Positive Energy Buildings, optimization of the offer and the energy production using renewable energy resources
Bâtiments à énergie positive, optimisation de la demande et de la production à partir des sources d'énergies renouvelables
Résumé
People spend around 90% of their time in buildings while about 40% of primary energy needs are due to buildings. That is why the present work deals with a method allowing identifying and assessing the energy impact of a building on the electricity grid. Thanks to the wide range of building models we developed and fuzzy logic contribution, the results we obtained in simulation validate the proposed impact indicator. They highlighted the pertinence of such a tool for optimizing the design of production and storage systems as well as minimizing the amount of energy exchanged by buildings and the grid.
L'électricité est partout : dans les transports, au travail et dans nos habitations. C'est une source d'énergie incontournable dans le secteur du bâtiment, notamment lors de la prise en compte des critères de confort. Pour produire cette électricité, on utilise majoritairement une énergie primaire fossile (83%). Une telle dépendance envers ces énergies primaires est dangereuse, d'une part d'un point de vue environnemental par la création de déchets nucléaires ou bien les émissions de gaz à effet de serre et, d'autre part, concernant la sécurité énergétique. La garantie des approvisionnements en énergie est vitale pour un pays. Sous l'effet d'une pression accrue sur la ressource, le prix de l'énergie ne cesse de croître et de plus en plus de personnes sont contraintes de réduire leur consommation. Des alternatives existent : revoir l'isolation des bâtiments dans un objectif de sobriété énergétique, introduire les énergies renouvelables pour annuler une partie ou la totalité de la consommation... Les travaux présentées dans ce manuscrit sont une analyse dédiée au second cas. Et bien qu'elles soient relativement chères et difficilement rentabilisations, elles représentent une solution à la garantie d'approvisionnement en énergie. Cette garantie est cependant partielle car les énergie renouvelables exploitent un phénomène naturel qui par définition est rarement constant. Ainsi, de nombreuses questions se posent : comment intégrer les énergies renouvelables dans le paysage énergétique
actuel ? Comment gérer l'intermittence de ces sources d'énergies ? Quelles sont les solutions techniques permettant un déploiement massif des sources d'énergies renouvelable ? Les travaux présentés dans ce manuscrit s'attachent à répondre à cette problématique par l'intermédiaire d'une méthodologie d'optimisation de dimensionnement des dispositifs de production et de stockage énergétique. Cette méthodologie repose sur l'utilisation de nombreux modèles de bâtiments. Ces modèles sont utilisés pour l'obtention de données de consommation, analysées par l'outil que nous proposons : le facteur d'impact énergétique réseau. Les données permettent l'analyse du comportement des occupants en vue d'une l'optimisation énergétique, à la fois thermique et électrique. Différentes enveloppes, plus ou moins isolantes, ont été modélisées. De même pour les scénarios d'occupation. Les résultats obtenus sont encourageants et permettent un déploiement harmonieux des énergies renouvelables intégrées au bâti en s'appuyant sur les dispositifs de stockage.
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