WO2024008753A1 - Procédé et installation pour fournir de l'énergie notamment thermique, peu carbonée, dans au moins un bâtiment ou analogue, et système s'y rapportant. - Google Patents

Procédé et installation pour fournir de l'énergie notamment thermique, peu carbonée, dans au moins un bâtiment ou analogue, et système s'y rapportant. Download PDF

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WO2024008753A1
WO2024008753A1 PCT/EP2023/068457 EP2023068457W WO2024008753A1 WO 2024008753 A1 WO2024008753 A1 WO 2024008753A1 EP 2023068457 W EP2023068457 W EP 2023068457W WO 2024008753 A1 WO2024008753 A1 WO 2024008753A1
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energy
installation
equipment
carbonation
thermal
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Pierre Tremolieres
Philippe BRUAND
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Accenta
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Definitions

  • Title of the invention Method and installation for providing energy, particularly thermal, low carbon, in at least one building or the like, and system relating thereto.
  • the present invention relates to a method for providing energy, particularly thermal, low carbon, in at least one building or the like, with a view to optimization with regard to a certain number of criteria which may include the cost of installation, operating costs, reduction of energy consumption, environmental considerations etc.
  • the present invention also relates to an installation allowing the implementation of the method.
  • the present invention further comprises a regulation system for implementing the method.
  • the invention is particularly but not limited to relatively large real estate complexes, for example collective buildings, groups of buildings, industrial complexes, hospital centers, shopping centers, hotels or hotel-type complexes, school or university complexes. etc.
  • WO 2022/029 235 A1 teaches operating the installation according to a scenario covering a period and prescribing for each time slot of the period a combination of activation states of the different equipment of the installation.
  • the scenario is established in advance based on various forecasts, notably climatic and relating to the use of the building or the state of energy storage resources.
  • Some energy production equipment notably solar and aerothermal, operates without emitting carbon. But their investment cost, their footprint, their limited power and/or, above all, the intermittency of their production, generally force them to coexist with other means of thermal production, using electricity from a distribution network and/or a carbon fuel.
  • a heat pump drawing calories or frigories from a geothermal source constitutes an energy efficient means.
  • its investment cost and the footprint of geothermal collectors for a given average annual power generally prohibit them from being the sole complement to non-carbon resources.
  • Documents US 2008/0092 875 Al and US 7 958 885 B2 propose to reduce the carbonation of the energy consumed by a thermal energy supply installation by using thermal accumulators.
  • the aim of the invention is thus to propose a method, an installation and a regulation system making it possible to lower the carbon footprint of the thermal energy consumed in at least one building.
  • the method for supplying thermal energy in at least one building, by means of an installation comprising:
  • process in which, in order to satisfy the needs of the installation in terms of thermal energy, the installation is controlled in the direction of optimization with regard to at least one criterion; is characterized in that we provide a time-stamped estimate of the carbonation of the electrical production supplying the electrical distribution network, and in that the at least one criterion includes a moderation of the carbon footprint of the energy thermal provided by the installation.
  • Control of the installation typically consists of defining for a given moment a combination of activation states of the various equipment of the installation, according to the demand for thermal energy coming from the building and its occupants, and according to the available energy sources, for example the distribution network, photovoltaic or thermal solar collectors, geothermal probes, thermal storage structures, boilers etc.
  • the step of obtaining an estimate of carbonation can be carried out in several ways. You can acquire the estimate from an external service provider who may be a distribution network operator or a third party entity. Alternatively, and in particular if such an estimate is not available, the estimate can be made as part of the process, on the basis of data such as meteorological, calendar data, relating to the energy mix of the distribution network, and /or etc.
  • the optimization sought within the framework of the process takes into account said estimate with a view to minimizing the carbon footprint of the installation in the short and long term without compromising future performance.
  • This optimization does not necessarily mean that the management ensures that the carbon footprint is as low as possible in a given situation. Indeed, typically, moderation of the carbon footprint is only one of the management criteria. Other criteria are generally taken into account, in particular the operating cost, the management of the maintenance of certain equipment, the management of thermal storage-retrieval equipment if there is any, etc.
  • the optimization carried out can thus induce a more carbon-intensive production temporarily, with a very good yield for example (this may be the case with a production of thermodynamic thermal energy whose yield is not constant and varies depending on the conditions where the 'we operate the machine).
  • optimization therefore most often results in a compromise in which the moderation of the carbon footprint of the installation occurs, but without necessarily having the installation operate at its lowest possible carbon footprint level at a given time.
  • the moderation of the carbon footprint of the thermal installation is thus a balance sheet result which is evaluated over time.
  • data is acquired including meteorological data and data relating to the production of electricity supplying the distribution network, and the carbonation estimate takes said data into account.
  • Meteorological data is part of the information making it possible to predict the need for thermal energy in the building. If the installation includes solar photovoltaic and/or solar thermal equipment, these data also make it possible to predict the production of this equipment.
  • Data relating to the production of electricity supplying the network are useful for obtaining or refining the carbonation estimate. Even if these data do not directly provide information on the carbonation of the electricity supplied by the network, they can help to develop an estimate of this carbonation.
  • Such useful data may relate to the number of operational nuclear reactors and/or their total power. They can also relate to the management of hydroelectric power. They can relate to the power expected from wind generators, etc.
  • data is acquired including a history of the carbonation of the electricity having supplied the electricity distribution network during one or more previous time intervals, preferably during at least one previous year, and the estimation takes said data into account.
  • the previous interval such as the previous year
  • the current interval such as the current year
  • Previous years can be directly preceding years, or selected years.
  • the at least one previous year is selected according to criteria of resemblance, in particular meteorological and/or carbonation of the production of electricity supplying the distribution network, with the current year.
  • the at least one previous year is selected according to criteria of resemblance, in particular meteorological and/or carbonation of the production of electricity supplying the distribution network, with the current year.
  • obtaining the estimate can go through the application of a patch taking into account at least one topical parameter, taken for example from meteorological data.
  • the correction can also take into account certain parameters such as variations in thermal energy demand in the building depending for example on calendar events such as working days/weekends/public holidays/school holidays.
  • corresponding date and time does not necessarily mean the same date and time. For example, we can choose “corresponding” dates in previous years based on the day of the week, the workability of the date (public holiday or working day), or even based on the resemblance with the current date in terms of of meteorology. If for example the month of July of a previous year was much warmer than August, while the month of August of the current year is very hot, it is better to establish a correspondence between August 15 (public holiday) of the current year with July 14 (another public holiday) of the previous year.
  • the carbonation estimate can also take into account as a current parameter a state of availability of the means of electrical production supplying the distribution network.
  • carbon-free production means typically nuclear reactors and hydraulic power plants
  • the network operator will probably have to activate carbon-free means, for example thermal power plants, to supply the network, particularly in the event of aggravating factors, particularly meteorological ones, such as extreme temperatures.
  • the time-stamped estimate is obtained based on the carbonation of electricity supplied by the distribution network during at least one year prior to a corresponding date chosen with a calendar shift to be of the same day of the week as the date for which the estimate is established.
  • the shifted date will still be close to that for which the estimate is established, so that the climatic data for the two dates are comparable.
  • we acquire meteorological data we take an average of the carbonations of the production of electricity having supplied the network certain previous years at the corresponding date and time, and the estimate is obtained by applying to this average a correction taking into account the meteorological data of the year for which the estimate is established in relation to an average of said previous years.
  • the combustion heating equipment is activated during a time segment for which the estimate of carbonation of the electricity supplied by the network is high.
  • the carbonation of the network is a weighted average between the carbonations of low-carbon (nuclear, hydroelectricity), low-carbon (wind, solar) and high-carbon (thermal power plants) production.
  • a high average means that thermal is heavily used.
  • thermal power plant it can be assumed that the supply of additional kWh from the network will be ensured by thermal power plant. This can be counterproductive in terms of carbon footprint if this additional kWh is intended to produce heat for the consumer. It is better to burn the fuel directly at the consumer, in terms of overall carbon footprint and in economic terms.
  • the method is applied to an installation comprising at least one thermal storage-release equipment such as geothermal equipment and/or at least one tank containing a thermal storage-release fluid.
  • thermal storage-release equipment such as geothermal equipment and/or at least one tank containing a thermal storage-release fluid.
  • Such equipment offers very advantageous degrees of freedom for the optimization according to the invention.
  • thermal destocking is carried out when the electricity supplied by the electricity distribution network is expected to have a high carbon content, and thermal storage when the electricity supplied by said network is expected to have low carbon content. carbonaceous.
  • this energy can be stored in order to supplement the energy which will be consumed later.
  • a heat pump is supplied with electrical energy having a relatively high carbonation which is operated between two thermal sources having a small temperature difference between them.
  • Thermal energy can thus be obtained under generally advantageous conditions.
  • overall we refer here to the cumulative degree of optimization of obtaining electricity and using it to produce thermal energy.
  • the method to an installation whose collection equipment includes at least one piece of renewable energy collection equipment such as at least one photovoltaic sensor, at least one solar thermal sensor, at least one aerothermal sensor, at least one minus a geothermal collector.
  • renewable energy collection equipment such as at least one photovoltaic sensor, at least one solar thermal sensor, at least one aerothermal sensor, at least one minus a geothermal collector.
  • the carbonation estimate is a time-stamped forecast extending over a certain period from the current moment
  • the optimization includes defining a scenario prescribing a sequence of combinations of activation states of the equipment over said period, the scenario being defined in the sense of an overall optimization over the period with regard to at least one criterion including the moderation of the carbon footprint of the thermal energy supplied by the installation.
  • the scenario dictates for each moment, for example for each segment time of for example a quarter of an hour, a combination of activation states of the installation equipment.
  • This version of the invention makes it possible to reduce the need for computing power and at the same time to manage a thermal trajectory of the entire installation over time. For example, by using the building as a means of thermal storage-release, we can let the temperature of the building decrease during time segments where energy is expensive and/or highly carbon-intensive, and anticipate the more favorable time segments where it will be advantageously possible to heat the building again.
  • the scenario can also prescribe heating the building in anticipation of future expected unfavorable time segments, during which consumption can be reduced by allowing the building to cool.
  • the scenario can in the same spirit prescribe thermal release when the electricity supplied by the network is expected to be highly carbon-intensive, and thermal storage when the electricity supplied by the network is low carbonaceous.
  • optimization with regard to the criterion of moderation of the carbon footprint does not aim for maximum immediate moderation, because this would lead to systematically emptying thermal stocks except when free carbon-free energy, such as local photovoltaics, is in excess, and therefore greatly reduces the interest in such storage.
  • the step of providing a time-stamped forecast of the carbonation of electricity production supplied by the distribution network includes, for each time-stamped time segment, taking into account the carbonation of a time segment preferentially corresponding to at least one previous year, and a correction based on differences between the current year and at least one previous year. Such corrections may be based on meteorological particularities of the current year compared to the corresponding period of the previous year, on changes in the number of means of production supplying the distribution network, on variations in use and/or the equipment of the premises etc.
  • the process includes, for each time-stamped time segment, taking into account the carbonation of a time segment preferentially corresponding to at least one previous year, and a correction based on differences between the current year and at least one previous year. Such corrections may be based on meteorological particularities of the current year compared to the corresponding period of the previous year, on changes in the number of means of production supplying the distribution network, on variations in use and/or the equipment of the premises etc.
  • the time-stamped scenario prescribes the energy flows of the different equipment during each of the successive time segments in a sense of global optimization, with regard to at least one criterion including the criterion of moderation of the carbon footprint of thermal energy provided by the installation, over the period covered by the scenario;
  • the scenario as it is established for a relatively distant future that is to say for example for the following week, the following month or more, is only one approach to the desired optimization.
  • This approach is more or less appropriate depending on various past hazards or those that have recently been predicted.
  • hazards may be meteorological, relating to the actual use of the building, relating to the availability of the network's means of electrical production and/or the availability of the installation's equipment, etc. This is why, preferably, at least one moment after the start of the installation operation step, the scenario is updated so that the overall optimization takes into account:
  • the scenario further prescribes methods of adjustment to the real demand for thermal energy at the current time, and/or to real parameters of the energy sources at the current time, these methods being themselves optimized with regard to at least one criterion including the moderation of the carbon footprint of the thermal energy supplied by the installation.
