Optimisation multicritère d’un système solaire thermique avec un stockage inter-saisonnier

Le secteur résidentiel représente environ 45 % de la consommation d’énergie finale en France. Il est donc important de rendre nos bâtiments moins énergivores et plus autonomes. Une des solutions possibles est d’utiliser un système énergétique basé sur les énergies renouvelables. Cependant, le dimensionnement d’un tel système est difficile à mettre en œuvre, c’est pour cela que les outils de simulation et d’optimisation doivent être envisagés afin d’estimer la configuration optimale. La modélisation du système est constituée d’un bâtiment résidentiel et d’un système énergétique qui permet de répondre aux besoins de chauffage en hiver et d’eau chaude sanitaire (ECS) tout au long de l’année. Le système est capable de collecter l’énergie solaire à l’aide de ses panneaux solaires thermiques afin de la stocker soit dans un stockage de chaleur inter-saisonnier (IS) soit dans un ballon d’ECS. Le stockage IS permet de conserver l’énergie solaire pendant l’été et de la réutiliser pendant l’hiver, lorsque les besoins en chauffage sont les plus importants. Le but de cette étude est d’utiliser une méthodologie d’optimisation multicritère à ce système énergétique complexe. Cette procédure est appliquée aux variables de dimensionnement tels que les caractéristiques des capteurs solaires et des stockages de chaleur, ainsi qu’aux paramètres de régulation tels que la différence entre les températures d’entrée et de sortie des capteurs solaires et le volume de consigne. Les objectifs du problème d’optimisation sont simultanément de maximiser la fraction solaire, de minimiser le coût de l’énergie et les émissions de CO2. La méthodologie est composée d’une analyse de sensibilité pour sélectionner les paramètres influents, d’une optimisation multi-objectif pour déterminer le front de Pareto et d’une aide à la décision multicritère pour sélectionner le meilleur compromis. Les résultats montrent que les objectifs sont contradictoires et n’évoluent pas dans le même sens, ce qui permet d’identifier l’ensemble des bons compromis pour les objectifs considérés. La méthodologie d’optimisation permet d’obtenir un système énergétique rentable et autonome. Dans ces travaux, une étude de la stratification du stockage de chaleur est prise en compte afin de voir l’impact sur la solution optimale.