4 – ENERGIES RENOUVELABLES

Comme toutes maisons, la MAD a besoin d’énergie pour l’alimentation électrique ou la production d’eau chaude. Mais la MAD produit elle-même cette énergie. En fonction des climats la MAD fait appel à deux ou trois sources d’énergies. Nous verrons dans les 3 points suivants comment est produite cette énergie et comment la conception de la MAD permet d’en consommer très peu.

ÉLECTRICITÉ SOLAIRE:

Pour viser l’autonomie, il faut réduire la consommation électrique à son minimum. La conception de la MAD avec ses grandes surfaces vitrées (moins de lumière électrique nécessaire), et le fait qu’elle n’utilise aucune électricité pour se chauffer a pour conséquence une énorme économie d’énergie. Mais le comportement de l’usager doit lui aussi s’adapter à l’autonomie. Essayer de consommer au moment où l’électricité est produite et éviter le gaspillage. A l’instar de l’eau de pluie récupérée qu’il faut utiliser à bon escient, les watt récoltés et stockés doivent aussi l’être.

L’installation électrique des MAD permet de varier les sources d’approvisionnement en électricité. Les MAD peuvent être branchées à tout type de génératrice (éolienne/hydrolique) ou être raccordées au réseau public comme dans n’importe quelle maison. L’usager aura alors le choix de l’énergie qu’il souhaite utiliser. Il est aussi possible de raccorder un groupe électrogène au  tableau comme système de secours.

Reiser
Dessin de Reiser

Cependant les panneaux photovoltaïques sont largement privilégiés: ces panneaux sont simples, n’ont aucune pièce mobile et sont donc peu sujets aux avaries techniques. Il n’y a donc aucune maintenance, il suffit de les poser, de les brancher et ça fonctionne!

C’est aussi la technologie la plus rentable actuellement puisque son développement massif en ont fait un produit accessible au public. Et mentionnons tout de même que la découverte de l’énergie photovoltaïque est l’œuvre d’un chercheur français trop souvent oublié, Antoine Becquerel.

Le dimensionnement des modules photovoltaïque se fait en fonction de l’ensoleillement de la région d’implantation de la MAD et des besoins des ses occupants. Les batteries servent à stocker cette électricité lorsque les panneaux ne produisent pas, ou pas assez (la nuit). Le nombre de batteries est lui aussi calibré sur les besoins du foyer.

Afin d’optimiser la production, le circuit électrique est séparé en courant continu (évitant les pertes de transformation du courant) d’un côté, pour les besoins primaires (lumières, pompes à eau, réfrigérateur) et en courant alternatif de l’autre pour les usages plus dispensables (tv, ordinateur, etc.). Ce système permet un nombre réduit de panneaux puisque limitant les pertes sur la moitié du circuit. Il est aussi plus sûr, car le courant continu (celui produit par les panneaux) ne sera pas transformé en alternatif mais utilisé tel quel. Toute l’installation électrique ne repose pas sur l’onduleur permettant cette transformation. En cas de panne éventuelle de ce dernier, la maison est toujours vivable: eau, lumière et réfrigérateur. La partie courant alternatif de l’installation permet quant-à-elle d’alimenter les appareils électriques du quotidien, fabriqués pour ce type de courant. Pas besoin d’acheter d’ équipements spéciaux ; il sera simplement opportun lors d’un achat de veiller à la consommation de l’appareil acquis.

Le système électrique de la MAD permet tout ce qui est possible dans une maison classique: éclairage, réfrigérateur, congélateur, lave-linge, sèche linge, tv, radios, ordinateurs, grille-pain, etc. Il suffira d’un nombre de panneaux et batteries suffisant. Mais peut-être que l’opportunité de vivre dans une maison autonome permet de revoir ses besoins? Un sèche-linge est-il vraiment nécessaire quand on dispose d’une serre solaire passive dans sa maison? Car plus la consommation électrique sera modérée, moins il faudra de panneaux et batteries, et moins le système coutera cher. Finalement, n’est-il pas plus intéressant de vivre au rythme du soleil et de choisir de faire tourner le lave-linge par beau temps plutôt que la nuit?

Comme la pluie remplit les citernes, le soleil remplit les batteries. Qu’il y ait de la pluie ou du soleil l’usager d’une MAD s’en satisfait!

SCHEMAS ENERGIE 01 photovoltaique

EAU CHAUDE SOLAIRE:

Pour produire l’eau chaude plusieurs techniques sont possibles.
En cas d’un bon ensoleillement de la région, on optera pour les chauffe-eau solaires. Ceux ci peuvent être “faits maison” et beaucoup d’autoconstructeurs en font l’expérience. Ils nécessitent des matériaux peu coûteux et une formation assez simple.
En tant qu’architectes nous sommes malheureusement contraints (car les assurances n’aime guerre le bricolage) de préconiser les chauffe-eau solaires issus du commerce. Même s’ils sont plus onéreux, ils sont en revanche plus performants que les systèmes autoconstruits.

