Article Technique. Evaluation de scénarii énergétiques sur le parc scientifique de Sophia-Antipolis

Transcription

1 Article Technique Evaluation de scénarii énergétiques sur le parc scientifique de Sophia-Antipolis

2 Introduction Dans le cadre du projet SMART MED PARK un outil de simulation a été développé afin de permettre d une part de caractériser et de quantifier les consommations énergétiques des parcs scientifiques, et d autre part d évaluer l intérêt technico-économique de différentes solutions technologiques qui pourraient y être intégrées afin d en réduire la consommation et d augmenter leur efficacité. Ce document présente les résultats d une étude de cas qui a été réalisée sur la technopole de Sophia Antipolis. Description du quartier simulé Pour cette étude, un ensemble de bâtiment du quartier des Lucioles a été sélectionné. Ce dernier est constitué de 74 bâtiments, comme l illustre la Figure 1: Figure 1 : Quartier simulé de Sophia Antipolis: Les Lucioles Toutes les empreintes au sol des bâtiments ont été automatiquement importées de fichiers CityGML qui contiennent également les coordonnées GPS et les hauteurs des bâtiments. Les caractéristiques thermiques (murs, vitrages, renouvellement d air, systèmes énergétiques) sont générées statistiquement à partir des données d audits qui ont été conduits au début du projet sur un échantillon représentatif de bâtiments de la technopole de Sophia Antipolis. 2

3 Efficiency [-] Energy [MWh] Energy Consumptions [MWh] Situation actuelle: Simulation des consommations énergétiques du quartier Une simulation annuelle au pas de temps horaire a été réalisée afin d évaluer les consommations énergétiques du quartier considéré Total Buildings Area : m2 ; Nb Buildings : 74 B Fossil (Heating). Elec (Heating) Elec (Cooling) Elec (DHW) Elec (other) B B 0 Detailed Annual Consumptions - Fossil : MWh, Elec : MWh ; Annual Elec uction : 136 MWh Consumption (Fossil) Consumption (Elec) uction (Elec) B Global Distribution of Energy Consumptions Consumption/uction < 1% Balance % 9% 33% < 1% Fossil (Heating). Elec (Heating) Elec (Cooling) Elec (DHW) Elec (other) Consumptions (Final) uction (Final) % 100% 0 HUB Figure 2 : Consommations énergétiques - état actuel Pour une surface totale chauffée de m 2, la consommation en énergie fossile (gaz seulement) est de MWh. Celle-ci résulte uniquement des consommations des chaudières gaz installées dans 53% de l ensemble des bâtiments (le reste étant équipé de pompes à chaleur). La consommation totale annuelle d électricité est de MWh et provient des compresseurs de pompes à chaleur, des auxiliaires de chauffage/refroidissement, de la production d eau chaude sanitaire, ainsi qu une large part de MWh (58% du total) due aux autres usages électriques tels que les équipements ou l éclairage. Enfin, le quartier présente une faible production électrique de 136 MWh qui résulte de 436m 2 de panneaux photovoltaïques (ce qui représente moins d 1% de l espace total disponible en toiture sur l ensemble du quartier. 3

