Résumés des interventions

 

Maîtrise de l’énergie dans le bâtiment – Quelques réflexions introductives.

 Gilbert Achard (Polytech Annecy-Chambery LOCIE)

L’utilisation raisonnée des énergies renouvelables est particulièrement recommandée dans le secteur du Bâtiment. Gros consommateur d’énergie (43 % en France) , ce secteur doit faire l’objet d’une réflexion approfondie de maîtrise de l’énergie basée sur la sobriété et l’efficacité énergétiques avant que le recours actif aux énergies renouvelables soit envisagé, éventuellement en association « intelligente » avec d’autres formes d’énergie.Après avoir décrit quelques points structurants de notre réflexion tels que la démarche « Négawatt », le « Facteur 4 » et le concept de « Nearly Zero Energy Building », nous présenterons quelles actions peuvent être entreprises  pour atteindre les objectifs de maîtrise de l’énergie dans les bâtiments. Elles concernent les enveloppes et  les systèmes mais aussi  la conception et la gestion énergétiques des bâtiments. L’apport des « systèmes intelligents » sera mis en valeur dans chacune de ces classes d’actions, en particulier au niveau  de la récupération et du traitement des informations ainsi que pour le pilotage des systèmes complexes utilisant des mix énergétiques avec des sources intermittentes.

 

 

Conversion photo-électrique : le solaire photovoltaïque

Mohamed Amara (Centre de Thermique de Lyon - CETHIL)

A l'heure actuelle, le rendement des cellules dites de première génération à base de silicium cristallin est de 25%. Ce rendement peut considérablement chuter en fonction du micro-climat urbain (température, rayonnement diffus environnant), de la zone géographique, de l'orientation et de l’inclinaison des composants. Pour augmenter le rendement de conversion, de nouveaux concepts ont été développés. Par exemple, la mise en place d'une cellule formée par la superposition de couches avec des gaps différents permet de convertir une large partie du spectre solaire en électricité. Ainsi, un rendement record de 41,9 % a été obtenu pour une cellule à deux jonctions. Toutefois, le coût aujourd'hui élevé de ce type de cellule limite leur utilisation terrestre. Une des voies les plus prometteuses consiste à utiliser le plus efficacement les parties infrarouge (IR) et ultraviolette (UV) du spectre solaire par des approches dénommées respectivement « up-conversion » et  « down-conversion ».Le présent cours reviendra en détail sur la physique des cellules photovoltaïques ainsi que les différents pistes de photo-conversion.

 

 

Quelles technologies solaires pour l’approvisionnement en énergie en Afrique sub-saharienne ?

Yao Azoumah (2IE - Burkina Faso)

Près d'un tiers des 1,6 milliard de personnes sans accès à l'électricité dans le monde vivent en Afrique. L'accès à l'électricité est particulièrement faible en Afrique sub-saharienne (13% au Burkina Faso, 7% au Mozambique…). La production d'électricité dans ces pays est généralement dominée par des centrales thermiques diesel (68% au Burkina Faso), alors que la totalité du pétrole qu’ils consomment est importé. En conséquence, leurs économies sont étroitement liées à la disponibilité de ces ressources. Ainsi, la raréfaction des ressources fossiles et la dépendance énergétique de ces pays freinent leur développement économique. Or, 74% du continent reçoit un ensoleillement moyen annuel supérieur à 1900 kWh/m2.an. Ces régions sont donc favorables à l’implantation de centrales solaires (photovoltaïques et/ou thermodynamiques) pour la production d’énergie thermique/électrique. La présentation portera sur les différentes technologies solaires existantes avec leurs avantages et inconvénients vu d’Afrique et mettra en exergue comment à partir de l’analyse de l’irradiation solaire, des réalités climatiques, socio-économiques et des réseaux électriques disponibles, l’on est en mesure de proposer des technologies solaires adaptées aux différentes régions africaines notamment le sahel.

 

 

Analyse de Cycle de Vie et Ecoconception : des démarches au service de l’efficacité environnementale

Alain Cornier (ENSAM Chambéry)

Les technologies modernes se développent, au service de systèmes de plus en plus complexes. Les « technologies vertes » n’échappent pas à cette tendance, poussées par une demande des consommateurs encore en émergence mais surtout par des incitations règlementaires fortes : nouvelles énergies, nouveaux matériaux pour de nouveaux produits, tentent de répondre à ces préoccupations environnementales.
Ces progrès sont ils réels ?
Les gains sont ils systématiques?
Comment intégrer cette approche au niveau industriel ?

