Santé Entretien et Qualité de l'air

Une bactérie qui limite les économies d'énergie

Hydro-Québec doit revoir son projet d'interruption des chauffe-eau résidentiels. La cause? La Legionella pneumophila. Écohabitation fait le point et propose des solutions.

Interruption des chauffe-eau: Hydro-Québec renonce. Proposition d'alternatives
Photographie historique prise au Centre de contrôle et de prévention des maladies (États-Unis): le laborantin George Gorman et Dr. Jim Feeley, examinant les cultures de Legionella pneumophils. Oaktree b, Wikimedia Commons

Interruption des chauffe-eau en pointe: de quoi parle-t-on?

Hydro-Québec prévoyait lancer son programme d’interruption des chauffe-eau en période de pointe au courant de l'année 2017. En quoi ce programme consistait? En échange d’un rabais, les clients volontaires accepteraient des interruptions temporaires de l’alimentation en électricité de leur chauffe-eau. Le résultat attendu était d'une grande ampleur: cette interruption aurait réduit considérablement la demande en périodes critiques, jusqu'à limiter, voire éliminer, les achats à coûts très élevés d’électricité à nos voisins pour assurer un approvisionnement ininterrompu aux clients de la société d’État.

LA POINTE HIVERNALE

La pointe de consommation électrique est la période où la demande est la plus élevée: au Québec, elle coïncide avec les périodes de grands froids et représente en moyenne trois semaines par année.

La production d'Hydro-Québec, couplée aux achats effectués auprès des partenaires québécois de production (éolienne, biomasse, etc.) ne suffisent généralement pas à alimenter tous leurs clients lors de ces périodes critiques. 

 

Alors qu'Hydro-Sherbrooke utilise(ait*) ce programme depuis 1994, l’INSPQ – Institut national de la santé publique – n’a pas donné son appui à Hydro-Québec. La raison? Les risques de légionellose.

*Des suites des recommandations de l'INSPQ, Hydro-Sherbrooke a temporairement cessé son programme.

Légionellose, ou maladie du légionnaire

La maladie du légionnaire peut se développer chez une personne qui a inhalé ou bu de l’eau contaminée par la bactérie Legionella pneumophila - environ cinq personnes sur 100 développeront la maladie du légionnaire lorsque exposées (PHAC). La bactérie est présente en milieu naturel (lacs, rivières, étangs…), mais en concentrations trop faibles pour être néfaste. Elle devient problématique dans les réservoirs où diverses conditions sont propices à sa croissance, telle que la température de l’eau (et autres conditions dont nous parlerons plus loin).

Legionella pneumophila @ eeid.cornell.edu

Alors qu'il est proposé de limiter la température du chauffe-eau à 49 °C plutôt que 60 °C pour réduire sa consommation d’énergie (treehugger), les normes de santé publique et la RBQ insistent sur une température de consigne minimale de 60 °C. Ceci, afin d'éviter la prolifération de la bactérie, même si les risques sont moins élevés dans les petits réservoirs résidentiels que dans ceux de grande taille, comme on en retrouve dans les grands bâtiments. 

Réaction de la légionellose selon différentes températures

70 à 80 °C: désinfection à 100 %

À 66 °C: elle meurt en moins de 2 minutes

À 60 °C: elle meurt entre 5 et 6 heures

Au-dessus de 50 °C: elle survit, mais ne peut se reproduire

35 à 46 °C: zone de croissance idéale

20 à 50 °C: zone de croissance

Moins de 20 °C: elle survit, mais en dormance

Source : Treehugger 

 

10 alternatives pour Hydro-Québec

Écohabitation a relevé quelques idées qui pourraient s'insérer dans le cadre d'un programme de débranchement et permettre à Hydro-Québec d'épargner beaucoup d'argent en périodes de pointes (et éviter une potentielle réouverture de la centrale de Bécancour), tout en évitant les risques potentiels liés à la dangereuse bactérie. Rappelons que pour Écohabitation, la sensibilisation et l’investissement dans les économies d’énergie sont des solutions plus porteuses que de choisir d’augmenter la production d’énergie, surtout si elle vient de source non renouvelable, comme dans le cas de cette centrale au gaz.

