Recherche des flexibilités énergétiques des bâtiments tertiaires performants : Etude du cas CECODIA

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1 Recherche des flexibilités énergétiques des bâtiments tertiaires performants : Etude du cas CECODIA EDF R&D Département Technologies et Recherche pour l Efficacité Energétique Pierrick MANDROU

2 SOMMAIRE 1. Description du site 2. Scénario natif 3. Scénario renforcé 4. Comparaison des scénarios 5. Conclusion

3 Le site réel étudié : CECODIA site de Lyon-Bron Conçu et construit par la Compagnie des Contractants régionaux (CCR), filiale de GSE Group Plus de m² de bâtiments construits / en cours de construction sur le territoire français Données techniques Bâtiment Bureaux R+1, 1185m 2 RT2012 Bâti à ossature Bois, murs en bardage, brises soleils, plancher terre plein et isolation périphérique, Chauffage/rafraichissement par système DRV, CTA double flux, Eclairage T5 avec détecteur et gradateur. Possibilité d installer jusqu à 550m² de panneaux PV en toiture (63 KWc) Données économiques: Cout de construction : 1250 HT/m² (2010) Cout aménagement : 150 à 200 HT/m²

4 Modbus Monitoring et Pilotage, Architecture de la mini-gtb Plateforme effacement EDF R&D Chauffage Clim Toshiba KNX Tableau de bord local Bus Toshiba tcc link (X2) Routeur Compteurs communicants Ventilation France Air Sous Comptages Ping passerelle France Air (X2) Cout GTB : 10 à 11 /m² Comprenant Dogate-Compteurs-Cablage-intégration Possibilité de réduire à 7 ou 8 /m² sur bâtiment générique

5 Consommations du bâtiment Répartition des consommations par usage - année 2015 Consommation totale : 62 kwhef/m².an (73 MWhef/an) Puissance max : 35 W/m² (39 kw) PC Divers 14% PAC 29% Simulation sous Dymola/modélica Modèle thermique 4 zones calé sur consommations réelles 2015 Pas de temps de restitution 10 minutes Eclairage 33% ECS 1% CTA 23% Vhc Vhp Vp Behc Behp Bep BChc BChp BCp Rhc Rhp Rp Vert heures creuses Vert heures pleines Vert heures pointes Bleu heures creuses Bleu heures pleines Bleu heures pointes Blanc heures creuses Blanc heures pleines Blanc heures pointes Rouge heures creuses Rouge heures pleines Rouge heures pointes

6 Identification de l étude de cas Natif Etude de la flexibilité par pilotage de l usage chauffage: (Ce qu il est possible de faire aujourd hui sur site réel) Systèmes Flexibilité simulée Flexibilité Capacité physique FLEX Chaleur: autre vecteur Modèle statique Native Faible ou nulle Mixte chaleur/élec (micro-cogé) Modèle conditionnel FLEX = F(RTE) Renforcée (stockage) Prometteuse Tout électrique Avérée

7 Période de délestage en Pointe Période de recharge Description du meilleur scénario natif Scénario référence : relance à 5h et maintien confort (22 ) de 8h à 18h les jours ouvrés- réduit la nuit et Week-end Meilleur scénario de Flexibilité en chauffage: relance anticipée en heures creuses avec surchauffe de 1 C, baisse de consigne de 1 C en pointe. Relance anticipée a 1h Surchauffe de 1 de 3h à 5h Baisse de 1 de 7h à 8h Période de délestage en heures pleines Flex HP Gain en puissance et énergie

8 Résultats du meilleur scénario (natif) Gain de l ordre de 20% en consommation sur Rp (pour une baisse de 1 C en pointe) Impact positif sur les heures pleines - avec suppression de l effet boomerang Report de la consommation sur les heures creuses Tendance semblable sur les autres couleurs faible surconsommation sur le total annuel du bâtiment (+1%) Gains en consommation (%) par rapport au scénario référence Les gains relatifs sont calculés par poste tarifaire et ne sont pas cumulatifs.

9 Identification de l étude de cas renforcé Etude de la flexibilité sur l ensemble des usages par stockage électrochimique : Scénario renforcé (prospectif) Systèmes Flexibilité simulée Flexibilité Capacité physique FLEX Chaleur: autre vecteur Modèle statique Native Faible ou nulle Mixte chaleur/élec (micro-cogé) Modèle conditionnel FLEX = F(RTE) Renforcée (stockage) Prometteuse Tout électrique Avérée

10 Système étudié et stratégie de pilotage Technologie modules photovoltaïques Surface PV = surface max disponible (m²) Inclinaison du panneau/horizontale (deg) Silicium cristallin Azimut du panneau (deg) 0 Rendement électrique STC 0.15 Meilleur scénario de stockage sur Signaux RTE Technologie Batterie C max P max discharge 50% SOC P max charge 50% SOC Li-ION 20kWh 40kW 20kW Stockage si signaux RTE = hc Et si Prod PV > C Bat Destockage si signaux RTE = p Seuls les gains liés au stockage-destockage sont évalués. Les gains liés à la production locale autoconsommée instantanément sont exclus de cette étude.

11 Comparaison scénarios : Natif et renforcé Gain de 30% en consommation sur Rp et jusqu à 60% sur Vp Réduction de la consommation sur le total annuel du bâtiment (-6%) Les gains relatifs sont calculés par poste tarifaire et ne sont pas cumulatifs. Pour le scénario avec stockage, seuls les gains liés au stockagedestockage sont évalués. Les gains liés à la production locale autoconsommée instantanément ne sont pas inclus dans cette étude.

12 Conclusion - Perspectives Evolution des consommations par type d heures En comparaison d un scénario de référence En scénario natif : Le pilotage de la PAC permet des gains (déplacement de volume) de presque 10% sur la consommation en pointe (et jusqu à 20% de la consommation de pointe les jours rouges) avec suppression de l effet boomerang tout en préservant le confort des occupants En scénario renforcé (prospectif) L ajout d un système de stockage, associé à une production locale et une stratégie de stockage adapté aux signaux RTE permet un gain de 45% sur les consommations en pointe (soit de 30% à 60% de la consommation selon la couleur) Cette étude a permis d identifier le potentiel de flexibilité d un petit bâtiment tertiaire neuf en technologie R/R. La faisabilité d un pilotage de la PAC avec des scénarios similaires au cas natif a été démontrée sur site réel dans le cadre de Smart Electric Lyon. En perspectives, le scénario renforcé avec du stockage par batterie est prometteur. D autres solutions de stockage notamment thermique par ballon tampon adapté à des technologies O/O pourraient compléter cette étude.

13 MERCI