4 Les distributions de consommations en Primary énergie Energy finale < < 1% < 1% Distribution < 1% 1% et primaire pour le quartier sont présentées sur la figure ci-dessous: Final Energy Distribution Primary Energy Distribution 22% 33% 43% 45% < 1% 19% 9% 14% 12% < 1% Fossil (Heating) Elec (Heating) 96% Elec (Cooling) Elec (DHW) Elec (other) Figure 3 : Répartition des consommation d énergie par poste Au global, la consommation totale en énergie finale du quartier simulé est de MWh, soit 120 kwh/m² et la consommation totale en énergie primaire est de MWh (avec un facteur de conversion de 2.58 pour l électricité), soit 219 kwh/m². Potentiel Energétique de solutions de rénovation: Simulation de plusieurs scenarii L objectif est d analyser différentes possibilités de rénovation énergétique et d en évaluer le potentiel de réduction des consommations. Cinq scenarii ont été choisis et traités, couvrant les trois piliers du projet Smart Med Parks : l efficacité énergétique, l intégration d énergie renouvelable et la mutualisation de la production et du transport d énergie: 1. Rénovation de l enveloppe, par isolation des murs et en remplaçant les fenêtres au niveau d exigence défini par le label BBC (0.23W/m²K pour les murs et le plancher, 0.17W/m²K pour le toit and 1,26W/m²K pour les fenêtres). 2. Amélioration de l efficacité du système de chauffage, en installant des chaudières à condensation (n=1.05) à la place des chaudières existantes (n=0.8). 3. Intégration de panneaux photovoltaïques, en couvrant 50% de la surface totale de toit disponible 4. Package de rénovation, combinant les trois solutions mentionnées ci-dessus.. 5. Réseau de chaud/froid sur Aquifère, en déployant un réseau de distribution de chaleur entre les bâtiments connecté à une ressource aquifère. Des pompes à chaleurs réversibles sont installées dans chaque bâtiment et connectées au réseau et assurent le chauffage et le refroidissement. 4

5 Toutes les solutions proposées ont ainsi été comparées au cas de référence (situation actuelle) en termes de consommations d énergie finale et primaire. Le tableau suivant récapitule ces consommations pour le cas de référence: REFERENCE (74 Bâtiments) Total Gaz Total Elec Elec Consommations [MWh] : Energie Finale [MWh] : Energie Primaire [MWh] : Scénario1: Rénovation de l enveloppe ENVELOPPE Rénovation Uvalue(mur) : 0,23W/m²K Uvalue(fenêtre) : 1,26W/m²K Total Gaz Total Elec Elec Consommations [MWh] : Energie Finale [MWh] : ,2 Energie Primaire [MWh] : ,6 Scénario 2: Amélioration de l efficacité du système de chauffage SYSTEME Remplacement chaudières (n=0,8) par chaudières à condensation (n=1,05) Total Gaz Total Elec Elec Consommations [MWh] : Energie Finale [MWh] : ,2 Energie Primaire [MWh] : ,4 5

6 Scénario 3: Intégration de panneaux photovoltaïques SOLAIRE Panneaux PV sur 50% de la surface de toiture disponible Total Gaz Total Elec Elec Consommations [MWh] : Energie Finale [MWh] : ,3 Energie Primaire [MWh] : ,0 Scénario 4: Package de rénovation Package Enveloppe BBC + condensation + PV Total Gaz Total Elec Elec Consommations [MWh] : Energie Finale [MWh] : ,8 Energie Primaire [MWh] : ,4 Scénario 5: Réseau de chaud/froid sur Aquifère AQUIFERE Réseau de chaud/froid Total Gaz Total Elec Elec Consommations [MWh] : Energie Finale [MWh] : ,4 Energie Primaire [MWh] : ,8 6

7 Pour cette dernière solution, un réseau hydraulique a été généré pour interconnecter l ensemble des bâtiments. La longueur totale du réseau est de 32km (aller + retour). Figure 4 : Aperçu du réseau Cette solution est évidemment présentée à titre d illustration des fonctionnalités de l outil, son intégration étant fortement dépendante des conditions géologiques du site considéré. De plus, la technopole de Sophia Antipolis est intrinsèquement inadaptée aux réseaux de chaleur (sur cogénération par exemple) de par sa très faible densité de bâtiment. La longueur du réseau hydraulique au vu du nombre de bâtiments mènerait logiquement à de très fortes déperditions thermiques 7

8 Tableau récapitulatif de l étude: ENVELOPPE Rénovation Uvalue(mur) : 0,23W/m²K Uvalue(fenêtr e) : 1,26W/m²K SYSTEM Remplacemen t chaudières (n=0,8) par chaudières à condensation (n=1,05) SOLAIRE Panneaux PV sur 50% de la surface de toiture disponible Package Enveloppe BBC + condensation + PV AQUIFERE Réseau de chaud/froid d'énergie finale 38,2 10,2 27,3 68,8 36,4 d'énergie primaire 27,6 5,4 37,0 66,4 13,8 8