  • the adjustment methods prescribe which equipment must be activated, or differently activated, to provide this power called larger than that anticipated.
  • the adjustment methods can prescribe, for example, drawing, or drawing more from storage.
  • the adjustment methods prescribe which other equipment(s) to activate differently to compensate for the deficiency.
  • the at least one criterion comprises, in addition to said moderation of the carbon footprint, a criterion of moderation of the operating cost and/or an energy sobriety criterion.
  • scales can be in a currency unit.
  • the scale of operating costs is then, for example, in real value.
  • the carbon footprint and energy efficiency are quantified in the same monetary unit according to a correspondence rule that we have set, for example in euros per kWh and in euros per kg of CO2.
  • the technique consisting of basing itself on said scenario makes it possible not only to operate favorably on an existing installation, but also, upstream, to give an installation the best possible structure with a view to even better satisfying at least one criterion, in particular the criterion of moderating the carbon footprint.
  • Considerations relating to the installation include, for example, the amount of investments, the operating cost and at least one advantage that may result from meeting energy efficiency and/or carbon footprint moderation standards. Such an advantage may be favorable labeling from a commercial and/or tax perspective.
  • the installation for supplying energy, particularly thermal energy, in at least one building or the like comprising:
  • a regulation system capable of defining for at least some of the equipment different respective activation states chosen as a function of particularly climatic parameters, in the sense of optimization with regard to criteria, is characterized in that the regulation system puts implement a process according to the invention supplemented or not by all or part of its improvements.
  • the installation comprises at least one thermal storage-removal equipment such as geothermal equipment and/or at least one tank containing a thermal storage-removal fluid.
  • the collection equipment may include at least one piece of equipment for capturing renewable energy such as at least one photovoltaic sensor, at least one solar thermal sensor, at least one aerothermal sensor, and/or at least one geothermal sensor.
  • renewable energy such as at least one photovoltaic sensor, at least one solar thermal sensor, at least one aerothermal sensor, and/or at least one geothermal sensor.
  • the system for regulating an installation intended to supply energy, in particular thermal energy, in at least one building or the like, this installation comprising:
  • the regulation system being capable of defining for at least some of the equipment different respective activation states chosen as a function of particularly climatic parameters, in the sense of optimization with regard to criteria, is characterized in that the system is designed to implement in the installation a process according to the invention supplemented or not by all or part of its improvements.
  • FIG.l Figure 1 is a schematic representation of an installation according to the invention, in a building
  • the installation is associated with a building 1 located on land 2.
  • the installation comprises energy collection equipment comprising here: at least one photovoltaic solar collector CPh transforming solar radiation 33 in electrical energy; at least one solar thermal sensor CTh transforming solar radiation 33 into heat absorbed by a heat transfer liquid passing through the sensor; at least one aerothermal exchanger Ath capable of operating as a heat sensor or heat sink (cold sensor) for a heat transfer liquid passing through said sensor by exchange of calories between the liquid and the outside air 34; several geothermal probes 3; and at least one connection to a public electricity distribution network 36.
  • the geothermal probes 3 are of the BTES type embedded in an area of the land 2 and the corresponding basement which is here called geothermal medium 31 to distinguish it from the ground natural 32 which is not thermally influenced by the probes 3.
  • a fuel distribution network 37 in particular fuel gas.
  • certain types of collection equipment such as CPh, CTh and/or Ath are not present, the invention being able to be implemented as long as the connection to the network 36 is not the only one energy source capable of powering the installation so that it provides thermal energy (hot and/or cold) to the building.
  • An electrical box 6 receives electrical energy from the network 36 and from the photovoltaic sensor Cph and supplies electricity from one and/or the other of these sources on a power output 7.
  • the box 6 or a specific box can also inject electricity produced by the photovoltaic sensor CPh into the distribution network 36.
  • the installation includes a set 8 of thermal energy transformation and storage equipment, namely, in the example, PAC heat pumps, a Comb boiler connected to the fuel source 37 for periods exceptional, as well as a cold tank 9 and a hot tank 11 which typically contain additive water.
  • the PAC heat pump fleet allows you to produce cold and heat as desired.
  • the cold tank 9 is intended to accumulate cold by freezing all or part of the water it contains, and to restore this cold by total or partial thawing of its frozen contents.
  • Each tank 9, 11 contains a heat exchanger for exchanging heat with a heat transfer fluid to receive or supply thermal energy in connection with the sources, directly or by interposed heat pump.
  • the installation further comprises a selective connection assembly 17, capable of establishing appropriate connections between the thermal sensors 3, ATh, CTh, the storage and transformation equipment 8 and the use equipment 10.
  • the connection assembly 17 typically comprises pipes, single solenoid valves 18, multiple-way solenoid valves 19, and pumps 21.
  • the assembly 17 is connected to the probes 3 by pipes 22 for a heat transfer liquid, generally additive water, circulating in the probes 3 where this heat transfer liquid exchanges heat with the geothermal medium 31.
  • a temperature detector Te for the heat transfer liquid entering the probes 3
  • a temperature detector Ts for the heat transfer liquid leaving the probes 3
  • a flow meter D measuring the flow of heat transfer liquid in the probes 3
  • a detector Tg for the temperature of the geothermal medium 31.
  • the detector Tg is placed at a depth chosen so that the local temperature there is representative of an average for the geothermal environment 31.
  • the installation can be configured in numerous ways by an AUT programmable controller which issues commands to, on the one hand, selectively connect the different equipment together and, on the other hand, control their activation state, all based on parameters including in particular the level of demand for each form of energy (electricity, heating, cooling, domestic hot water, etc.) and the power available from local sensors (CPh, CTh, Ath, 3).
  • AUT programmable controller which issues commands to, on the one hand, selectively connect the different equipment together and, on the other hand, control their activation state, all based on parameters including in particular the level of demand for each form of energy (electricity, heating, cooling, domestic hot water, etc.) and the power available from local sensors (CPh, CTh, Ath, 3).
  • a control unit CU executes an optimization program which issues recommendations sent to the AUT automaton to allow the AUT automaton to select and activate the optimal combination of activation states.
  • the recommendations are orders of priority between equipment having similar functions, and/or recommendations for activation levels of the equipment, and/or recommendations concerning the operating modes for equipment having at least two operating modes.
  • the equipment with two possible operating modes are for example, here, equipment that can intervene in the production of cold or heat (PAC heat pumps if they are reversible), equipment that can transfer or acquire energy (tanks 9, 11 ), sensors such as probes 3 or the Ath aerothermal sensor which can operate as a cold or heat sensor, AC air conditioning modules where applicable capable of operating in heating or cooling.
  • the recommendations delivered by the control unit CU can be provided in the form of alternative or cumulative possibilities with priority ranks.
  • it is preferably desired to prevent the automaton AUT from being prevented from satisfying the request due to excessively restrictive recommendations issued by the control unit CU.
  • the installation must preferably be fully operational from the point of view of the users of the building even if, for example, equipment reaches its power limit or fails.
  • the AUT automaton and the CU control unit could be grouped into a single “intelligent” automaton.
  • the subdivision proposed here is advantageous for being compatible with a pre-existing installation, equipped with a classic AUT automaton, which has been retrofitted according to the invention by adding in particular the control unit CU and possibly some of the control equipment. collection 3, CPh, CTh, ATh, transformation and storage 8, use 10, and connection 17.
  • Another advantage of the subdivision proposed here is to allow all or part of the control unit CU to be installed at distance (as a variation of what is presented here for illustration purposes).
  • a single CU control unit can serve several installations.
  • the control unit CU can be owned by a service provider providing its services to the owner or tenant of building 1.
  • the control unit CU can also be common to several buildings such as 1, belonging to the same set.
  • the electrical block 6 is connected to the AUT automaton which controls it.
  • the power output 7 electrically supplies the three sets 8, 10 and 17, as well as, not shown, the AUT controller and the CU control unit.
  • the control unit CU includes a computer connection port for a connection 23, for example via the Internet, with one or more data sources, including in particular weather forecasts.
  • control unit CU takes into account data which can be of very diverse nature, namely economic, meteorological, environmental, linked to the good management of thermal stocks in the geothermal environment 31, in the tanks 9 and 11 and in the building itself depending on the date, premises occupancy parameters etc.
  • one of the environmental parameters on which the control unit CU is based to develop its recommendations is a time-stamped estimate of the carbonation of the electricity supplied by the network.
  • the carbonation of electricity can also vary very quickly, in particular the carbonation of kWh supplied in excess of the production capacity of carbon-free (hydraulic, nuclear) or low-carbon (wind, photovoltaic) means of production. This explains why, according to the invention, it is preferred to have fairly precisely time-stamped data.
  • control unit CU can recommend drawing the thermal energy in the stocks during such hours and to replenish the stocks outside these hours thanks to the network 36, while the network 36 provides low-carbon electricity.
  • the control unit CU can recommend drawing the thermal energy in the stocks during such hours and to replenish the stocks outside these hours thanks to the network 36, while the network 36 provides low-carbon electricity.
  • tanks 9, 11 or even the building as a thermal reserve are effective.
  • the installation includes production equipment such as Cph photovoltaic sensors, Cth solar thermal and Ath aerothermal collectors
  • the use of this equipment at the maximum of their instantaneous capacity converges with a minimization of costs and the carbon footprint of the installation since the energy they provide to the installation is free and completely carbon-free.
  • optimization generally consists of directing the excess power to thermal storage equipment. This is not always possible, however, or may involve arbitration. For example, in the event of high heat, we could implement an arbitration concerning the thermal energy offered by the Ath and/or Cth sensors if there is no possibility of direct use of this energy, for example for heating.
  • a swimming pool or the hot water tank 11 or a domestic hot water tank for example if they are already at a temperature at least substantially equal to that of the heat transfer fluids having passed through the Cth and/or Ath sensors) or cool the cold tank 9, (if the outside temperature is positive in °C while the contents of the tank are partially frozen).
  • the arbitration could lead to a decision to activate the heat pump despite electricity that is a priori expensive and/or carbon-intensive.
  • refrigerators can advantageously be stored during this period for later use in cooling or air conditioning.
  • the efficiency coefficient of a heat pump drawing calories from the Ath or Cth sensor to supply them to the tank 11 or to the domestic hot water tank will be excellent and will compensate for the possible poor quality of the electricity consumed by the heat pump in terms of optimization within the meaning of the invention.
  • the outside temperature is of the order of 5°C
  • electricity is expensive and/or carbon-intensive, while the contents of the cold tank 9 are partially frozen.
  • the heat transfer fluid supplied by the aerothermal sensor Ath cannot directly supply frigories to the tank 9 since it is hotter than the contents of the tank.
  • a heat pump extracting calories from the tank 9 and releasing them to the atmosphere via the Ath aerothermal sensor operating as a hot source will have a very good efficiency which will compensate for the possible poor quality of the electricity consumed, in terms of optimization within the meaning of the invention.
  • optimization can be not only instantaneous, but also global, that is, including the future. Even if the level of immediate optimization is unsatisfactory, the optimization can be overall very satisfactory if the stored thermal energy makes it possible to avoid or restrict the subsequent recourse to much less qualitative processes in terms of optimization in the sense of the invention.
  • the search for moderate carbonation is, preferably, only one criterion among others for the optimization carried out according to the invention.
  • the optimization sought is an optimal compromise between the operating cost, the consumption of exogenous energy (that is to say other than produced by the thermal sensors of the installation), the carbon footprint and the management of thermal stocks, in particular the management of the temperature of the geothermal environment, which must not drift in the medium and long term. Good management of thermal stocks is important. If we neglect it, it would almost always be more advantageous in the short term to draw from thermal stocks all of the thermal energy called by demand beyond what is provided free of charge by the solar collectors Cph and Cth and aerial Ath .
  • the optimization is preferably a global optimization encompassing the present moment and a certain period consecutive to the present moment.
  • a first possibility consists of obtaining this time-stamped estimate via link 23 from the operators of the network 36 and/or the electricity producers supplying the network 36.
