Efficacité énergétique dans le bâtiment: gestion optimale pour les systèmes de micro-trigénération

Energy efficiency in buildings : optimal management of micro-trigeneration systems

• Auteur / Autrice : Houssein Al Moussawi
• Direction : Farouk Fardoun, Hasna Louahlia-Gualous
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2016
• Etablissement(s) : Caen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen ; 1992-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire universitaire des sciences appliquées de Cherbourg (1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Normandie Université (2015-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Farouk Fardoun, Hasna Louahlia-Gualous, Yves Bertin, Bertrand Garnier, Najib Laraqi, Serge Russeil
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Yves Bertin, Bertrand Garnier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes dynamiques hybrides

Optimisation mathématique

Énergie

Moteurs diesel

Piles à combustible

Mots clés libres

Piles à combustibles à oxyde solide

Tri-génération

Optimisation énergétique

Résumé

Les technologies de tri-génération ou de production simultanée de chauffage, froid et d’électricité sont des solutions clés pour résoudre les problèmes mondiaux liés à l'énergie, car elles améliorent la performance énergétique, réduisent les coûts, et diminuent les impacts environnementaux. À l’échelle micro, de tels systèmes sont particulièrement intéressants en raison de leur capacité à couvrir les demandes d'énergie résidentielle avec une sécurité élevée d'alimentation et sans pertes de distribution. Un schéma de sélection est proposé afin de choisir un moteur primaire qui respecte certaines solutions économiques. Ce schéma suggère que les moteurs à combustion interne et les piles à combustible SOFC soient principalement attractifs en raison de leur fort potentiel de récupération de chaleur. En effet, la solution d’utilisation d’un système hybride constitué de la combinaison d’un moteur et d’une pile d’être examinée. Par conséquent, les systèmes de tri-génération hybrident sont modélisés et simulés grâce une communication entre deux logiciels : Matlab et Trnsys. Une procédure de traitement est mise au point pour étudier le système de tri-génération. Elle suit plusieurs étapes bien définies : la conception du système, la sélection des composants, la modélisation du système, la validation du modèle, le bon choix d'une stratégie d'exploitation, le dimensionnement des équipements, l'évaluation des performances en utilisant des évaluations 4-E, l’optimisation des paramètres, et enfin une décision est prise. Les résultats montrent que, par rapport à la production d'énergie conventionnelle, le concept de tri-génération est techniquement, économiquement et écologiquement intéressant.

Trigeneration or combined cooling, heating, and power technologies are a key solution to solve global energy related problems, for they enhance energy performance, reduce economic cost, and decrease environmental damage. Such systems are particularly interesting at micro-scales due to their ability to cover residential energy demands with high supply security and no distribution losses. Regarding their heart of operation, internal combustion engines and solid oxide fuel cells are mainly attractive prime movers due to their high thermal recovery potential, and the combination of both in one hybrid system is worth investigation. In order to realize a trigeneration project, it is vital to properly design and select the components, model the system, validate the model, choose an operating strategy, size the equipment, evaluate the performance using 4-E assessments, optimize the parameters accordingly, and finally make a decision. At all, when compared to conventional energy production, trigeneration concept is technically, economically, and environmentally superior.