Dans un contexte climatique toujours plus oppressant, particuliers comme entreprises sont à la recherche de moyens innovants et renouvelables de créer de l’énergie. Valoriser ses déchets pour en faire une source d’énergie semble sur le papier une excellente idée. Le compost est un ensemble de déchets organiques et végétaux, qui, quand on le met en contact avec certaines bactéries et champignons, va se dégrader et libérer au cours de ce processus une chaleur qu’il est possible d’utiliser comme ressource. En règle générale, le compost sert à augmenter la fertilité des terres, mais comme nous allons le voir, il peut également être une importante source d’énergie.
Le principe de récupération de chaleur sur compost
La récupération de la chaleur du compost ne date pas d’hier. Il faut citer Jean Pain qui a développé ce système dans les années 70. On trouve beaucoup de choses intéressantes en tapant « serres ; chauffage par compost » sur un moteur de recherche. Le principe général est assez simple : un tuyau de polyéthylène dans un tas de compost relié à un circuit intérieur, le liquide caloporteur circule dans l'ensemble. Après, tout est une question de perfectionnement, automatismes divers, etc., mais une installation simple doit être efficace, surtout si on dispose de matières compostables régulièrement.
Ce mode de chauffage est utilisé soit avec des installations modestes avec manipulation manuelle, soit à une échelle beaucoup plus importante pour chauffer de grandes serres avec des moyens mécaniques appropriés pour la manipulation du compost. Le principe est de réaliser une dalle ciment parcourue par un circuit d'eau. Sur cette dalle, on entrepose le fumier. L'eau circule et capte la chaleur du fumier. Ces gentilles bestioles produisent du fumier qui chauffe toute l'année, et cette chaleur n'est pas utilisée.
Étude de cas : l'EARL Chupin
L'EARL Chupin, à Torfou, récupère la chaleur du compost pour chauffer le bâtiment avicole mis en service depuis février 2013. Un système de chauffage unique en France qui fonctionne depuis seize mois. Les parents Jean-Paul et Nadine à l'installation de leur fils Nicolas Chupin ont décidé de créer un nouveau bâtiment avicole pour produire des poulets standards. Pour le mode de chauffage, nous avions remarqué que les murs de notre composteur étaient chauds. Notre objectif était donc de récupérer cette chaleur, explique Nicolas Chupin.
Pour utiliser cette chaleur, les éleveurs ont opté pour un plancher chauffant. Il couvre les 1 700 m2 de la nouvelle structure. Avec ce système, l'eau n'a besoin de monter qu'à 35 °C. La chaleur est plus homogène. En plus, cela demande moins d'entretien, on utilise moins de litière. Grâce au plancher, l'élevage a divisé sa consommation de paille par trois. Et le bâtiment bénéficie d'une ventilation longitudinale. Un système souple qui permet d'éviter les coups de chaleur. Au contact du compost, les tuyaux chauffent. Les agriculteurs se sont associés à l'entreprise Degré Confort pour mettre au point ce mode de chauffage innovant. Dans les murs isolés de la plateforme de compostage, des tuyaux ont été installés. La température de l'eau se situe entre 32 ° et 37 °C. Le tas de compostage reste en place environ 42 jours. Ensuite, le compost est vendu comme engrais organique auprès de céréaliers. En moyenne, 27 euros la tonne.
En complément pour chauffer le poulailler, les agriculteurs utilisent une chaudière à gaz. Nous utilisons 390 g de gaz/m2 pour l'eau. Alors que nous consommions 500 g sans la chaleur du compost avant la mise en service du récupérateur de chaleur. La réussite du projet tient aussi à la construction du bâtiment d'élevage en lui-même. Nous avons construit nous-mêmes le bâtiment de A à Z. Panneaux isolants de 8 cm sur les côtés, de 3 cm pour le plafond, plus 20 cm de laine de verre au-dessus. Il n'y a aucun pont thermique, note Nicolas Chupin. Grâce à la bonne ambiance du bâtiment, nous obtenons 1 euro de plus au m2 par lot qu'avec nos deux autres bâtiments.
Le fonctionnement des pompes à chaleur (PAC)
Dispositif toujours plus innovant, la pompe à chaleur s'impose désormais comme une alternative incontournable aux systèmes de chauffage traditionnels. Cet article expose le fonctionnement de la PAC, décomposé en 10 étapes simples pour mieux découvrir le secret de cette technologie. La pompe à chaleur appelée PAC est un équipement capable, selon les modèles, de remplir plusieurs fonctions : chauffage de l'habitation, rafraîchissement ou climatisation, production d'eau chaude sanitaire, ou même chauffage de l'eau de la piscine. À la fois économique et écologique, la pompe à chaleur s'adapte à de multiples configurations, en neuf comme en rénovation.
Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur est basé sur la thermodynamique. Il s'agit de récupérer l'énergie présente dans l'environnement extérieur (l'air, l'eau ou le sol) pour la convertir en chaleur utilisable à l'intérieur de l'habitation. Le procédé s’appuie donc sur les ressources renouvelables et sur la circulation d’un fluide frigorigène dans l'appareil afin de produire le chauffage souhaité.
Le cycle thermodynamique étape par étape
Le cœur de la pompe à chaleur abrite un enchaînement précis d'étapes utilisant la thermodynamique ainsi que le fluide frigorigène.
