L’Industrie électrique

Actualités Nouvelles et Actualités
Quand le soleil produit de l’électricité dans les bâtiments nets zéro


septembre 29, 2015
Par Eric Cloutier
L’édifice John-Molson School of Business de l’Université Concordia L’efficacité énergétique comporte divers aspects (dont l'électricité et l'énergie solaire) et plusieurs d’entre eux ont fait l’objet de présentations lors du 28e Congrès annuel de l’Association québécoise pour la maîtrise de l’énergie (AQME) tenu du 7 au 9 mai 2014 à Victoriaville

L’efficacité énergétique comporte divers aspects (dont l’électricité et l’énergie solaire) et plusieurs d’entre eux ont fait l’objet de présentations lors du 28e Congrès annuel de l’Association québécoise pour la maîtrise de l’énergie (AQME) tenu du 7 au 9 mai 2014 à Victoriaville, une ville qui a la réputation d’être «le berceau du développement durable».

 

Plusieurs des thématiques abordées lors des différentes conférences touchaient directement l’industrie de l’électricité, ce qui était le cas notamment des bâtiments à consommation énergétique nette zéro.

Yves Poissant, spécialiste et gestionnaire de projets – technologies photovoltaïques, intégration des énergies renouvelables et distribuées à CanmetÉNERGIE, une organisation de science et de technologie énergétiques au sein de Ressources Naturelles Canada (RNCan), a expliqué d’entrée de jeu que les principes de conception des bâtiments nets zéro tiennent compte, dès le départ, de la totalité d’un projet de construction, incluant les technologies à installer dans le futur bâtiment.

Advertisment

Ces principes reposent sur deux grandes phases, la première étant la réduction de la demande en énergie pour assurer une consommation énergétique plus efficace en tenant compte de la conception solaire passive du bâtiment, c’est-à-dire de l’orientation, la forme et le genre d’ouverture qu’aura l’immeuble, et de son enveloppe isolante et étanche, en l’occurrence les matériaux et le type de fenêtres mis en place.

«Dans cette étape, on essaie de réduire la demande en énergie en intégrant des appareils certifiés EnergyStar et de l’éclairage DEL», a mentionné M. Poissant.

La seconde phase consiste à combler les besoins restants avec des énergies renouvelables, soit le chauffage et l’électricité.

«Du côté du chauffage, on peut envisager l’utilisation d’une thermopompe à air ou une pompe géothermique. On peut aussi regarder la possibilité d’utiliser une solution solaire thermique, par le préchauffage de l’air ou le chauffage de l’eau chaude. Une fois que cela est fait, on peut combler le reste des besoins énergétiques avec de l’électricité renouvelable. En général, les gens ont recours à l’énergie solaire. Cependant, ils pourraient aussi utiliser l’énergie éolienne. Je n’ai toutefois pas encore vu de projets de bâtiments nets zéro utilisant de l’énergie éolienne», a-t-il ajouté.

«Au-delà de ça, ce qui est important, c’est le comportement des occupants. C’est un facteur qui peut augmenter ou diminuer la consommation énergétique de façon importante, soit jusqu’à 30 %. Si on laisse, par exemple, le chauffage fonctionner ou si on le met au sous-sol pendant qu’on n’occupe pas la pièce, tout ça aura un impact sur le bilan de la maison. Si on applique cette philosophie au cadre résidentiel, c’est-à-dire pour une maison conventionnelle de 1500 à 2000 pieds carrés et chauffée à l’électricité, on peut s’attendre à consommer environ 40 000 kW/h par année. La norme Novoclimat au Québec ou R2000 dans le reste du Canada diminue cela à 25 000 KW/h par année. Dans les années 1990, la SCHL (Société canadienne d’hypothèques et de logement) avait lancé un projet-pilote de ce qu’on appelle les maisons avancées pour diminuer la consommation énergétique à 14 000 kW/h par année grâce à une meilleure isolation d’une résidence. Dans les années 2000, la SCHL a lancé un programme encore plus ambitieux pour faire abaisser cette consommation à 10 000 kW/h annuellement. Au seuil de 10 000 kW/h, on se situe à la frontière de couvrir ses propres besoins énergétiques et de générer de l’excédent. On définit une maison nette zéro comme une maison produisant autant d’énergie, à partir des énergies renouvelables disponibles sur les lieux, qu’elle en consomme sur une base annuelle», souligne M. Poissant.

Celui-ci rappelle qu’en 2007, la SCHL et le gouvernement fédéral ont lancé l’initiative de démonstration de maisons durables Equilibrium au Canada qui visait à démontrer 12 maisons Nettes Zéro Énergie (NZÉ) à travers le pays, lesquelles se basaient sur la norme R2000 pour atteindre l’objectif net zéro. Deux de ces immeubles résidentiels se trouvent au Québec, soit la Maison ÉcoTerra, de Eastman, et le Complexe Abondance le Soleil, un triplex construit à Verdun.

