Efficacité énergétique

La performance énergétique des ensembles bâtis dépend de facteurs multiples comme la forme et la position des bâtiments, les caractéristiques des parois et des équipements, les comportements des occupants, les conditions climatiques et les réseaux d’énergie auxquels les immeubles sont reliés.

Échanges thermiques, mouvements d’air, captage, stockage et distribution de l’énergie solaire, production d’électricité, de chaleur et de froid sont des variables déterminantes pour l’efficacité énergétique d’un bâtiment. Les outils de modélisation développés au sein du Centre d’Efficacité énergétique des Systèmes (CES) de MINES ParisTech permettent de simuler et anticiper le comportement des bâtiments et ainsi connaître les besoins de chauffage et de rafraîchissement, le niveau de confort thermique ou prendre en compte l’apport de systèmes de production locale d’énergie comme les modules photovoltaïques.

Le développement d’un modèle stochastique d’occupation des bâtiments a permis d’évaluer et de prendre en compte les comportements et les usages des occupants et des visiteurs des bâtiments qui représentent un facteur clef des consommations d’énergie en phase d’usage.

La simulation énergétique des bâtiments est complétée par des calculs d’incertitude, ce qui permet de proposer un processus de garantie de performance incluant la détermination d’un niveau correspondant à un risque maîtrisé. Le niveau de performance réel est ensuite vérifié par la mesure et l’ajustement de certains paramètres liés au climat et aux occupants. Grâce à la démocratisation des capteurs connectés et aux techniques de machine learning il est désormais possible de mieux tenir compte de ces variables.

À l’échelle du quartier, la modélisation des microclimats permet de simuler la réalisation d’un projet urbain pour en estimer les conséquences en termes de températures (l’effet d’îlot de chaleur, par exemple) et de mouvement d’air.

Des techniques d’optimisation sont mises en œuvre pour élaborer des stratégies de gestion énergétique tenant compte des interactions entre bâtiments et réseaux, en lien avec le Centre Automatique et Systèmes. L’objectif est par exemple de réduire la demande de pointe dans les bâtiments, qui pourront ainsi mieux s’intégrer dans un réseau de plus en plus alimenté par des sources renouvelables, mais intermittentes et ainsi faciliter la transition énergétique. Des modèles à l’échelle macro-économiques ont donc été mobilisés pour étudier des scénarios prospectifs concernant l’évolution à long terme du système électrique, les impacts environnementaux étant fortement influencés par ce paramètre. L’optimisation est également mise en œuvre en phase de conception afin d’identifier des solutions performantes à moindre coût par l’utilisation d’algorithmes génétiques.