La présentation s’attachera à répondre à ces questions, en présentant :
-Le principe de l’analyse ce Cycle de Vie Environnementale (ACV) et ses limites actuelles,
-Quelques applications dans le domaine des énergies, des nouveaux matériaux, des réseaux
-Comment aborder la conception en intégrant cette dimension dans un processus de conception.

 

 

 

Efficacité énergétique dans les bâtis en zone tropicale

Yézouma Coulibaly (2IE - Burkina Faso)

La répartition de la facture électrique du bâtiment en climat tropical chaud est estimée en moyenne à 60 % pour la climatisation quand elle est présente, 20 % pour l’éclairage et 20 % pour la bureautique. Par conséquent la réduction de la facture énergétique du bâtiment passe en priorité par la réduction de la charge de climatisation et à moindre mesure par celle de l’éclairage.  La présentation faite se propose d’analyser les grands postes de consommation énergétique du bâtiment climatisé en zone tropicale en indiquant les solutions potentielles de réduction de cette consommation en rapport avec ‘l’introduction de systèmes intelligents dans une gestion centralisée des bâtiments. Elle traite prioritairement de la climatisation puis de l’éclairage dans une perspective d’optimisation de la consommation ou de maximisation de l’efficacité énergétique du bâtiment.

 

 

Les systèmes flous pour la représentation et le traitement de l'information

Laurent Foulloy (Polytech Annecy-Chambery LISTIC)

La théorie des sous-ensembles flous, développée par le Prof. Zadeh à la fin des années 60, est un outil mathématique permettant la représentation des connaissances graduelles, imprécises ou incertaines. Elle consiste à rendre possible l'appartenance partielle d'un élément à un ensemble ou, de façon similaire dans un contexte de logique, d'accepter des valeurs de vérité entre le vrai et le faux. Dans cette présentation, les concepts de base de cette théorie seront introduits ainsi que les différents opérateurs permettant de faire des calculs. Les mécanismes de conversion d'une information numérique en une information linguistique, et réciproquement, seront analysés. Une application à la représentation du confort par agrégation d'informations élémentaires sera détaillée.

   

 

 

Apprentissage automatique à partir de données

Sylvie Galichet (Polytech Annecy-Chambery LISTIC)

La capacité à apprendre et à s’adapter est une caractéristique essentielle des systèmes intelligents dont on attend qu’ils s’améliorent au cours du temps à partir de l'expérience acquise. Dans le cadre des systèmes informatiques, l’expérience prend essentiellement la forme de données enregistrées pendant l’exécution d’une tâche. Il est alors nécessaire de concevoir des  méthodes et outils pour :
- Comprendre, synthétiser et interpréter les données pour définir des situations types.
- Comprendre les inter-relations complexes entre les données pour aboutir à la prise de décision.
- Expliquer et prévoir l’évolution de phénomènes complexes pour agir de manière efficace.
La présentation sera consacrée à la formulation de ces différents problèmes d'apprentissage (apprentissage supervisé / non supervisé, classification / régression) et à leur résolution par des méthodes adaptées. Un bref panorama des techniques actuelles (arbres de décision, réseaux de neurones, raisonnement à partir de cas, …) sera donné. L’utilisation de ces méthodes sera illustrée sur des données provenant de la plate-forme d’expérimentation INCAS.

  

 

 

Intérêt économique des systèmes hybrides dans les agro industries

Philippe Girard (2IE - Burkina Faso)

Les agro industries et les industries de bois en milieu tropical sont généralement auto-producteurs d’énergie car non raccordées au réseau du fait de leur localisation en zone rurale. Elles disposent cependant  de volumes importants de sous produits et de déchets (balles de riz, coques, sciures, …) dont la valorisation est trop souvent négligée alors que des solutions techniques robustes existent notamment pour permettre leur autonomie totale. L’un des freins à l’investissement est très clairement le coût de ces solutions biomasse qui sont de trois à quatre fois plus coûteuses que des centrales diesels classiques. Le couplage biomasse/diesel constitue indiscutablement une réponse intéressante à cette problématique, en optimisant les dimensionnements au regard des courbes de charge des industries et par conséquent en réduisant le niveau d’investissement initial avec une plus grande sécurité d’approvisionnement. Cette option passe par des solutions de couplage écrêtage, qui malgré leur fiabilité démontrée, sont encore trop peu mises en œuvre dans ce type d’entreprise. Cette présentation s’attèlera à démontrer la rentabilité de telles options notamment dans le cas des industries du bois en Afrique.