- La captation de calories : Tout commence par la récupération de l'énergie extérieure via un simple ventilateur ou par l'intermédiaire de capteurs enterrés. À ce stade, le fluide frigorigène absorbe les calories fournies grâce à son aptitude à s'évaporer même en hiver, à basse température. Il abandonne donc son état liquide pour se vaporiser.
- La compression : Désormais sous forme gazeuse, notre fluide est aspiré par le compresseur de la pompe à chaleur qui en augmente la pression. Les particules de gaz se rapprochent, s'entrechoquent et créent un échauffement supplémentaire.
- Le transfert d'énergie vers le condenseur : Le fluide frigorigène, chaud et sous haute pression, circule ensuite vers un échangeur de chaleur, souvent appelé condenseur. C'est là que se produit le transfert d'énergie. Les calories du fluide sont cédées au circuit de chauffage.
- La condensation : Dans le condenseur, le fluide retrouve sa forme initiale en cédant sa chaleur. Ce changement d'état libère une quantité d'énergie additionnelle, également transmise au circuit de chauffage.
- L'expansion : Le détendeur, parfois appelé vase d'expansion, permet de réduire la pression du fluide de façon contrôlée. Ce phénomène d'expansion refroidit rapidement le liquide, le préparant à absorber de nouveau la chaleur.
- Le retour du fluide frigorigène : Désormais froid et à basse pression, le fluide frigorigène retourne vers le ventilateur ou les capteurs pour entamer un nouveau cycle.
L'efficacité énergétique de la PAC ne dépend pas seulement du procédé thermodynamique, mais aussi d'une installation bien pensée au sein de l'habitation. La performance énergétique d’une pompe à chaleur se traduit par le rapport entre la quantité de chaleur produite par celle-ci et l’énergie électrique consommée par le compresseur : le coefficient de performance (COP). Un COP de 3 à 4 signifie que 3 à 4 kWh de chaleur sont produits pour 1 kWh d’électricité utilisée.
Synergies et alternatives dans la gestion thermique
Si le fonctionnement d'un récupérateur de chaleur est assez simple, son installation n'est pas à la portée de tous. Le principe est très simple : il prélève la chaleur émise par votre appareil de chauffage et va ensuite la distribuer dans toute la maison. Le récupérateur de chaleur fonctionne grâce à un système de ventilation. Le moteur de ce système est la plupart du temps installé dans les combles de la maison. Il va venir puiser la chaleur de la cheminée, de l'insert ou du poêle à bois et va ensuite pulser l'air chaud dans l'habitation.
Concernant le compostage, il est important de noter que la méthode indirecte peut aussi impliquer les excréments. Les scientifiques estiment que nos déjections, en se décomposant, produiraient 60% de méthane, que l’on pourrait utiliser afin de créer du biogaz. Ce biogaz pourrait, s’il était exploité, dépasser la valeur actuelle du gaz naturel. L’autre avantage des excréments en tant que matière première : une fois séchés et carbonisés, la matière que l’on obtient pourrait servir à remplacer le charbon dans les chaudières.
Évolutions industrielles
Les pompes à chaleur industrielles sont devenues une option intéressante pour les entreprises qui cherchent à optimiser leurs stratégies de gestion thermique. Contrairement aux pompes à chaleur conventionnelles qui utilisent des réfrigérants chimiques, les pompes à chaleur VC compriment les vapeurs de processus ou la vapeur. Ces systèmes utilisent de l'énergie thermique au lieu de l'électricité. Comme les pompes à chaleur à air (également appelées pompes à chaleur à gaz), elles utilisent le propane, le gaz naturel, l'eau chauffée par l'énergie solaire ou par la géothermie comme source d'énergie. Les pompes à chaleur hybrides utilisent généralement une pompe à chaleur classique en même temps qu'une source de chaleur à combustible fossile comme une chaudière à mazout, à gaz ou à GPL.
Il existe plusieurs types de pompes à chaleur, chacune adaptée à des besoins et des conditions d'installation particulières. La PAC air-eau capte l'énergie de l'air extérieur pour augmenter la température de l'eau du circuit de chauffage central et/ou produire de l'eau chaude sanitaire. La PAC air-air transfère l'énergie de l'atmosphère extérieure directement vers l'air intérieur, et fonctionne comme un système de climatisation réversible. Enfin, la PAC géothermique appelée aussi PAC eau-eau extrait la chaleur du sol ou de l'eau souterraine. Elle nécessite donc l'installation de capteurs enterrés mais offre en retour un rendement particulièrement stable et élevé tout au long de l'année.
Il est également possible d'imaginer un tas de combinaisons possibles. Si vous avez des déchets chez vous, à type d’épluchures de légumes, vous pouvez tout de même envisager d’installer un composteur à votre domicile. Par contre, cette fois, il ne sera pas question de vous chauffer avec, mais de l’utiliser pour enrichir la terre de vos fleurs ou de votre potager. Le principe reste le même : les déchets que vous mettez dans votre composteur sont amenés à être décomposés pour devenir de l’humus. Pour cela, votre compost a besoin des organismes vivants présents dans la terre. Vos déchets devront donc être à même le sol dans votre composteur pour que cela fonctionne. Quel que soit le modèle que vous choisirez, le composteur rotatif ou le lombricomposteur, l'objectif demeure la valorisation de la matière organique.
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