Combiner des technologies pour une énergie moins chère et plus verte
Le chauffage et le refroidissement des bâtiments consomment une énorme quantité d’énergie en Europe, principalement produite à partir de gaz importé, les énergies renouvelables ne jouant encore qu’un rôle marginal. Le projet SunHorizon a voulu savoir si des technologies plus propres et plus vertes, lorsqu’elles sont combinées et contrôlées, peuvent réduire les émissions de gaz à effet de serre et les factures d’énergie des consommateurs. Le projet a combiné deux types de panneaux solaires thermiques (hybrides et à vide poussé) comme source d’énergie avec plusieurs types de pompes à chaleur (à adsorption, réversibles) installées dans les bâtiments de divers sites d’essai pilotes en Europe. Le projet combine des panneaux solaires hybrides et à vide poussé avec différents types de pompes à chaleur. Il s’agit notamment de pompes à adsorption et de pompes réversibles. Les chercheurs ont installé les systèmes dans un certain nombre de sites d’essai pilotes à travers l’Europe et ont suivi leurs performances au fil des saisons. «Nous avons testé ces technologies combinées dans différentes zones climatiques européennes et dans diverses applications pour étudier leur comportement», explique la coordinatrice du projet, Serena Scotton, gestionnaire de projet chez RINA Consulting, une société de conseil en ingénierie située à Gênes, en Italie. L’UE a encouragé l’utilisation de pompes à chaleur à haut rendement énergétique dans le cadre de son plan de décarbonisation, notamment avec le projet HAPPENING. L’équipe de SunHorizon espérait initialement tester les combinaisons technologiques sur huit sites en Europe, mais la pandémie de COVID-19, les inondations survenues dans une région d’essai et d’autres problèmes ne leur ont permis de recueillir des données annuelles que sur trois sites. Il s’agit de deux maisons à Riga, en Lettonie, d’un immeuble de logements sociaux à Madrid comprenant 11 appartements et d’un centre civique proposant des activités sportives et culturelles, géré par le gouvernement local à Sant Cugat del Vallés, près de Barcelone.
Recueillir des données sur la performance énergétique
L’équipe a installé des capteurs dans les pièces pour suivre les performances de température et d’humidité, et pour recueillir des données relatives aux performances et à la consommation d’énergie des technologies combinées. Ils ont également disposé des capteurs externes qui surveillent le temps à l’extérieur. «Nous nous sommes appuyés sur une modélisation prédictive automatisée fondée sur la physique et basée sur le modèle 3D du bâtiment, ainsi que sur les données recueillies par les capteurs et les compteurs à l’intérieur du bâtiment, afin d’optimiser la consommation [d’énergie] du jour suivant», explique Serena Scotton. Les partenaires du projet ont créé une application qui permet aux utilisateurs présents sur les sites de démonstration de fournir un retour d’information concernant leur perception des niveaux de confort intérieur, qui a permis d’alimenter les algorithmes d’auto-apprentissage du système.
Une plateforme de surveillance basée sur le cloud alimente des modèles prédictifs de la consommation d’énergie
Les prévisions météorologiques et la simulation du bâtiment ont été intégrées dans une plateforme de surveillance basée sur le cloud afin d’analyser les données et d’alimenter les modèles prédictifs. La conception de la plateforme a pris plus de temps que prévu, souligne Serena Scotton. «L’ajustement de la communication entre les capteurs, puis entre les données du cloud et la plateforme s’est avéré complexe. La communication s’interrompait parfois et des données étaient perdues. En fin de compte, notre analyse s’est concentrée sur les performances des technologies basées sur la consommation des utilisateurs dans les zones climatiques sélectionnées.»
Un impact positif sur les émissions de gaz à effet de serre et les coûts énergétiques
Les données ont été recueillies pendant près d’un an dans chacun des trois sites de démonstration. «Les technologies fonctionnaient bien. Nous avons pu constater un considérable impact positif sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre», ajoute Serena Scotton. «Notre objectif était de réduire les émissions de gaz à effet de serre de 40 à 60 %, et nous avons réussi à atteindre cet objectif pendant certaines périodes, voire à le dépasser dans certains projets pilotes», souligne-t-elle. Selon le site de démonstration, l’équipe a constaté une diminution de 10 à 30 % du montant des factures d’énergie, et jusqu’à 50 % d’économies sur l’énergie primaire. Ainsi, à Riga, le système a couvert une grande partie du chauffage normalement assuré par une chaudière à gaz. «Nous avons été surpris. Même si l’hiver est beaucoup plus froid, le chauffage fonctionnait de la même manière qu’à Madrid.» Les panneaux solaires et les pompes à chaleur connectés ont été modifiés pour être plus efficaces tout au long du cycle de vie du projet, grâce aux retours d’information des utilisateurs et aux données du système de surveillance. «Les données et les résultats du projet seront utiles aux fabricants et aux propriétaires de démonstrateurs qui planifient de nouvelles installations. Nous espérons également que cela encouragera la reproduction des technologies dans d’autres bâtiments et dans d’autres régions d’Europe», ajoute-t-elle.
Mots‑clés
SunHorizon, pompes à chaleur, panneaux solaires, gaz à effet de serre, chauffage, refroidissement, énergie, capteurs
