Les sources d’énergie utilisées dans les ménages peuvent être divisées en deux groupes principaux : les combustibles fossiles, qui comprennent le gaz naturel, le pétrole et le charbon, et les technologies d’énergie renouvelable, qui comprennent à la fois la biomasse conventionnelle et les sources modernes telles que l’énergie solaire, éolienne et géothermique. Le solaire photovoltaïque (PV) et le solaire thermique, le micro-éolien, les pompes à chaleur et les technologies de chauffage à la biomasse à petite échelle peuvent être distingués comme les principales technologies d’énergie renouvelable dans les ménages.
Introduction
Du point de vue des ménages, l’utilisation des technologies d’énergie renouvelable offre un nombre considérable d’avantages, c’est-à-dire qu’elle améliore les conditions de vie en utilisant l’énergie de manière plus productive, contribue à un aménagement du territoire et à une architecture durables, aide à protéger la qualité de l’environnement et distribue l’énergie de manière équilibrée et donne ainsi une autonomie financière. Le solaire photovoltaïque (PV) et le solaire thermique, le micro-éolien, les pompes à chaleur et les technologies de chauffage à la biomasse à petite échelle peuvent être distingués comme les principales technologies d’énergie renouvelable dans les ménages.
Technologie solaire photovoltaïque (PV) et solaire thermique
L’énergie solaire pourrait répondre à la demande énergétique mondiale annuelle totale, avec une moyenne de 1,6 MWh/m2 d’énergie solaire par an, mais le rayonnement solaire annuel varie considérablement à travers le monde. L’énergie solaire peut être utilisée pour produire de la chaleur et de l’électricité. Le rayonnement solaire est converti en énergie thermique dans des capteurs solaires et l’électricité est obtenue directement à partir de la lumière du soleil à l’aide de cellules photovoltaïques. L’énergie thermique peut être utilisée à la fois pour le chauffage de l’eau et pour le chauffage intérieur. Les centrales solaires fonctionnent de manière autonome ou lorsqu’elles sont connectées au réseau. Dans le premier cas, l’électricité produite est stockée dans des accumulateurs, qui assurent la fourniture d’électricité en cas de demande. Il n’y a pas besoin de batterie si l’équipement électrique est connecté au réseau électrique, et l’électricité produite peut être utilisée pour sa propre consommation et l’électricité non utilisée peut être fournie au réseau. L’énergie solaire est inépuisable, abondante et les avancées technologiques dans le domaine du photovoltaïque (PV) au cours de la dernière décennie ont considérablement augmenté l’efficacité de la production d’énergie solaire et réduit les coûts d’installation. Dans la technologie solaire PV et solaire thermique, les capteurs solaires des ménages sont généralement montés sur les toits ou à d’autres endroits pratiques pour collecter autant de lumière solaire que possible. En absorbant l’énergie solaire, le système solaire thermique peut chauffer ou refroidir l’eau. Les systèmes solaires thermiques diffèrent de la technologie solaire photovoltaïque car ils ne produisent pas d’électricité.
Technologie micro éolienne
L’énergie éolienne est basée sur des technologies matures et des incitations politiques dans de nombreuses régions du monde. L’efficacité et la capacité accrues des batteries augmentent l’utilisation de ce type d’énergie. La technologie micro-éolienne implique un dispositif beaucoup plus petit que celui utilisé traditionnellement pour la production d’énergie éolienne, ce qui le rend adapté à la production d’énergie pour les ménages. Les deux types d’éoliennes suivants peuvent être installés : éoliennes à axe vertical ou à axe horizontal. La majorité des ménages installent des éoliennes sur le toit ou sur un poteau pour produire de l’énergie éolienne, et l’efficacité de la technologie dépend de la taille de l’éolienne et du vent à cette période de l’année dans cette région. Cette technologie convertit le vent en électricité, qui pourrait être utilisée à la fois pour le chauffage intérieur et le chauffage de l’eau. La production d’électricité repose en grande partie sur la vitesse de rotation de l’éolienne ; par conséquent, certaines zones géographiques sont plus (ou moins) adaptées à la production d’électricité que d’autres. Les éoliennes peuvent également être affectées par des obstacles potentiels qui se trouvent à proximité des éoliennes, tels que des arbres ou des bâtiments, qui arrêtent ou dévient le vent et empêchent les éoliennes de fonctionner à pleine capacité. Contrairement à l’énergie solaire, cette technologie émet du bruit (selon la marque et la taille de la turbine elle-même) ; par conséquent, si la turbine est sur le toit de la maison, cela peut être l’un des inconvénients pour certains ménages.
