La Maison Econome en Energie
I. Le plan de la maison
- Forme de la maison
- Organisation de la maison
- Les ouvertures
- Configuration du terrain
II. L'isolation
- Les différents modes de transmissions de chaleur
- Pourquoi un matériau est-il un bon isolant?
- Quels matériaux choisir?
- Isolation par l'éxtérieur
III. L'éolien
- Quels types?
- Quel type choisir?
- Quel prix?
- Comment ça marche?
- Démarches administratives
- Aides financières
IV. Le photovoltaïque
- Histoire du photovoltaïque
- Quelle sorte de panneau ?
- Quelle production ?
- Comment ça marche?
- Quel prix?
- Démarches administratives
- Quelles conditions?
Plan de la maison
Le plan que notre maison aura est très important. On peut dès ce stade faire des économies d'énergie. Nous allons voir qu'en faisant attention à la forme de la maison et à la végétation des alentours notamment, nous pourrons déjà améliorer notre confort personnel journalier.
Forme de la maison
Comment la forme générale d'une maison peut-elle influencer les pertes d'énergie? C'est très simple. Vous devez savoir, comme le montre le schéma ci dessous , que les murs extérieurs de votre maison sont responsables de 20% minimum des pertes d'énergie. Donc nous pourrons réaliser des économies d'énergie en réduisant la surface de mur.
Maintenant, regardez cette maison de 100m² :
Cette forme très simpliste limite au maximum la surface de murs en contact avec l'air extérieur. Dans cet exemple, seuls 42 mètres de murs sont exposés aux froids hivernaux (et aux chaleurs estivales).
Examinons un projet plus complexe :
Cet exemple, toujours de 100m², compte pour sa part plus de 64 mètres de murs extérieurs, soit 52% de plus par rapport au premier projet ! Il vaut donc mieux construire une maison "compacte". D'ailleur on y gagnera pas seulement en terme d'énergie mais aussi en matériaux de construction. Moins notre maison aura de surface de murs, moins nous auront à dépenser en matériaux pour la construire comme par exemple la peinture ou la laine de verre. Même si les maisons « compactes » sont moins belles, elles reviennent donc moins chères et sont plus économiques à long terme.
Néanmoins nous pouvons remarquer que le forme de maison la plus « économique » reste la maison carrée. Dans notre cas, la maison " la plus économe naturellement" aura donc 40 m de murs extérieur. Nous allons le prouver par une équation :
=> On va poser xy=100 qui reprèsente la surface de mur avec x la longueur et y la largeur de la maison. Donc y=100/x
Le périmètre de la maison sera définit par : 2x+2y
or 2x +2y = 2x + 200/x car y=100/x
On pose f(x)=2x + 200/x
Calculons la dérivée de f(x) pour ensuite faire le tableau de variation afin de connaitre la valeur minimale du périmètre.
=> f'(x)=2 - 200/x²
On constate que la valeur minimale est 40 ce qui reprèsente le périmètre minimal d'une maison de 100m² soit une maison carrée.
Le soleil, en hiver, va venir frapper la maison sur sa face Sud-Est le matin, plein Sud en milieu de journée et Sud-Ouest le soir. La façade Sud de votre maison sera donc plus chaude que la façade Nord, toujours à l'ombre. Les pièces situées au Sud de votre maison seront donc plus faciles à chauffer naturellement que les pièces du Nord. Cette constatation doit guider l'implantation de vos pièces, pour ainsi faire des économies.
- salon
- salle à manger
- cuisine
- chambres
Comme nous l'avons dit plus haut,les pièces au Nord seront les plus froides ... il est alors conseillé d'y placer les pièces où vous passerez le moins de temps et/ou devant rester fraiches, pour ainsi ne pas gaspiller de l'énergie (en bleu sur l'illustration ci-dessus) :
- WC
- salle de bain
- cellier
- garage
- buanderie
Le bureau peut aussi être placé au Nord, mais dans ce cas, non seulement pour une raison de confort mais aussi car l'ordinateur dégage un peu de chaleur qui chauffera la pièce pour avoir une température convenable.
Les pièces au Nord joueront par ailleurs un autre rôle : celui de zone "tampon". En d'autres termes, elles serviront de "super isolant", séparant les pièces de vie du froid du Nord. Ainsi, le froid pénètrera moins dans les pièces au sud car il faudra d'abord qu'il passe l'isolation des pièces au Nord puis les pièces elles même.
La disposition Est-Ouest est plus "ouverte" au goût de chacun. Certains aimeront avoir les chambres à l'Est pour avoir plus de fraicheur l'été et une bonne luminosité au réveil.