Denis Boyer, ingénieur chez Écohabitation, est convaincu du potentiel de réduction de la demande induite par un programme de débranchement des chauffe-eau résidentiels: « Bien entendu, les pistes de solutions nécessiteront d’être analysées, et nécessiteront quelques investissements, mais nous sommes convaincus de leur potentiel de réduction de mégawatts en périodes de pointe. Le tout, avec une faible période de retour sur l’investissement pour Hydro-Québec! »

A. Trois pistes de solutions biologiques

La bactérie ne peut se développer dans une eau pure, elle dépend de quelques facteurs. En plus de la température de son environnement, elle est affectée par l’osmolarité, la concentration de métaux et la présence d’autres bactéries. Pour éviter sa propagation lors des périodes de débranchement, trois solutions biologiques pourraient être utilisées:

  • Cuivre: une eau pauvre en fer, zinc et manganèse, mais riche en cuivre limite la croissance de la bactérie. Si les taux de cuivre dépassent les 50 μg/L, la légionellose a six fois moins de chances de se développer. Il serait même possible de la tuer en injectant des volumes de cuivre qui maintiennent tout de même l’eau en version « potable » (CDC). 
  • Ozone: même chose du côté de l'ozone, en injecter dans l’eau tue les microorganismes (Osha). 
  • UV: les rayons ultraviolets tuent les microorganismes de manière très efficace. Les systèmes peuvent être installés sur les entrées d’eau ou les boucles de recirculation. Par contre, ils sont dispendieux et cela nécessite une bonne maintenance (Osha & Bio-uv).

B. Sept alternatives techniques

Selon Hydro-Québec, un débranchement des chauffe-eau d'environ 150 000 utilisateurs Québécois (450 MW) pourrait suffire à réduire la demande à la pointe actuellement problématique (Plan d'approvisionnement 2017-2026 d'Hydro-Québec). Voici 7 solutions qui pourraient être insérées dans le cadre d'un tel programme. 

1. Réduire le débit d’eau

La première solution, et la plus simple, serait de fournir des pommeaux de douche à faible débit (6,6 L/min ou moins) à tous les participants, permettant de réduire automatiquement la consommation d'eau chaude. Cette mesure occasionnerait des économies d'énergie pour le client, et de puissance pour Hydro-Québec. Pour une demande globale à la pointe encore plus faible, Hydro-Québec pourrait même fournir ces pommeaux à tous ses clients résidentiels.

© nilza.net, adapté par Écohabitation

2. Augmenter la température de l’eau

En période de pointe, soit du début janvier à la mi-mars, environ, la température des chauffe-eau pourrait être augmentée et maintenue à 80 °C. Ceci ne change pas la puissance en soit, mais plutôt la période d'approvisionnement en eau chaude et la diminution du risque de développement de la légionellose au sein du réservoir. Pour comprendre l’idée, quelques explications s’imposent:

  1. L’eau qui sort d’un pommeau de douche est généralement d’environ 40 °C. Pour atteindre cette température, il y a donc une part d’eau froide de la ville (à environ 6°C) qui est mélangée à une part d’eau chaude (à 60 °C). Si le chauffe-eau est maintenu à 80 °C, une plus petite part d’eau chaude sera mélangée à une plus grande part d’eau froide pour atteindre 40 °C. On utilise ainsi moins d’eau du réservoir, tout simplement.
     
  2. La température dans le réservoir n’est pas uniforme. Elle est stratifiée du bas vers le haut, comme illustré approximativement sur le dessin ci-haut. Maintenir une température de 80°C dans l'appareil permet deux choses:
    1. maintenir une température au-dessus de 60 °C dans l'ensemble du réservoir, soit la température minimale requise pour éviter la propagation de la légionellose.
    2. réduire la quantité d’eau à réinsérer, et à réchauffer, dans le réservoir pour des douches similaires - par exemple, une douche de 5 minutes utilise 28 litres d'eau d'un réservoir qui maintient l'eau à 60 °C alors qu'elle en utilisera 20 dans un réservoir à 80 °C.  
       