  • the said producers and operators provide neither the value of the carbonation of electricity at the current time nor forecasts of future carbonation.
  • the invention plans to develop the time-stamped forecast on the basis of relevant information relating to the carbonation of the electricity being distributed on the network 36 and going to be distributed for a period to come on the network 36.
  • Such information may relate to the carbonation of electricity supplied by the network 36 during one or more previous years, day by day or even hour by hour, or preferably quarter of an hour by quarter of an hour.
  • Such information may come from a public or private source.
  • a private source may be a database which has been established in previous years specifically for the implementation of the invention.
  • the carbonation of the electricity supplied by the network 36 is evaluated based on carbonation observed in the past at the corresponding date and time.
  • the carbonation observed in the past is preferably an average of the carbonations observed during several years prior to the corresponding date and time.
  • the date of the current year and the corresponding date of a previous year can be the same calendar date. But we can also make different dates on the same day of the week correspond, for example two Mondays. We can match public holidays, school holiday dates, or even days that are similar in terms of weather. It will generally be impossible to achieve a perfect correspondence between a day of the current year and a day of a past year or an average of days of past years.
  • the correction takes into account, for example, developments in the production supplying the network 36, for example the growth of the wind farm, the temporary or permanent closure, or on the contrary the (re ) commissioning of units of nuclear power plants, the variation in the electrical power supplied by the network 36 between the current year and last year taken into account consideration, and a meteorological differential between the current year and said past year.
  • the corrections to be applied according to each variation parameter can be determined by analysis of available data concerning previous years in terms of calendar, meteorology, power supplied by the network, carbonation of electricity, evolution of the means of production, etc.
  • the scales are monetary scales formulated in monetary units such as the euro.
  • a monetary scale is assigned to each kg of CO2 emitted, whether in the form of carbonation of electricity from the network 36 and in the form of local combustion rejection if the The installation includes at least one Comb combustion device, and another monetary scale is assigned to each kWh consumed.
  • the kWh can be weighted differently depending on whether it is local combustion or acquisition via network 36, depending on how the non-renewable primary energy cost of each kWh supplied on network 36 is evaluated.
  • the optimization preferably takes into account the management of the installation's thermal stocks.
  • these are the stocks in tanks 9 and 11 and in the geothermal environment 31.
  • the thermal content can be measured by measuring the temperature.
  • the temperature is generally stable, equal to the temperature where the liquid phase and the solid phase coexist.
  • the thermal content is for example measurable according to the filling level since the total mass of liquid and solid is constant while the mass volume of the solid is different from that of the liquid.
  • the actual thermal contents are measured, their deviation from their trajectory is calculated, the deviations are summed and this sum is added algebraically to the installation demand to obtain a corrected demand.
  • Combinations of equipment states are chosen to return stocks to their respective trajectory.
  • stocks are managed as part of a global optimization which includes not only the present moment but a period consecutive to the present moment.
  • a certain deficit or even increase in the thermal deficit of the stocks compared to their trajectory at times when respecting the trajectory would be unfavorable with regard to the chosen optimization criteria (operating cost, carbonation and exogenous energy consumption in the example taken above) and where we anticipate that catching up with the deficit will be less penalizing later.
  • the chosen optimization criteria operating cost, carbonation and exogenous energy consumption in the example taken above
  • Such indirect regulation of the temperature is finer than by direct measurement using the Tg detector because the instantaneous variations in temperature of the geothermal environment are very slow and therefore very weak between two close instants.
  • the Tg detector is not necessarily present, and if it is, it only serves to check from time to time the rule of correspondence between drawing and temperature variation, and correct if necessary this rule if a permanent gap appears to exist between measured temperature and trajectory. In the absence of the Tg detector, an unfavorable drift in the geothermal environment will nevertheless be observable from the drop in drawing efficiency.
  • the optimization sought is a global optimization over a certain period starting at the moment of intervention or a little before and extending into the future of the present moment.
  • the parameters for which forecasts can be taken into account are typically all or part of the following list: outside temperature, sunshine, wind speed, energy purchase price, energy resale price, environmental parameters among which the carbonation of Tl the electricity supplied by the network 36 and also possibly parameters of atmospheric pollution, degree of occupancy of the building, state of thermal stocks in the storage structures, etc.
  • the forecasts relating to climatic parameters and energy prices applicable in the coming period are available in a form that can directly supply input 23 of the control unit CU.
  • input 23 is typically a connection to one or more servers via the Internet, its representation in Figure 1 is purely illustrative.
  • the method for global optimization of the supply of thermal energy in a building preferably corresponds, in principle, to that described in WO 2022/029 235 Al. We will only describe here the adaptation of this process known so that the overall optimization tends to minimize the carbon footprint of the supply of thermal energy by the installation.
  • the estimate of carbonation of the electricity supplied by the distribution network 36 is a time-stamped forecast extending over a certain period from the current moment.
  • the optimization includes defining a scenario prescribing a sequence of time-stamped combinations of equipment activation states over said period. Each combination of states is assigned to a time segment defined by its date and time, for example the start time of the time segment. Typically all the time segments have the same duration, for example a quarter of an hour, and they follow each other jointly in time.
  • the scenario is defined in the sense of an overall optimization over the period with regard to at least one criterion including the moderation of the carbon footprint of the thermal energy supplied by the installation. Multi-criteria optimization is carried out for example as described above.
  • the optimal scenario is the one for which the result of adding the sums obtained for each of the different time segments is the most favorable, therefore the smallest if the scale is expressed in monetary unit of cost.
  • the search for the optimal scenario is typically carried out by computer iterations.
  • the installation is operated by implementing, at each moment, the equipment taking the scenario into account.
  • the scenario is planned to update the scenario during its execution to take into account possible discrepancies between a history of the supply of thermal energy in the installation and the scenario before updating; and/or possible discrepancies between recent forecasts and older forecasts on which the scenario is based before updating.
  • the scenario further prescribes methods of adjustment to the real demand for thermal energy at the current moment and/or to real parameters of the energy sources at the current moment, these methods being themselves same optimized with regard to at least one criterion including the moderation of the carbon footprint of the thermal energy provided by the installation.
  • the AUT automaton if the AUT automaton is confronted with a thermal energy demand different from that predicted by the scenario, it adjusts the scenario in accordance with the adjustment methods valid for the current time segment.
  • the invention proposes, in one version, not only to optimize the energy supply of an installation, but, upstream , to design the installation so that it allows particularly advantageous optimizations with regard to the criteria including in particular the criterion of moderation of the carbon footprint accompanying the satisfaction of the demand for thermal energy.
  • the “dynamic thermal simulation”, or STD, mentioned above is a study prior to the construction of a building, providing a timeline of the building's thermal energy needs based on multiple factors such as location, exposure, sunshine, windy nature or not of the site, construction materials used and thermal insulation measures which will be implemented, destination of the building (residential, offices, hotel etc.). Depending on the country, this study or another equivalent may be designated by different local terminology.
  • Installation considerations include the amount of investment, operating cost and at least one benefit that may arise from meeting energy efficiency and/or carbon footprint moderation standards.
  • the installation shown in Figure 1 is only one example among an infinite number others possible, and is also only a very schematized vision of a real installation which would include much more than one piece of equipment of each kind, much more than a geothermal probe, for example up to more than 100 probes, and would often concern more than a single building etc.
  • the invention is applicable to real estate complexes of very diverse natures. In certain cases, we need heat simultaneously (for homes, offices, etc.) and cold (for example for a cold store). In other cases, we only need heat (cold countries), or almost only cold (hot countries). The invention is compatible with all these particular cases.

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Abstract

L'installation comprend : - des équipements de collecte d'énergie qui sont en relation de transfert d'énergie avec des sources comprenant au moins une source d'énergie carbonée, l'au moins une source d'énergie carbonée comprenant un réseau de distribution d'électricité; - des équipements de transformation d'énergie alimentés au moins en partie par les équipements de collecte. On se dote d'une estimation horodatée de la carbonation de la production électrique alimentant le réseau de distribution, et on pilote l'installation dans le sens d'une optimisation au regard d'au moins un critère comprenant un critère de modération de l'empreinte carbone de l'énergie thermique fournie par l'installation.

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé et installation pour fournir de l'énergie notamment thermique, peu carbonée, dans au moins un bâtiment ou analogue, et système s'y rapportant.
La présente invention concerne un procédé pour fournir de l'énergie notamment thermique, peu carbonée, dans au moins un bâtiment ou analogue, en vue d'une optimisation au regard d'un certain nombre de critères qui peuvent inclure le coût d'installation, les coûts de fonctionnement, la réduction de consommation énergétique, des considérations environnementales etc.
La présente invention concerne également une installation permettant la mise en œuvre du procédé.
La présente invention comprend en outre un système de régulation pour la mise en œuvre du procédé.
Etat de la technique
L'invention intéresse tout particulièrement mais non limitativement les ensembles immobiliers relativement grands, par exemple les immeubles collectifs, groupes d'immeubles, ensembles industriels, les centres hospitaliers, les centres commerciaux, les hôtels ou complexes de type hôtelier, les ensembles scolaires ou universitaires etc.
Dans le domaine du bâtiment on connaît les installations permettant d'approvisionner l'énergie en provenance de plusieurs sources, par exemple réseaux publics de distribution de gaz ou d'électricité, sondes géothermiques, capteurs solaires thermiques, capteurs solaires photovoltaïques, capteurs aérothermiques ou etc. Ces installations connues comportent divers équipements pour transformer l'énergie collectée et pour l'utiliser, par exemple des pompes à chaleur, des appareils de chauffage par effet Joule, des climatiseurs, des chaudières etc. Il est également connu de mettre en œuvre un procédé qui régule l'installation en pondérant le recours aux différentes sources et aux différents équipements en fonction des besoins et selon des critères économiques ou autres. Les documents FR. 2 960 099 Al, US 2008/092 875 Al, WO 2015/014 951 A2, EP 3 012 539 Al, EP 2 141 419 Al, FR 3 065 516 Al, EP 1 987 298 Bl, DE 10 2010 033 909 Al, DE 100 22 544 Al, US 2018/0 283 799 Al, KR 2013 00 17 182 A et KR 101 801 775 Bl décrivent des installations de ce type, perfectionnées de diverses manières dans le sens d'une exploitation optimisée des ressources les plus avantageuses en termes de coût et/ou d'environnement.
Le WO 2022/029 235 Al enseigne d'opérer l'installation suivant un scénario couvrant une période et prescrivant pour chaque tranche de temps de la période une combinaison d'états d'activation des différents équipements de l'installation. Le scénario est établi à l'avance en fonction de diverses prévisions, notamment climatiques et relatives à l'utilisation du bâtiment ou encore à l'état de ressources de stockage énergétique.
Il est de plus en plus souhaité de minimiser « l'empreinte carbone » des activités humaines, c'est-à-dire la quantité de rejets carbonés, notamment de dioxyde de carbone, qui accompagne lesdites activités. Les installations de fourniture d'énergie thermique pour les bâtiments sont concernées, en termes de structure et en termes de pilotage. L'empreinte carbone d'une installation est fonction de la « carbonation » de l'énergie consommée (nombre de grammes de CO2 par kWh), ainsi que du besoin énergétique de l'installation.
Certains équipements de production d'énergie, notamment solaires et aérothermiques, fonctionnent sans rejeter de carbone. Mais leur coût d'investissement, leur emprise au sol, leur puissance limitée et/ou, surtout, l'intermittence de leur production, contraignent en général à les faire coexister avec d'autres moyens de production thermique, utilisant l'électricité d'un réseau de distribution et/ou un combustible carboné. Une pompe à chaleur puisant des calories ou des frigories dans une source géothermique constitue un moyen énergétiquement efficace. Toutefois son coût d'investissement et l'emprise au sol des capteurs géothermiques pour une puissance moyenne annuelle donnée, interdisent généralement d'en faire le seul complément aux ressources non carbonées. Reste donc le recours aux pompes à chaleur, éventuellement réversibles, puisant des calories ou des frigories dans des sources aériennes, au chauffage par effet Joule alimenté par de l'électricité du réseau, et/ou au chauffage par combustion. Les documents US 2008/0092 875 Al et US 7 958 885 B2 proposent de réduire la carbonation de l'énergie consommée par une installation de fourniture d'énergie thermique en recourant à des accumulateurs thermiques.
