«Les exigences énergétiques dans les bâtiments sont diverses et variées», précise Walter Schmid. «Nous avons besoin de chauffage, d’eau chaude, d’électricité et éventuellement d’une climatisation. Pour répondre à ces besoins, différentes technologies s’offrent à nous aujourd’hui, des dispositifs la plupart du temps éprouvés et efficaces. Toutefois, l’objectif est depuis longtemps de mettre en place une combinaison de systèmes qui réunisse les avantages de chacun d’entre eux et tire profit de leur judicieuse complémentarité.

Combinaison des technologies

Le couplage chaleur-force, avec le développement de centrales de cogénération (PCCE), et les pompes à chaleur, qui connaissent un succès croissant, sont des éléments dont l’interaction est considérée comme souhaitable depuis des années pour atteindre un niveau d’efficacité encore plus élevé. Mais la mise en œuvre de solutions combinées adaptées au secteur du bâtiment s’est longtemps fait attendre. Jusqu’à ce que Walter Schmid, l’inventeur de Kompogas et l’initiateur de l’Arène de l’environnement, lance son innovation, l’Hybridbox. En collaboration avec des partenaires engagés (ABB, CTA, AVESCO, PRO-ENERGIE Projekt- und Energiemanagement GmbH, RZ Energiemanagement GmbH), il a réalisé la combinaison compacte d’une pompe à chaleur avec une petite centrale PCCE, ainsi qu’un système de contrôle approprié et l’utilisation de la chaleur résiduelle. La première version de l’Hybridbox a rapidement été présentée en tant qu’innovation à l’Arène de l’environnement Suisse. Aujourd’hui, elle est utilisée dans une maison solaire nouvellement construite.

Réduction des émissions garantie                  

«La centrale PCCE intégrée peut fonctionner avec du biogaz ou du méthane renouvelable et donc de manière 100% neutre en CO₂», précise Roger Balmer. Mais elle peut également fonctionner au gaz naturel conventionnel et, grâce à sa combinaison avec la pompe à chaleur intégrée, elle permet de réduire environ de moitié les émissions de CO₂. Aujourd’hui, l’Hybridbox est disponible en trois niveaux de puissance (30, 60 et 240 kW) et peut donc être utilisée dans des immeubles résidentiels de taille moyenne à grande, des zones d’habitations, des immeubles commerciaux et de bureaux ainsi que des bâtiments classés.

La réduction de la consommation d’énergie primaire est due à l’utilisation de sources de chaleur ambiante ou résiduelle par la pompe à chaleur, laquelle a été conçue comme une unité spéciale saumure-eau. L’air extérieur, la chaleur résiduelle ou toute autre source de chaleur exploitable avec une saumure peuvent être utilisés. La combinaison avec un système de récupération de chaleur permet d’atteindre un haut degré d’efficacité, même lorsque les températures sont basses. L’Hybridbox, avec la centrale PCCE, offre pour l’eau chaude sanitaire des températures de départ pouvant atteindre 80 °C. En outre, la pompe à chaleur permet de soutenir les processus de refroidissement jusqu’à -14 °C.

Grâce au système de contrôle moderne, l’Hybridbox peut réagir de manière flexible à l’offre et à la demande d’électricité; elle fonctionne comme une centrale thermique et veille en permanence à approvisionner le bâtiment en chaleur en fonction des besoins avec un accumulateur de chaleur aux dimensions appropriées.

Hybridbox dans un projet-phare solaire à Zurich-Leimbach

«L’Hybridbox est au cœur du système énergétique exemplaire de l’immeuble résidentiel de la Zwirnerstrasse à Zurich-Leimbach», déclare Roger Balmer. «La chaleur et l’électricité pour les onze appartements de la maison solaire sont produits dans la centrale énergétique. Après l’immeuble résidentiel autonome en énergie de Brütten, l’Arène de l’environnement Suisse a une fois de plus proposé, avec ce nouveau projet-phare, une solution d’avenir pour un approvisionnement en énergie à faibles émissions de bâtiments. Et l’Hybridbox se trouve au cœur de cette solution.»

L’immeuble résidentiel, équipé sur le toit et les façades de plus de 1’000 modules photovoltaïques de même taille produit de l’énergie solaire; l’excédent d’électricité en été est converti en méthane renouvelable, dans une installation Power-to-Gas externe avec un apport de CO₂, et stocké provisoirement dans le réseau suisse de gaz naturel. Ainsi, l’énergie solaire excédentaire produite peut être gérée en fonction des saisons et utilisée pour fournir de l’électricité en hiver. Toutefois, si suffisamment d’énergie solaire est disponible un jour d’hiver ensoleillé, celle-ci est utilisée directement par la pompe à chaleur de l’Hybridbox. Dans le cas contraire, l’Hybridbox passe en mode PCCE au gaz et utilise le méthane stocké dans le réseau. La centrale de cogénération intégrée produit alors de la chaleur et de l’électricité et l’éventuel excédent d’électricité est utilisé pour l’électromobilité des habitants ou peut être injecté dans le réseau public. L’e-gaz produit peut aussi permettre d’alimenter des véhicules fonctionnant au gaz.

Le couplage chaleur-force, sur lequel se fonde l’Hybridbox, fonctionne de manière optimale et produit à la fois de la chaleur et de l’électricité dans le bâtiment. La combinaison avec une pompe à chaleur appropriée, qui utilise la chaleur ambiante et la chaleur résiduelle, permet d’optimiser l’efficacité et de réduire les émissions.

Contact:

Walter Schmid
Umwelt Arena Schweiz
CH-8957 Spreitenbach
www.umweltarena.ch

Roger Balmer
PRO-ENERGIE Projekt- und Energiemanagement GmbH
CH-8370 Sirnach
www.pem-gmbh.com
roger.balmer@pem-gmbh.com