Composants d'un ballon d'eau chaude
Un chauffe-eau électrique à accumulation est principalement composé des éléments suivants :
- une cuve en métal (4)(5) ;
- une résistance qui amène l’eau à la température souhaitéeeffet Joule ;
- un thermostat(6) ;
- différents raccordements(7) ;
- un système de prévention de la corrosion.
L’eau chauffée au contact de la résistance a une densité plus faible que l’eau froide entrant par le bas du ballon et elle remonte donc vers le haut de la cuve. Ce phénomène, dit de « stratification(8)», évite le mélange de l’eau chaude et de l’eau froide à l’intérieur du ballon.
Schéma d’un ballon d’eau chaude (©Connaissance des Énergies, d’après Mon-chauffage-maison.fr)
Un moyen de stocker l'électricité
Pilotage de ballons d'eau chaude en France
En France, et plus généralement dans les pays où le prix de l’électricité varie selon l’heure de la journée (par exemple avec une tarification en heures creuses/heures pleines), les ballons d’eau chaude peuvent être activés lorsque l’électricité est la moins chère sur le réseau, constituant ainsi une solution de stockage de l’énergie (en étant programmés pour fonctionner en heures creuses).
Ce pilotage peut être programmé automatiquement pendant les heures creuses grâce à un signal du compteur (« contact sec ») ou par programmation de l’occupant.
Les équipements qui « ressortent comme les plus pilotés sont le ballon d’eau chaude électrique et les radiateurs électriques/planchers chauffants », confirme ainsi le Baromètre des flexibilités de consommation électrique d'octobre 2024(9) : près de 55% des Français disposant d'un ballon d'eau chaude déclarent assurer un pilotage selon un sondage BVA IGNES de septembre 2024.
Lorsqu'un ballon d'eau chaude est piloté, cette commande est automatisé sur tableau électrique dans 86% des cas (grâce à des contacteurs présents sur ledit tableau).
Impact pour le réseau
Le signal tarifaire permet de chauffer l’eau du cumulus en dehors des pointes journalières d’appel de puissance électrique sur le réseau (en particulier autour de 19h).Selon RTE, près de 80% de la production d’eau chaude sanitaire à partir d’électricité est aujourd’hui réglée sur un signal tarifaire, ce qui correspond à une consommation annuelle d’un peu plus de 15 TWh en heures creuses.
En l’absence de ce pilotage, le pic de puissance appelée en France à 19h en période hivernale pourrait augmenter de plus de 3 GW selon les estimations de RTE(10).
Précisons qu’il existe de nombreux autres types de chauffe-eau qui utilisent d’autres sources d’énergie : gaz naturel, énergie solaire(11), fioul, calories de l’air (chauffe-eau thermodynamique intégrant une pompe à chaleur), etc.
Comment choisir son ballon d'eau chaude ?
Selon l'Ademe(12), un tiers de l’eau chauffée est perdue en moyenne (soit de l'ordre de 85 € par en moyenne pour un logement). Et près de 30% des chauffe-eau sont surdimensionnés. L'Agence recommande ainsi de dimensionner son chauffe-eau en fonction de ses besoins quotidiens et non de besoins exceptionnels. « Passer de 200 litres à 50 litres revient à économiser 300 à 400 kWh/an », précise l'Ademe.
Pour réduire la facture liée à son chauffe-eau électrique, l'Ademe évoque 3 solutions possibles :
- utiliser un réducteur de débit pour consommer moins d'eau ;
- installer une jaquette isolante sur le ballon d'eau chaude pour limiter les déperditions de chaleur (ce qui peut permettre d'économiser en moyenne 21 euros par an selon l'Ademe) ;
- régler son thermostat à 50/55°C.
Sources / Notes
- En opposition avec le chauffe-eau « instantané » qui chauffe l’eau à la demande.
- Des chauffe-eau sont également installés dans des bureaux ou à des fins industrielles. Selon l’Ademe, l’électricité est la source de production d’ECS dans 46,5% des résidences principales (51,9% dans les maisons individuelles).
- Groupement des marques d'appareils pour la maison (Gifam).
- Un autre paramètre important d’un chauffe-eau est son débit (en litres d’eau par minute).
- Et 130 litres pour une habitation avec une baignoire, voire 160 litres lorsque 2 baignoires peuvent être utilisées au même moment.
- Une température trop basse entraîne des risques de légionnelle, une température trop élevée engendre une consommation d’énergie inutile et une baisse du rendement
- Placé au niveau de l’arrivée d’eau froide, le brise-jet permet d’éviter un brassage de l’eau dans le ballon.
- De même, l’eau de mer est plus chaude en surface qu’en profondeur. Cette différence de température est d’ailleurs exploitée par l’énergie thermique des mers.
- Baromètre des flexibilités de consommation électrique, octobre 2024.
- Le pic « historique » d’appel de puissance sur le réseau électrique français est de 102,1 GW (atteint le 8 février 2012).
- Le chauffe-eau thermodynamique et le chauffe-eau solaire, Ademe.
- Guide « changer de chauffage », Ademe, avril 2023.