Mathieu Patin^1, ⋆, Sylvie Begot¹, Valérie Lepillier¹, Frédéric Gustin^1
⋆ : mathieu.patin@femto-st.fr
¹ Institut FEMTO-ST, CNRS, Département Énergie
Mots clés : Hydrogène-énergie, résidentiel, énergies renouvelables, modélisation énergétique
Résumé :

Le dérèglement climatique est un phénomène aux enjeux planétaires pour lequel une réaction rapide et internationale devient de plus en plus pressante. Pour y répondre, une réduction importante des émissions des gaz à effet dans l’ensemble des secteurs d’activités est nécessaire. Le secteur du bâtiment représente un des premiers secteurs en termes d’utilisation d’énergie, ce qui en fait une cible de choix pour les politiques de réduction de nos consommations. Atténuer les impacts des bâtiments et entre autres ceux des bâtiments résidentiels est ainsi un enjeu de société majeur et un sujet de recherche actif. Pour répondre à la demande des bâtiments de manière décarbonée, la production locale de sources d’énergie dite renouvelable est une solution couramment utilisée, notamment la production d’électricité par énergie solaire photovoltaïque et la production d’eau chaude par énergie solaire thermique. Cependant ces énergies sont intermittentes et ne permettent donc pas de couvrir la totalité de la charge du bâtiment. Les technologies de stockage permettent de pallier ces problèmes. En effet, elles permettent de stocker l’énergie lors des phases de surproduction, pour les technologies basées sur le soleil en milieu de journée et l’été. Puis, elles permettent de déstocker cette énergie en périodes de sous-production, pour le solaire, la nuit et l’hiver. Les systèmes étudiés ici reposent sur un électrolyseur pour produire de l’hydrogène en période de surproduction, hydrogène ensuite utilisé dans une pile à combustible pour la cogénération d’électricité et de chaleur. Le sujet d’étude est ainsi le potentiel de l’hydrogène-énergie pour réduire les émissions de gaz à effets de serre associés à la consommation électrique et thermique de bâtiments résidentiels. L’objectif est de développer l’optimisation des composants et de l’architecture de ces systèmes. Pour cela il est bien sûr nécessaire de modéliser les systèmes à hydrogène (électrolyseur, pile à combustible, réservoir…) mais également la charge thermique et électrique du bâtiment, ainsi que les apports solaires, dont une partie sont convertis en électricité. L’étude portant sur des systèmes encore peu développés, une étude prospective sur les bâtiments résidentiels futurs sera menée. Le premier point est celui du bâtiment avec l’étude de bâtiment à faible impact carbone. Pour cela la norme de construction RE2020 sera utilisée pour définir les propriétés futures des bâtiments. Un modèle à élément réduit paramétré par des simulations dynamiques des bâtiments permettra leurs simulations. Le deuxième point porte sur l’aspect charge électrique avec l’étude des modifications futures du comportement des habitants et l’introduction de nouveaux usages électriques. Parmi les plus communément anticipés, on peut citer l’usage de plus en plus fréquent de climatisation pour des raisons de réchauffement climatique et d’évolution de l’enveloppe du bâtiment. L’incitation à une électrification du secteur de transport par le biais de voitures électriques pourrait être un autre facteur majeur de changement dans la charge électrique des bâtiments résidentiels. Un modèle basé sur des chaines de Markov paramétrées par des statistiques modélisera cet aspect. La communication porte sur l’avancement temporaire du projet. Les premiers résultats issus de la modélisation ainsi que les perspectives du projet seront présentés.

Work In Progress