Vers des maisons autosuffisantes? Etat de l'art pour le stockage de l'énergie dans le bâtiment Habitations autosuffisantes? < E0? Habitation-zéro-sur-le-compteur? Autonomie énergétique? CBBC Energies Renouvelables 19/10/17 Jeroen Van der Veken Labo HVAC CSTC - Centre Scientifique et Technique de la Construction CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 1 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 2 Zelfvoorzienend? < E0? Nul-op-de-meter-woning? Energie-autark? Mismatch tussen productie HE en energieverbruik in een woning Maisons autosuffisantes? < E0? Maison-zero-sur-le-compteur? Autonomie énergétique? Maisons 100% ER et à énergie positive (mieux que les bâtiments neutres en énergie) Mauvaise correspondance entre la production d ER et les besoins de maisons Problème 1: congestion du réseau électrique (locale) Solution = batteries (ou d autre formes de stockage électrique comme «supercaps», volant d inertie..)? CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 3 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 4
Maisons autosuffisantes? Mauvaise correspondance entre la production d ER et les besoins de maisons Problème 1: congestion du réseau électrique (locale) Solution = stockage électrique? Solution = ADR / DSM Introduction de PAC => stockage thermique Maisons autosuffisantes? Mauvaise correspondance entre la production d ER et les besoins de maisons Problème 1: congestion du réseau électrique (locale) Problème 2: production ER vs consommation (pays) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 5 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 6 Maisons autosuffisantes? Discordance entre production ER et consommation énergétique des habitations Problème 1: congestion au réseau d électricité (locale) Problème 2: production ER vs consommation (pays) Solution = stockage électrique Solution = DSM / ADR smart grid Stockage thermique intelligente Problème 3: paradoxe solaire (année) Stockage saisonnier? Zelfvoorzienend? Mismatch tussen productie HE en energieverbruik in een woning Intra-day storage Seasonal storage CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 7 Source: ATIC Burnay price 2016 : UGent (Prof. De Paepe & Hugo Monteyne) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 8
Zelfvoorzienend? Mismatch tussen productie HE en energieverbruik in een woning Intra-day storage Seasonal storage Zelfvoorzienend? Mismatch tussen productie HE en energieverbruik in een woning Intra-day storage Seasonal storage Source: ATIC Burnay price 2016 : UGent (Prof. De Paepe & Hugo Monteyne) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 9 Source: ATIC Burnay price 2016 : UGent (Prof. De Paepe & Hugo Monteyne) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 10 Diminution nocturne? ADR = Active Demand Response Source: Energyville (Glenn Reynders) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 11 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 12
ADR habitations en fonction de la typologie ADR habitations en fonction de la typologie Source: Energyville (Glenn Reynders) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 13 Source: Energyville (Glenn Reynders) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 14 Sans ADR à l échelle de la Belgique (parc de production d électricité) Avec ADR sur le plan de Belgique (parc de génération d électricité) Source: KU Leuven (Dieter Patteeuw) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 15 Source: KU Leuven (Dieter Patteeuw) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 16
ADR sur le plan de Belgique (parc de génération) Bureau (200m²) chauffé avec radiateurs Source: KU Leuven (Dieter Patteeuw) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 17 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 18 Bureau (200m²) activation thermique des noyaux de béton Besoin énergétique HVAC rapide - TABS/BKA CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 19 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 20
Stockage thermique non-structurel Stockage thermique non-structurel Tampon d eau (~4,2 kj/l.k) PCM (100-500 kj/l) Source: Smartgeotherm.be CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 21 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 22 Stockage thermique non-structurel Stockage non-structurel (10kWh =?litre) Tampon d eau (~4,2 kj/l.k) PCM (100-500 kj/l) Thermo-physique / Thermo-chimique (400-4000 kj/l) Source: Umons (Marc Frère) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 23 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 24
Stockage saisonnier (3000kWh =?m³) Stockage saisonnier (3000kWh =?m³) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 25 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 26 Stockage géothermique Les différents systèmes Stockage géothermique Les systèmes fermés Système horizontal fermé Système ouvert Système vertical Fermé CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 27 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 28
Energie primaire TABS + géothermie Stockage géothermique Les systèmes ouvertes EER = 3 = 1 EER = 20 SPF = 5 Source: Smartgeotherm.be CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 29 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 30 Stockage géothermique Les systèmes ouvertes Législation, permis et dimensionnement Webtool pour la Flandre: http://tool.smartgeotherm.be Source: IFtech CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 31 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 32
Stockage géothermique HT @ VITO Mol Pit storage (+ geothermie) @ Attenkirchen Efficacité stockage saisonier = 30% (VITO) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 33 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 34 Pit storage (+ geothermie) @ Attenkirchen Pit storage (+ geothermie) @ Danmark COP = 4 Twout = +60 C Solar fraction = 75% http://www.vojensfjernvarme.dk/ CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 35 CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 36
Réseaux de chaleur @ Danmark Central solar district heating plant: The solar collectors deliver heat to a main heating central. With large seasonal heat stores the solar heating plant can cover more than 50 % of the total heat demand. Pit storage + geothermie + réseau de chaleur (températures modérées) fraction du solaire presque à 100% après plusieurs années Distributed solar district heating plant: The solar collectors are placed at suitable locations and connected directly to the district heating primary circuit on site. Often these plants use the district heating network as a storage. Système individuel : apport renouvelable = 50% http://solar-district-heating.eu/sdh.aspx CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 37 Source: Umons (Marc Frère) CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 38 Conclusions L attention se déplace du besoin et de la production d énergie => réduction de puissance, flexibilité, stockage, prix variables.. Pour avoir une flexibilité à court terme, il y a plusieurs possibilités thermiques et électriques: stockage / ADR Le paradoxe solaire crée un problème saisonnier Un réseau de chaleur (de préférence à plus basses températures) offre des économies d échelle importantes pour le stockage thermique en combinaison avec l énergie solaire et géothermique comme les sources chaudes=> Mais pour pouvoir travailler à une température plus basse, la production de chaleur dans les maisons est également importante. L autonomie individuelle totale est plus difficile à atteindre mais des technologies innovantes comme le stockage thermochimique ou power-to-gas / power-to-liquid en été peuvent offrir des solutions pour l hiver. CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 39