A noter que certains logiciels d'architecture vous permettront de tester votre maison suivant les saisons pour ainsi connaitre la meilleure position des pièces de votre maison actuelle ou votre future maison.
Techniquement, une ouverture (fenêtre, baie-vitrée, etc) est moins performante sur le plan de l'isolation thermique qu'un mur extérieur classique. Elle laisse sortir la chaleur de la maison. Dans ce cas, tout le monde se dit qu'il faut un minimum d'ouverture dans sa maison. Mais là encore, c'est bien plus complexe que ce que l'on croit. On va donc "découper" le problème en deux parties, le Nord et le Sud.
Au Nord :
Le froid arrive du Nord, on devrait donc y placer le moins d'ouvertures possible, et c'est d'ailleurs ce qu'on va faire pour limiter les pertes énergétiques (çela tombe bien, les WC, salle de bain, cellier n'ont pas besoin de grandes baies vitrées !). Vos pièces seront alors mieux isolées du froid et votre maison ne gaspillera pas d'énergie.
Au Sud :
Au Sud on trouve le soleil, source de chaleur. En hiver lorsqu'il fait froid et que le soleil est "rasant" on aime tous se sentir au chaud dans sa maison. Pour gagner en chaleur, on va tenter de placer le plus d'ouvertures possible comme ça les rayons de soleil vont pénétrer dans la maison et apporter leur chaleur. Ainsi, il est conseillé de favoriser les grandes fenêtres et baies vitrées performantes au Sud.
De façon générale, imaginez qu'une baie vitrée au sud peut remplacer un radiateur ... tandis que la même au Nord aura besoin d'un radiateur pour compenser .
Résumons : Pour apporter de la chaleur en hiver, nous allons privilègier les ouvertures au sud ainsi les rayons du soleil vont y pénétrer et réchauffer les pièces. Mais là encore tout n'est pas si simple. Bien sûr, nos pièces seront chaudes en hiver, mais qu'en sera-t-il en été ? Certaines personnes peuvent croire que l'on aura trop chaud dans son salon ! Mais rassurez vous, il existe plusieurs moyens de se protéger du soleil en été.
En effet, si le soleil est rasant l'hiver, il est beaucoup plus haut dans le ciel en été, pour notre plus grand bonheur : il sera plus facile à masquer. Démonstration en image avec l'ombre d'un soleil d'hiver :
- auvent
- store
- avant-toit (la partie du toit qui dépasse du mur)
- pergola
- tonnelle
- la végétation (nous en reparlerons plus tard)
Le store offre l'avantage de pouvoir être rangé à tout moment, mais l'inconvénient d'être sensible au vent.
La façon dont vous allez travailler le jardin peut vous aider à améliorer l'isolation et le confort de votre maison et ainsi économiser en chauffage.
Votre maison est très certainement soumise à des vents dominants. Ceux-ci apporteront du froid et il est conseillé de s'en protéger. Le meilleur moyen pour y parvenir est de placer sa maison à l'abri d'un massif d'arbres, si possible persistants. On peut même y placer des arbres fruitiers qui nous protègerons des vents et en plus nous apporterons des fruits chaque année. Ainsi les vents seront bloqués par la végétation et ne parviendront pas jusqu'à votre maison et vos murs en seront protégés.
Il en est de même pour le soleil : un arbre bien placé et caduque ( qui perd ses feuilles en hiver) peut protéger du soleil. Ce type de végétation est assez adaptée. En hiver, elle va laisser passer les rayons du soleil et ainsi laisser passer la chaleur ce qui réchauffera nos pièces. Et en été, avec son feuillage, elle va "couper" les rayons du soleil qui ainsi ne pénétreront pas dans notre maison qui aura donc une température agréable. Ainsi il ne fera ni trop chaud en été, ni trop froid en hiver.
Résultat final :
En France, la performance énergétique moyenne dépasse 200kWh/m2.an, avec de fortes variations suivant le type de logement (appartement,maison individuelle, HLM), la date de la construction et la zone climatique.
Isolation
Une bonne isolation est le meilleur moyen statique de faire de substantielles économies d’énergie tout en maintenant un bon niveau de confort et une protection efficace contre le bruit.
La première réglementation thermique date de 1974 et rend obligatoires les isolations en ce domaine. Les réglementations successives (1978, 1982, 1988 et 2001) ont permis de réduire
considérablement les dépenses énergétiques des logements.
Les logements récents construits suivant les règles en vigueur (absence de ponts thermiques, ventilation maîtrisée, équipements performants...) consomment beaucoup moins que la moyenne du parc, qui est essentiellement ancien.
Il représente 87 % de la consommation d’énergie globale dans les logements anciens et seulement 30 % dans les logements les plus performants.
