Mode de fonctionnement de Vitovalor PT2

La Vitovalor PT2 est une chaudière à pile à combustible qui utilise le principe de fonctionnement de la production combinée chaleur-électricité et produit ainsi aussi bien de l’électricité que de la chaleur. Pour produire de l’électricité et de la chaleur, la pile à combustible a besoin, outre d’oxygène, également encore d’ hydrogène, celui-ci ayant été préalablement extrait de gaz naturel.

La technique, développée et optimisée spécialement pour les maisons individuelles, fonctionne avec un rendement global très élevé et est conçu pour un mode de fonctionnement optimisé en termes d’électricité.

Représentation de la combustion froide dans le mode de fonctionnement de la Vitovalor PT2

La combustion froide


La production d’électricité et de chaleur par le chauffage par pile à combustible Vitovalor PT2 est fondée sur une réaction électrochimique des deux éléments oxygène et hydrogène. Une combustion telle qu’elle se produit dans les chaudières conventionnelles n’a pas lieu, raison pour laquelle le processus est également désigné comme une combustion froide. Si l’hydrogène se rencontre massivement dans la nature, ce n’est pas sous la forme dans laquelle il est utilisé pour la combustion froide dans la Vitovalor. C’est pourquoi il doit d’abord être extrait du gaz naturel. En fonction des besoins, Vitovalor PT2 peut fonctionner avec du gaz naturel H, du gaz E ou LL ou du biogaz. Le gaz combustible acheminé traverse un reformeur installé dans l’unité, et est transformé en hydrogène à l’aide d’un catalyseur dans une réaction à deux étages. La transformation produit d’abord un mélange d’hydrogène et de monoxyde de carbone. Ce n’est que dans la deuxième purification du gaz que le monoxyde de carbone devient du dioxyde de carbone.

L’hydrogène ainsi obtenu est tout d’abord amené dans la pile à combustible. Ensuite, un catalyseur sur le côté anode le divise en ions positifs et en électrons négatifs. Ces derniers se déplacent de l’anode vers la cathode via un conducteur électrique et produisent ainsi un courant continu. L’inverseur intégré le transforme en courant alternatif, avant d’alimenter le réseau électrique. Simultanément, les ions chargés positivement arrivent dans la cathode et y réagissent avec l’oxygène. La chaleur dégagée lors de cette réaction est absorbée par les canaux de refroidissement remplis d’eau de l’empilement de piles à combustible et transmise à un échangeur de chaleur. L’énergie thermique ainsi obtenue peut être utilisée pour le chauffage des pièces ou la production d’eau chaude sanitaire. Le craquage en ions chargés positivement et en électrons chargés négativement empêche en outre une réaction de gaz détonant.

La construction 

Vitovalor PT2 se compose de deux unités : un module à pile à combustible et un module gaz à condensation pour couvrir les charges de pointe. Les deux unités peuvent être transportées séparément l’une de l’autre et permettent de ce fait un montage rapide, même dans des caves exiguës. Dans la première unité de Vitovalor, installée par Panasonic, se trouvent notamment le reformeur, l’inverseur et l’empilement de piles à combustible (une juxtaposition de nombreuses piles à combustible). Avant que le courant continu produit par la pile à combustible ne soit injecté dans le réseau électrique de l’habitation, l’inverseur le convertit en courant alternatif. 

La deuxième unité de Vitovalor PT2 sert en première instance à couvrir les besoins en chaleur en périodes de charge de pointe. À savoir quand la température extérieure est très froide ou quand une grande quantité d’eau chaude est demandée en peu de temps. Elle se compose d’une chaudière gaz à condensation avec régulation pour la marche en fonction de la température extérieure ainsi que d’un réservoir d’eau chaude en acier inoxydable. Les autres composants sont l’hydraulique ainsi qu’un compteur électrique.

Les deux unités sont alimentées vie une conduite de gaz commune. Elles partagent également un système d’échappement commun, si bien que l’encombrement n’est pas supérieur à celui d’une chaudière murale gaz à condensation.


Représentation du mode de fonctionnement du chauffage par pile à combustible Vitovalor PT2

Représentation du système Vitovalor PT2

[1] Appareil de base avec module de pile à combustible et chaudière gaz à condensation
[2] Réservoir tour
[3] Interface de communication
[4] Compteur électrique réseau intégré
[5] Routeur
[6] Réseau électrique dans la maison
[7] Internet
[8] Application ViCare
[9] Réseau de distribution électrique public

L’efficacité 

La production d’électricité dégage de la chaleur, laquelle est généralement perdue sous forme de chaleur résiduelle inutilisée dans les grandes centrales conventionnelles. Les chaudières PCCE telles la Vitovalor PT2, en revanche, utilisent cette chaleur résiduelle pour chauffer l’habitation et produire de l’eau chaude sanitaire. C’est la raison pour laquelle elles présentent un rendement global très élevé. Par ailleurs, le transport n’est pas non plus source de perte, puisque l’énergie est utilisée directement sur place. Même la transformation du gaz de combustion en hydrogène est d’une grande efficacité, grâce à l’absence d’étapes intermédiaires thermomécaniques.

La puissance électrique constante du module de pile à combustible s’élève à 0,75 kW. Une grande partie des besoins en électricité peuvent ainsi être couverts à tout moment. Vitovalor PT2 est capable de travailler encore plus efficacement en combinaison avec le système accumulateur d’électricité Vitocharge. Ce système est capable de mettre en réserve l’électricité excédentaire afin de l’utiliser lors des périodes de charge de pointe. Il accroît ainsi sensiblement l’indépendance à l’égard des fournisseurs d’électricité. Autre possibilité, l’électricité excédentaire peut également venir alimenter sans problème le réseau de distribution électrique public. Le gestionnaire d’énergie intégré adaptatif optimise les taux de consommation propre.