La minimisation de l'empreinte carbone par arbitrage entre différentes sources d'énergie dont l'une est le réseau public de distribution électrique se heurte à une difficulté : la carbonation de l'électricité fournie par le réseau est très variable. Dans les pays comme la France disposant de centrales nucléaires et hydrauliques ainsi que d'équipements éoliens et photovoltaïques, l'électricité fournie par le réseau est très peu carbonée tant qu'un certain seuil de consommation n'est pas dépassé. Ledit seuil dépend de facteurs climatiques, de facteurs d'activité, en fonction de l'heure dans la journée, et aussi en fonction de l'indisponibilité de certains équipements de production non carbonée (tranches de centrales nucléaires en maintenance, barrages hydrauliques à leur niveau minimal etc.). Tout kWh appelé par le réseau au-delà du seuil précité est probablement très carboné car fourni par une centrale thermique.
D'un autre côté, il peut être pertinent de consommer de l'électricité carbonée si elle peut servir à produire très efficacement de l'énergie thermique. Par exemple, il peut être avantageux d'alimenter une pompe à chaleur avec de l'électricité carbonée ou même très carbonée lorsque les conditions sont propices à un bon coefficient d'efficacité de la pompe à chaleur. Par ailleurs, si le besoin est un besoin de rafraichissement, le passage par l'énergie électrique n'est pas toujours contournable. La problématique de minimisation de l'empreinte carbone d'une installation de fourniture d'énergie dans au moins un bâtiment est donc complexe, car elle tient à la fois à la structure de l'offre énergétique, à la structure de la demande, à la structure de l'installation, à la conjoncture climatique, et à la conjoncture thermique dans le bâtiment.
Par ailleurs certains pays, de plus en plus nombreux, octroient des avantages sous forme de labels, de bonus dans des appels d'offres, d'avantages financiers et/ou etc., à des projets d'installations et installations respectant atteignant des objectifs de décarbonation
But de l'invention Le but de l'invention est ainsi de proposer un procédé, une installation et un système de régulation permettant d'abaisser l'empreinte carbone de l'énergie thermique consommée dans au moins un bâtiment.
Présentation de l'invention
Suivant l'invention, le procédé pour fournir de l'énergie thermique dans au moins un bâtiment, au moyen d'une installation comprenant :
- des équipements de collecte d'énergie qui sont en relation de transfert d'énergie avec des sources comprenant au moins une source d'énergie carbonée, l'au moins une source d'énergie carbonée comprenant un réseau de distribution d'électricité ;
- des équipements de transformation d'énergie alimentés au moins en partie par les équipements de collecte ; procédé dans lequel, de manière à satisfaire les besoins de l'installation en termes d'énergie thermique, on pilote l'installation dans le sens d'une optimisation au regard d'au moins un critère ; est caractérisé en ce qu'on se dote d'une estimation horodatée de la carbonation de la production électrique alimentant le réseau de distribution électrique, et en ce que l'au moins un critère comprend une modération de l'empreinte carbone de l'énergie thermique fournie par l'installation.
Le pilotage de l'installation consiste typiquement à définir pour un instant donné une combinaison d'états d'activation des différents équipements de l'installation, en fonction de la demande en énergie thermique provenant du bâtiment et de ses occupants, et en fonction des sources d'énergie disponibles, par exemple le réseau de distribution, des capteurs solaires photovoltaïques ou thermiques, des sondes géothermiques, des structures de stockage thermique, des chaudières etc.
Suivant l'invention, on se dote d'une estimation de la carbonation de l'électricité disponible sur le réseau de distribution d'électricité. Ladite carbonation varie très fortement dans le temps, selon le mix énergétique instantané (part de nucléaire, d'hydraulique, d'éolien, de photovoltaïque, de thermique) mis en œuvre pour alimenter le réseau de distribution. L'étape de se doter d'une estimation de la carbonation peut être conduite de plusieurs manières. On peut acquérir l'estimation d'un prestataire extérieur qui peut être un opérateur du réseau de distribution ou une entité tierce. En variante, et notamment si une telle estimation n'est pas disponible, l'estimation peut être faite dans le cadre du procédé, sur la base de données telles que des données météorologiques, calendaires, relatives au mix énergétique du réseau de distribution, et/ou etc.
Ensuite l'optimisation recherchée dans le cadre du procédé prend en compte ladite estimation en vue de minimiser l'empreinte carbone de l'installation sur le court et le long terme sans obérer la performance du futur. Cette optimisation ne signifie pas nécessairement que le pilotage fait en sorte que l'empreinte carbone soit la plus basse possible dans une situation donnée. En effet, typiquement, la modération de l'empreinte carbone n'est que l'un des critères du pilotage. D'autres critères entrent généralement en ligne de compte, notamment le coût d'exploitation, la gestion de la maintenance de certains équipements, la gestion des équipements de stockage-déstockage thermique s'il y en a, etc.
L'optimisation réalisée peut ainsi induire une production plus carbonée temporairement, avec un très bon rendement par exemple (cela peut-être le cas avec une production de la thermie thermodynamique dont le rendement n'est pas constant et varie en fonction des conditions où l'on fait fonctionner la machine).
L'optimisation aboutit donc le plus souvent à un compromis dans lequel intervient la modération de l'empreinte carbone de l'installation, mais sans obligatoirement que l'installation fonctionne à son plus bas niveau d'empreinte carbone possible à un temps donné. La modération de l'empreinte carbone de l'installation thermique est ainsi une résultante bilantielle qui s'évalue sur la durée.
Dans certaines réalisations, on acquiert des données comprenant des données météorologiques et des données relatives à la production de l'électricité alimentant le réseau de distribution, et l'estimation de carbonation prend en compte lesdites données. Les données météorologiques font partie des informations permettant de prévoir le besoin en énergie thermique dans le bâtiment. Si l'installation comporte des équipements solaires photovoltaïques et/ou solaires thermiques, ces données permettent aussi de prévoir la production de ces équipements. Les données relatives à la production de l'électricité alimentant le réseau sont utiles pour obtenir ou affiner l'estimation de carbonation. Même si ces données ne renseignent pas directement sur la carbonation de l'électricité fournie par le réseau, elles peuvent contribuer à élaborer une estimation de cette carbonation. De telles données utiles peuvent être relatives au nombre de réacteurs nucléaires opérationnels et/ou à leur puissance totale. Elles peuvent aussi être relatives à la gestion de la puissance hydroélectrique. Elles peuvent être relatives à la puissance attendue de la part des génératrices éoliennes etc.
Dans une version, on acquiert des données comprenant un historique de la carbonation de l'électricité ayant alimenté le réseau de distribution d'électricité au cours d'un ou plusieurs intervalles de temps antérieurs, préférentiellement au cours d'au moins une année antérieure, et l'estimation prend en compte lesdites données. Dans cette version, on part de l'idée que à date et heure correspondantes de l'intervalle antérieur (tel que l'année antérieure) et de l'intervalle en cours (tel que l'année en cours), la carbonation pourra être comparable.
Avantageusement, on fait une moyenne des carbonations de l'électricité ayant alimenté le réseau de distribution au cours d'années antérieures à date et heure correspondantes, et on obtient l'estimation en se basant sur cette moyenne. Les années antérieures peuvent être les années directement précédentes, ou des années sélectionnées. Par exemple, l'au moins une année antérieure est sélectionnée d'après des critères de ressemblance, notamment météorologique et/ou de carbonation de la production d'électricité alimentant le réseau de distribution, avec l'année en cours.
Dans une version, l'au moins une année antérieure est sélectionnée d'après des critères de ressemblance, notamment météorologique et/ou de carbonation de la production d'électricité alimentant le réseau de distribution, avec l'année en cours.
Lorsque l'on s'est constitué une valeur de carbonation basée sur au moins une année antérieure, selon un perfectionnement l'obtention de l'estimation peut passer par l'application d'un correctif prenant en compte au moins un paramètre d'actualité, tiré par exemple de données météorologiques.
Le correctif peut aussi prendre en compte certains paramètres comme les variations de la demande d'énergie thermique dans le bâtiment en fonction par exemple des évènements calendaires tels que par exemple jours ouvrés/week- ends/jours fériés/congés scolaires. Ce que l'on appelle ci-dessus « date et heure correspondantes » ne signifie pas nécessairement même date et même heure. On peut par exemple choisir dans les années antérieures des dates « correspondantes » en fonction du jour de la semaine, de l'ouvrabilité de la date (jour férié ou jour ouvrable), ou encore en fonction de la ressemblance avec la date courante en termes de météorologie. Si par exemple le mois de juillet d'une année antérieure était beaucoup plus chaud qu'août, alors que le mois d'août de l'année en cours est très chaud, mieux vaut établir une correspondance entre le 15 août (jour férié) de l'année en cours avec le 14 juillet (autre jour férié) de l'année antérieure.
Dans une autre version ou la même, l'estimation de carbonation peut aussi prendre en compte en tant que paramètre d'actualité un état de disponibilité des moyens de production électrique alimentant le réseau de distribution. Lorsqu'une part significative des moyens de production décarbonés, typiquement les réacteurs nucléaires et des centrales hydrauliques, est à l'arrêt pour maintenance, l'opérateur du réseau va probablement devoir activer des moyens carbonés, par exemple des centrales thermiques, pour alimenter le réseau, notamment en cas de facteurs aggravants, notamment météorologiques, comme des températures extrêmes.
Dans une version, l'on obtient l'estimation horodatée en se basant sur la carbonation de l'électricité fournie par le réseau de distribution au cours d'au moins une année antérieure à une date correspondante choisie avec un décalage calendaire pour être d'un même jour de la semaine que la date pour laquelle est établi l'estimatif. En général la date décalée sera tout de même proche de celle pour laquelle on établit l'estimatif, de façon que les données climatiques des deux dates soient comparables.
Dans une version, on acquiert des données météorologiques, on fait une moyenne des carbonations de la production de l'électricité ayant alimenté le réseau certaines années précédentes à date et heure correspondantes, et on obtient l'estimation en appliquant à cette moyenne un correctif prenant en compte les données météorologiques de l'année pour laquelle on établit l'estimatif par rapport à une moyenne desdites années antérieures.
Dans une version concernant une installation comprenant un équipement de chauffage par combustion, on active l'équipement de chauffage par combustion pendant un segment temporel pour lequel l'estimation de carbonation de l'électricité fournie par le réseau est élevée. La carbonation du réseau est une moyenne pondérée entre les carbonations de productions décarbonées (nucléaire, hydroélectricité), faiblement carbonées (éolien, solaire) et fortement carbonées (centrales thermiques). Une moyenne élevée signifie que le thermique est fortement mis à contribution. Dans ce cas, on peut supposer que la fourniture de kWh supplémentaires par le réseau sera assurée par centrale thermique. Cela peut être contre-productif en termes d'empreinte carbone si ce kWh supplémentaire est destiné à produire de la chaleur chez le consommateur. Mieux vaut brûler le combustible directement chez le consommateur, en termes d'empreinte carbone globale comme en termes économiques.
De préférence, le procédé est appliqué à une installation comprenant au moins un équipement de stockage-déstockage thermique tel qu'un équipement géothermique et/ou au moins une citerne contenant un fluide de stockage- déstockage thermique. De tels équipements offrent des degrés de liberté très avantageux pour l'optimisation selon l'invention.
Par exemple, dans le cadre de l'optimisation, on procède à un déstockage thermique lorsque l'électricité fournie par le réseau de distribution d'électricité est prévue fortement carbonée, et un stockage thermique lorsque l'électricité fournie par ledit réseau est prévue faiblement carbonée.
Selon un autre exemple, dans le cadre de l'optimisation, on consomme de l'énergie fournie par le réseau de distribution électrique dans un premier segment temporel où sa carbonation est relativement faible, et on épargne ainsi de l'énergie stockée, puis on consomme l'énergie de stockage ultérieurement lorsque ladite carbonation est plus élevée que lors du premier segment temporel. En particulier, on peut stocker une partie au moins de cette énergie en vue d'abonder l'énergie qui sera consommée ultérieurement.