Technologie des pompes à chaleur
Une pompe à chaleur est un appareil qui peut fournir du chauffage, de la climatisation et de l’eau chaude à des fins résidentielles, commerciales et industrielles. Tout équipement de pompe à chaleur peut fournir du chauffage et du refroidissement en même temps. Selon la fonction qu’un appareil remplit, on l’appelle une pompe à chaleur, une unité de climatisation ou une machine de refroidissement/réfrigération. La majeure partie de l’énergie produite provient de l’environnement : les pompes à chaleur peuvent utiliser des énergies renouvelables provenant de l’air, de l’eau ou du sol. Les pompes à chaleur à air utilisent l’air extérieur, intérieur ou extrait comme source d’énergie. Les pompes à chaleur géothermiques (ou géothermiques) utilisent l’énergie du sol générée par un collecteur horizontal ou vertical en boucle fermée. L’énergie obtenue du sol est transférée à la saumure ou à l’eau et transférée à une pompe à chaleur. Les pompes à chaleur à eau fonctionnent de la même manière que les pompes à chaleur géothermiques. La seule différence est qu’ils utilisent l’eau directement au lieu d’utiliser un échangeur de chaleur en boucle fermée. Les pompes à chaleur à eau peuvent être connectées aux rivières, aux lacs, aux eaux usées, à l’eau de refroidissement, etc. Il peut également y avoir un système de pompe à chaleur hybride. Les combinaisons typiques sont les suivantes : pompes à chaleur aérothermiques et petite chaudière à gaz, pompe à chaleur et capteur solaire thermique, pompe à chaleur et chaudière biomasse, pompe à chaleur et appoint électrique direct. L’efficacité des systèmes de pompe à chaleur dépend de l’efficacité de l’unité elle-même et des besoins en énergie thermique du bâtiment dans lequel elle est utilisée. Concrètement, dans le cas d’un ménage privé, la demande énergétique d’un bâtiment dépend largement de sa qualité énergétique et de la zone climatique dans laquelle il se situe.
Technologie de chauffage à biomasse à petite échelle (chaudières à biomasse et poêles à granulés)
Les systèmes de chauffage à biomasse à petite échelle sont généralement installés dans les ménages privés. Le bois et les sous-produits de l’industrie du bois sont les matières premières utilisées pour la production de chaleur avec cette technologie. Le bois de chauffage, les copeaux de bois et les granulés de bois sont les plus couramment utilisés pour chauffer une maison privée. Le bois de chauffage est la forme de biomasse la plus ancienne et la plus couramment utilisée. La popularité des copeaux de bois a augmenté rapidement ces derniers temps en raison de la possibilité de les utiliser dans les systèmes de chauffage automatique à la biomasse. Le choix d’un tel système offre plus d’avantages pour les personnes qui souhaitent gagner du temps et rechercher le confort par rapport au bois traditionnel, c’est-à-dire le bois de chauffage. Les copeaux de bois sont fabriqués à partir de déchets de bois, d’autres produits du bois ou sont directement fabriqués à partir de bûches. Les granulés de bois sont le choix le plus pratique et le plus durable par rapport aux alternatives susmentionnées. Ce combustible est fabriqué à partir de sciure et de copeaux de bois et pressé sous haute pression sans colle ni autres additifs chimiques. Les granulés de bois sont riches en énergie, faciles à transporter et à stocker, et conviennent comme combustible pour les petits systèmes de chauffage entièrement automatisés. Les chaudières à biomasse les plus récentes se distinguent par leur efficacité et leurs faibles émissions de monoxyde de carbone (CO). L’efficacité des nouvelles chaudières à biomasse est passée d’environ 55% à plus de 90%, tandis que les émissions moyennes de CO ont diminué de 15 000 mg/m3 à moins de 50 mg/m3.