La micro-cogénération bois avec la Sunmachine
Si le rendement du moteur Stirling est plus élevé que celui des moteurs à combustion interne, il n’a pas bénéficié d’un siècle de recherche et développement comme ces derniers. Pas assez compétitif aux débuts de la motorisation, le contexte énergétique offre désormais à cette technologie le marché très restreint mais croissant de la micro-production d’électricité cogénérée.
En 2006, après plus de 10 années de R&D, Sunmachine a mis en test 60 unités de pré-séries chez des installateurs/chauffagistes en Allemagne. Les retours d’expérience ont permis d’optimiser la qualité des matériaux et d’améliorer l’échangeur du système de condensation en l’agrandissant.
En France le produit est commercialisé à 26375 euros TTC depuis le printemps 2007. Le constructeur annonce un millier de préventes en Allemagne. En raison d’une loi allemande qui oblige les particuliers à changer les vieilles chaudières, un million de foyers doivent changer leur installation chaque année. Sunmachine vise, au cours des premières années de commercialisation, la mince fraction aisée et engagée dans la mouvance écologiste. En France, le distributeur MAB entreprise a déjà vendu 3 unités dont une à l’Ecole des Mines de Paris.
D’un point de vue technologique, la Sunmachine Pellet est très innovant. Le coeur du système est un moteur stirling à cycle alpha (2 pistons) dont le bloc étanche est sous pression d’azote à 33 bars à froid. La principale faiblesse des Stirling alpha, les joints du piston chaud, a été solutionnée par l’installation d’une capsule d’isolation thermique au sommet du piston. L’étanchéité est vérifiée en usine par un test de pression à 150 bar d’hélium.
Annoncé comme le plus puissant du marché, ce moteur exerce un couple de 175 Nm sur la bielle.
L’alternateur produit un courant dont la fréquence dépend de la puissance produite. Un onduleur calé sur le réseau permet de réguler le signal. Le raccordement au réseau est également nécessaire car au démarrage le moteur a besoin d’une intensité de 25 ampères. Notons que cette énergie consommée est restituée ensuite car après l’extinction du brûleur, l’inertie thermique permet au moteur de tourner encore 15 minutes. La Sunmachine n’est donc pas encore utilisable en site isolé mais les ingénieurs devraient proposer une version autonome dans un an. Coté thermique, le module n’a rien à envier aux meilleures chaudières à granulés du marché. Il est équipé d’un condenseur qui récupère 10 à 15% d’énergie dans les gaz de combustion. Grâce à un tirage inverse forcé, le brûleur, régulé par sonde lambda, produit une flamme descendante d’une température de 1000°C. Le rendement global du cogénérateur est de 90%.
Toutefois pour fonctionner l’unité requièrt des granulés de très bonne qualité avec un taux de cendre inférieur à 0.5%. Les turbulences dans le foyer permettent d’emmener les poussières minérales avec les gaz de combustion. Le décendrage se fait automatiquement via la sortie des condensats à l’égout. Enfin la Sunmachine comprend son propre système d’alimentation qui remplit la trémie de 80 litres automatiquement par aspiration depuis le silo. L’ensemble de l’unité est contenu dans un carter compact de 150 cm de haut, par 120 cm de large et 80 cm de profondeur et pèse environ 350 kg. Notons que l’appareil est assez bruyant (49-54 dB). Coté maintenance, le fabricant allemand a beaucoup travaillé à la fiabilisation de son produit et annonce un entretien du bloc moteur Stirling toutes les 80 000 heures. Cependant le brûleur, comme celui de toute chaudière, doit être nettoyé toutes les 4000 heures de fonctionnement.
Et la rentabilité ? Tout dépend des tarifs de rachat de l’électricité pour la microcogénération. Le 29 avril 2007, le Ministère de l’économie, des finances et de l’industrie et le ministre délégué à l’industrie ont rédigé une nouvelle proposition pour le tarif d’achat de l’électricité produit à partir de biomasse. Le tarif serait de 8.3 cts/kWh pour un système à granulé et de 11.3 cts/kWh pour un système à plaquettes. En Allemagne la microcogénération bois peut vendre le kWh entre 15 et 21 cts. Pour le crédit d’impôt, le texte 24 du J.O n° 38 du 15 février 2005 page 2534 indique que les systèmes de fourniture d’électricité à partir de l’énergie éolienne, hydraulique ou de biomasse bénéficient du crédit d’impôts de 50%. Par ailleurs le constructeur allemand est en train de faire certifier la Sunmachine comme chaudière à la norme NF 303.5, nécessaire aux chaudières bois bénéficiant du crédit d’impôt.
Nous avons calculé qu’en France dans une grosse maison,consommant 6 tonnes de granulés pour le chauffage, et bénéficiant de 8000 euros de crédit d’impôt (pour un couple), avec une production de 10 000 kWh en 4000 heures par an, à un prix du granulé de 200 euros/tonne, le surcoût de la Sunmachine par rapport aux meilleures chaudières à granulés du marché serait amorti en 34 ans ! Par contre avec un tarif de 20 cts, comme en Allemagne, l’investissement pour la production électrique serait amortie en 8 ans et demi. Rappelons qu’en France l’électricité photovoltaïque est rachetée entre 30 et 55 cts/kWh.
La technologie est prête, il faut maintenant un effort politique pour soutenir la micro-cogénération. Il existe 6 autres produits en micro-cogénération bois en cours de développement ou de commercialisation : nous en ferons un dossier spécial dans un prochain numéro.
JHDC
Novair
Spires
Serva
CMMP
Recalor
Aurastock
