Décarbonation optimale de la chaleur résidentielle à l'horizon 2050: choix technologiques et implications sectorielles de trajectoires de neutralité carbone pour la France

Optimal decarbonization of residential heating till 2050: technology choice and sectorial implications of carbon neutrality trajectories for France

• Auteur / Autrice : Zixuan Wang
• Direction : Edi Assoumou
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Contrôle, optimisation, prospective
• Date : Inscription en doctorat le 15/11/2020
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mathématiques et Systèmes
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université de Recherche Paris Sciences et Lettres (2015-2019)

Mots clés

Mots clés libres

Décarbonation

Bâtiments

Chaleur

Optimisation

Territoires

Systèmes multi-énergies

Decarbonization

Buildings

Heat

Optimization

Territories

Multi-energy systems

Résumé

La fourniture de chaleur dans le secteur résidentiel, notamment le chauffage, l'eau chaude sanitaire, la cuisson, et la climatisation, représente aujourd'hui une part significative de la consommation d'énergie finale, près de 30%, et également des émissions de carbone en France. Sa décarbonation intégrale sera donc essentielle pour atteindre l'objectif national de neutralité carbone en France en 2050 désormais fixé dans la loi et traduit dans la Stratégie Nationale Bas Carbone publiée en 2020. Par ailleurs, l'intensité et le rythme des efforts de décarbonation du chauffage dépendront d'une part du niveau d'ambition retenu dans les autres secteurs de consommation finale, et d'autre part de l'allocation des ressources primaires bas-carbone disponibles en fonction des usages, besoins et contraintes. Compte tenu de la complexité des interactions à l'œuvre, du grand nombre de solutions de chauffage et de sources d'énergies décarbonées mais également de l'inertie du parc de bâtiments, les travaux de la thèse s'inscriront dans une approche systémique et se concentreront sur l'étude des enjeux techniques et économiques de trajectoires de décarbonation optimale de la chaleur dans le secteur résidentiel en France d'ici à l'horizon 2050. Pour cela, les travaux de recherche s'appuieront sur une modélisation détaillée de la demande de chaleur dans le parc résidentiel en France. La thèse inclura également une analyse à la maille régionale afin de prendre en compte, dans le travail de modélisation et d'interprétation des résultats, les spécificités climatiques de chaque région, les potentiels de développement des différentes filières ENR selon les territoires ainsi que des réseaux énergétiques existants ou à développer.

Residential heat supply, including heating, hot water for sanitary use, cooking and air conditioning, accounts for a significant share of final energy consumption (approximately 30% of national consumption) and carbon emission in France today. As a result, its complete decarbonization is essential for achieving the national objective of carbon neutrality in 2050, which is, from now on, set by law and interpreted by National Low-Carbon Strategy of 2020. Furthermore, the intensity and pace of national efforts to decarbonize the heating systems depends both on the ambition level set for the other end-use sectors and on the allocation of available low-carbon primary energies, in terms of their predefined uses, demands and constraints. Considering the complexity of the interactions, the variety of technical solutions to supply heat and of low-carbon energies, as well as the inertia of building stock, the doctoral thesis will follow a systemic approach and focus on studying the technical and economic dimensions of optimal decarbonization trajectories for residential heating in France from now to 2050. In order to reach the above-mentioned goals, the research work should develop a detailed modelling of residential heat demand in France. The doctoral thesis will also include a regional analysis to take into account regional climate features, and the potentials of developing different renewable energy sources depending on territories, as well as the existing or future distribution networks.