Dans une version, on alimente avec de l'énergie électrique ayant une relativement forte carbonation une pompe à chaleur que l'on fait fonctionner entre deux sources thermiques présentant une faible différence de température entre elles. On peut ainsi se procurer de l'énergie thermique dans des conditions globalement avantageuses. On peut en particulier stocker cette énergie pour en disposer plus tard, à un moment où son obtention aurait été globalement moins avantageuse. Par « globalement », on fait ici référence au degré d'optimisation cumulé de l'obtention de l'électricité et de son utilisation pour produire de l'énergie thermique.
Il est préféré d'appliquer le procédé à une installation dont les équipements de collecte comprennent au moins un équipement de collecte d'énergie renouvelable tel qu'au moins un capteur photovoltaïque, au moins un capteur solaire thermique, au moins un capteur aérothermique, au moins un capteur géothermique. De tels équipements fournissant sur place ou à proximité immédiate une énergie totalement décarbonée facilitent l'optimisation selon l'invention au regard du critère de modération de l'empreinte carbone de l'énergie thermique fournie à l'installation.
Dans une version préférée, à un instant courant de pilotage de l'installation, l'estimation de carbonation est un prévisionnel horodaté s'étendant sur une certaine période à partir de l'instant courant, et l'optimisation comprend définir un scénario prescrivant une séquence de combinaisons d'états d'activation des équipements sur ladite période, le scénario étant défini dans le sens d'une optimisation globale sur la période au regard de l'au moins un critère comprenant la modération de l'empreinte carbone de l'énergie thermique fournie par l'installation.
Sur la base de prévisions comprenant ledit prévisionnel horodaté de carbonation mais aussi de prévisions de besoins en énergie thermique dans l'installation et de disponibilité des sources d'énergie thermique autres que le réseau, le scénario édicte pour chaque instant, par exemple pour chaque segment temporel de par exemple un quart d'heure, une combinaison d'états d'activation des équipements de l'installation. Cette version de l'invention permet de réduire le besoin en puissance de calcul et en même temps de gérer une trajectoire thermique de l'ensemble de l'installation dans le temps. Par exemple, en utilisant le bâtiment comme un moyen de stockage-déstockage thermique, on peut laisser la température du bâtiment diminuer pendant des segments temporels où l'énergie est chère et/ou fortement carbonée, et anticiper les segments temporels plus favorables où il sera avantageusement possible de réchauffer à nouveau le bâtiment. Inversement le scénario peut aussi prescrire de réchauffer le bâtiment en prévision de segments temporels ultérieurs attendus défavorables, au cours desquels on pourra réduire la consommation en laissant le bâtiment se refroidir.
Si les équipements comprennent des équipements de stockage-déstockage thermique, le scénario peut dans le même esprit prescrire un déstockage thermique lorsque l'électricité fournie par le réseau est prévue fortement carbonée, et un stockage thermique lorsque l'électricité fournie par le réseau est faiblement carbonée.
De préférence, plus généralement, l'optimisation au regard du critère de modération de l'empreinte carbone ne vise pas une modération immédiate maximale, car cela conduirait à systématiquement vider les stocks thermiques sauf lorsque de l'énergie décarbonée gratuite, type photovoltaïque locale, est en excès, et donc à réduire fortement l'intérêt de tels stockages. On recherche au contraire une modération globale sur une certaine durée, notamment, dans la version avec scénario, sur la période couverte par le scénario, qui peut typiquement par exemple être de 12 mois.
Dans une version, l'étape de se doter d'une prévision horodatée de la carbonation de la production d'électricité fournie par le réseau de distribution comprend, pour chaque segment temporel horodaté, une prise en compte de la carbonation d'un segment temporel correspondant préférentiellement à au moins une année antérieure, et une correction basée sur des différences entre l'année en cours et l'au moins une année antérieure. De telles corrections peuvent être basées sur des particularités météorologiques de l'année en cours par rapport à la période correspondante de l'année antérieure, sur des évolutions du parc de moyens de production alimentant le réseau de distribution, sur des variations dans l'utilisation et/ou l'équipement des locaux etc. Dans une version du procédé :
- le scénario horodaté prescrit les flux énergétiques des différents équipements au cours de chacun des segments temporels successifs dans un sens d'optimisation globale, au regard d'au moins un critère comprenant le critère de modération de l'empreinte carbone de l'énergie thermique fournie par l'installation, sur la période couverte par le scénario ;
- on opère l'installation en mettant en œuvre, à chaque instant, les équipements en prenant en compte le scénario.
Typiquement, le scénario tel qu'il est établi pour un futur relativement lointain, c'est-à-dire par exemple pour la semaine suivante, le mois suivant ou plus, n'est qu'une approche de l'optimisation recherchée. Cette approche est plus ou moins adéquate en fonction de divers aléas passés ou dont la prévision est intervenue récemment. De tels aléas peuvent être météorologiques, relatifs à l'utilisation réelle du bâtiment, relatifs à la disponibilité des moyens de production électrique du réseau et/ou la disponibilité des équipements de l'installation, etc. C'est pourquoi, de préférence, à au moins un instant postérieur au début de l'étape d'opérer l'installation, on met à jour le scénario de façon que l'optimisation globale prenne en compte :
- des divergences éventuelles entre un historique de la fourniture d'énergie thermique dans l'installation et le scénario avant mise à jour ; et/ou
- des divergences éventuelles entre des prévisions récentes et des prévisions plus anciennes sur lesquelles est basé le scénario avant mise à jour.
Quelle que soit la sophistication mise en œuvre dans l'élaboration du scénario, un décalage entre les situations réelles et celles anticipées par le scénario est difficilement évitable. Si le scénario prescrit est mis en œuvre rigidement, il en résulte certains inconvénients en termes de satisfaction de la demande et en termes d'optimisation au regard des critères. De préférence, pour parer à cela, le scénario prescrit en outre des modalités d'ajustement à la demande réelle d'énergie thermique à l'instant courant, et/ou à des paramètres réels des sources d'énergie à l'instant courant, ces modalités étant elles-mêmes optimisées au regard de l'au moins un critère comprenant la modération de l'empreinte carbone de l'énergie thermique fournie par l'installation. Par exemple, si les occupants du bâtiment demandent, par le biais de thermostats, plus de chauffage que l'installation en fournirait d'après le scénario, les modalités d'ajustement prescrivent quel équipement doit être activé, ou différemment activé, pour fournir cette puissance appelée plus grande que celle anticipée. Selon un autre exemple, si l'électricité disponible sur le réseau est plus chère ou plus carbonée que d'après le scénario, les modalités d'ajustement peuvent prescrire, par exemple, de puiser, ou puiser davantage dans un stockage. Selon encore un autre exemple, en cas de déficience d'une pompe à chaleur de l'installation, les modalités d'ajustement prescrivent quel(s) autre(s) équipement activer différemment pour compenser la déficience.
Dans une version du procédé, l'au moins un critère comprend, en plus de ladite modération de l'empreinte carbone, un critère de modération du coût d'exploitation et/ou un critère de sobriété énergétique. On affecte à chaque critère un barème d'évaluation commensurable avec les barèmes affectés aux autres critères, et on réalise l'optimisation d'après la somme des évaluations.
Par exemple, les barèmes peuvent être dans une unité monétaire. Le barème des coûts d'exploitation est alors, par exemple, en valeur réelle. L'empreinte carbone et la sobriété énergétique sont chiffrées dans la même unité monétaire selon une règle de correspondance que l'on s'est fixée, par exemple en euros par kWh et en euros par kg de CO2.
Avantageusement, avant d'établir le scénario, on exécute les étapes suivantes :
- en fonction d'une simulation thermique dynamique du bâtiment, d'une utilisation prévue du bâtiment et d'une climatologie annuelle du site d'implantation du bâtiment, établir un chronogramme annuel des divers besoins énergétiques du bâtiment ;
- se doter d'un catalogue d'équipements de collecte, de transformation, d'utilisation et/ou de stockage d'énergie compatibles avec le chronogramme, et avec des données relatives au cahier des charges du bâtiment ;
- par itérations informatiques tester virtuellement différentes combinaisons d'équipements du catalogue et de dimensionnements de ces équipements pour déterminer celles capables de satisfaire au moins en grande partie le chronogramme ; - établir le scénario horodaté de chacune des combinaisons déterminées comme capables de satisfaire le chronogramme ;
- sélectionner l'une de ces combinaisons déterminées et le scénario horodaté correspondant, en prenant en compte l'au moins un critère conjointement avec des considérations relatives à l'installation ; et
- construire l'installation correspondant à la combinaison sélectionnée.
Ainsi, la technique consistant à se baser sur ledit scénario permet non seulement d'opérer favorablement une installation existante, mais aussi, en amont, de conférer à une installation la meilleure structure possible en vue de satisfaire encore mieux l'au moins un critère, en particulier le critère de modération de l'empreinte carbone.
Les considérations relatives à l'installation comprennent par exemple le montant des investissements, le coût d'exploitation et au moins un avantage pouvant découler de la satisfaction de normes de sobriété énergétique et/ou de modération de l'empreinte carbone. Un tel avantage peut être une labellisation favorable sur le plan commercial et/ou fiscal.
Selon un second aspect de l'invention, l'installation pour fournir de l'énergie notamment thermique dans au moins un bâtiment ou analogue, l'installation comprenant :
- des équipements de collecte d'énergie qui sont en relation de transfert d'énergie chacun avec une source respective ;
- des équipements de transformation d'énergie alimentés au moins en partie par les équipements de collecte ;
- des équipements utilisateurs d'énergie ;
- un système de régulation capable de définir pour certains au moins des équipements différents états d'activation respectifs choisis en fonction de paramètres notamment climatiques, dans le sens d'une optimisation au regard de critères, est caractérisée en ce que le système de régulation met en œuvre un procédé selon l'invention complété ou non par tout ou partie de ses perfectionnements. Dans une version avantageuse l'installation comprend au moins un équipement de stockage-déstockage thermique tel qu'un équipement géothermique et/ou au moins une citerne contenant un fluide de stockage-déstockage thermique.
Les équipements de collecte peuvent comprendre au moins un équipement de captation d'énergie renouvelable tel qu'au moins un capteur photovoltaïque, au moins un capteur solaire thermique, au moins un capteur aérothermique, et/ou au moins un capteur géothermique.
Suivant un troisième aspect de l'invention, le système pour la régulation d'une installation destinée à fournir de l'énergie notamment thermique dans au moins un bâtiment ou analogue, cette installation comprenant :
- des équipements de collecte d'énergie qui sont en relation de transfert d'énergie chacun avec une source respective ;
- des équipements de transformation d'énergie alimentés au moins en partie par les équipements de collecte ;
- des équipements utilisateurs d'énergie ; le système de régulation étant capable de définir pour certains au moins des équipements différents états d'activation respectifs choisis en fonction de paramètres notamment climatiques, dans le sens d'une optimisation au regard de critères, est caractérisé en ce que le système est conçu pour mettre en œuvre dans l'installation un procédé selon l'invention complété ou non par tout ou partie de ses perfectionnements.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après relative à des modes de réalisation non-limitatifs, en référence aux dessins annexés.
Brève description des Figures
[Fig.l] La Figure 1 est une représentation schématique d'une installation selon l'invention, dans un bâtiment ;
Description des modes de réalisation La description qui suit s'entend comme décrivant toute particularité ou combinaison de particularités, dans les termes utilisés ci-après ou dans des termes plus généraux, dès lors que cette particularité ou combinaison de particularités est productrice d'effet ou avantage technique, même si la particularité ou combinaison de particularités ne constitue qu'une partie d'une phrase ou d'un paragraphe.