L’intégration d’un système photovoltaïque intégré ou à l’extérieur du logement peut compenser au moins partiellement la consommation d’électricité spécifique. Reste le problème du coût et de l'approvisionnement. Certains pays comme l'Allemagne proposent de très bons prix, d'autres sont plus en retard.
Principales pertes de chaleur d'une maison non-isolé : Toiture : 30%, air renouvelé:20%, murs:25%,sols:7%, vitres : 13%, ponts thermiques : 5%.
La conduction
Transmission de température selon la loi de Fournier, entre deux régions d’un même milieu ou entre deux milieux en contact, sans déplacement de matière. C’est l’agitation thermique qui se transmet de proche en proche, comme une onde ; une molécule ou un atome, cède une partie de son énergie cinétique à son voisin, et la vibration de l’atome se ralentit au profit de la vibration du voisin.
La convection
La chaleur est transportée, ou conduite, par un fluide de type liquide ou gazeux. Le chauffage par radiateur ou par le sol relève de ce principe. La couche d’air en contact avec la source de chaleur, du fait de la dilatation thermique, devient plus légère (relativement) et engendre une circulation d’air dans la maison.
Le rayonnement
La chaleur est irradiée par un transfert d’énergie sous forme d’ondes ou de particules, qui peut se produire de façon électro-magnétique(infrarouge) ou par désintégration (radioactivité). Le meilleur exemple de rayonnement est celui du soleil dans l’espace et notamment vers la Terre.
L’efficacité d’un matériau à être un bon isolant est caractérisée par son coefficient de conductivité thermique. L’air est un des meilleurs isolants, donc un matériau contenant beaucoup d’air (polystyrène expansé, ouate de cellulose…) est performant. Bien sur, la mise en œuvre de l’isolant, doit respecter des critères d’étanchéité, pour éviter les ponts thermiques.
Tableau comparatif d’isolation des principaux matériaux
(classés par ordre décroissant d'efficacité, plus le coefficient est petit, plus le matériaux sera isolant)
Isolant | Coefficient conductivité thermique (W/m-1.K-1) |
Air | 0.024 |
Polyuréthane | 0,025 |
Polystyrène expansé | 0,038 |
Polystyrène extrudé | 0,03 |
Laine de mouton | 0,032 |
Lin | 0,037 |
Verre cellulaire | 0,035 à 0,048 |
Liège | 0,04 |
Chanvre en rouleau | 0,04 |
Laine de coton | 0,04 |
La cellulose | 0,04 |
La laine de bois | 0,04 |
Laine de verre ou de roche (rouleau ou plaques) | 0,04 |
Laine de verre ou de roche (flocons) | 0,045 |
Chanvre en vrac | 0,048 |
Perlite | 0,06 |
Vermiculite | 0,058 à 0,065 |
Bois | 0,15 |
Béton cellulaire | 0,17 |
Acier doux | 46 |
La conductivité thermique (en W/m-1.K-1) est une grandeur physique caractérisant le comportement des matériaux lors du transfert par conduction. Cette constante apparaît par exemple dans la Loi de Fourier. Elle représente la quantité de chaleur transférée par unité de surface et par une unité de temps
La conductivité dépend principalementde:
•La nature dumatériau,
•La température.
•D’autres paramètres comme l’humidité, la pressioninterviennent également.
La résistance thermique est un autre indicateur est la résistance thermique, elle est notée R. Elle exprime la capacité d'un matériau à résister au froid et au chaud. Plus le R est élevé, plus le produit est isolant.
L’isolation des combles sera le point de départ de votre maison. En effet, les toits représentent les zones les plus importantes en termes de déperdition de chaleur (environ 30% des pertes) car l’air chaud, plus léger que l’air froid, monte et reste sous les toits. Conserver la chaleur sera donc le point de départ d’une réelle économie.
Les corps conduisent la chaleur de façon très différente. Plus un corps est conducteur, moins il constituera un bon isolant pour les murs, les planchers etc.
Quelques exemples :
Ouate de cellulose
La fibre de cellulose est un produit 100 % naturel, qui ne pollue pas, et qui n’est ni irritant ni toxique. Elle permet d’économiser aumoins 25 % d’énergie par rapport à la laine de verre.
Une très bonne isolation
Une maison isolée avec de la ouate de cellulose est, en hiver, plus chaude de 4 °C après une période de 9 h sans chauffage et possède en été une capacité thermique 8 fois supérieure, évitant ainsi les surchauffes estivales. Elle respire, absorbe, protège des bruits et retarde les incendies.On l’utilise pour l’isolation des murs et des entre-toits. Elle recouvre 100 % de l’espace disponible dans le mur en épousant parfaitement les éléments de la structure. Cet isolant continu, sans joint, assure une parfaite isolation et une grande étanchéité tout en présentant une excellente insonorisation.La ouate de cellulose est aussi employée pour l’isolation phonique des cloisons intérieures légères et des plafonds.