  3. Il est vrai que de maintenir un chauffe-eau à une température plus élevée demande plus d’énergie puisqu’une partie de la chaleur s’échappe du réservoir de manière continue. En hiver toutefois, si le chauffe-eau est placé à l’intérieur de la maison, cette chaleur ne sera pas perdue puisqu’elle participera à chauffer le logement (La Presse, pour en savoir plus sur les pertes). Hors de ces mois critiques, on maintient le chauffe-eau à 60 °C, comme c’est le cas présentement.

On comprend ainsi qu’avec un chauffe-eau maintenu à 80 °C, on arrive beaucoup plus tard dans une zone problématique de prolifération!

Nos recommandations pour les tests à effectuer dans un programme de maintien des chauffe-eau à 80 °C de janvier à mars:
  • Permuter les débranchements: par exemple séparer les participants en 4 groupes et permuter les débranchements aux dix minutes à raison de 3 groupes déconnectés. On a ainsi toujours 75 % des participants avec des chauffe-eau inactifs, et chaque participant n’est jamais déconnecté plus de 30 min! Cette permutation devrait être assez facile à effectuer pour Hydro-Québec et le client ne subirait théoriquement nul impact sur son confort. 
  • Tester sans permutation: puisqu’il est fort peu probablement que l’eau dans la couche inférieure des réservoirs maintenus à 80 °C tombe sous la barre critique de 60 °C, il serait possible de débrancher tous les participants au même moment sans que ceux-ci ne subissent de répercussions.
  • Évaluer les impacts sur les chauffe-eau d’une eau plus chaude: durée de vie des éléments, corrosion, etc. 

ATTENTION! La gravité des brûlures imputables à une eau chauffée à 80 °C n’est pas comparable à celle qui découle d'un contact de la peau avec une eau à 60 °C. Dans le cas où un réservoir maintiendrait l'eau à 80°C, Hydro-Québec devrait pourvoir les réservoirs de mitigeurs afin de limiter l’eau à la sortie à une température de 50 °C. Au coût d’environ 100 $, le mitigeur sera rapidement rentabilisé si l’idée permet de réduire la demande à la pointe tel que nous le prévoyons.

 

3. Modifier la forme des réservoirs

Un réservoir plus « plat » réduira l'étendue de la stratification.

4. Séparer le réservoir en zones thermiques distinctes

Un réservoir pourvu de deux zones isolées thermiquement, maintenues chacune à 60 °C, limiterait la stratification et les problèmes potentiels liés à la légionellose.

5. Instrumenter les réservoirs

Une sonde de température à la sortie des chauffe-eau permettrait de les brancher et débrancher automatiquement avant que la température critique de prolifération ne soit atteinte.

6. Installer des chauffe-eau thermodynamiques

On vous a récemment parlé de ce chauffe-eau révolutionnaire. Alors qu’il ne constitue pas un élément rentable pour le client à l’heure actuelle, il pourrait être très avantageux pour Hydro-Québec. L’entreprise pourrait mettre en place un programme de subvention pour faciliter leur implantation au Québec.

7. Poser des chauffe-eau instantanés au gaz

Faire de l’électricité à partir du gaz est efficace à environ 60 % (raison de plus pour éviter la réouverture de Bécancour). Mais chauffer de l’eau avec du gaz peut atteindre une efficacité d'environ 95 %, ce qui est beaucoup plus sensé! Toutefois, Écohabitation rappelle que la source est la même ; le réseau de gaz contient du gaz de schiste dont le bilan carbone est peu reluisant, et mieux vaux tester les options élaborées ci-haut! 

 

Sources

Évènements à suivre

Samedi, 12 August, 2017 - 10:00
Samedi, 30 September, 2017 - 10:00

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