Outils de Simulation thermoaéraulique du Bâtiment Journée IBSA, La Rochelle, 31 mars La plateforme INES et les enjeux de la modélisation

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1 Outils de Simulation thermoaéraulique du Bâtiment Journée IBSA, La Rochelle, 31 mars 2005 La plateforme INES et les enjeux de la modélisation par F. Penot, responsable du GAT Bâtiments du sous l aimable autorisation de Philippe Malbranche du

2 L Institut National de l Énergie Solaire L implication régionale et l alliance du et du, vers l excellence européenne, au service des acteurs de la filière solaire

3 Une approche globale, des composants aux systèmes N Matériaux, nano-composites S Systèmes : électriques & thermiques Composants, Eléments de systèmes E I Intégration des systèmes : réseaux énerg., bâtiments 1/2 1/2

4 La nécessité d une double approche : 1. La technologie apporte les innovations nécessaires à l ouverture progressive des niches de marché L énergie solaire au service : Matériaux Systèmes Du confort De l économie Composants De l environnement Intégration des systèmes De la société 2. Le marché et les attentes sociétales orientent les recherches Science Technologie Marché, société

5 Le réseau des laboratoires et Centres : Saclay, Cadarache, Grenoble Paris Strasbourg Bâtiment Tours Nantes La Rochelle Tours Poitiers Thermique Photovoltaïque Lyon CHAMBERY Electricité Bordeaux Grenoble Toulouse Montpellier Perpignan Cadarache

6 Projet INES : Point d avancement Une vue des bâtiments Lynx - Préfiguration 1 Coté Entrée Face «avant» 2 Coté Nord petite aile H 3 Coté Sud grande aile H 2 Petite aile 1 Avant Grande aile Arrière 3 S N

7 Deux filières technologiques principales Solaire photovoltaïque Cellules PV Solaire thermique, bioclimatique Composants (revêtements, isolants) Modules PV Capteurs solaires thermiques Systèmes électriques PV Systèmes thermiques Intégration dans l application considérée

8 Les domaines d activités détaillés Matériaux et composants Cellules & modules photovoltaïques : Silicium Organique (Photovoltaïque et OLED) Technos de stockage : Plomb, lithium, autres technos Convertisseurs, capteurs de mesure Éléments de parois : isolation, vitrage, inertie (MCP) Capteurs thermiques, échangeurs INES Chambéry Réseau INES

9 Les domaines d activités détaillés Systèmes : Caractérisation, Conception, Gestion, Modélisation Systèmes électriques Systèmes de stockage Systèmes thermiques Produits multifonctionnels Systèmes énergétiques complets : Pompe à Chaleur + solaire, cogénération PV/Th Tableaux de bords (contrôle-commande, interfaces homme-machine) INES Chambéry Réseau INES

10 Les domaines d activités détaillés Intégration des systèmes Ambiances Enveloppes Bâtiments solaires Ensemble immobilier, urbanisme solaire Réseaux (chaleur, électricité) Socio-économie, prospective énergétique INES Chambéry Réseau INES

11 Les propositions actuelles Des bancs d essais : De composants seuls De composants intégrés en systèmes Des constructions : Expérimentales En fonctionnement réel Des outils de démonstration : Pédagogiques exposition

12 Les projets de modélisation Modéliser pourquoi : Théorie modèle répondre aux questions Modèle validé simulation prévision, optimisation, intégration La modélisation partie intégrante des outils de connaissance : utile à la description et l analyse des phénomènes, utile à la compréhension, utile à la définition de limites et prédictibilité La modélisation outil de développement Nécessaire à la simulation du fonctionnement de composants, de systèmes énergétiques, de réseaux, Nécessaire à l intégration de composants dans un système, La modélisation outil de gestion Indispensable à l évaluation énergétique Indispensable à l élaboration de stratégies de contrôle énergétique, Indispensable à l optimisation de systèmes Indispensable à la simulation prédictive Vers des outils d usage (logiciel dédié aux industriels, architectes, vieillissement, fiabilité)

13 Modéliser quoi : Des phénomènes physiques (thermiques, énergétiques, électriques ) (dominante ) Des composants liés à l énergie solaire (capteurs, stockage, couplages ) et leur assemblage pour l optimisation (dominante ) L intégration efficace (interactions, réseaux, bâtiment virtuel ) (dominante CSTB)

14 Problématique de modélisation / optimisation de systèmes et réseaux électriques hétérogènes Electricité Chimie Thermo dynamique Mécanique 10-6 s 10-3 s s s Commutation En électronique de puissance Dynamiques Électriques 10-3 Dynamiques Mécaniques Thermiques Turbulences Problématique de modélisation système Cycles climatiques et consommation Jour, mois, année Echelle de temps Optimisation système 10 3 à 10 5 run

15 Les principales conclusions : Besoin de spécialistes logiciels adoptant une vision moderne permettant : la convergence des outils pour suivre la vision intégrée (bâtiment, quartier) Les différents niveaux d optimisation Fonctionnement en réseau important Besoin de compétences locales : en tant que noyau initial sur INES, puis pour la capitalisation des connaissances Lien fort impératif avec la plate-forme démonstrateurs (acquisition, stockage, et gestion de données)

16 La complémentarité De la recherche à la mise sur le marché : l assemblage des compétences --CSTB Modélisation des phénomènes physiques Réduction des modèles Plates-formes RDI & démonstrateurs Socio économie Développement technologique Modèles composants et systèmes Evaluation de l intégration au bâtiment : modélisation, certification

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