En annonçant officiellement, vendredi 16 juin 2017, sa volonté de commercialiser dans l’avenir son modèle de pile à combustible pour particuliers en Europe, le groupe japonais Panasonic a relancé d’une certaine manière, l’espoir d’une micro-cogénération énergétique responsable et applicable à l’échelle d’une maison individuelle. Très développés au Japon, ces systèmes de piles à combustible proposent d’alimenter votre logement en chaleur, eau chaude et électricité, tout en réduisant votre facture et votre empreinte carbone. Un système de prime abord idyllique, mais dont le coût constitue toujours un frein majeur à son développement en Europe.

La micro-cogénération : une production combinée à domicile

Procédé permettant la production combinée d’électricité et de chaleur, la cogénération énergétique est aujourd’hui largement utilisée dans les installations de grande puissance (de l’ordre du MW). Certaines centrales de production d’électricité par exemple, exploitent la chaleur fabriquée lors du processus de production afin d’alimenter les réseaux de chauffage urbains environnants. Appliqués à l’échelle d’un logement, les systèmes de micro-cogénération répondent aux mêmes caractéristiques et proposent de fournir simultanément le chauffage, l’eau chaude et l’électricité à une habitation. Si plusieurs dispositifs existent déjà (moteur à gaz ou Stirling), les piles à combustible sont aujourd’hui le système le plus prometteur compte tenu des besoins énergétiques de demain.

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La pile à combustible constitue en effet une technologie d’autoproduction / autoconsommation d’énergie particulièrement adaptée aux habitations individuelles neuves ou rénovées et aux petites structures. Elle a un rôle essentiel à jouer dans la perspective des futurs labels de performance énergétique comme le Bepos (Bâtiment à énergie positive) et offre une solution “très haute efficacité énergétique” en accord avec les objectifs de transition énergétique.

Un système basé sur le principe de l’électrolyse inversée

Sur le plan technique, les piles à combustible fonctionnent sur le principe de l’électrolyse inversée, créant de l’électricité et de l’eau chaude à partir d’atomes d’hydrogène dont ont été extirpés des électrons. L’hydrogène est lui-même produit sur place à partir de gaz naturel. La chaleur induite lors de ce processus est ensuite récupérée via un échangeur pour participer au chauffage ainsi qu’à la production d’eau chaude sanitaire. La transformation directe de l’énergie chimique en énergie électrique, par la pile, élimine toute déperdition d’énergie et améliore ainsi le rendement énergétique global de la production de chaleur et d’électricité. Le module se distingue donc par un rendement électrique élevé compris généralement entre 35 et 50% (PCI) et un rendement global pouvant dépasser les 100%. A noter qu’un tel système est bien souvent associé à une chaudière à condensation gaz, à un ballon de stockage d’eau chaude et à un ballon de stockage d’énergie.

Avec une pile à combustible, la quantité d’électricité produite pour une habitation individuelle permet de couvrir la consommation électrique de base de la maison, c’est-à-dire la consommation permanente (appareils en veille, box internet, réfrigérateur), réduisant d’autant votre facture d’électricité. Cette technologie présente également l’avantage de simplifier les démarches administratives et de réduire les frais relatifs à la revente d’électricité car seule une convention d’exploitation avec le gestionnaire de réseau est demandée (Enedis en général). Il n’y a donc pas de contrat de rachat à établir, pas de second compteur à installer ni d’abonnement de production à payer.

Fonctionnant non pas par combustion comme c’est habituellement le cas pour créer de la chaleur, mais par réaction d’électrolyse, la pile à combustible est une technologie respectueuse de l’environnement, qui utilise le gaz naturel et l’air pour rejeter de la vapeur d’eau. Par rapport à la production séparée de chaleur et d’électricité, cette technologie d’avenir novatrice et écologique permet en effet d’économiser jusqu’à 40% d’énergie et 50% de CO2.

La réduction des coûts en question

Très en avance dans ce secteur, le Japon considère l’hydrogène comme un moyen d’atteindre l’indépendance énergétique. Plusieurs groupes nippons comme Panasonic, Toshiba ou Aisin Seiki, proposent des dispositifs de pile à combustible à la vente depuis plusieurs années et tentent d’en améliorer la compétitivité à des fins d’exportation. Panasonic par exemple, a déjà vendu 200.000 unités de ses modèles sur le marché intérieur et vise désormais l’Europe pour élargir sa base de clients. “Sur le marché japonais, nous avons vendu notre premier modèle en 2009, après dix ans de recherches”, a expliqué lors d’une conférence de presse donnée vendredi 16 juin 2017, Shinsuke Morita, un des responsables de la commercialisation de ces produits. “Mais les marchés étrangers, même s’ils sont potentiellement intéressants, posent des défis nouveaux”, a-t-il ajouté. En Allemagne par exemple, où le groupe a trouvé en la société Viessmann un partenaire industriel, les impuretés contenues dans le gaz compliquent la tâche et imposent des adaptations techniques.

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Dans l’Hexagone, cette technologie, relativement chère à l’achat, aura certainement du mal à trouver preneur dans l’immédiat. Le coût d’installation est élevé et s’avère difficile à rentabiliser dans un pays comme la France où l’électricité est très bon marché. Pour autant, quelques groupes spécialisés travaillent depuis plusieurs années sur l’optimisation des piles à combustible. La marque Vaillant par exemple, s’est associée au fournisseur GRDF dans le cadre du projet européen de recherche “ene.field”, destiné à démontrer la pertinence et la viabilité économique des piles à combustible pour particuliers. Un premier prototype a été inauguré dans la banlieue de Lille en 2015 et devrait permettre, en cas d’essais concluants, la commercialisation à grande échelle de piles à combustible en France d’ici 2019 ou 2020. “La France est aussi regardée par Panasonic, mais le coût de l’électricité y est très bas et les piles à combustible encore trop chères pour offrir une solution attractive, même si d’un autre côté se construisent dans l’Hexagone de nombreuses maisons individuelles qui pourraient potentiellement s’équiper”, détaille M. Morita. Le coût et la durée de vie (une douzaine d’années pour les modèles les plus récents) sont un autre frein. “Nous devons réduire les prix, qui sont actuellement de l’ordre du million de yens (8.000 euros)”, reconnaît le responsable.

Crédits photo : Vaillant -GRDF / Veissmann