  

Pompage photovoltaïque en zone sahélienne

Zacharie Koalaga (2IE - Burkina Faso)

Dans les pays sahéliens, la culture maraîchère autour de barrages aménagés constitue un enjeu capital tant pour les villages que pour les villes. Mais, elle est caractérisée par des rendements faibles du fait de l’arrosage pratiqué actuellement (manuel ou motopompe à gasoil). Une technique envisageable et plus appropriée est l’utilisation de l’énergie solaire notamment photovoltaïque. En effet, ces pays disposent d’un ensoleillement important (6 kWh/m2/jour) propice aux systèmes photovoltaïque de pompage. Les pompes solaires permettront de retenir les producteurs en recul des berges des barrages offrant ainsi plus de surfaces exploitables et de l’eau en abondance. Pour un hectare, une pompe solaire de 600 Wc à 1000 Wc peut fournir le débit de 15 m3/h nécessaire à une hauteur manométrique totale de moins d’une dizaine de mètres.

 

  

Le froid solaire

Christophe Ménézo (Polytech Annecy-Chambery LOCIE)

Michel Pons (LIMSI Orsay)

Cette session sera dédiée aux systèmes de rafraichissement et de refroidissement faiblement énergivore.
Les systèmes de "froid solaire" permettent de valoriser l'énergie solaire thermique produite durant l'été en excès vis-à-vis des besoins en chaleur. Ces techniques bénéficient d'autre part d'une bonne coïncidence entre production solaire et besoins de climatisation.
Les trois principaux procédés seront présentés  :
- desicant cooling
- refroidissement par absorption
- refroidissement par adsorption

  

Solar thermal energy conversion

Matthias Rommel (Institute for Solar Technology, University of Applied Sciences of - Rapperswil, Switzerland)

This presentation will be dedicated to the solar thermal energy conversion. It will be organized on two main axes:

- The combination of Solar Thermal and PV (development on a PV-thermal hybrid collector).
- The combination of Solar Thermal systems with heat pump technology.

 

  

Système de communication pour des réseaux de capteurs-actionneurs : application à l'efficacité énergétique des bâtiments

Bernard Tourancheau (ENS Lyon)

Les réseaux de micro-contrôleurs embarquant des capteurs-actionneurs sont en passe de modifier radicalement notre environnement. On parle alors d'informatique ambiante. Cependant, pour ce qui concerne les bâtiments, l'essor de la "domotique" est attendu depuis longtemps. La conjonction des avancées actuelles du matériel : miniaturisation, faible consommation et du logiciel : standards de communication, faible consommation pourrait être la clef de la réelle percée des TIC dans les objets de notre quotidien. Probablement sous la forme appelée "Internet des objets". Cet exposé présentera les architectures de réseaux de micro-contrôleurs sans fil et sur courant porteur, introduira les propositions de l'IETF pour ces réseaux maillés afin de permettre leur interconnexion sous IPv6. Nos développements R&D seront présentés qui permettent de réaliser, d'inter-opérer et d'augmenter la durée de vie de ces réseaux. Un lien sera fait avec le développement d'une maison individuelle à très faible consommation énergétique dans un environnement de simulation numérique. Ce bâtiment propose un bilan annuel positif grâce à une production d'électricité PV couplée au réseau. Son contrôle-commande optimisé nécessite des informations pouvant être capturées/distribuées et traitées à distance grâce à de tels protocoles réseaux reliant capteurs, actionneurs et utilisateurs au travers de services sur l'Internet.

    

 

 

Les enjeux de la simulation du comportement dynamique du bâtiment

Etienne Wurtz  (Polytech Annecy-Chambery LOCIE)

Une des questions majeures que l’on peut se poser concerne le rôle de la simulation thermique du bâtiment. En particulier, pour être un peu provocateur, est-elle plus pertinente que l’analyse d’un expert disposant d’une longue expérience.
On tentera dans le cadre de cette formation de répondre à ce type de question et surtout d’envisager les perspectives que peuvent apporter les outils de simulation.
A cet effet, on présentera tout d’abord les différents modes de simulation qui se distinguent notamment par leur niveau de finesse puis on présentera les différents outils existant en présentant notamment leurs avantages et inconvénients avant de conclure sur l’opportunité d’y avoir recours que ce soit pour une utilisation appliquée à la conception ou dans le cadre de la recherche.
Dans une dernière partie on traitera les évolutions attendues dans ce secteur en présentant différentes approches tant à l’échelle nationale qu’internationale qui permettront à l’avenir de disposer d’outils réellement pertinents tant dans le domaine de la conception que de la réhabilitation.