Décarboner le réseau avec des bâtiments flexibles

parc de ville

Crédit : Pixabay/CC0 Domaine public

Elvin Vindel, un Ph.D. étudiant en génie civil et environnemental à l’Université Carnegie Mellon, a dirigé la création d’un modèle qui peut aider à réduire les émissions des bâtiments et à améliorer l’efficacité globale du réseau. Le document a été co-écrit par les conseillers de Vindel, Mario Bergés et Burcu Akinci, tous deux professeurs de génie civil et environnemental.

Aux États-Unis, les bâtiments représentent plus de 70 % de la consommation d’électricité et une grande partie du carbone émis par le secteur de l’énergie. L’intégration durable des énergies renouvelables dans le réseau électrique nécessite des sources supplémentaires de flexibilité opérationnelle. Les sources d’énergie renouvelables comme l’éolien et le solaire fournissent une énergie beaucoup plus propre que les combustibles fossiles. Cependant, la variabilité introduite par le recours aux processus naturels pour la production d’électricité nécessitera un réseau plus adaptable aux changements de la quantité d’énergie disponible. Le ministère de l’Énergie (DOE) a reconnu le potentiel de réimaginer les bâtiments en tant qu’actifs flexibles grâce à la mise en œuvre de technologies et d’innovations qui contribueront à accroître l’efficacité et à réduire les émissions de carbone.

Le modèle de l’équipe pour la flexibilité de la demande dans les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) offre des solutions de gestion de la demande énergétique pour les gestionnaires de bâtiments et les opérateurs de réseau. La flexibilité de la demande est la capacité d’un bâtiment à modifier activement sa consommation d’énergie, une propriété importante qui peut aider à équilibrer les demandes d’énergie sur le réseau électrique.

Les méthodes existantes pour estimer la flexibilité des bâtiments commerciaux se sont concentrées sur la flexibilité thermique tout en simplifiant la réponse du système HVAC. Cette approche conduit souvent à une faible précision dans les prévisions de flexibilité, ce qui a jusqu’à présent limité la perspective d’utiliser des bâtiments pour des services de réseau qui améliorent la fiabilité. De plus, un défi fondamental dans le développement de modèles plus précis est d’englober l’hétérogénéité de la population du bâtiment et des préférences individuelles en matière de confort.

Le nouveau modèle vise à définir cette flexibilité comme une propriété du système mécanique installé en exploitant les flux de données générés et stockés dans les systèmes modernes d’automatisation des bâtiments. La prolifération des compteurs et capteurs intelligents dans plus de 60 % des bâtiments commerciaux fournit à ces chercheurs plus de données en temps réel sur les systèmes CVC que jamais auparavant. Leur modèle proposé fournit une prédiction plus précise de la flexibilité de la demande pour les baisses de la demande par rapport aux approches existantes tout en prenant en charge un processus d’acquisition de modèle évolutif pour une utilisation généralisée dans les bâtiments commerciaux.

De meilleurs modèles d’estimation de la flexibilité de la demande suggèrent de nouvelles façons que les gestionnaires d’immeubles et les exploitants de services publics peuvent coordonner pour obtenir des réductions mutuellement bénéfiques de la demande d’énergie. Si un bâtiment peut fournir au réseau une image plus précise et opportune de la flexibilité de sa demande, les gestionnaires de réseau peuvent alors mieux équilibrer et activer les demandes d’énergie tout en offrant des incitations aux gestionnaires de bâtiments qui sont en mesure de réduire leur demande en cas de besoin. L’équipe a déjà testé le modèle sur des simulations de trois bâtiments sous des climats variés à travers les États-Unis. Ils prévoient d’autres tests sur des systèmes CVC réels à partir de cet été pour valider les résultats de cette dernière recherche.

Les travaux de Vindel, Bergés et Akinci présentent un moyen de contrôler activement la consommation d’énergie dans les bâtiments et d’intégrer davantage les systèmes CVC au réseau tout en respectant les besoins et les préférences des occupants. En anticipant les facteurs uniques affectant les sources d’énergie renouvelables, ils offrent également de nouvelles possibilités pour les gestionnaires de bâtiments et les opérateurs de réseau de coopérer pour équilibrer les demandes d’énergie et réduire la consommation dans un secteur énergétique en voie de décarbonation.


Les charges flexibles et les énergies renouvelables fonctionnent ensemble dans un avenir hautement électrifié


Plus d’information:
Elvin Vindel et al, Modèle de potentiel de flexibilité de la demande pour les bâtiments commerciaux multizones utilisant les états internes du système CVC, Actes de la 8e conférence internationale de l’ACM sur les systèmes pour des bâtiments, des villes et des transports écoénergétiques (2021). DOI : 10.1145/3486611.3486654

Fourni par l’Université Carnegie Mellon

Citation: Décarboner le réseau avec des bâtiments flexibles (11 juillet 2022) récupéré le 11 juillet 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-07-decarbonizing-grid-flexible.html

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