Objectifs
Dans cet article, nous verrons comment obtenir de l'eau chaude dans un cadre nomade (fourgon aménagé, etc...).
Nous partons du principe que nous avons une seule batterie auxiliaire, et éventuellement d'autres appareils qui doivent fonctionner en parallèle (ce qui est souvent le cas, "dans la vraie vie").
Critères d'efficacité
Plusieurs facteurs influent sur la capacité d'un système à chauffer un liquide a une température donnée :
- la température ambiante (plus elle est sera proche de la température souhaitée du liquide, plus cela sera facile à réaliser)
- la puissance de l’élément chauffant (exprimée en Watts)
- le cycle d'utilisation de cet élément chauffant (en % du temps)
- l'isolation du contenant
Chauffage électrique
Les éléments chauffants électriques sont couramment basés sur le principe de la résistance chauffante.
Il en existe différents types, la principale caractéristique étant leur puissance, exprimée en watts.
Plus elle est élevée, plus il sera possible d'obtenir une température importante dans un délai court.
Notez en revanche qu'il faut que l'alimentation électrique (ou la batterie) soit en mesure de débiter suffisamment de courant.
Pour simplifier, lors de l'utilisation d'une batterie, plus on chauffera rapidement un réservoir d'eau, plus vite la batterie sera vide. Cela semble évident, mais c'est toujours bon de le préciser !
Dans la vidéo ci-dessus, je teste le chauffage via une résistance chauffante de 120W d'un jerrycan de 10 litres d'eau, initialement à 24.5°C.
Au bout de 4 heures, il atteint 45.1°C, nous augmentons donc la température d'environ 5°C par heure.
Afin d'utiliser l'eau pour une douche ou de la vaisselle, il faut effectivement viser une température comprise entre 40 et 50°. En terme sanitaire, si nous souhaitons éviter des infections à légionelle, il faudrait dans l'idéal monter à 55° (ou faire en sorte de ne jamais garder d'eau stagnante dans le système).
Pour information, les légionelles ne se reproduisent plus à 55°, et pour les détruire il faut 32 minutes à 60°C, 2 minutes à 66°C et 1 minute à 70°C.
Notez que j'ai utilisé une alimentation continue en 12 volts (qui a un rendement constant), et non une batterie.
Si nous faisons un rapide calcul de consommation, un appareil de 120W en 12V (10A) nécessite en 4 heures une batterie de 40Ah (4h x 10A).
Cela en partant du postulat que cette dernière est totalement chargée au début du processus, et implique que la batterie est totalement déchargée au bout des 4 heures, chose que nous voulons ABSOLUMENT éviter, car il ne faut surtout pas décharger une batterie à plus de 50%, afin de ne pas l'endommager.
Certaines batteries permettent une décharge plus importante, ce sont les batteries dites à décharge profonde.
Il nous faudrait donc à minima une batterie de 80Ah (40Ah x 2), qui serait par conséquent monopolisée intégralement pendant 4h au chauffage de ces 10 litres d'eau. A mon sens, le chauffage électrique est trop coûteux en terme de consommation, notamment si en parallèle nous faisons tourner une glacière à compression, un ordinateur portable, des éclairages, etc...
Bien sûr, il serait possible (et préférable !) d'optimiser le chauffage (ou plutôt la conservation de la chaleur) en isolant le contenant, mais cela ne changera fondamentalement la viabilité du système.
Alors, quels usages possible pour le chauffage électrique de l'eau ?
Dans le cas d'un réservoir d'eau extérieur par temps froid, il est par exemple possible grâce à un thermostat de faire en sorte que l'eau ne gèle pas, ce genre d'effort devrait être possible sans être trop demandeur d'énergie.
Dans le cas d'une installation en poste isolé, où il est possible d'avoir un parc de batteries conséquent, c'est également possible d'envisager le chauffage de l'eau; si tant est que nous ayons suffisamment d'énergie disponible (via des panneaux solaires, par exemple) pour recharger ces dernières.
Il est également possible de mettre la résistance chauffante en tant que "dump load" du système de recharge de batterie (qu'il s'agisse de panneau solaire, de coupleur/séparateur, d'éolienne, etc...).
Pour simplifier, dès que la batterie est complètement rechargée par la source (prenons l'exemple d'un panneau solaire), le courant généré par le panneau ira dans la résistance chauffante, au lieu d'être perdue.
Dans la théorie, c'est séduisant, mais en pratique, si votre batterie sert à alimenter d'autres périphériques, elle ne sera pas souvent chargée à 100%, donc les phases de chauffage de l'eau seront plutôt rares. Et n'oublions pas que dans ce cas, seul le courant du panneau servira à chauffer l'eau, donc une puissance disponible en général nettement plus faible que celle de la batterie. Et bien évidemment, aucun chauffage possible la nuit !
Cette solution est éventuellement envisageable si vous avez un gros panneau solaire, et un usage très limité de la batterie, en parallèle d'un contenant très bien isolé.
Autres (= meilleures !) solutions
La meilleure solution est à mon sens l'utilisation d'un chauffe-eau instantané à gaz.
En sus de la rapidité de montée en température de l'eau, on dispose d'une eau qui sera débarrassée de ses éventuelles bactéries, du fait de la température atteinte.
Pour ceux qui voudraient bidouiller en faisant chauffer de l'eau sur un réchaud (camping-gaz ou autre...), et la mélanger à de l'eau froide, n'oubliez pas que si vous mélangez 2 litres d'eau bouillante (donc à 100°C) à 8 litres d'eau à 20°C, vous obtenez 10 litres d'eau à 36°C, ce qui n'est pas phénoménal !
Même si ça peut dépanner, cepdendant.
Autre possibilité, dans le cas d'un usage sur un véhicule : une tuyauterie d'eau qui passerait proche des endroits "chauds" du moteur (ou de l'échappement, par exemple), ce qui permettrait de réchauffer l'eau; mais ce uniquement quand le véhicule est en fonctionnement. C'est une solution qui a fait ses preuves, mais qui est complexe à mettre en place.
Alors quelle est la solution parfaite ? A mon avis, la conjonction de plusieurs solutions :
un réservoir très bien isolé, éventuellement pré-chauffé via un surplus d'énergie provenant d'un panneau solaire (ce point étant facultatif), et qui alimenterait donc un chauffe-eau instantané à gaz.
N'oubliez pas que l'utilisation d'un chauffe-eau implique la présence d'une pompe à eau et idéalement d'un vase d'expansion.
