Etude du confort et de gestion d’un ensemble hétérogène de dispositif de collecte, de stockage et distribution d'énergie renouvelable pour l’habitat

Our days, the energy and environmental challenges facing humanity are accentuated by global population growth. Thereby, we are witnessing inexorably the exhaustion of energy resources with climatic consequences. Scientific studies show that the building sector in the world is one of the largest consumers of energy, with a percentage between 40% and 50% of annual consumption. In order to reduce this energetic chasm that constitutes the building with all its corollaries that are air pollution, global warming and others. Several standards governing the construction of buildings have been put in place in France, the last of which is RT2012. It aims to accompany designers to build modern buildings that guarantee thermal comfort and reduce energy consumption. And so, the ultimate goal of this thermal regulation is to achieve not only low-energy buildings but zero energy buildings by 2050, incorporating renewable solar photovoltaic and thermal equipment.It is in this perspective that our thesis topic has been written, the objective of which is to develop tools and techniques allowing the choice of equipment suitable for solar heating of building on one hand, to manage these renewable solar resources of somewhere else. Thus, thermo-electric systems coupled by a heat pump studied in our work, leads us to structure our dissertation in two major parts : thermal and electrical. In the first part, we talked about designing a decision support tool. The design of the tool results from the analysis of the parameters influencing the energy performance of the building. Bibliographic research has led to the development and selection of relevant models of the components of the thermal heating system. The aggregation and implementation of the models in the Matlab/Simulink environment made this sizing tool possible. Its multi-criteria optimization approach is based on a statistical approach whose "objective" functions are correlated with thermal comfort and electrical energy consumption. A method of analysis of the results put in place made it possible to find several optimal solutions of which only one is retained.The second part of the thesis deals with the development of a management algorithm to supervise and control a multi-source energy system including photovoltaic and wind turbine with storage unit, batteries. It is an intelligent algorithm based on fuzzy logic including input variables consisting of photovoltaic power, wind power, battery charge status and load profile. It is used in the study case to the solicitations of the heat pump serving as interface of the heating system of the buildingDe nos jours, les enjeux énergétiques et environnementaux auxquels fait face l’humanité, sont accentués par la croissance démographique mondiale. A cet effet, on assiste inexorablement à l’épuisement des ressources énergétiques assorties des conséquences climatiques. Il ressort des études scientifiques que, dans le monde, le secteur de bâtiment est l’un des plus gros consommateurs d’énergie, avec un pourcentage situé entre 40 à 50% de la consommation annuelle. Afin de réduire ce gouffre énergetique que constitue le bâtiment avec tous ses corollaires que sont la pollution atmosphérique, le réchauffement climatique et autres, plusieurs normes régissant la construction des bâtiments ont été mise en place en France dont la dernière est la RT2012. Elle vise à accompagner les concepteurs à réaliser des bâtiments modernes garantissant le confort thermique et moins énergivores. Et donc, l’objectif final de cette règlementation thermique est de réaliser non seulement des bâtiments basse consommation mais des bâtiments zéro énergie à l’horizon 2050, intégrant du matériel solaire photovoltaïque et thermique renouvelable.C’est dans cette optique que s’est inscrit notre sujet de thèse dont l’objectif est de développer des outils et techniques permettant de choisir des équipements appropriés au chauffage solaire de bâtiment d’une part, de gérer ces ressources solaires renouvelables d’autre part. Ainsi, les systèmes thermo-electriques couplés par une pompe à chaleur étudiés dans nos travaux, nous amène à structurer notre mémoire de thèse en deux grandes parties : thermique et électrique.Dans la première partie, il a été question de la conception d’un outil d’aide aux décisions. La conception de l’outil résulte de l’analyse des paramètres influençant la performance énergetique du bâtiment. Des recherches bibliographiques ont permis de développer et choisir des modèles pertinents des composants du système thermique de chauffage. L’agrégation et l’implémentation des modèles dans l’environnement Matlab/Simulink ont permis de réaliser cet outil de dimensionnement. La démarche d’optimisation multicritère de ce dernier est basée sur une approche statistique dont les fonctions « objectif » sont en corrélation avec le confort thermique et la consommation d’énergie électrique. Une méthode d’analyse des résultats mise en place a permis de trouver plusieurs solutions optimales dont une seule est retenue.La seconde partie de la thèse traite du développement d’un algorithme de gestion visant à superviser et commander un système multi-sources d’énergies comprenant le photovoltaïque et l’éolien avec unité de stockage, batteries. C’est un algorithme intelligent réalisé à partir de la logique floue dont les variables d’entrées constituées de la puissance photovoltaïque, la puissance éolienne, l’état de charge des batteries et le profil de sollicitation de charges. Il est utilisé dans le cas d’étude aux sollicitations de la pompe à chaleur servant d’interface du système de chauffage du bâtimen