Chaire Bâtir Durable et Innover

Projet Contrôle Commande et Efficacité Energétique

Objectifs - Actions - Offres - Participants - Contact

La chaire Batir Durable et Innover est commune à l'Ecole Centrale Paris, à l'Ecole des Ponts-ParisTech, à Supélec et au CSTB et est soutenue par Bouygues Contruction. Elle a pour objectifs de soutenir des actions pour le développement du caractère durable des bâtiments. Elle est structurée autour de 5 projets :

• Analyse du cycle de vie
• Maquette numérique
• Usages
• Matériaux et structures innovants
• Contrôle-Commande et Efficacité Energétique

Le projet ‘contrôle commande et efficacité énergétique’ est orienté vers les interactions entre le concepteur-réalisateur du bâtiment et son exploitant. L’objectif est de fournir les systèmes et les outils de commande qui vont permettre l’exploitation optimale du bâtiment. Cette exploitation est considérée ici au travers de la consommation énergétique du bâtiment qui reste un défi important.

Les bâtiments considérés dans ce projet sont les bâtiments tertiaires à énergie positive (BEPOS). Le projet vise en particulier à préparer la prise en compte optimale de la production locale d'énergie, des approvisionnements dynamiques par les réseaux intelligents et l'introduction de nouvelles charges telles que les véhicules électriques dans ces bâtiments.

Actions

L’objectif principal du projet est d’étudier la gestion intégrée de l’énergie au sein d’un bâtiment de bureaux à basse consommation et à énergie positive. Au-delà de la commande de chacun des sous-systèmes qui sera considérée comme optimisée, l’objectif est d’optimiser la gestion globale de l’énergie non seulement par l’intégration et la coordination des équipements mais aussi par la gestion des sources. Intégrée à la phase de  conception  pour apporter un support à la phase d'exploitation cette étude devra, pour les solutions proposées, étudier la phase de mise en service et de validation des performances.

Les algorithmes proposés auront pour objectifs de gérer les flux énergétiques dans le bâtiment afin d’en optimiser l’efficacité énergétique. Ils devront prendre en compte les différentes consommations (thermiques et électriques), les différentes sources d’énergie et les différents moyens de stockage. Ils prendront en particulier en compte les nouvelles sources de consommation telles que la gestion de la recharge des véhicules électriques. De même, ils prendront en considération les nouvelles contraintes de disponibilité de puissance des sources qu’elles soient internes aux bâtiments ou externes et intègreront les notions de services (effacement de charge, stockage, restitution) que le bâtiment pourra être amené à rendre à l’ilot ou au réseau.

Offres

• Post-Doc
  • Commande prévisionnelle coordonnée de la production et l'émission : Les contraintes de fonctionnement (temps de démarrage ou d’arrêt, …) ou l’optimisation (rendement en fonction conditions extérieures ou de la charge, …) des moyens de production ne sont pas toujours cohérentes avec les besoins de l’émission pour assurer le confort des usagers. L’objectif est d’étudier des algorithmes qui prennent en compte globalement la production et l’émission pour optimiser la consommation énergétique. Dans un premier temps on considèrera un système de production de chaleur avec de très long temps de réaction (type chaudière à bois) et on cherchera à intégrer la gestion prévisionnelle de l’émission pour optimiser la consommation de ce système. On recherchera une structure d’algorithme flexible qui pourra s’adapter à d’autres types de systèmes.
• Thèse
• Stages
  • Commande prévisionnelle coordonnée multi-sources du rafraichissement: Cet stage a pour objet le contrôle de la production et de l’émission du rafraichissement dans un bâtiment possédant divers moyens de production de froid ayant des rendements, des contraintes de fonctionnement et des disponibilités différentes. Dans un premier temps on considèrera un bâtiment équipé d’une machine à froid traditionnelle et pouvant mettre en œuvre du free-cooling.  L’algorithme proposé sera basé sur une approche de commande prédictive et devra pouvoir être étendu par la prise en compte d’autres moyens de production.
  • Modélisation des autres usages de l'électricité dans les bâtiments de bureau : A partir des données de bâtiments, l’objectif est d’étudier la consommation électrique par les usages non contrôlés. Cette analyse sera menée par plateaux et recherchera en particulier des profils d’usages selon les fonctions des occupants. D’autre part, les autres facteurs influant sur ces profils d’usages seront recherchés. A partir de cette analyse, un modèle pouvant être intégré dans la plate-forme de validation et un modèle de prédiction pour la commande seront définis.
  • Bâtiments 'Smart-Grid' compatibles : L’intégration énergétique du bâtiment dans son environnement, associée à sa capacité à consommer ou valoriser l’énergie autoproduite, est à la base de son efficacité énergétique. L’objectif de cette étude est de caractériser les interactions du bâtiment avec les réseaux de distribution énergétique (électricité, gaz, chaud, froid,…) et en particulier les demandes qui peuvent émaner des gestionnaires de ces réseaux ou d’un ilôt (profil de puissances, prix, demande de service, …) ainsi que les informations pouvant être générées par le bâtiment et utiles au gestionnaire de réseau ou à l'agrégateur.
  • Intégration du stockage électrique : Pour gérer de manière optimale la production locale d’énergie et optimiser les achats et fournitures au réseau en fonction des tarifs et des services demandés il est nécessaire de pouvoir stocker l’énergie électrique. Un premier objectif de cette étude est d’analyser les différents types de stockage électrique en termes d’énergie stockable, de puissance de charge et de décharge, d’encombrement, de vieillissement, de coût, de contraintes de fonctionnement …. A partir de cette étude il sera défini une structure de stockage cohérente avec les usages envisagés en se basant sur les performances atteintes par une proposition d’algorithme optimisant le stockage.

Participants

• CSTB
  • Mireille Jandon
  • Guillaume Ansanay-Alex
  • Nicolas Couillaud
• Bouygues Construction
  • Jean Lacroix
  • Wen Hu
  • Yasmine Mansouri
• Supélec
  • Hervé Guéguen
  • Julien Eynard (octobre 2010 - septembre 2011)
  • Somasundar Kannan (mars 2012 - février 2013)
  • Kate Chan (avril 2012 - )
  • Romain Bourdais
  • Didier Dumur
  • Marie-Anne Lefebvre

Contact

Hervé Guéguen