Doctorant⸱e DECARBOSYS: Stratégies de gestion de la flexibilité multi-énergies dans les bâtiments à

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Missions :

Dans le secteur tertiaire, la conception de bâtiments à énergie positive repose sur l’intégration de sources renouvelables, en particulier le photovoltaïque, afin de couvrir une part importante des besoins énergétiques par une production locale et décarbonée. Toutefois, la production solaire demeure variable et peu pilotable, limitant la capacité du bâtiment à contribuer à la gestion du réseau électrique. Cette thèse vise à quantifier, pour un bâtiment existant instrumenté (EcosystèmeD à Dunkerque), son potentiel de flexibilité énergétique vis-à-vis du réseau grâce à la reconfiguration de son système énergétique et au pilotage intelligent multi-énergies. La première partie portera sur la conception et l’optimisation d’un système hybride et flexible combinant production solaire, stockage (thermique et électrique) et pompe à chaleur. L’objectif est d’évaluer, à l’aide d’outils avancés de modélisation et de simulation numérique des systèmes énergétiques du bâtiment, des stratégies d’autoconsommation et de flexibilité, intégrant stockage et effacement de charges, pour maximiser l’autonomie énergétique et réduire l’empreinte carbone du bâtiment. Une approche conséquentielle sera intégrée dès la conception afin de prendre en compte les effets indirects des choix technologiques. La seconde partie portera sur le développement, l’implémentation et l’évaluation par simulation d’algorithmes de pilotage intelligent des flux thermiques et électriques, fondés sur des méthodes méta-heuristiques, de data-mining et de modélisation prédictive, afin de concevoir des stratégies adaptatives positionnant le bâtiment comme acteur actif du système électrique.

L’objectif de la thèse est de transformer le bâtiment en un acteur actif du système électrique, capable de maximiser l’autoconsommation, d’optimiser le stockage et d’adapter ses usages selon les scénarios énergétiques prévisionnels. Les missions visent donc à développer une approche intégrée pour la gestion de l’énergie dans les bâtiments tertiaires à énergie positive, en se concentrant sur la variabilité des sources renouvelables, les stratégies de flexibilité énergétique, et le pilotage intelligent multi-énergies. Dans cette optique, les activités du projet de thèse seront structurées autour de cinq axes principaux :

• Caractérisation de la variabilité de la production solaire : développement de modèles permettant de mieux quantifier l’intermittence de l’énergie solaire photovoltaïque, thermique ou hybride et d’en analyser les impacts sur l’équilibre énergétique des bâtiments tertiaires.

• Méthodes de flexibilité énergétique au niveau du bâtiment : conception d’un système énergétique flexible pour le bâtiment et évaluation de stratégies d’autoconsommation optimisée, intégrant stockage (électrique et thermique) et effacement de charges, afin de maximiser la valeur énergétique locale.

• Pilotage intelligent multi-énergies : proposition de modèles de gestion coordonnée des usages thermiques et électriques, permettant au bâtiment de devenir un acteur actif du système électrique, en incluant des algorithmes de contrôle basés sur des méthodes méta-heuristiques et des techniques de datamining ainsi que des scénarios de simulation prévisionnelle.

• Évolution des mécanismes de flexibilité : passage d’une logique centrée sur l’effacement ponctuel à une flexibilité quotidienne, intégrée dans les usages, avec modulation et décalage de consommation en continu.

• Définition d’indicateurs de performance : élaboration d’outils de suivi et d’évaluation permettant de caractériser et de mesurer les capacités de flexibilité et d’efficacité du système étudié.

Activités :

• Collecter et analyser les données relatives au système énergétique du bâtiment EcosystèmeD
• Développer et valider des modèles et outils de simulation
• Concevoir et tester la stratégie de gestion énergétique
• Analyser et valoriser les résultats
• Rédiger rapports, publications scientifiques et communications
• Participer à des conférences nationales et internationales
• Contribuer à l’animation scientifique des équipes de recherche
• Participation aux activités d’enseignement dans la limite de 64 heures par année scolaire).

Starting date

-11-01

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

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