RESIZED

Contexte

Selon les Nations Unies, en 2014, 54% de la population mondiale vit en zones urbaines tandis que les prévisions pour 2050 sont de 66%. En Europe, les zones urbaines utilisent environ 70% de la consommation totale d’énergie primaire ; le secteur résidentiel représentant 16 à 50% de cette consommation totale. Dans ce contexte, le concept de bâtiments zéro énergie ou bâtiments zéro énergie nette a été étendu ces dernières années et inclus dans la politique énergétique de nombreuses villes, régions et pays dans le monde. En Europe, la refonte de la Directive sur les performances énergétiques des bâtiments (EPBD)  adoptée en mai 2010 spécifie qu’à partir de 2020 chaque nouveau bâtiment devra être « un bâtiment presque zéro énergie nette ».

Les bâtiments zéro énergie (Zero Energy Buildings (ZEB)) ou les bâtiments zéro énergie nette (Net Zero Energy Buildings (NZEB)) sont tous deux capables de produire de l’énergie à partir de sources renouvelables sur site pour compenser leurs demandes en énergie. Mais un NZEB est un bâtiment connecté à une infrastructure énergétique (par exemple le réseau électrique ou un réseau de chauffage urbain) tandis qu’un ZEB est un bâtiment autonome (qui requière des technologies de stockage). Dans un NZEB, il existe un équilibre sur une période de temps (généralement une année) entre l’énergie prélevée aux réseaux énergétiques et celles fournies à ces réseaux. Ces deux concepts peuvent être étendus à l’échelle d’un quartier. On parle alors de quartiers zéro énergie (Zero Energy Districts (ZED)) ou de quartiers zéro énergie nette (Net Zero Energy Districts (NZED)).

Projet RESIZED

Ce projet de 5 ans financé par l’Union Européenne a pour but de créer une équipe de recherche multidisciplinaire dans le domaine des NZED en regroupant différentes compétences : Urbanisme, Demande énergétique dans les bâtiments, Production et stockage de chaleur et de froid, Production et distribution d’électricité, Stratégies de contrôle. Pour couvrir l’ensemble de ces disciplines, cinq services de l’Institut de Recherche en Energie de l’UMONS sont impliqués :

  • URBAINE (Centre de Recherche de la Faculté d’Architecture et d’Urbanisme)
  • Le service de Thermique et Combustion (Faculté Polytechnique)
  • Le service de Thermodynamique (Faculté Polytechnique)
  • Le service de Génie Electrique (Faculté Polytechnique)
  • Le service d’Automatique (Faculté Polytechnique)

L’équipe scientifique sera amenée à développer et implémenter un programme approprié de R&D&I pour développer et valider les connaissances, des outils prêt à l’emploi et des méthodologies rendant possible le développement futur de NZED, c’est-à-dire des quartiers pour lesquels les besoins en électricité et en chaleur consommés principalement par les bâtiments sont balancés par une production locale basée sur des énergies renouvelables. L’équilibre zéro énergie nette devra être atteint en privilégiant l’utilisation d’énergie produite localement (dans la ville) plutôt que par des échanges massifs à travers les frontières de la ville. La volonté est donc d’évoluer vers des concepts de quartiers zéro énergie. De ce fait, un des objectifs majeurs sera d’atteindre un haut niveau d’autarcie énergétique (100% de la demande en chaleur avec une contribution verte de 90% et plus de 50% d’électricité verte produite et utilisée localement). Les quartiers d’intérêts seront des nouveaux quartiers.

Les objectifs R&D du projet RESIZED sont :

  • Pour l’électricité, le quartier sera équipé d’un micro-réseau pour assurer la meilleure utilisation locale de l’électricité verte produite pour le quartier lui-même. Le micro-réseau sera connecté au réseau électrique global (ou un autre réseau). Le transfert d’énergie sera permis afin de garantir la stabilité du réseau. Le micro-réseau et la production locale devront assurer que 50% des besoins puissent être couverts par la production d’électricité verte et locale sans transfert depuis le réseau global.
  • Pour la chaleur, le quartier sera équipé d’un système de stockage de chaleur centralisé (stockage à moyen et long terme) connecté à des panneaux solaires thermiques et à un système de distribution de chaleur (à l’intérieur du quartier) ; le système de production d’appoint sera une pompe à chaleur. 90% des besoins devront être couverts par une production verte locale.
  • Pour les bâtiments, ils doivent être basse énergie (demande en chaleur pour le chauffage <50 kWh /(m2 an)) ou passifs demande en chaleur pour le chauffage <15 kWh /(m2 an)) conçus de telles manières que (i) leur enveloppe permettent la production d’électricité et de chaleur, (ii) leur profil de charge de chaleur facilite le fonctionnement du stockage de chaleur centralisé, (iii) leur profil de charge de froid ne requière pas de système de refroidissement actif.

L’équipe scientifique est amenée à développer des outils, des systèmes et des méthodologies mais aussi à les appliquer au niveau de bâtiments interconnectés et de quartiers. De ce fait, les projets de démonstration seront essentiels et ne seront possibles sans une coopération avec les intervenants adéquats (urbanistes, architectes, ingénieurs, installateurs, sociétés fournissant matériels et composants…). Des partenariats réussis devront être bénéfiques pour l’ensemble des intervenants :

  • L’équipe scientifique : Validation et amélioration de leurs concepts innovants et gain en réputation ;
  • Les intervenants locaux et régionaux : Participation à une approche innovante pour la construction de quartier et, par conséquent, développement d’avantages compétitifs sur le marché ;

Les autorités locales et régionales : Renforcement de la « smart spécialisation » dans le domaine des bâtiments et quartiers efficaces en énergie.

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