= Evaluation des consommations énergétiques des bâtiments résidentiels et analyse des systèmes à énergie renouvelable par une méthode multicritère

Estimation of residential buildings energy consumptions and analysis of renewable energy systems using a multi-criteria decision methodology

• Auteur / Autrice : Tiberiu Catalina
• Direction : Joseph Virgone, Éric Blanco
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Jacques Roux, Gilbert Achard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Inard, Marco Filippi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Décision multicritère

Systèmes d'aide à la décision

Énergies renouvelables

Consommation d'énergie

Habitations

Résumé

L'Union européenne (UE) a établi la prospective politique pour atteindre ses objectifs énergétiques fondamentaux pour le développent durable, la compétitivité et la sécurité énergétique, en réduisant les émissions de gaz à effet de serre par le biais d'une augmentation de la part des énergies renouvelables dans la consommation d'énergie et par l'amélioration de l'efficacité énergétique. Les principales questions sur l'utilisation à grande échelle des EnR sont liées au dimensionnement des systèmes, le choix parmi une grande variété de solutions vis-à-vis de plusieurs critères, et enfin le contrôle de ces sources. Dans un proche avenir, de plus en plus les EnR vont cohabiter avec les sources d'énergie fossiles et la recherche doit être orientée vers des solutions qui sont efficaces du point de vue énergétique, économiquement viable et respectueuses de l'environnement. Dans cette thèse, les travaux de recherche établissent une démarche en vue de proposer des solutions qui pourraient être les réponses aux deux premières problématiques que sont le dimensionnement mais surtout la seconde, qui est le choix des systèmes énergétiques les mieux adaptés par rapport a un nombre donné de critères. La première partie de la thèse traite des questions liées à l'estimation des besoins pour le chauffage, l'eau chaude sanitaire et l'énergie électrique. Cette estimation a été abordée par le développement de modèles polynomiaux de régression. La deuxième partie de la thèse examine les techniques de modélisation des systèmes afin d'obtenir les profils de l'approvisionnement en énergie renouvelable : ces quantités d'énergie de l'offre sont nécessaires dans d'analyse décisionnelle. Dans la troisième partie, une méthode d'aide à la décision multicritères (ELECTRE III) est décrite, puis appliquée à un exemple. La technique consiste à utiliser les règles obtenues à partir des modèles précédents et à réaliser un classement de solutions possibles envisagées. L'analyse multicritères fournit ainsi une technique intéressante d'aide dans le processus de décision et est capable de justifier les choix et de surclasser les alternatives dans le secteur des énergies renouvelables. Enfin, les théories, les algorithmes et les modèles qui ont été décrits dans ce travail ont été intégrées dans un outil d'aide à la décision que nous avons développé visant spécifiquement l'intégration des technologies à énergie renouvelable par une analyse multicritères et de faire rapidement des études paramétriques sur les consommations d'énergie des bâtiments. Dans la dernière partie de la thèse une analyse complète d'une étude de cas (maison Mozart) est réalisée avec la mise en application des méthodes proposées.

European Union (EU) has agreed a forward-looking political agenda to achieve its core energy objectives of sustainability, competitiveness and security of supply, by reducing greenhouse gas emissions through an increase of the share of renewable in the energy consumption and by improving energy efficiency. The main issues of renewable energy sources large scale use are related to the sizing of the systems, the choice among a large variety of alternatives face to a certain number of criteria, and finally the control of these sources. In the near future, more and more the RES will cohabit with fossil energy source systems and research has to be pointed towards solutions that are energy efficiently, economical viable and environmental friendly. In this thesis, the research work is focus on finding and proposing solutions that could be the answers for the first two main issues presented previous, especially on the second issue which is the choice of systems face to several criteria. The first part treats the issues related to the heating, domestic hot water and electricity energy demand assessment, from the estimation to the impact factors. At this level it is described a new methodology developed to estimate the heating demand of residential buildings in temperate climate by using polynomial regression models obtained from a database of values from dynamic simulations. The second part examines the modeling techniques to obtain the renewable energy supply profiles which are further used in the multicriteria decision analysis. In the third part, a multicriteria decision support methodology concept is de-scribed (ELECTRE III) and then applied for an example. The decision support algorithm has its bases on the developed models and realizes the outranking of the possible. Finally, the theories, algorithms and models that have described in the thesis have been encapsulated in the development of a decision support-tool specifically aimed to aid strategic decisions regarding renewable technology integration and making quick parametric studies on the building energy consumptions. In the last part of the thesis a complete analysis of a study case (Mozart dwelling) is realized with application of the proposed methodologies