Réponse d'expert

N°172 : la micro-cogénération couplée au photovoltaïque permet-elle d’accéder à des hauts de niveaux de performance énergétique ?

Mis à jour le

Oui, la cogénération est un bon allié du photovoltaïque dès lors qu’une recherche de performance énergétique est visée. Le couplage de ces 2 solutions permet le plus souvent d’atteindre l’optimum technico-économique sur des bâtiments tertiaires ou de logements collectifs.

Avantages et inconvénients

La micro-cogénération et le photovoltaïque (PV) ont chacun leurs avantages et leurs inconvénients.

  • Le photovoltaïque ne consomme aucune énergie et c’est de plus une énergie renouvelable. En revanche, il produit principalement de l’électricité en été et nécessite une surface de toiture disponible.
  • La cogénération, quant à elle, produit de l’électricité quand on le souhaite, produit également de la chaleur qui peut servir au chauffage des locaux mais consomme du gaz naturel, une énergie non renouvelable (sauf en cas d’utilisation du biométhane).

Notions de coût et production électrique

Poursuivons la comparaison avec l’exemple d’une micro-cogénération de 7,5 kWe et prenons les hypothèses suivantes :

  • 10 m² de PV sont nécessaires pour avoir 1 kWc de puissance
  • 1 m² de PV produit environ 100 kWh d’électricité par an
  • Sur une installation collective (immeuble de logements ou tertiaire), l’installation de 1 m² de PV coûte 400 €/m² en investissement.

Pour fournir une puissance de 7,5 kWe, l’installation de 75 m² de PV est nécessaire. Ces 75 m² produisent 7 500 kWh d’électricité par an.

Ces 7 500 kWh d’électricité correspondent à 1 000 h de fonctionnement de la cogénération. Or une cogénération fonctionnera plutôt 2 000 h en autoconsommation et 3 600h/an si elle est en vente totale de l’électricité produite (tarif C16). Ce qui correspond à une production d’électricité de 15 000 à 27 000 kWh.

Pour produire autant d’électricité, 150 m² à 270 m² de capteur auraient été nécessaires. Soit un investissement pour le photovoltaïque de 60 à 108 k€ alors que l’installation de la cogénération est de 50 k€ (prix constaté fourni posé, mise en service sur quelques affaires).

Une cogénération produit donc plus d’électricité que du photovoltaïque à puissance égale. Et à production d’électricité égale, cette micro-cogénération est moins chère à l’investissement.

Etude de cas

L’idée, pour faire un bâtiment performant au sens du référentiel E+C- par exemple, serait donc d’installer une cogénération pour lui faire produire le maximum d’électricité qui sera autoconsommée, profiter bien sûr de la chaleur pour assurer une bonne partie du besoin de chauffage et compenser les kWh de gaz utilisés par du photovoltaïque.

Avant la publication du référentiel E+C-, une étude a été menée sur le calcul de l’optimum technico économique pour atteindre le label Bepos (selon 3 définitions) avec un immeuble de bureaux de 9 000 m².

Les 3 définitions du « label BEPOS » qui n’existait pas encore, étaient les suivantes :

  •  Définition 1 : Bepos Effinergie 2013
  •  Définition 2 : Bepos Effinergie + possibilité de stockage d’électricité
  •  Définition 3 : Bepos Effinergie uniquement sur 5 usages RT

Plusieurs solutions de chauffage/ECS/froid ont été simulées selon le type de bâtiment :

  • Pour les bâtiments non climatisés, 5 techniques de chauffage ont été simulées : effet joule, PAC électrique air-eau, chaudière gaz condensation, PAC absorption gaz et micro-cogénération gaz.
  • Pour les bâtiments climatisés, 6 techniques ont été simulées : DRV, PAC électrique air-eau, chaudière gaz condensation + groupe froid, chaudière hybride réversible, PAC absorption gaz + groupe froid, et micro-cogénération gaz + groupe froid.

Par ailleurs, des analyses de sensibilité ont été réalisées en simulant : 4 types d’isolation des murs, 4 traitements du plancher haut, 4 traitements du plancher bas et 3 zones climatiques, pour un total de plus de 2000 simulations RT.

A chaque fois, c’est l’optimum technico-économique, système de chauffage par système de chauffage qui a été retenu.

Les résultats sur les 3 zones climatiques, bâtiment climatisé ou non, sont toujours les mêmes :

La micro cogénération apparait comme le produit le plus performant, en ce sens qu’elle nécessite moins de m² de PV pour atteindre l’objectif visé. C’est donc la technologie où il reste le moins de kWh à compenser par la suite avec du PV, ce quel que soit la définition recherchée
Surface de PV pour atteindre le niveau Bepos pour un immeuble de bureaux de 9 000 m2 non climatisé en zone H2b
Surface de PV pour atteindre le niveau Bepos pour un immeuble de bureaux de 9 000 m2 non climatisé en zone H2b
Surface de PV pour atteindre le niveau Bepos pour un immeuble de bureaux de 9 000 m2 climatisé en zone H3
Surface de PV pour atteindre le niveau Bepos pour un immeuble de bureaux de 9 000 m2 climatisé en zone H3

Pour ces deux cas, la solution « cogénération + PV » est même apparue comme la solution la moins chère en investissement par rapport aux autres.

La cogénération est donc un bon allié du photovoltaïque dès lors qu’une recherche de performance énergétique est visée.

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3 commentaires sur cet article
Par ac212646, le 12/02/2019 à 09:29
Le but de la cogénération.

"Oui, la cogénération est un bon allié du photovoltaïque dès lors qu’une recherche de performance énergétique est visée." Je reprends le début de l'article pour bien préciser ma pensée. Si la cogénération n'a pas pour but l'atteinte de l'excellence de la énergétique, ce n'est pas de la cogénération, c'est un groupe électrogène. Mais si la cogénération doit aussi être au service des besoins du réseau, besoin de chaleur ou pas, alors c'est une groupe électrogène. Il faut bien savoir ce que l'on veut en faire. On m'a parfois même demandé d'utiliser la cogénération en secours du réseau...et dans un hopital... Au fou ! Je ne dénoncerais pas, mais j'ai très mal vécu....Par miracle, aucun drame !


Par Cegibat, le 13/02/2019 à 11:13
Réponse d'Expert N°172

Bonjour,



Nous partageons votre conviction sur les atouts de la cogénération pour produire localement de l’électricité et ainsi contribuer au soulagement du réseau électrique et système de production électrique français, saturé en période de froid hivernal (appel de puissance de 4 fois supérieur à celui de l’été).



Aujourd’hui, avec le gaz naturel qui se transforme progressivement en gaz vert, ces cogénérations peuvent et pourront nous en sommes convaincus apporter des réponses pertinentes à la problématique de pointe électrique dans le cadre d’un mix de production énergétique équilibré. Nous vous remercions d’avoir partagé avec nous votre point de vue sur cette solution. Votre témoignage s’inscrit pleinement dans les relations que nous avons avec la filière pour enrichir nos réflexions sur les solutions énergétiques.



Cordialement,



L'équipe Cegibat