Dimensionnement optimal de systèmes énergétiques solaires hybrides produisant de la chaleur et de l’électricité pour les procédés industriels

1. Introduction

L’énergie du secteur industriel représente 32% de la consommation mondiale : plus de 70% de cette énergie provient de la chaleur. La majeure partie de la demande énergétique industrielle requiert une température inférieure à 400 ∘^{\circ}C. Elle est à ce jour encore principalement couverte par les combustibles fossiles, comme le gaz naturel.

L’efficacité énergétique, l’électrification des procédés ainsi que l’intégration intelligente des énergies renouvelables et du stockage d’énergie sont nécessaires pour une décarbonation rapide de la demande énergétique industrielle d’ici 2050. La question centrale de l’intégration de l’énergie solaire dans les procédés industriels est abordée dans le cadre du projet SHIP4D (Programme PEPR SPLEEN) [1].

2. Optimisation du système hybride

Le système énergétique hybride intègre différentes briques technologiques, notamment i) un éventail de technologies solaires (photovoltaïque, solaire thermique, technologie PVT, solaire à concentration CST), ii) des technologies de stockage (électrique et thermique) iii) des technologies de conversion de l’électricité en chaleur (chaudière électrique, pompe à chaleur) et iv) une source de chauffage d’appoint (gaz naturel, biomasse, chaleur fatale).

Le logiciel PERSEE, développé par le CEA, permet d’analyser le système hybride d’un point de vue techno-économique et environnemental, afin d’optimiser son dimensionnement et sa stratégie de contrôle, en appliquant la programmation linéaire mixte en nombres entiers (MILP). La fonction de coût prend en compte la valeur actuelle nette (VAN) du projet et peut inclure diverses contraintes définies par l’utilisateur.

Références

[1] https://www.pepr-spleen.fr/projet/ship4d/

Work In Progress