La pose
La mise en œuvre se fait le plus souvent à l’aide d’une machine à souffler, ce qui est rapide, aisé, et garantit un résultat optimal même dans les combles difficilement accessibles. Lors de l’isolation de murs, la cellulose est injectée sous pression afin de remplir les cavités des matériaux creux et de combler tous les vides. On la pressurise jusqu’à ce qu’elle atteigne la densité nécessaire à sa stabilité. En pratiquant la pose en continu sur toute la surface, on élimine les ponts thermiques.
Le prix
Moins de 15€/m² en7 cm d’épaisseur. Pour comparaison, la laine de verre est à , avec une épaisseur équivalente à quelques millimètres,29€./m²
La cellulose est indéniablement le matériau qui présente actuellement le meilleur rapport isolation/écologie/innocuité/coût !
coût !
La laine de verre
L'isolant le plus connu
La laine de verre fait partie avec la laine de roche des matériaux d'isolation minérale.La laine de verre est composée de silice extrudée, sa fabrication s'effectue par fusion et fibrage de sable, de minéral, calcin ou verre recyclé. Les caractéristiques cristallines et vitreuses de la silice conférent une stabilité moléculaire, les fibres sont très solides.
Avantages
• Excellent matériau d'isolation
• Adaptation parfaite à toutes les parties à isoler
• Grâce à sa porosité et à son élasticité, la laine de verre réduit la transmission des bruits aériens et des chocs extérieurs
• Correction des sons qui proviennent de l'intérieur des locaux
• La laine de verre est naturellement incombustible
Inconvénients
• La laine de verre a un caractère irritant, elles n'offrent pas le confort des isolants écologiques (chanvre, laine de mouton...) notamment au moment de la pose et du recyclage.
• Port d'un masque et de gants pendant la manipulation
Le prix
Il faut compter 29€/m² en 7cm d'épaisseur.
Un des premiers isolants
Le torchis, dont sont constitués depuis des millénaires les maisons dans certains pays soumis à de fortes différences thermiques, est en train d’être redécouvert comme isolant intérieur ou extérieur. Il constitue un des meilleurs matériaux isolants et imperméables.
Le torchis de remplissage est un « mortier » fait d’un mélange d’argile et de paille d’avoine ou de foin coupé auquel on ajoute quelquefois des paillettes de lin.
La pose
On peut l’appliquer de deux manières :
En colombage (remplissage entre les pans de bois)
Mettre une couche de 1 à 2 cm de torchis additionné de chaux grasse sur le lattis extérieur. Quand cette couche est encore humide, remplir le vide entre les poteaux avec le torchis brut. Le lattis intérieur, monté à mesure du remplissage, sert à maintenir la terre et ferme la cage.
En enduit
Dans les maisons de paille à ossature bois, par exemple.
Cet enduit de finissage est composé d’argile et de chaux grasse mélangées à de l’étoupe (déchets de sacs de jute) ou à de la bourre(poil de vache). Pour le protéger et assurer l’étanchéité, on prépare un seau de badigeon au lait de chaux qu’on étale au balai sur la dernière couche de torchis.
Avantages
• Coût négligeable,
• Mise en œuvre facile
• Non toxicité
• Isolant thermique et phonique bien supérieur à la brique et au parpaing
• Entretien facile (un coup de badigeon au lait de chaux)
• Valorisant : les maisons traditionnelles sont de plus en plus recherchées
• Complètement écologique.
L’isolation par l’extérieur est souvent une meilleure solution que l’isolation intérieure. Elle permet, à épaisseur d’isolation égale, de diviser par 2 à 3 les pertes de chaleur et de conserver pendant l’été, en diminuant les transferts de chaleur, la fraîcheur de la nuit dans la maison. Sa mise en œuvre, plus facile, la rend aussi moins onéreuse.
Avantages
• Suppression des ponts thermiques des dalles de plancher,des murs de refend et autres cloisons ;
• Meilleur confort thermique (les murs conducteurs thermiques absorbent puis restituent la chaleur rayonnée par les occupants des lieux)
• Possibilité de maintenir un aspect rustique et traditionnel aux murs intérieurs (pierres apparentes, briques, colombages…)
• Pas de gel, pas de fissures sur les façades.