S’il existe plusieurs technologies pour les panneaux (capteurs à circulation d’eau, à fluide caloporteur, ou à tubes sous vide), c’est d’avantage le type d’installation qui nous intéresse. Il peut être:

– à circulation forcée: une pompe fait circuler l’eau ou le fluide caloporteur. Il est plus complexe, mais s’intègre mieux à l’architecture, car ses éléments peuvent être placés n’importe où.

– à thermosiphon:  il est basé sur le principe selon lequel l’eau chaude (du fait de sa moindre densité) a tendance à monter naturellement. Il n’y a donc pas de pompe, et c’est un peu d’électricité économisée. Il impose en revanche que le réservoir de stockage soit placé plus haut que les capteurs. C’est un système simple, fiable et moins coûteux que le premier.

Le choix du type de chauffe-eau sera fonction de la conception de la maison. Le design classique de la MAD (avec ses panneaux en toiture) impose d’utiliser le 1er type. Mais un design alternatif en cours d’étude permet de placer les capteurs plus bas que le ballon permettant le phénomène de thermosiphon.

SCHEMAS ENERGIE 01 ecs SUN

En France, peu d’endroits peuvent prétendre à un ensoleillement suffisant pour produire assez d’eau chaude tous les jours de l’année. Dans la moitié nord du pays, ce système sera efficace environ la moitié de l’année. C’est déjà une énorme source d’économie!

En complément du solaire, la MAD prévoit un appoint d’eau chaude au moyen d’un chauffe-eau gaz instantané: relié à une bouteille de propane, ce chauffe-eau détecte la température d’entrée de l’eau (qui a déjà été préchauffée par le soleil) pour compléter le chauffage à la température désirée.

Un autre moyen de produire le complément d’eau chaude est de faire passer le circuit d’eau par un poêle au bois.


BIOMASSE:

Le bois est un matériaux renouvelable, il n’y a pas de problème à l’utiliser pour la construction ou le chauffage. Il est renouvelable certes, mais pousse cependant à un rythme très lent. Même si les réserves de bois sont bien gérées en France, il est tout de même préférable d’éviter de trop gaspiller ce matériau pour le chauffage.

La MAD se chauffe de manière passive tout au long de l’année dans les climats ensoleillés (même froids) sans apport d’énergie complémentaire. Cela fonctionne tant qu’il y a du soleil. Mais en climat froid et très nuageux où le solaire passif peut s’avérer insuffisant l’hiver, l’installation d’un poêle bois – voire un poêle de masse – permet un appoint de chauffage.

Un poêle de masse est – comme son nom l’indique – un poêle massif et très lourd qui utilise le principe de masse thermique (expliqué au chapitre Confort thermique) pour stocker l’énergie produite afin de la restituer lentement. Car rappelons-nous, la masse stocke la température.

Une adaptation du principe de poêle de masse a été développé sous le nom «Rocket Stove». Ce type de chauffage permet de chauffer entièrement une maison de taille moyenne.
En plus d’être simple à fabriquer, l’intérêt principal de ce poêle est de consommer très peu de combustible puisqu’il consume presque entièrement le bois par friction et inflammation des particules encore présentes dans la fumée après la première combustion.
Les fumées libérées sont également moins polluées.
Un conduit d’évacuation horizontal des fumées permet de chauffer un banc en masse thermique (en terre le plus souvent) pour profiter de l’inertie après flambée.

L’installation d’un poêle de ce type en contact avec un des murs épais de la MAD permet de cumuler les effets de masse thermique et d’irradier tout le mur de la chaleur du poêle. La maison serait ainsi chauffée uniformément une fois la chaleur répartie dans les murs…

Ce poêle peut également servir à chauffer l’eau de la maison pendant les périodes froides (périodes où le poêle a des chances d’être déjà allumé). Nous avons vu plus haut comment l’eau chaude était produite. Après être passée dans les capteurs solaires, l’eau fait un détour par ce poêle qui complète les degrés manquant (si nécessaires) avant d’aller vers la douche ou le lavabo. Lorsque le poêle est éteint, l’eau passera directement vers le chauffe-eau gaz dont il a été question avant. L’eau chaude est donc d’abord chauffée au solaire, puis – si nécessaire – au bois ou au gaz.

Dans des contextes environnementaux difficiles, en cas d’absence de gaz ou bien de défaillance des capteurs solaires, l’eau pourra toujours être chauffée au bois. Et grâce à la performance du Rocket Stove, quelques fagots de petit bois suffiront à assurer la chauffe.

SCHEMAS ENERGIE 01 ecs RS

En dernière instance, le Rocket Stove peut aussi s’utiliser comme plaque de cuisson. Ceux qui décideraient de se passer totalement du gaz peuvent grâce à ce poêle chauffer l’eau et cuisiner au feu de bois. Grâce au solaire et au bois glané, l’indépendance est totale!

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