Pour illustrer ses propos concernant les édifices nets zéro, Yves Poissant s’est référé à deux études de cas de bâtiments résidentiel et institutionnel alimentés par l’énergie solaire : la Maison ÉcoTerra et l’édifice John-Molson School of Business de l’Université Concordia, au centre-ville de Montréal.

La Maison EcoTerra, une résidence préfabriquée de deux étages à toiture solaire, est dotée d’un système de panneaux photovoltaïques (PV/T) intégrés à la toiture, lesquels permettent de produire 2,8 kW d’énergie solaire. D’une conception solaire passive, elle est équipée de fenêtres à vitrage triple et à masse thermique, ainsi que d’une pompe géothermique. Des stores motorisés s’ajustent en fonction du degré d’ensoleillement. Quant aux panneaux solaires, ils ont la particularité de générer de la chaleur.

«Il s’agit d’un système PV/T dans lequel l’air frais est aspiré pour refroidir les panneaux solaires. L’air chaud préchauffé est ensuite redirigé pour le séchage des vêtements, le chauffage de l’eau et le stockage de chaleur», explique M. Poissant, en soulignant que l’aspect stockage de chaleur dans la dalle de béton de l’édifice demeure celui ayant généré les meilleurs résultats.

Il ajoute qu’en matière de bilan énergétique, une consommation de 10 000 kW/h annuellement était anticipée au moment de la modélisation de la Maison ÉcoTerra. En réalité toutefois, la mesure de la consommation énergétique effectuée s’est élevée à 13 000 kW/h. Une des raisons de cette hausse de consommation est attribuable aux occupants de la maison qui voulaient chauffer leur garage et qui ont consommé plus d’énergie que ce qui avait été initialement prévu dans ce projet réalisé à l’époque en partenariat par le constructeur Maisons Alouette, l’Université Concordia, RNCan, la SCHL, Hydro-Québec et l’entreprise Régulvar spécialisée en immotique.

Quant à l’édifice John-Molson School of Business de l’Université Concordia, celui-ci, dont la superficie totalise 288 mètres carrés, est équipé d’un système PV/T intégré au bâtiment (BIPV/T) depuis plus de six ans et qui constituait, à l’époque, une première et qui, de nos jours, demeure unique puisqu’il n’a toujours pas été commercialisé.

Ce système a été intégré dans un mur extérieur de l’immeuble et installé le long des derniers étages de celui-ci, ce qui signifie qu’il forme directement le mur extérieur et non un ajout à ce mur. Ce BIPV/T produit 25 kW d’électricité et 75 kW de chaleur. Une salle mécanique se trouve directement derrière la façade BIPV/T. Étant donné que cette salle mécanique était déjà existante avant la mise en place du mur BIPV/T, la mise en place de ce projet, réalisé en partenariat par l’Université Concordia, Conserval, Day4 Energy, Schneider – Xantrex et financé par RNCan, n’a pas entraîné de surcoût selon Yves Poissant.

«Le principe de fonctionnement du BIPV/T est simple. Le soleil fournit de l’énergie et le PV/T convertit cette énergie en électricité. Environ 14 % de l’énergie solaire est transformée en électricité et ensuite en courant continu qui est envoyé à un onduleur qui va le transformer, à son tour, en courant alternatif, lequel pourra être utilisé pour alimenter les appareils dans le bâtiment. Le BIPV/T aspire également de l’air qui va se préchauffer au contact des modules qui augmentent de température lorsqu’ils sont exposés au soleil. Cet air est aspiré par un système de ventilation et envoyé dans le système de préchauffage de l’air, ce qui nous permet d’obtenir 75 kW d’énergie thermique. En conjuguant les systèmes solaire thermique et électrique, on obtient non seulement un rendement de 14 %, mais un rendement combiné de 55 %», explique M. Poissant.

Ce système est doté d’attaches conçues pour fixer les modules solaires et permettre un écoulement d’air. Selon M. Poissant, plusieurs modifications et améliorations pourraient être apportées à un tel système en cas d’éventuelle commercialisation de celui-ci. Il soutient entre autres qu’une «intégration plus étroite du module PV au mur solaire permettrait d’optimiser le système».

M. Poissant souligne enfin que les immeubles intelligents futurs à consommation énergétique nette zéro seront optimisés selon la conception solaire passive et l’intégration des systèmes solaires actifs. Contrairement à ceux de bâtiments déjà existants, les systèmes solaires/renouvelables de futurs bâtiments intelligents seront complètement intégrés dès la conception de ces édifices.