Autoconsommation et Optimisation de la Gestion énergétique des bâtiments

par Jura Arkhangelski

Projet de thèse en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Gilles Lefebvre.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec CERTES - Centre d'Etude et de Recherche en Thermique, Environnement et Systèmes (laboratoire) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    L'évolution des modes et conditions d'usage des énergies renouvelables dans le bouquet énergétique des bâtiments conduit à l'intégration des unités de stockages aux installations interconnectées aux réseaux électriques. Une telle démarche génère de nouvelles contraintes à maîtriser et nécessite la mise en œuvre de solutions technologiques adaptées, prenant en compte les caractéristiques comportementales et les lois de prédiction de la durée de vie des unités de stockage relativement aux conditions de fonctionnement. La démarche d'autoconsommation intègre des contraintes multidimensionnelles tant au niveau des solutions technologiques que de l'acceptabilité sociétale, car pouvant inciter ou nécessiter un changement/adaptation des modes de production et de consommation énergétique. En effet, jusqu'à très récemment, le réseau électrique national n'accepte pas l'intégration des unités de stockage aux systèmes photovoltaïques qui lui sont connectés. Ainsi, l'auto-producteur est obligé de soit consommer la totalité ou une partie de sa production instantanée ou de l'injecter au réseau sinon. Au cours des travaux de thèse, il s'agira d'analyser toutes les problématiques relatives à l'intégration des unités de stockage aux systèmes énergétiques, photovoltaïques ou multisources, des bâtiments tant du point de vue autonomie énergétique, choix technologique au regard des missions, éléments d'aide à la décision, compromis coûts/missions, sureté et intelligence des commandes des convertisseurs électroniques, interconnexion au réseau électrique national ainsi que les modes d'usage et d'organisation des prosumers, consommateurs actifs, souvent autoproducteurs individuels ou coopératifs. Il est ainsi envisagé de réaliser les activités suivantes : - Premier année: Etude de l'état de l'art sur l'autoconsommation et les technologies misent en œuvre ; Tests de Caractérisation des batteries (acide plomb, lithium-ion,…) en laboratoire ; publication d'articles scientifiques dans une conférence. - Deuxiemme année: Développement des modèles de simulation comportementale des systèmes énergétiques et d'estimation de la durée de vie des batteries ; Définition des relations entre les dynamiques des technologies, leurs durées de vie et les missions à assurer pour un compromis optimal; publication d'articles scientifiques dans une revue internationale. - Troisième année: Développement des stratégies de gestion de l'énergie, et d'aide à la décision, dans un système multisources/multiconsommateurs avec intégration des unités de stockage aux bâtiments ; Etude des solutions technologiques de convertisseurs électroniques ; Validation expérimentale des cas d'études sur le banc de tests temps réel développé au laboratoire CERTES. Publication d'articles scientifiques dans une conférence et deux (2) revues internationale.

  • Titre traduit

    Self Consumption and Building Energy Management Optimization


  • Résumé

    The evolution of the modes and conditions renewable energies use in the buildings energy mix leads the storage units integration in the installations interconnected to the electrical grid. This approach generates new constraints to be mastered and requires the implementation of adapted technological solutions, taking into account the behavioral characteristics and the laws of prediction of the lifetime of the storage units relative to the operating conditions. The self-consumption approach incorporates multidimensional constraints in terms of both technological solutions and societal acceptability, since they can induce or necessitate a change / adaptation of modes of production and energy consumption. Indeed, very recently, the national electricity grid does not accept the integration of the storage units with the photovoltaic systems connected to it. Thus, the self-producer is obliged either to consume all or part of his instant production or to inject it to the network otherwise. During the thesis work, we will analyze all the problems related to the integration of storage units into energy, photovoltaic or multisource systems of buildings in terms of energy autonomy, technological choice with regard to missions , Decision support elements, cost / mission compromise, safety and intelligence of electronic converter controls, interconnection to the national electricity grid, and modes of use and organization of prosumers, active consumers, often self-generating individuals or cooperatives . It is thus envisaged to carry out the following activities: - First year: Study of the state of the art on self-consumption and technologies implemented; Characterization tests of batteries (lead acid, lithium-ion, ...) in laboratory; Publication of scientific papers in a conference. - Second year: Development of behavioral simulation models of energy systems and estimation of battery life; Definition of the relationships between the dynamics of the technologies, their lifetimes and the missions to ensure for an optimal compromise; Publication of scientific articles in an international journal. - Third year: Development of energy management strategies and support decision in a multisource / multicomponent system with integration of storage units into buildings; Study of technological solutions of electronic converters; Experimental validation of the cases of studies on the bench of tests real time developed in the laboratory CERTES. Publication of scientific articles in a conference and two (2) international journals.