Inconvénients
• coût un peu plus élevé à résistance thermique égale (mais qui
s’amortit en 2 ans environ sur les économies du chauffage, et
sur un gain de confort difficile à chiffrer !),
Qu’elle que soit la solution qui a votre préférence, sachez qu’il s’agit de systèmes relativement simples à la pose mais, revers de la médaille, particulièrement onéreux : entre 50 et 75 euros/m², alors que les prix de l’isolation intérieure sont généralement compris entre 20 et 40euros/m².
En effet, l’isolation par l’extérieur modifie complètementl’aspect extérieur du bâtiment, difficile à appliquer donc en rénovation sur du bâti particulièrement ancien.
Eolienne (aérogénérateur)
Il existe deux types d’éoliennes, et on peut dire aujourd'hui, que toutes les formes ont été tentées à ce niveau là, et ont été très souvent au seul stade du prototype. Il existe donc deux types d'éolliennes commercialisées pour particuliers :
Les éoliennes à axe vertical :
Comme son nom l’indique, les pales de l’éolienne verticale tournent autour d’une tige positionnée verticalement. Sa plus grande force est de pouvoir capter les vents faibles voir très faibles. Ce type d’éolienne n’a donc pas besoin de rafales ou de vents puissants, voir violents, pour fonctionner. Elle n'a pas besoin non plus de s'orienter pour capter le vent car elle le capte n'importe d'où il vient. Elle demande aussi beaucoup moins d'espace que les éoliennes à axe horizontal. Ces avantages permettent à l’éolienne à axe vertical d’être installée près de bâtiments ou même sur les toits en ville. Cependant, l’éolienne verticale produit moins d’électricité que l’éolienne horizontale (au maximum 10 kWh) mais, en ajoutant un démultiplicateur de vitesse, ce défaut peu être réduit. D’autre part, plusieurs types différents d'éolienne vertical existent et on peut dire aujourd'hui que l'on a tout essayé, mais bien souvent, nous nous sommes restreint au stade du prototype en cause le manque de rentabilité ou de fonctionnabilité dans des conditions réelles. Chacun des types a un temps de démarrage différent, car le poids des rotors peut peser sur l’axe, et provoque des frottements.Elle est facile à fabriquer et peut donc être construite par un "bricoleur amateur."
Les éoliennes à axe horizontal :
Les éoliennes horizontales pour particulier sont actuellement les machines les plus répandues étant donné leur rendement supérieur à celui de tout autre type d’aérogénérateur (comme les éoliennes vertical par exemple ) . Ce type d’éolienne fonctionne globalement selon le même principe que les éoliennes de grandes capacités que l’on peut voir dans les parcs éoliens. Le plus souvent, l’éolienne domestique à axe horizontal capte le vent (de face ou de dos selon le modèle) grâce à des pales assemblées en hélice. Celles-ci tournent autour d’un mât placé horizontalement par rapport au sol. Le générateur qui est actionné par la rotation de l’hélice est situé en haut de l’éolienne. L’hélice est constituée de deux ou trois pales. La deuxième solution étant la plus privilégiée, car elle offre de meilleures performances. L'avantage principal de ce type d’éolienne est son rendement. Elle capte au maximum son énergie, car elle s’oriente d’elle-même pour s’adapter à la direction du vent. Moins résistante aux vents forts que l’éolienne verticale, l’éolienne horizontale doit être renforcée. Dans les régions où le risque de vents violents existe, on a recours à des mâts haubanés (l’ancrage est renforcé), et on installe un frein au niveau du rotor, pour éviter les dégradations de l'éolienne.
Quel type choisir?
L’éolienne à axe vertical, on l'utilise généralement dans les zones de vents fort car elle est très résistante par rapport à l'éolienne à axe horizontal, par contre elle produit moins ce qui fait que l'acheteur n'est pas très emballé par cette offre..
L’éolienne à axe horizontal , ce modèle d’éolienne pour particulier est le plus rentable et le plus répandu. Ce modèle ne résiste pas au vent fort, il est donc adapté dans les zones ventées sans turbulences, mais il produit plus que l'éolienne à axe vertical.
Quel prix?
Le coût des éoliennes domestiques ainsi que de son installation tourne entre 10.000 et 40.000 euros. Il dépend du type d’éolienne (verticale ou horizontale), de son fabricant et des caractéristiques de votre terrain. Il est de toutes façons préférable de demander à un professionnel de faire un devis (gratuitement) afin qu’il étudie les possibilités du terrain concerné et qu’il estime la rentabilité. Le coût du raccordement au réseau électrique (EDF par exemple) varie entre 1000 et 3000 euros et le prix de rachat de l’électricité par EDF est de « 0.08 cts » d’euros/ kWh éolien. Alors que EDF nous vend son électricité à environ 0.15cts/kWh, il vaut mieux dans ce cas consommer sa propre énergie et revendre le surplus.Les éoliennes de moins de 10.000 euros existent mais elles ne sont généralement pas de bonne qualité et dans la mesure où c’est un investissement à long terme, il est préférable d’utiliser une éolienne résistante.
