Des systèmes de chauffage et de refroidissement urbains intelligents pour améliorer l’efficacité énergétique
Si l’Union européenne entend respecter les objectifs définis dans sa feuille de route pour l’énergie en réduisant de 80 à 95 % les émissions de gaz à effet de serre d’ici 2050 (par rapport aux niveaux de 1990), elle va devoir accélérer son programme d’amélioration de l’efficacité énergétique. Adopter une approche durable et à long terme des réseaux de chauffage et de refroidissement urbains (réseaux DHC) fait partie intégrante de l’accomplissement d’une telle évolution. Le projet InDeal, soutenu par l’UE, propose une solution qui permet de distribuer les DHC dans les réseaux de bâtiments (combinaisons localisées de bâtiments commerciaux et d’habitation). Le système de plateforme en ligne permet une surveillance 24/7 des usines de production et des sous-stations grâce à des compteurs intelligents recourant à l’intelligence artificielle (IA) et améliore l’efficacité en réduisant la surproduction de 30 à 50 %. En parallèle, des prévisions météorologiques à court terme ont été développées afin de prévoir la demande et de modéliser le stockage sur la base d’algorithmes d’apprentissage approfondi. Par ailleurs, deux solutions de récupération d’énergie ont été mises au point pour approvisionner les capteurs. Le projet a également permis de créer un matériau isolant dont la conductivité thermique est inférieure de 11 % à celle du polyuréthane (PUR) standard utilisé dans l’industrie, ainsi qu’un nouveau raccord de tuyauterie qui permet une installation plus facile et plus rapide. Une gestion intelligente Les développements futurs des dispositifs DHC devront inclure des technologies d’économie et de conservation d’énergie. Toutefois, un des enjeux clés sera de les intégrer dans un système énergétique intelligent de plus grande dimension couvrant à la fois les énergies renouvelables, les déchets et le stockage. Par ailleurs, la grande majorité des dispositifs DHC actuels sont contrôlés manuellement, ce qui entraine une perte d’efficacité liée à des défaillances de gestion et à un manque de précision des opérations. Par exemple, un manque de précision dans le suivi de la température ambiante et de la température de l’eau peut aboutir à des bâtiments sous ou surchauffés, et donc à une perte d’énergie. InDeal a eu recours à l’IA afin de modéliser l’incertitude et de mieux comprendre et connaitre les systèmes physiques, dans le but de mettre au point des stratégies de contrôle de l’efficacité énergétique. «Nous avons été surpris de l’efficacité des algorithmes d’apprentissage approfondi pour la modélisation des composantes énergétiques d’un réseau DHC. Ils nous ont permis de remplacer des outils de simulation chronophages qui reposaient sur des équations analytiques», explique le Dr Serafeim Moustakidi, chercheur dans le cadre du projet. Le système a été conçu pour s’intégrer facilement dans la plupart des dispositifs DHC actuels. Par exemple, l’infrastructure de pointe proposée pour le comptage peut être installée dans la majorité des usines de production et dans leurs sous-stations; elle est, en outre, en mesure de communiquer avec la majorité des compteurs déjà installés sur site (dans les faits, elle les rend tous «intelligents»). Le système InDeal et ses composantes ont été validés à la fois en conditions de laboratoire et en conditions réelles dans deux sites pilotes (le réseau de chauffage urbain de Vransko, en Slovénie, et le réseau DHC de Montpellier, en France). Un pas supplémentaire vers les solutions énergétiques décarbonées de 2050 Aujourd’hui, le secteur des DHC est déjà considéré comme une industrie verte dans la mesure où, en moyenne, 86 % du chauffage urbain en Europe provient d’une combinaison de sources recyclées et renouvelables. Toutefois, nous n’exploitons pas encore tout le potentiel de ce secteur qui ne représente que 10 % des parts de marché des énergies renouvelables. InDeal contribue donc à poser des bases qui permettront de tirer un parti maximum de ce potentiel. «Nous sommes fiers de notre système d’aide à la décision amélioré grâce à l’IA qui repose sur un contrôle hiérarchique de pointe et un cadre de modélisation. Et nous apportons également une solution globale qui répond à des enjeux clés; elle inclut: des stratégies de contrôle, des outils de prévision de la demande énergétique, des matériaux d’isolation novateurs, des systèmes de tuyauterie, la récupération d’énergie et des compteurs intelligents», souligne le professeur Nicos Karcanias. La prochaine étape pour le projet implique la démonstration de l’efficacité du système sur des périodes plus longues (de un à deux ans) et une amélioration permanente de la technologie reposant sur les données. Les opérateurs de réseaux SERM et ENERGETIKA comptent parmi les clients potentiels. L’équipe a déjà pris contact avec des opérateurs intéressés en Pologne et en France.
Mots‑clés
InDeal, urbain, refroidissement, chauffage, énergie, énergies renouvelables, déchets, stockage, compteurs intelligents, intelligence artificielle, algorithmes
