à combustible

La pile à combustible est déjà utilisée dans diverses applications, avec une technologie sûre. Cependant, la manipulation de l’hydrogène ainsi que son emploi, surtout domestique, exigent des précautions devant être encadrées par des normes. Cela peut concerner aussi bien l’emploi de l’hydrogène et le stockage que les sécurités et les caractéristiques des chaudières à pile à combustible. Bien que la normalisation et la réglementation, spécifiques à l’hydrogène et aux systèmes à pile à combustible, existent déjà, celles-ci ne sont pas encore complètes.

Afin d’élaborer des normes touchant les dispositifs et systèmes de production, de transport, d’utilisation, de mesure et de stockage de l’hydrogène, un comité technique ISO1 TC 197 « Technologies de l’hydrogène » a été créé en Europe. Il est bon de savoir que, par l’intermédiaire de l’AFNOR, l’Hexagone y est membre participant.

Concernant les chaudières à piles à combustible, le comité technique IEC2 TC 105 « Technologies des piles à combustible » a été créé en vue de l’élaboration des normes sur les technologies de pile à combustible pour les applications mobiles et stationnaires. L’Hexagone y participe également à travers l’Union technique de l’électricité (UTE).

Quel est le prix d’une chaudière à pile à combustible ?

L’investissement dans l’installation d’une chaudière à pile à combustible peut être conséquent. En effet, il faut compter environ 20 000 euros pour l’appareil. Ce prix est nettement supérieur à celui de la chaudière la plus évoluée, la chaudière gaz à condensation.

Néanmoins, comme la chaudière à pile à combustible produit également de l’électricité, celle-ci peut réduire les dépenses énergétiques (gaz et électricité) de plus de 50 %, en moyenne. L’amortissement total de l’appareil peut donc atteindre 7 ans environ. Cette réduction pourrait encore être plus importante si, avec les aides à la pose et à l’achat d’une chaudière à pile à combustible, le prix de l’électricité continue de grimper.

La prime pour remplacer votre chaudière au fioul

Notez que vous pouvez bénéficier d’une aide lorsque vous procédez au remplacement de votre chaudière au fioul. En effet, jusqu’au 31 décembre 2020 et sous conditions de ressources, le « Coup de pouce économies d’énergie » peut être attribué aux foyers qui remplacent leur chaudière fioul ou qui réalisent l’isolation de leurs toitures et combles.

Ainsi, les foyers à revenus modestes ont la possibilité de bénéficier d’une aide pouvant s’élever jusqu’à 4 000 euros pour le changement de leur chaudière au fioul. Une prime, pouvant aller jusqu’à 2 500 euros, peut être reçue par les autres foyers.

Ce que vous devez savoir

La compacité et l’esthétique de la chaudière à pile à combustible constituent ses avantages. Ainsi, elle réduit tout encombrement. Elle est également facile à installer par rapport à une chaudière classique.

Le complément est assuré automatiquement par la chaudière gaz à condensation, en cas de forte demande d’eau chaude sanitaire ou de besoins calorifiques importants.

La chaudière à pile à combustible convient aux habitations individuelles parfaitement isolées. Elle est également utile pour les maisons neuves qui sont équipées de radiateurs ou de planchers chauffants basse température.

FAQ pratique : les réponses essentielles

Qu’est-ce qu’une chaudière à pile à combustible et comment fonctionne-t-elle ?

Une chaudière à pile à combustible est un système de chauffage innovant qui utilise l’électrolyse pour extraire de l’hydrogène du gaz naturel. L’hydrogène est ensuite combiné avec l’oxygène de l’air dans une pile à combustible, produisant de l’électricité, de la chaleur et de l’eau. Ce processus est hautement efficace et écologique, ne générant que de l’eau comme sous-produit.

Quels sont les avantages d’une chaudière à pile à combustible par rapport aux chaudières traditionnelles ?

Les chaudières à pile à combustible offrent une efficacité énergétique supérieure, réduisent les émissions de CO2 et n’émettent pas de polluants atmosphériques. Elles sont également plus silencieuses et peuvent contribuer à l’indépendance énergétique en utilisant l’hydrogène, une ressource abondante et propre.

Comment se fait la production d’électricité dans une chaudière à pile à combustible ?

L’électricité est produite par la réaction électrochimique entre l’hydrogène et l’oxygène dans la pile à combustible. Cette réaction génère des électrons, créant ainsi un courant électrique qui peut être utilisé pour alimenter les appareils électriques de la maison. La chaleur générée pendant ce processus est également utilisée pour le chauffage.

Les chaudières à pile à combustible peuvent-elles être utilisées pour le chauffage de l’eau sanitaire ?

Oui, la chaleur générée par la réaction à la pile à combustible peut être utilisée pour chauffer l’eau sanitaire, fournissant ainsi un système complet de chauffage pour la maison. Cela en fait une option polyvalente pour répondre à différents besoins en énergie.*

Comment stocke-t-on l’hydrogène nécessaire au fonctionnement d’une chaudière à pile à combustible ?

L’hydrogène peut être stocké sous forme de gaz comprimé ou liquéfié. Les systèmes de stockage sont conçus pour garantir une sécurité maximale, avec des réservoirs robustes et des dispositifs de sécurité intégrés pour prévenir les fuites ou les accidents éventuels.

Quelles sont les considérations environnementales liées à l’utilisation d’une chaudière à pile à combustible ?

Les chaudières à pile à combustible sont considérées comme des solutions écologiques, car elles n’émettent que de l’eau comme sous-produit. Elles contribuent à réduire les émissions de gaz à effet de serre et à promouvoir une utilisation plus propre de l’énergie.

Les chaudières à pile à combustible nécessitent-elles un entretien particulier ?

Bien que les chaudières à pile à combustible soient généralement fiables, un entretien régulier est recommandé. Cela implique le nettoyage des composants, la vérification des connexions électriques, et la surveillance des niveaux d’hydrogène pour assurer un fonctionnement optimal.

Peut-on utiliser des énergies renouvelables pour produire l’hydrogène nécessaire à une chaudière à pile à combustible ?

Oui, l’hydrogène peut être produit à partir d’énergies renouvelables, comme l’énergie solaire ou éolienne, via un processus appelé électrolyse de l’eau. Cette approche renforce davantage la durabilité et la neutralité carbone de la chaudière à pile à combustible.

Les chaudières à pile à combustible sont-elles adaptées à tous les types d’habitations ?

Les chaudières à pile à combustible sont généralement adaptées à de nombreuses habitations, mais il est essentiel de consulter un professionnel pour évaluer la compatibilité avec la structure de votre maison et les besoins énergétiques spécifiques.

Quelles sont les avancées technologiques récentes dans le domaine des chaudières à pile à combustible ?

Les avancées technologiques récentes incluent l’amélioration de l’efficacité des piles à combustible, des systèmes de stockage plus sécurisés, et des solutions intégrées avec d’autres sources d’énergie renouvelable. Ces progrès visent à rendre les chaudières à pile à combustible plus accessibles et performantes pour un usage domestique.