Dans l'exemple représenté à la Figure 1, l'installation est associée à un bâtiment 1 implanté sur un terrain 2. L'installation comprend des équipements de collecte d'énergie comprenant ici : au moins un capteur solaire photovoltaïque CPh transformant le rayonnement solaire 33 en énergie électrique ; au moins un capteur solaire thermique CTh transformant le rayonnement solaire 33 en chaleur absorbée par un liquide caloporteur parcourant le capteur ; au moins un échangeur aérothermique Ath pouvant fonctionner en capteur de chaleur ou en dissipateur thermique (capteur de froid) pour un liquide caloporteur parcourant ledit capteur par échange de calories entre le liquide et l'air extérieur 34 ; plusieurs sondes géothermiques 3 ; et au moins un raccordement à un réseau public de distribution d'électricité 36. Les sondes géothermiques 3 sont du type BTES enfoncées dans une zone du terrain 2 et du sous-sol correspondant qu'on appelle ici milieu géothermique 31 pour le distinguer du sol naturel 32 qui n'est pas influencé thermiquement par les sondes 3. Il peut également y avoir un réservoir de combustible ou, comme représenté, un raccordement à un réseau de distribution de combustible 37, notamment de gaz combustible. Dans d'autres réalisations, certains types d'équipement de collecte tels que CPh, CTh et/ou Ath ne sont pas présents, l'invention pouvant être mise en œuvre dès lors que le raccordement au réseau 36 n'est pas l'unique source d'énergie capable d'alimenter l'installation pour qu'elle fournisse de l'énergie thermique (chaud et/ou froid) au bâtiment.
Un boîtier électrique 6 reçoit l'énergie électrique du réseau 36 et du capteur photovoltaïque Cph et fournit l'électricité de l'une et/ou l'autre de ces provenances sur une sortie de puissance 7. Dans certaines réalisations le boîtier 6 ou un boîtier spécifique (non représenté) peut également injecter dans le réseau de distribution 36 de l'électricité produite par le capteur photovoltaïque CPh. En outre, l'installation comprend un ensemble 8 d'équipements de transformation et de stockage d'énergie thermique, à savoir, dans l'exemple, des pompes à chaleur PAC, une chaudière Comb reliée à la source de combustible 37 pour des périodes exceptionnelles, ainsi qu'une citerne froide 9 et une citerne chaude 11 qui contiennent typiquement de l'eau additivée. Le parc de pompes à chaleur PAC permet de produire à volonté du froid et de la chaleur. La citerne froide 9 est destinée à accumuler du froid par congélation de tout ou partie de l'eau qu'elle contient, et à restituer ce froid par dégel total ou partiel de son contenu congelé. Chaque citerne 9, 11 contient un échangeur de chaleur pour échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur pour recevoir ou fournir de l'énergie thermique en liaison avec les sources, directement ou par pompe à chaleur interposée.
Il y a également dans l'installation un ensemble 10 d'équipements d'utilisation qui sont en relation d'interface avec l'utilisateur (occupant du bâtiment, personnel technique ou de gestion) pour la consommation énergétique du bâtiment, à savoir par exemple des lampes 12 et des prises électriques 13, des modules de climatisation AC, des modules de chauffage Ht, des sols chauffants 14, des points de distribution d'eau chaude sanitaire 16 (un seul de chaque est représenté pour alléger la représentation).
L'installation comprend en outre un ensemble de raccordement sélectif 17, capable d'établir des raccordements appropriés entre les capteurs thermiques 3, ATh, CTh, les équipements 8 de stockage et transformation et les équipements d'utilisation 10. L'ensemble de raccordement 17 comprend typiquement des canalisations, des électrovannes simples 18, des électrovannes à voies multiples 19, et des pompes 21. L'ensemble 17 est raccordé aux sondes 3 par des tuyauteries 22 pour un liquide caloporteur, en général de l'eau additivée, circulant dans les sondes 3 où ce liquide caloporteur échange de la chaleur avec le milieu géothermique 31.
Il y a également dans l'installation de multiples détecteurs de température, pression et débit ainsi que compteurs d'intensité électrique, et de multiples appareils de commande comme des thermostats ou interrupteurs, certains à la disposition des utilisateurs, d'autres à la disposition du personnel technique ou de gestion de l'immeuble. On a simplement représenté ici, à ce titre, un détecteur de température Te pour le liquide caloporteur entrant dans les sondes 3, un détecteur de température Ts pour le liquide caloporteur sortant des sondes 3, et un débitmètre D mesurant le débit de liquide caloporteur dans les sondes 3, ainsi qu'optionnellement un détecteur Tg pour la température du milieu géothermique 31. On sait qu'au-delà d'une certaine profondeur où elle n'est plus influencée par la température de surface, la température du milieu géothermique 31 croît avec la profondeur (gradient géothermal). Le détecteur Tg est placé à une profondeur choisie pour que la température locale y soit représentative d'une moyenne pour le milieu géothermique 31.
La représentation des ensembles 8, 10 et 17 sous forme de blocs à la Figure 1 est conceptuelle, en pratique certains des différents équipements de chacun de ces ensembles peuvent être disséminés dans le bâtiment. C'est notamment, mais pas uniquement, le cas des équipements d'utilisation 10. Par ailleurs la classification entre équipements de transformation et de stockage 8 et équipements d'utilisation 10 est en partie arbitraire. Par exemple des appareils de chauffage Ht peuvent être des transformateurs d'énergie fonctionnant par effet Joule et comporter une capacité de stockage thermique. Les doubles flèches horizontales 20 entre ces blocs symbolisent les liaisons fluidiques entre eux.
L'installation est configurable selon de nombreuses manières par un automate programmable AUT qui émet des commandes pour d'une part relier sélectivement entre eux les différents équipements et d'autre part piloter leur état d'activation, le tout en fonction de paramètres comprenant notamment le niveau de la demande pour chaque forme d'énergie (électricité, chauffage, rafraichissement, eau chaude sanitaire etc.) et la puissance disponible en provenance des capteurs locaux (CPh, CTh, Ath, 3).
En général, de multiples combinaisons d'états d'activation des différents équipements sont capables de satisfaire la demande. Une unité de commande CU exécute un programme d'optimisation qui émet des préconisations envoyées à l'automate AUT pour permettre à l'automate AUT de sélectionner et activer la combinaison optimale des états d'activation. Les préconisations sont des ordres de priorité entre équipements ayant des fonctions analogues, et/ou des recommandations pour des niveaux d'activation des équipements, et/ou des préconisations concernant les modes de fonctionnement pour les équipements ayant au moins deux modes de fonctionnement. Les équipements à deux modes de fonctionnement possibles sont par exemple, ici, les équipements pouvant intervenir dans la production de froid ou de chaleur (pompes à chaleur PAC si elles sont réversibles), les équipements pouvant céder ou acquérir de l'énergie (citernes 9, 11), les capteurs tels que les sondes 3 ou le capteur aérothermique Ath qui peuvent fonctionner en capteur de froid ou de chaleur, les modules de climatisation AC le cas échéant capables de fonctionner en chauffage ou en rafraichissement.
Les préconisations délivrées par l'unité de commande CU peuvent être fournies sous forme de possibilités alternatives ou cumulatives avec des rangs de priorité. On souhaite en effet, de préférence, éviter que l'automate AUT soit empêché de satisfaire la demande en raison de préconisations excessivement contraignantes émises par l'unité de commande CU. En particulier l'installation doit de préférence être pleinement opérationnelle du point de vue des utilisateurs du bâtiment même si, par exemple, un équipement atteint sa limite de puissance ou est défaillant.
L'automate AUT et l'unité de commande CU pourraient être regroupées en un seul automate « intelligent ». La subdivision proposée ici est avantageuse pour être compatible avec une installation préexistante, équipée d'un automate AUT classique, que l'on a post-équipée selon l'invention en lui adjoignant notamment l'unité de commande CU et éventuellement certains des équipements de collecte 3, CPh, CTh, ATh, de transformation et stockage 8, d'utilisation 10, et de raccordement 17. Un autre avantage de la subdivision proposée ici est de permettre d'installer tout ou partie de l'unité de commande CU à distance (en variante de ce qui est présenté ici à titre illustratif). Ainsi une seule unité de commande CU peut desservir plusieurs installations. Par exemple l'unité de commande CU peut être détenue par un prestataire fournissant ses services au propriétaire ou locataire du bâtiment 1. L'unité de commande CU peut aussi être commune à plusieurs bâtiments tels que 1, appartenant à un même ensemble.
Le bloc électrique 6 est relié à l'automate AUT qui le pilote. La sortie de puissance 7 alimente électriquement les trois ensembles 8, 10 et 17, ainsi que, de façon non représentée, l'automate AUT et l'unité de commande CU. L'unité de commande CU comporte un port de raccordement informatique pour une liaison 23, par exemple via Internet, avec une ou plusieurs sources de données, parmi lesquelles notamment des prévisions météorologiques.
Pour élaborer ses préconisations, l'unité de commande CU pend en compte des données qui peuvent être de natures très diverses, à savoir économiques, météorologiques, environnementales, liées à la bonne gestion des stocks thermiques dans le milieu géothermique 31, dans les citernes 9 et 11 et dans le bâtiment lui-même en fonction de la date, paramètres d'occupation des locaux etc.
Suivant l'invention, l'un des paramètres environnementaux sur lesquels se base l'unité de commande CU pour élaborer ses préconisations, est une estimation horodatée de la carbonation de l'électricité fournie par le réseau. Comme la consommation globale des clients du réseau 36 varie rapidement au cours d'une journée, notamment à certaines heures de la journée, la carbonation de l'électricité peut, elle aussi, varier très rapidement, notamment la carbonation des kWh fournis en sus de la capacité de production des moyens de production décarbonés (hydraulique, nucléaire) ou faiblement carbonés (éolien, photovoltaïque). Ceci explique que l'on préfère selon l'invention disposer de données assez précisément horodatées.
Par exemple, comme les heures de pointe de consommation électrique, (heures matinales en hiver dans les régions froides ou tempérées, heures d'été chaudes en région tempérée ou chaude) sont bien connues, l'unité de commande CU peut préconiser de puiser l'énergie thermique dans les stocks pendant de telles heures et de reconstituer les stocks en-dehors de ces heures grâce au réseau 36, alors que le réseau 36 fournit de l'électricité faiblement carbonée. Dans un tel cas les citernes 9, 11 ou encore le bâtiment en tant que réserve thermique sont efficaces.
Selon un autre exemple, pour une stratégie de décarbonation à plus long terme, on sait que la consommation électrique sur le réseau 36 est modérée et plus régulière pendant les inter-saisons (avril-mai et septembre-octobre en région tempérée). L'électricité fournie pendant ces périodes est faiblement carbonée. Il peut être prévu que pendant ces périodes l'unité de commande CU préconise une consommation de l'électricité du réseau 36 pour abonder les stocks thermiques qui seront utiles au cours de la saison suivante. Ceci signifie par exemple refroidir le milieu géothermique 31 et/ou la citerne froide 9 au printemps en vue des besoins de climatisation en été, ou bien les réchauffer à l'automne en vue de la saison froide.
Dans les zones tarifaires où le prix du kWh fourni par le réseau 36 varie en fonction de la conjoncture énergétique, la recherche d'une modération de la carbonation tend à converger avec l'optimisation économique car les périodes de tarif élevé sont souvent des périodes de production plus carbonée.
Lorsque l'installation comporte des équipements de production tels que les capteurs photovoltaïques Cph, les capteurs solaires thermiques Cth et aérothermiques Ath, l'utilisation de ces équipements au maximum de leur capacité instantanée (qui dépend des conditions météorologiques instantanées) converge avec une minimisation des coûts et de l'empreinte carbone de l'installation puisque l'énergie qu'ils fournissent à l'installation est gratuite et totalement décarbonée. Dans le cas où la puissance thermique que ces équipements sont capables de fournir excède la demande de l'installation, l'optimisation consiste en général à diriger la puissance excédentaire vers un équipement de stockage thermique. Cela n'est cependant pas toujours possible, ou bien peut impliquer un arbitrage. Par exemple, en cas de forte chaleur, on pourra mettre en œuvre un arbitrage concernant l'énergie thermique proposée par les capteurs Ath et/ou Cth s'il n'y a aucune possibilité d'utilisation directe de cette énergie par exemple pour chauffer une piscine ou la citerne d'eau chaude 11 ou un ballon d'eau chaude sanitaire (par exemple s'ils sont déjà à température au moins sensiblement égale à celle des fluides caloporteurs ayant traversé les capteurs Cth et/ou Ath) ou refroidir la citerne froide 9, (si la température extérieure est positive en °C alors que le contenu de la citerne est partiellement congelé). Dans de tels cas, l'arbitrage pourra conduire à décider l'activation de la pompe à chaleur malgré une électricité a priori chère et/ou carbonée.