Pour produire de l'électricité, une éolienne domestique utilise le vent. Celui-ci entraîne des rotors placés en haut d'un mât. En tournant, ces pales actionnent un générateur. Dès lors, l'éolienne produit de l'électricité. Pour créer son électricité, l'éolienne utilise le système de dynamo. L'électricité produite est du courant alternatif, le même que celui qui est utilisé dans votre maison. Les modèles d'éoliennes domestiques sont adaptés aux particuliers. Elles produisent entre 100 W et 20 kW, selon le modèle. Pour fonctionner, elles ont besoin d'un vent compris entre 10 et 90 km/h. Les professionnels considèrent qu'un vent de 20 km/h est un minimum pour une production optimale.
Vous n'utilisez pas toujours l'électricité au moment exact où elle est produite par votre éolienne domestique. Vous devez donc pouvoir la stocker pour l'utiliser dès que vous en avez besoin.
Pour ce faire, l'éolienne est reliée à des batteries. Ces dernières peuvent seulement stocker et redistribuer du courant continu.
Un onduleur est installé après les batteries et avant votre maison pour transformer le courant continu en courant alternatif.
L'aérogénérateur utilise le principe d'induction électromagnétique pour produire de l'électricité. Le rotor (entraîné par le vent) entraine l'arbre principal, celui-ci tourne a une vitesse assez basse mais avec beaucoup de force. Le multiplicateur modifie la grande force de rotation délivrée par l'arbre principal en une force beaucoup plus faible mais avec une vitesse de rotation plus importante. Cette force est ensuite transmise à la génératrice à travers l'arbre rapide pour passer d'une énergie mécanique à une énergie électrique.
Production électrique suivant la vitesse du vent:
Lorsque la vitesse du vent est de 25m.s-1, l'éolienne est arrêtée par mesure de sécurité, mais çela ne se produit que très rarement.
Démarches administratives
Pour avoir le droit d'installer une éolienne domestique, les démarches à réaliser auprès de votre mairie dépendent de la taille de votre aérogénérateur:
si l'éolienne mesure 12 mètres de haut et plus: l'obtention préalable d'un permis de construire est obligatoire.
si l'éolienne mesure moins de 12 mètres de haut: vous devez déposer une déclaration préalable de travaux avant d'amorcer le chantier d'installation.
1) crédit d'impôt :
En achetant et en faisant installer une éolienne domestique par un professionnel, vous pouvez bénéficier d'un crédit d'impôt de 50%.
Attention, cette aide couvre seulement l'achat du matériel. Les frais de pose ne sont pas concernés par cette remise.
En plus du recours obligatoire à un professionnel pour l'achat et la pose (ou la construction), l'éolienne doit alimenter votre résidence principale, pour pouvoir ouvrir droit au crédit d'impôt.
Le bénéfice du crédit d'impôt est plafonné à :
8 000€ pour une personne seule,
16 000€ pour un couple.
Vous bénéficiez d'une majoration du plafond de 400€ pour chaque personne à charge.
Vous bénéficiez d'une TVA à 5,5 % pour l'achat du matériel et pour la rémunération de la main-d'œuvre.
Là encore, certains critères doivent être respectés pour que cette aide soit appliquée. Comme pour le crédit d'impôt, le recours à un professionnel est obligatoire, ainsi que le raccordement à la résidence principale.
De plus, c'est la même entreprise qui doit fournir le matériel et effectuer la pose.
3) Subvention pour zone d'électrification isolée
Vous pouvez recevoir une subvention pour l'installation d'une éolienne domestique si votre maison, qu'elle soit résidence principale ou secondaire, n'est pas reliée au réseau électrique classique. Cette subvention couvre jusqu'à:
95% de votre investissement si vous êtes en zone rurale,
70% de votre investissement si vous êtes en zone urbaine.
Pour l'obtenir, adressez-vous à l'ADEME ou au Fonds d'amortissement des charges d'électrification (FACE).
