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Le projet collaboratif SmartTS (Smart Thermal Storage), soutenu par la NPR, s’est terminé sur des résultats prometteurs. Il est prévu de le poursuivre dans le cadre d’un chèque Push Innovation en vue d’une mise sur le marché d’une batterie thermique basée sur des matériaux à changement de phase (PCM).

La production d’énergie renouvelable a fortement augmenté. Cependant, les énergies solaires et éoliennes présentent des pics de production, en décalage avec les besoins réels en chauffage. Les partenaires de SmartTS ont pour ambition de mettre sur le marché une batterie thermique stockant les énergies renouvelables produites par les bâtiments.

SmartTS s’inscrivait dans la continuité d’un premier projet de recherche, financé par Innosuisse, qui a permis de développer une batterie thermique basée sur des matériaux à changement de phase (PCM), qui fondent à des températures légèrement supérieures à la température ambiante et stockent ainsi de grandes quantités d’énergie, restituées lorsque ces matériaux se resolidifient. La batterie thermique est chargée par un circuit d’eau chaude alimenté par de l’énergie renouvelable. Pour la décharge, la batterie est ventilée avec de l’air ambiant, qui se réchauffe pour atteindre la température du PCM liquide.

«Les tests menés durant SmartTS ont donné des résultats très concluants», explique Jacques Robadey le responsable du projet collaboratif. «La batterie a démontré un stockage thermique de 4,25 kWh, des puissances de charge de chaud atteignant 6,2 kW avec des décharges de chaud et de froid obtenues par ventilation de 550 W».

Pour les chercheurs, ces batteries thermiques sont idéales pour la rénovation – et envisageables également pour de nouvelles constructions. L’installation de 3 batteries thermiques de 100 kg chacune (dont 53 kg de PCM) devrait suffire pour une maison individuelle, tout en conservant les installations de chauffage au gaz ou au mazout en appoint. Les chercheurs ont calculé que, dans le cadre d’une production industrielle, chaque batterie coûterait 6'060 francs, installation comprise. L’investissement d’un peu plus de 18'000 francs pour une maison serait donc inférieur à celui nécessaire pour l’achat d’une pompe à chaleur. De ce fait, la réduction de la production de gaz à effet de serre par franc investi est 30% supérieure à l’installation d’une PAC air-eau.

Les batteries thermiques présentent en outre des avantages importants : elles sont capables de chauffer, de refroidir, mais aussi de ventiler les locaux : « La batterie thermique ne permet pas seulement de chauffer, elle est aussi en mesure de stocker le froid nocturne, en été, pour le restituer au moment le plus chaud de la journée. D’autre part, des capteurs de CO2 de l’entreprise Sensortec mesurent la qualité de l’air pour activer au moment opportun le renouvellement d’air et le désactiver lorsque la qualité de l’air est suffisante ».

Le but du système est de rendre un bâtiment avec une isolation de type MINERGIE autonome thermiquement de mars à novembre et quasi autonome durant l’hiver. Les PCM choisis peuvent tenir 10'000 cycles sans détérioration, soit 30 ans avec charge et décharge tous les jours, ce qui est bien supérieur aux batteries électriques.

Le projet collaboratif SmarTS a permis d’amener le dispositif au stade de pré-industrialisation grâce aux compétences croisées des différents partenaires. Fort de ses résultats probants, le projet se poursuivra grâce à un Chèque Push Innovation, destiné à réaliser des "proof-of-concepts" et des prototypes. Les chercheurs souhaitent en particulier mesurer encore plus de paramètres, en particulier sur la capacité de refroidissement des bâtiments durant la nuit. Ils créeront également un showroom permettant de démontrer les capacités de l’installation.

Partenaires du projet

Aeby + Mouthon Architectes, Belimo, Sensortec, SINEF, Technic 360, Wago Contact SA, WT Wärmeaustausch Technologien AG HEIA-FR, Institut Energy, Institut ISIS

Rédaction : Charly Veuthey