Par exemple, si une période de forte chaleur intervient tardivement dans la saison chaude, il pourra être favorable sur le plan énergétique de stocker de la chaleur avec un meilleur coefficient d'efficacité de la pompe à chaleur en cette période chaude que par des températures beaucoup plus basses ultérieurement. De même si une période très fraiche intervient tardivement dans la saison froide, des frigories pourront avantageusement être stockées pendant cette période en vue d'une utilisation ultérieure en rafraichissement ou climatisation.
Si la différence est petite entre la température du fluide caloporteur fourni par le capteur Ath ou Cth et la citerne d'eau chaude 11 ou le ballon d'eau chaude sanitaire, le coefficient d'efficacité d'une pompe à chaleur puisant des calories du capteur Ath ou Cth pour les fournir à la citerne 11 ou au ballon d'eau chaude sanitaire sera excellent et compensera l'éventuelle mauvaise qualité de l'électricité consommée par la pompe à chaleur en termes d'optimisation au sens de l'invention.
Dans un autre exemple, la température extérieure est de l'ordre de 5°C, l'électricité est chère et/ou carbonée, alors que le contenu de la citerne froide 9 est partiellement congelé. Le fluide caloporteur fourni par le capteur aérothermique Ath ne peut pas directement fournir de frigories à la citerne 9 puisqu'il est plus chaud que le contenu de la citerne. Par contre une pompe à chaleur extrayant des calories de la citerne 9 et les rejetant à l'atmosphère via le capteur aérothermique Ath fonctionnant en source chaude aura un très bon rendement qui compensera l'éventuelle mauvaise qualité de l'électricité consommée, en termes d'optimisation au sens de l'invention.
Dans de tel exemples, l'optimisation peut être non seulement instantanée, mais aussi globale, c'est-à-dire inclure le futur. Même si le niveau d'optimisation immédiate est peu satisfaisant, l'optimisation peut être globalement très satisfaisante si l'énergie thermique stockée permet d'éviter ou de restreindre, le recours ultérieur à des processus bien moins qualitatifs en termes d'optimisation au sens de l'invention.
La recherche d'une carbonation modérée n'est, de préférence, qu'un critère parmi d'autres pour l'optimisation pratiquée selon l'invention. En général, l'optimisation recherchée est un compromis optimal entre le coût d'exploitation, la consommation d'énergie exogène (c'est-à-dire autre que produite par les capteurs thermiques de l'installation), l'empreinte carbone et la gestion des stocks thermiques, en particulier la gestion de la température du milieu géothermique, qui ne doit pas dériver à moyen et long terme. La bonne gestion des stocks thermiques est importante. Si on la négligeait, il serait presque toujours plus avantageux à court terme de puiser dans les stocks thermiques la totalité de l'énergie thermique appelée par la demande au-delà de ce qui est fourni gratuitement par les capteurs solaires Cph et Cth et aérien Ath.
Ainsi, plus généralement, comme on vient de le voir dans l'exemple non- limitatif ci-dessus, l'optimisation est de préférence une optimisation globale englobant l'instant présent et une certaine période consécutive à l'instant présent. Suivant l'invention, de préférence, on accepte une optimisation qui n'est que « imparfaite » à l'instant courant lorsqu'une meilleure optimisation à l'instant courant conduirait vraisemblablement à une moins bonne optimisation sur toute la période.
Pour se doter de ladite estimation horodatée de la carbonation, une première possibilité consiste à obtenir cette estimation horodatée via la liaison 23 de la part des opérateurs du réseau 36 et/ou des producteurs d'électricité alimentant le réseau 36. Toutefois actuellement, du moins dans certains pays et notamment en France, lesdits producteurs et opérateurs ne fournissent ni valeur de la carbonation de l'électricité à l'instant courant ni prévisionnel de la carbonation future.
Face à cette situation, l'invention prévoit d'élaborer la prévision horodatée sur la base d'informations pertinentes relativement à la carbonation de l'électricité en train d'être distribuée sur le réseau 36 et allant être distribuée pendant une période à venir sur le réseau 36.
De telles informations peuvent être relatives à la carbonation de l'électricité fournie par le réseau 36 au cours d'une ou plusieurs années antérieures, jour par jour ou même heure par heure, ou de préférence quart d'heure par quart d'heure. De telles informations peuvent provenir d'une source publique ou privée. Une source privée peut être une banque de données qui a été constituée au cours d'années antérieures spécifiquement pour la mise en œuvre de l'invention.
D'autres informations pertinentes sont relatives à la disponibilité des divers moyens de production électrique alimentant le réseau 36. D'une année à l'autre, certains moyens peuvent avoir été arrêtés, provisoirement ou définitivement, d'autres peuvent avoir été (re)mis en service. D'autres informations pertinentes encore peuvent être relatives au niveau général de la demande, qui évolue avec la démographie, avec l'électrification croissante de la consommation énergétique, mais aussi, en sens inverse, avec les mesures d'économie d'énergie comme l'isolation thermique croissante de l'habitat.
Dans une version, on évalue la carbonation de l'électricité fournie par le réseau 36 d'après une carbonation constatée dans le passé à date et heure correspondante. La carbonation constatée dans le passé est de préférence une moyenne des carbonations constatées lors de plusieurs années antérieures à date et heure correspondante. La date de l'année en cours et la date correspondante d'une année antérieure peuvent être la même date calendaire. Mais on peut aussi faire se correspondre des dates différentes d'un même jour de la semaine, par exemple deux lundis. On peut faire se correspondre des dates fériées, des dates de congés scolaires, ou encore des jours qui se ressemblent sur le plan météorologique. Il sera en général impossible de réaliser une correspondance parfaite entre un jour de l'année en cours et un jour d'une année passée ou une moyenne de jours d'années passées. Toutefois, dans une version, on prend comme estimation horodatée de la carbonation à l'instant courant la carbonation à une date et heure correspondantes d'une année antérieure ou la moyenne des carbonations à date et heure correspondantes de plusieurs années antérieures. En effet, la prise en compte de la carbonation n'étant pas cruciale pour le bon fonctionnement de l'installation, une estimation approximative est suffisante dans certains cas.
Dans d'autres versions, on souhaite affiner l'estimation horodatée. Ayant obtenu une première approche de la carbonation, par exemple comme exposé ci-dessus, on applique un correctif à cette évaluation pour obtenir l'estimation horodatée de la carbonation. Si la date correspondante est la même date calendaire, le correctif pourra tenir compte des différences inhérentes au calendrier (jour de la semaine ou week-end, férié ou non, congé scolaire ou non). Si la date correspondante est choisie « intelligemment » comme évoqué plus haut, le correctif tient compte par exemple des évolutions dans la production alimentant le réseau 36, par exemple la croissance du parc éolien, la fermeture provisoire ou définitive, ou au contraire la (re)mise en service de tranches de centrales nucléaires, la variation de la puissance électrique fournie par le réseau 36 entre l'année en cours et l'année passée prise en considération, et un différentiel météorologique entre l'année en cours et ladite année passée. Les correctifs à appliquer en fonction de chaque paramètre de variation sont déterminables par analyse des données disponibles concernant les années antérieures en matière de calendrier, météorologie, puissance fournie par le réseau, carbonation de l'électricité, évolution du parc de moyens de production etc.
Dans une version, on affecte à chaque critère d'optimisation un barème d'évaluation commensurable avec les barèmes affectés aux autres critères, et on réalise l'optimisation en recherchant un extrémum de la somme des évaluations. Par exemple, les barèmes sont des barèmes pécuniaires formulés en unités monétaires telles que l'euro. Dans un tel cas les coûts de fonctionnement sont comptés en valeurs réelles, un barème pécuniaire est attribué à chaque kg de CO2 émis, que ce soit sous forme de carbonation de l'électricité du réseau 36 et sous forme de rejet de combustion locale si l'installation comporte au moins un appareil de combustion Comb, et un autre barème pécuniaire est attribué à chaque kWh consommé. Les kWh peuvent être différemment pondérés selon qu'il s'agit de combustion locale ou d'acquisition via le réseau 36, selon comment on évalue le coût en énergie primaire non renouvelable de chaque kWh fourni sur le réseau 36.
Pour la valeur du kg de CO2 émis, on peut se baser sur la valeur de marché du CO2 (en général formulé en euros par tonne), et/ou sur les pénalités fiscales et d'image associées aux fortes émissions de CO2.
Ayant ainsi exprimé de manière commensurable les trois paramètres pertinents pour l'optimisation, on recherche pour un instant donné la combinaison d'états d'activation des différents équipements de l'installation qui satisfait à la demande et pour laquelle la somme des valeurs des trois paramètres est optimale, c'est-à-dire minimale si les barèmes sont en unité monétaire.
Comme déjà évoqué plus haut, de préférence, l'optimisation prend en compte la gestion des stocks thermiques de l'installation. Dans l'exemple représenté à la Figure 1, il s'agit des stocks dans les citernes 9 et 11 et dans le milieu géothermique 31. On veut éviter que l'optimisation aboutisse systématiquement à un déstockage thermique. Pour y parvenir, on peut selon une première option imposer une trajectoire de contenu thermique à chacune des structures de stockage. En ce qui concerne la citerne chaude 11 et le milieu géothermique 31, le contenu thermique est mesurable par une mesure de température. Dans la citerne froide 9, la température est en général stable, égale à la température où la phase liquide et la phase solide coexistent. Le contenu thermique y est par exemple mesurable d'après le niveau de remplissage puisque la masse totale de liquide et de solide est constante tandis que le volume massique du solide est différent de celui du liquide. Selon cette première option, on mesure les contenus thermiques réels, on calcule leur écart par rapport à leur trajectoire, on fait la somme des écarts et on ajoute algébriquement cette somme à la demande de l'installation pour obtenir une demande corrigée. Les combinaisons d'états des équipements sont choisies pour ramener les stocks à leur trajectoire respective.
Selon une deuxième option, préférée, les stocks sont gérés dans le cadre d'une optimisation globale qui inclut non seulement l'instant présent mais une période consécutive à l'instant présent. Dans ce cas, on peut admettre un certain déficit ou même accroissement du déficit thermique des stocks par rapport à leur trajectoire, en des instants où le respect de la trajectoire serait défavorable au regard des critères d'optimisation choisis (coût d'exploitation, carbonation et consommation énergétique exogène dans l'exemple pris plus haut) et où on anticipe que le rattrapage du déficit sera moins pénalisant ultérieurement. Dans ce même procédé d'optimisation globale ou un autre, on peut maintenir ou accroître un excédent de stocks thermiques en des instants où cela pénalise relativement peu l'optimisation instantanée et où on anticipe que cet excès de stock sera d'un plus grand bénéfice en termes d'optimisation en un instant ultérieur pour lequel on prévoit, par exemple, une carbonation élevée et/ou un prix élevé de l'électricité alimentant le réseau électrique 36.