Les éoliennes sont pour l'instant une histoire de passionnés et de personnes convaincues de son fonctionnement et de son rendement. Il existe aujourd'hui plusieurs diffèrences entre l'éolien domestique et le photovoltaïque; "le petit éolien" ne bénéficie pas d'un tarif de vente adapté de ces kilowattheures et EDF n'est pas obligé d'acheter l'électricité produite. Il faut en plus que l'éolienne soit construite dans une zone de développement de l'éolien ( ZDE) pour que EDF puisse acheter l'électricité. EDF reprend l'électricité produite par éolienne au prix de 0.08euro/kWh, les professionnels estiment que le prix devrait monter autour de 0.15 à0.30euro/kWh pour le l'éolien vienne concurencer un peu le photovoltaïque. Aujourd'hui, investire dans l'éolien n'est pas encore assez rentable par rapport au photovoltaïque. Mieux vaut attendre que les technologies évoluent.
Énergie photovoltaïque
L’énergie solaire photovoltaïque est une énergie produite à partir du rayonnement solaire qui fait partie des énergies renouvelables. La cellule photovoltaïque est un composant électronique qui est la base des installations produisant cette énergie. Cette installation produit de l'électricité qui peut être consommée sur place ou alimenter un réseau de distribution.
Effet Photovoltaïque
Découvert en 1839 par Alexandre Edmond Becquerel, l'effet photovoltaïque permet la transformation de l'énergie lumineuse en électricité. En 1905, Albert Einstein publie un article sur le potentiel de production d'électricité à partir de la lumière du soleil. Ce document explore l'effet photovoltaïque, technologie sur laquelle est fondée le panneau solaire. Les premières applications ont lieu dès les années 60 avec l'équipement de satellites spatiaux (L'énergie solaire est parfaite car c'est une source d'énergie constante pour les satellites en orbite). L'industrie spatiale mis beaucoup de fonds dans le développement des panneaux solaires. C'était la première utilisation importante de la technologie solaire.
Puis à partir de 1970, les premières utilisations terrestres ont concerné l'électrification des sites isolés.
Panneaux photovoltaïques
En 1913, William Coblentz a posé le premier brevet pour une cellule solaire, mais il ne pourra jamais la faire fonctionner. En 1916, Robert Millikan a été le premier à produire de l'électricité avec une cellule solaire. Pendant les quarante années suivantes, personne ne fit beaucoup de progrès en énergie solaire car les cellules photovoltaïques avaient un trop mauvais rendement pour transformer la lumière du soleil en énergie.
Le premier panneau solaire a été construit en 1954 par les laboratoires Bell. Il a été appelé batterie solaire mais c'était juste un effet d'annonce car il était trop coûteux à produire. Grâce à l'espace, les panneaux solaires ont prouvé leur fiabilité.
L'énergie solaire a eu un second élan au cours de la crise de l'énergie dans les années 1970. Quand le prix du pétrole a augmenté de façon spectaculaire, les panneaux solaires photovoltaïques ont commencé à être utilisé pour la première fois dans les maisons. Depuis les panneaux solaires se sont développés lentement.
L'énergie solaire est de nouveau en pleine essor car on prévoit une pénurie de pétrole prochaine, on se préoccupe du réchauffement de la planète et les prix de l'énergie n'ont jamais été aussi hauts.
Les panneaux photovoltaïques sont faits majoritairement en silicium, qui est un matériaux semi-conducteur, ce qui est essentiel pour l'effet photovltaïque. La robustesse des panneaux photovoltaïques et l'absence de pièces en mouvement fait que la durée de vie est très grande (>20ans).
Il existe plusieurs techniques de modules solaires photovoltaïques :
• Les modules solaires monocristallins : ils possèdent un meilleur rendement au m², et sont essentiellement utilisés lorsque les espaces sont restreints. Le coût, plus élevé que celui d'une autre installation de même puissance, contrarie le développement de cette technique.
• Les modules solaires multicristallins : actuellement c'est le meilleur rapport qualité/prix et les plus utilisés. Ils ont un bon rendement et une bonne durée de vie (plus de 35 ans), et peuvent être fabriqués à partir de déchets de l'électronique.
• Les modules solaires amorphes : ces modules auront un bon avenir car ils peuvent être souples et ont une meilleure production par faible lumière. Le silicium amorphe possède un rendement divisé par deux par rapport à celui du cristallin, ce qui nécessite plus de surface pour la même puissance installée. Toutefois, le prix au m² installé est plus faible que pour des panneaux solaires composés de cellules
Au cours d'une journée, même sans nuage, la production électrique du panneau varie en permanence en fonction de la position du soleil et n'est à son maximum que pendant un bref passage au plein midi.C'est l'un des plus forts potentiels de production d'électricité propre pour l'habitat. La production journalière est d'environ 10kWh et 1 m² de panneaux exposés en plein soleil reçoivent 1 kW (1 000 watts).
