Les maisons bioclimatiques sont conçues pour être particulièrement économes en énergie. Elles sont construites avec des matériaux de construction écologiques et intègrent des systèmes de ventilation performants pour minimiser la consommation d’énergie et maximiser le confort thermique des occupants. Les énergies renouvelables sont exploitées pour répondre aux besoins énergétiques de ces maisons écologiques. Les énergies renouvelables les plus utilisées sont l’énergie solaire, éolienne et la biomasse, qui sont produites respectivement à partir du solaire, du vent et des déchets organiques. Voyons ensemble comment les maisons bioclimatiques intègrent les différents types d’énergies renouvelables dans leur fonctionnement.
Sommaire
L’énergie solaire dans des maisons bioclimatiques
L’énergie du soleil est utilisée pour produire de l’énergie électrique grâce aux panneaux photovoltaïques. Les systèmes photovoltaïques (PV) génèrent de l’énergie électrique, stockent l’énergie générée si nécessaire et la transfèrent vers l’intérieur de la maison. Des batteries photovoltaïques, placées dans les façades et les toits des maisons écolos, convertissent l’énergie solaire arrivant sur ces surfaces en énergie électrique. Les cellules solaires utilisées à des fins domestiques sont connectées au réseau électrique via un onduleur, économisant ainsi le stockage de l’électricité générée dans les batteries.
La maison bioclimatique peut également être équipée d’un système de production d’eau chaude sanitaire et d’un système de chauffage, grâce à l’énergie solaire. Pour y parvenir, des panneaux solaires thermiques sont installés sur le toit de la maison ou sur une surface exposée au soleil. Ces panneaux captent l’énergie solaire au moyen de collecteurs. L’énergie est ensuite convertie en chaleur pour différents usages ménagers. Les systèmes de chauffage solaire sont utilisés dans les ménages bioclimatiques pour le chauffage de l’eau de la piscine, de douche, le préchauffage de l’air conditionné et le chauffage de l’ensemble de la maison.
L’énergie éolienne intégrée aux ménages écologiques
Le vent, source d’énergie respectueuse de l’environnement, devient de plus en plus prisé ces dernières années. La conversion de l’énergie cinétique de la masse d’air en énergie mécanique résulte de l’énergie éolienne. Ici, deux systèmes peuvent fonctionner : le système passif et le système actif.
Le refroidissement passif
Le concept de base du refroidissement passif est d’empêcher un gain de chaleur au bâtiment écologique. Cela doit être inclus dès la phase de conception de la maison, avec des matériaux épais tels que la brique crue ou la pierre et des éléments d’ombrage. Il y va aussi de la position orientée que vous donnez à la maison. Les capteurs de vent sont l’exemple le plus simple de refroidissement d’une maison bioclimatique avec une ventilation naturelle. Ici, des cheminées thermiques fonctionnent comme un collecteur qui aspire l’air frais à l’extérieur de la maison. L’utilisation de cheminées à vent est très courante notamment dans les exemples d’architecture traditionnelle des pays du Moyen-Orient. L’utilisation de fenêtres avec des ouvrants pour la ventilation naturelle y est la plus courante.
Les systèmes actifs des éoliennes
L’énergie éolienne est naturelle, inépuisable et ne produit pas de déchets lors de son utilisation. Elle n’a pas d’effet radioactif et n’a donc pas d’impact négatif sur la nature et la santé humaine. Il va de soi qu’elle est présente dans une maison bioclimatique, notamment pour l’électricité produite avec un système actif. Les systèmes actifs d’utilisation de l’énergie éolienne sont fondés sur des éoliennes. Ces turbines de petite taille peuvent être placées à un endroit approprié dans le jardin ou sur les toits. Certains immeubles hauts de plusieurs étages intègrent des éoliennes dans leurs systèmes.
Utilisation de la biomasse dans les maisons bioclimatiques
La bioénergie est issue des déchets organiques brulés ou digérés. Notez que tous les êtres vivants absorbent l’énergie solaire. Pour cette raison, toutes les sortes de matériaux biologiques contiennent de l’énergie, qui est libérée lors de la combustion. Les plantes convertissent et stockent l’énergie solaire en énergie chimique par photosynthèse, formant ainsi une source de masse biologique et de matière organique appelée biomasse. Le bois, les plantes oléagineuses, les plantes glucidiques, les plantes à fibres, les résidus végétaux, les déchets d’animaux, les déchets urbains et industriels peuvent produire la biomasse.
La biomasse est une source d’énergie renouvelable et stratégique qui produit de l’électricité et du gaz dans les ménages bioclimatiques qui l’intègrent dans leurs systèmes. Le biogaz obtenu par la méthode de digestion sans air est utilisé dans la production d’électricité. L’éthanol obtenu par la méthode de pyrolyse est utilisé à des fins de chauffage, tandis que l’hydrogène obtenu par la méthode de combustion directe est utilisé pour le chauffage.
Utilisation de la géothermie dans les maisons écologiques
La géothermie est obtenue lorsque la chaleur accumulée dans le sous-sol est relâchée dans la maison. Parfois, elle peut être extraite du sous-sol sous forme d’eau chaude ou de vapeur. L’énergie géothermique ou l’énergie thermique est utilisée pour le chauffage et le refroidissement des maisons bioclimatiques et des serres. Les systèmes d’énergie géothermique sont conçus de trois manières différentes : les pompes à chaleur, les échangeurs de chaleur dans les puits et les caloducs. Les ménages utilisent beaucoup plus les caloducs.
Aussi, l’autre méthode consiste à aspirer l’air ambiant par des cheminées ouvertes. Elle est transférée au système à différentes profondeurs du sol. Celui-ci la ramène à la même température que celle du sol, puis la transmet dans la maison. Une telle technologie est utile dans le contexte du chauffage en hiver et du refroidissement en été, mais surtout très écologique et innovante.
Utilisation de l’énergie hydrogène
L’énergie hydrogène peut être utilisée pour chauffer les maisons, fournir de l’eau chaude, cuisiner et répondre aux besoins en électricité dans une maison bioclimatique. L’hydrogène est produit à partir d’énergies renouvelables telles que l’énergie solaire, hydroélectrique, éolienne et géothermique. Aujourd’hui, parmi les sources d’énergies renouvelables, le système hybride solaire-hydrogène s’impose comme le système le plus efficace. Le fonctionnement du système énergétique solaire-hydrogène est le suivant :
- L’électricité est produite à partir de l’énergie solaire grâce aux panneaux photovoltaïques ;
- H2 et O2 sont produits par électrolyseur ;
- Les gaz sont acheminés vers le réservoir de stockage pour le chauffage du sol et de l’eau ;
- L’air est chauffé dans le système de ventilation en brûlant de l’hydrogène sans flamme avec un brûleur à hydrogène catalytique en hiver ;
- La pile à combustible est activée si de l’électricité supplémentaire est nécessaire ;
- Une partie de la chaleur libérée dans la pile à combustible est utilisée dans le chauffage de l’eau.
Conclusion
Les maisons bioclimatiques utilisent les énergies renouvelables pour répondre aux besoins énergétiques en proposant des solutions écologiques et efficaces pour les occupants. Ces maisons sont conçues pour maximiser l’économie d’énergie, réduire l’impact environnemental de leurs consommations en énergie, et assurer le plus grand confort à leurs occupants. Les énergies renouvelables sont donc des incontournables de la construction de ces maisons écologiques et durables.