Thèse soutenue

Évaluation de scénarios d'électrification des usages thermiques sur la courbe de charge électrique du secteur résidentiel

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Auteur / Autrice : Valentin Moreau
Direction : Pascal Stabat
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Energétique et génie des procédés
Date : Soutenance le 24/11/2023
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre énergétique et procédés (Paris ; Fontainebleau, Seine et Marne ; Sophia-Antipolis, Alpes Maritimes ; 2004-2012)
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
Jury : Président / Présidente : Mindjid Maïzia
Examinateurs / Examinatrices : Pascal Stabat, Laure Itard, Bruno Lacarrière, Louis-Gaëtan Giraudet, Bruno Duplessis, Thomas Berthou
Rapporteur / Rapporteuse : Laure Itard, Bruno Lacarrière

Résumé

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En France et en Europe, les scénarios de neutralité carbone à l'horizon 2050 font largement appel aux technologies électriques pour les usages thermiques des bâtiments : chauffage, eau chaude sanitaire (ECS) et climatisation.Un modèle énergétique est proposé pour le calcul de la courbe de charge des usages thermiques du parc de logements situé en France métropolitaine. Ce modèle a une approche ascendante (bottom-up) et se fonde sur des simulations physiques explicites d'un échantillon de plusieurs de milliers de logements représentatifs du parc. Enrichi avec plusieurs jeux de données, il intègre la diversité et les interdépendances entre les caractéristiques des bâtis, des systèmes énergétiques et des comportements de gestion des ménages.Le modèle fait l'objet d'un calage et d'une validation en s'appuyant sur la courbe de charge électrique des logements estimée à partir d'un panel de courbes de charges mesurées et représentatives du parc de logements. Cette confrontation a mis en évidence la spécificité des besoins de chauffage et d'ECS de chacun des segments du parc résidentiel. Les comportements de gestion spatio-temporelle sont déterminants pour la forme de la courbe de charge. Les choix de modélisation retenus ont permis une meilleure appréciation des déterminants techniques et comportementaux responsables des appels de puissance lors des vagues de froid. Les contributions des différents segments du parc de logements sont notamment analysées lors de la vague de froid historique de février 2012.Le modèle énergétique permet d'évaluer la puissance électrique appelée pour le chauffage électrique du parc de logement (consommation moyenne et en pointe, forme de la courbe de charge, thermosensibilité, etc.), en fonction des différents leviers mobilisables pour atteindre la neutralité carbone (rénovation thermique, électrification des usages thermiques du parc, sobriété). Il a été appliqué pour calculer la courbe de charge de chauffage électrique des scénarios « Transition(s) 2050 » de l'ADEME.