Par exemple, pour une installation domestique de 3 kW produisant 3 000 kWh/an, et ayant coûté 6 €/W, le kWh coûte 58 centimes ; le prix descend à 40 centimes si on obtient 4 500 kWh/an (zone bien ensoleillée, comme en Corse par exemple) et monte à 72 centimes si la production n'est que 2 500 kWh/an (zone moins ensoleillée : nord de la France, Belgique).
Les panneaux de cellules photovoltaïques captent les rayons du soleil et les transforment en énergie électrique.
L'électricité produite par ces panneaux arrive à un contrôleur de charge, dont la fonction est de gérer l'entrée et la sortie d'énergie.
Comme la production d'électricité est directement liée à l'intensité de la lumière solaire on utilise la plupart du temps une batterie d'accumulateurs qui sera chargée pendant la journée et servira de tampon .Ces accumulateurs stockent l'énergie produite, assurent l'autonomie électrique de nombreux sites (hors chauffage et eau chaude) et sécurisent les usages sensibles (micro-informatique) = pas de coupures.
L'onduleur transforme le courant continu en électricité compatible avec les usages communs.(230V, 50Hz).
Le réseau électrique doit tout de même être relié à un système extérieur ( EDF) pour parvenir aux besoins énergétiques en cas de dysfonctionnement des panneaux solaires ou dans le cas où ils n'ont pas produit assez lors de la journée.
Explication technique
Dans un semi-conducteur exposé à la lumière, un photon d'énergie suffisante arrache un électron, créant au passage un «trou ». Normalement, l'électron trouve rapidement un trou pour se replacer, et l'énergie apportée par le photon est ainsi dissipée. Le principe d'une cellule photovoltaïque est de forcer les électrons et les trous à se diriger chacun vers une face opposée du matériau au lieu de se recombiner simplement en son sein : ainsi, il apparaîtra une différence de potentiel et donc une tension entre les deux faces, comme dans une pile. Cela s'appelle la jonction PN, N étant le couche possédant le plus d'électron ( N pour négatif), et P celle qui en possède le moins( P pour négatif).
Schéma d'une plaque de silicium
Il faut environ 1,5 m² par personne sachant que 1m²=1000€.
Le prix est compensé en moins de 2 ans. Des aides financières d'environ 900€ sont possibles.
Il est aussi possible de revendre l'électricité produite à EDF, à un prix environ de 50 centimes le KW/h.
Attention, à compter du 1er Janvier 2012, et au 1er Janvier de chaque année suivante, les tarifs d’achat seront réduit de 10% par rapport au tarif de l’année précédente.
Les démarches administratives sont nécessaire pour l’obtention de deux contrats :
Contrat de raccordement : Il permet d’injecter de la production photovoltaïque sur le réseau.
Contrat d'achat : C’est grâce à ce contrat qu’EDF ou les régies locales, peuvent vous acheter l’électricité produite aux tarifs actuellement en vigueur.
Il faut évaluer la production photovoltaïque annuelle, la surface disponible, l'ensoleillement, l'orientation, l'azimut, la puissance des capteurs et le taux de couverture électrique, avant de poser les panneaux solaires à votre domicile.
Conclusion
En conclusion, nous pouvons dire que la création d'une maison économe en énergie requiert une grosse préparation, il faut bien établir les plans selon le site choisi et bien l'isoler pour éviter d'énormes dépenses énergétiques, et surtout faire des prévisions au niveau financier pour ne pas être dans l'incapacité de finaliser les travaux. Nous avons pu voir aussi que l'éolien n'était pas un moyen rentable pour la production d'électricité à la maison et que les panneaux solaires sont bien plus adaptés.
Nous remercions les professeurs qui nous ont accompagnés pour l'élaboration de ce TPE, ainsi que notre documentaliste qui nous a aidé à perfectionner nos méthodes de recherches, pour parvenir à trouver des informations se trouvant dans un domaine bien particulier.
http://f5zv.pagesperso-orange.fr/RADIO/RM/RM23/RM23D/RM23D06.html
http://www.wikipédia.com
http://f5zv.pagesperso-orange.fr/RADIO/RM/RM27/RM27c01.html
http://www.energies-solaires.org/index.php/histoire-panneaux-solaires
Paul de Haut Chauffage, isolation et ventilation écologiques, Eyrolles
http://www.plans-maisons.com/image/1-0-1-plan-carre.png
http://www.alertes-meteo.com/maison-ecolo/maison-ecologique.jpg
http://www.hellopro.fr/images/produit-2/9/2/5/eolienne-domestique-1k-w-a-10-kw-116529.jpg
http://groupesbc.11vm-serv.net/tpe2/articles/img/eole3.PNG
http://www.linternaute.com/science/environnement/dossiers/06/0601-maison-econome/pertes-energie.jpg
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