En général, en fonction de son site d'implantation (zone chaude, froide, ventée, exposée au Nord ou au Sud etc.) et de sa destination (habitation, bureautique, industrielle, villégiature etc.) une installation aura majoritairement besoin de chaleur ou de froid sur une année. Par ailleurs, le milieu géothermique est presque toujours une source thermique particulièrement avantageuse à des fins d'optimisation immédiate au regard des critères d'optimisation choisis (coût d'exploitation, dépense énergétique et empreinte carbone de l'installation). Cependant, si l'on puise systématiquement les calories et les frigories dans le milieu géothermique, sa température à long terme va dériver en sens inverse du besoin majoritaire (c'est-à-dire par exemple va diminuer si le besoin majoritaire est le chauffage). Au bout de quelques années, la chaleur devient de plus en plus difficile à puiser, au point que le milieu géothermique finit par devenir inexploitable, ce qui est catastrophique par rapport à l'investissement initial. C'est pourquoi, comme exposé plus haut, on propose selon l'invention de réguler le puisage thermique dans le milieu géothermique dans le sens du respect d'une trajectoire de température jugée idéale. Cette régulation peut être indirecte : avant la mise en route de l'installation, on mesure la réactivité (variation de température) du milieu géothermique lorsqu'on puise une quantité de chaleur déterminée. En service on régule la température non pas directement, mais d'après les puisages thermiques opérés, que l'on peut traduire en termes de température du milieu géothermique d'après les essais initiaux. Une telle régulation indirecte de la température est plus fine que par mesure directe au moyen du détecteur Tg car les variations instantanées de température du milieu géothermique sont très lentes et donc très faibles entre deux instants rapprochés. Avec une telle régulation indirecte, le détecteur Tg n'est pas nécessairement présent, et s'il l'est, il ne sert qu'à vérifier de temps en temps la règle de correspondance entre puisage et variation de température, et corriger au besoin cette règle si un écart permanent semble s'installer entre température mesurée et trajectoire. En l'absence du détecteur Tg une dérive défavorable du milieu géothermique sera néanmoins constatable d'après la baisse d'efficacité du puisage.
Plus généralement, selon l'invention, l'optimisation recherchée est une optimisation globale sur une certaine période commençant à l'instant d'intervention ou un peu avant et s'étendant dans le futur de l'instant présent.
Pour cela, on se dote de prévisions relatives à des paramètres pertinents pour élaborer une estimation de la demande en énergie thermique du bâtiment en différents instants futurs et pour choisir en ces instants la combinaison d'états optimale des équipements de l'installation pour satisfaire cette demande.
Les paramètres pour lesquels les prévisions peuvent être prises en compte sont typiquement tout ou partie de la liste suivante : température extérieure, ensoleillement, vitesse du vent, prix d'achat de l'énergie, prix de revente de l'énergie, paramètres environnementaux parmi lesquels la carbonation de Tl l'électricité fournie par le réseau 36 et aussi éventuellement des paramètres de pollution atmosphérique, degré d'occupation de l'immeuble, état des stocks thermiques dans les structures de stockage, etc.
Les prévisions relatives aux paramètres climatiques, et aux tarifs de l'énergie applicables dans la période à venir sont disponibles sous une forme pouvant directement alimenter l'entrée 23 de l'unité de commande CU. En pratique l'entrée 23 est typiquement un raccordement à un ou plusieurs serveurs via internet, sa représentation à la Figure 1 est purement illustrative. Concernant la carbonation, si des prévisions ne sont pas disponibles, on les établit par exemple au moyen de la méthode décrite plus haut, soit dans l'unité de commande CU soit à distance pour les transmettre à l'unité de commande CU via l'entrée 23.
D'une manière générale, le procédé d'optimisation globale de la fourniture d'énergie thermique dans un bâtiment correspond de préférence, dans son principe, à celui décrit dans WO 2022/029 235 Al. On ne décrira ici que l'adaptation de ce procédé connu pour que l'optimisation globale tende à une minimisation de l'empreinte carbone de la fourniture d'énergie thermique par l'installation.
A un instant courant de pilotage de l'installation, l'estimation de carbonation de l'électricité fournie par le réseau de distribution 36 est un prévisionnel horodaté s'étendant sur une certaine période à partir de l'instant courant. L'optimisation comprend définir un scénario prescrivant une séquence de combinaisons horodatées d'états d'activation des équipements sur ladite période. Chaque combinaison d'états est affectée à un segment temporel défini par sa date et son heure, par exemple l'heure de début du segment temporel. Typiquement tous les segments temporels ont la même durée, par exemple un quart d'heure, et ils se suivent de façon jointive dans le temps. Le scénario est défini dans le sens d'une optimisation globale sur la période au regard de l'au moins un critère comprenant la modération de l'empreinte carbone de l'énergie thermique fournie par l'installation. L'optimisation multicritère est opérée par exemple comme décrit plus haut. Typiquement, pour chaque segment temporel de la période il y a une somme des critères dans l'échelle commune, échelle en unités monétaires dans l'exemple décrit plus haut. Le scénario optimal est celui pour lequel le résultat de l'addition des sommes obtenues pour chacun des différents segments temporels est le plus favorable, donc le plus petit si l'échelle est exprimée en unité monétaire de coût. La recherche du scénario optimal est typiquement réalisée par des itérations informatiques.
Dans une version, une fois que le scénario horodaté a été établi, on opère l'installation en mettant en œuvre, à chaque instant, les équipements en prenant en compte le scénario.
De préférence, il est prévu de mettre à jour le scénario au cours de son exécution pour tenir compte des divergences éventuelles entre un historique de la fourniture d'énergie thermique dans l'installation et le scénario avant mise à jour ; et/ou des divergences éventuelles entre des prévisions récentes et des prévisions plus anciennes sur lesquelles est basé le scénario avant mise à jour.
Dans une version perfectionnée le scénario prescrit en outre des modalités d'ajustement à la demande réelle d'énergie thermique à l'instant courant et/ou à des paramètres réels des sources d'énergie à l'instant courant, ces modalités étant elles-mêmes optimisées au regard de l'au moins un critère comprenant la modération de l'empreinte carbone de l'énergie thermique fournie par l'installation. Dans l'exemple de la Figure 1, si l'automate AUT est confronté à une demande d'énergie thermique différente de celle prévue par le scénario, il ajuste le scénario conformément aux modalités d'ajustement valables pour le segment temporel courant.
Lors de la construction ou de la rénovation d'un immeuble ou ensemble immobilier, il y a avantage à remplir les conditions permettant l'octroi de labels et/ou d'avantages fiscaux. Ils offrent en outre un argument commercial par affichage de vertu écologique et promesse d'économies à l'utilisation.
Dans cette optique qui s'ajoute à celle de l'optimisation telle qu'elle a été décrite jusqu'ici, l'invention propose, dans une version, non seulement d'optimiser la fourniture énergétique d'une installation, mais, en amont, de concevoir l'installation pour qu'elle permette des optimisations particulièrement avantageuses au regard des critères comprenant notamment le critère de modération de l'empreinte carbone accompagnant la satisfaction de la demande en énergie thermique. On peut procéder comme suit : - en fonction d'une simulation thermique dynamique du bâtiment, d'une utilisation prévue du bâtiment et d'une climatologie annuelle du site d'implantation du bâtiment, établir un chronogramme annuel des divers besoins énergétiques du bâtiment ;
- se doter d'un catalogue d'équipements de collecte, de transformation, d'utilisation et/ou de stockage d'énergie compatibles avec le chronogramme, et avec des données relatives au cahier des charges du bâtiment ;
- par itérations informatiques tester virtuellement différentes combinaisons d'équipements du catalogue et de dimensionnements de ces équipements pour déterminer celles capables de satisfaire au moins en grande partie le chronogramme ;
- établir le scénario horodaté de chacune des combinaisons déterminées comme capables de satisfaire le chronogramme ;
- sélectionner l'une de ces combinaisons déterminées et le scénario horodaté correspondant en prenant en compte l'au moins un critère conjointement avec des considérations relatives à l'installation ; et
- construire l'installation correspondant à la combinaison sélectionnée.
La « simulation thermique dynamique », ou STD, mentionnée ci-dessus est une étude préalable à la construction d'un bâtiment, fournissant un chronogramme des besoins en énergie thermique du bâtiment en fonction de multiples facteurs tels que site d'implantation, exposition, ensoleillement, caractère venté ou non du site, matériaux de construction utilisés et mesures d'isolation thermique qui seront mises en œuvre, destination du bâtiment (habitation, bureaux, hôtel etc.). Selon les pays cette étude ou une autre équivalente peut être désignée par une terminologie locale différente.
Les considérations relatives à l'installation comprennent le montant des investissements, le coût d'exploitation et au moins un avantage pouvant découler de la satisfaction de normes de sobriété énergétique et/ou de modération de l'empreinte carbone.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés.
L'installation représentée à la Figure 1 n'est qu'un exemple parmi une infinité d'autres possibles, et n'est en outre qu'une vision très schématisée d'une installation réelle qui comporterait bien plus qu'un équipement de chaque sorte, bien plus qu'une sonde géothermique, par exemple jusqu'à plus de 100 sondes, et concernerait souvent plus qu'un seul bâtiment etc. L'invention est applicable à des complexes immobiliers de natures très diverses. Dans certains cas, on a besoin simultanément de chaud (pour l'habitat, les bureaux, ...) et de froid (par exemple pour un entrepôt frigorifique). Dans d'autres cas, on n'a besoin que de chaud (pays froids), ou quasiment que de froid (pays chauds). L'invention est compatible avec tous ces cas particuliers.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Procédé pour fournir de l'énergie thermique dans au moins un bâtiment, au moyen d'une installation comprenant :
- des équipements de collecte d'énergie (CPh, CTh, Ath, 3, 6) qui sont en relation de transfert d'énergie avec des sources (31, 33, 34, 36, 37) comprenant au moins une source d'énergie carbonée (36, 37), l'au moins une source d'énergie carbonée comprenant un réseau de distribution d'électricité (36) ;
- des équipements de transformation d'énergie (PAC, Comb) alimentés au moins en partie par les équipements de collecte ; procédé dans lequel, de manière à satisfaire les besoins de l'installation en termes d'énergie thermique, on pilote l'installation dans le sens d'une optimisation au regard d'au moins un critère ; caractérisé en ce qu'on se dote d'une estimation horodatée de la carbonation de la production électrique alimentant le réseau de distribution électrique (36), et en ce que l'au moins un critère comprend une modération de l'empreinte carbone de l'énergie thermique fournie par l'installation.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on acquiert des données comprenant des données météorologiques et des données relatives à la production de l'électricité alimentant le réseau de distribution électrique (36) et en ce que l'estimation de carbonation prend en compte lesdites données.
[Revendication 3] Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on acquiert des données comprenant un historique de la carbonation de l'électricité ayant alimenté le réseau de distribution au cours d'un ou plusieurs intervalles de temps antérieurs, préférentiellement au cours d'au moins une année antérieure, et en ce que l'estimation de carbonation prend en compte lesdites données.
[Revendication 4] Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on on fait une moyenne des carbonations de la production de l'électricité ayant alimenté le réseau certaines années précédentes à date et heure correspondantes, et on obtient l'estimation en se basant sur cette moyenne.
[Revendication 5] Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'au moins une année antérieure est sélectionnée d'après des critères de ressemblance, notamment météorologique et/ou de carbonation de la production d'électricité alimentant le réseau de distribution, avec l'année en cours.
[Revendication 6] Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on obtient l'estimation en appliquant à une valeur de carbonation basée sur au moins une année antérieure un correctif prenant en compte au moins un paramètre d'actualité.
[Revendication 7] Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on acquiert des données météorologiques et l'estimation de carbonation prend en compte lesdites données météorologiques en tant que paramètre d'actualité.
[Revendication 8] Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'estimation de carbonation prend en compte en tant que paramètre d'actualité un état de disponibilité des moyens de production électrique alimentant le réseau de distribution (36).
[Revendication 9] Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'estimation de carbonation prend en compte en tant que paramètre d'actualité le jour de la semaine et/ou l'ouvrabilité du jour sur lequel porte l'estimation.
[Revendication 10] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on obtient l'estimation horodatée en se basant sur la carbonation de l'électricité fournie par le réseau de distribution (36) au cours d'au moins une année antérieure à une date correspondante choisie avec un décalage calendaire pour être d'un même jour de la semaine que la date pour laquelle est établi l'estimatif.
[Revendication 11] Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, l'installation comprenant un équipement de chauffage par combustion (Comb), caractérisé en ce qu'on active l'équipement de chauffage par combustion pendant un segment temporel pour lequel l'estimation de carbonation de l'électricité fournie par le réseau (36) est élevée.
[Revendication 12] Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est appliqué à une installation comprenant au moins un équipement de stockage-déstockage thermique tel qu'un équipement géothermique (3) et/ou au moins une citerne (9, 11) contenant un fluide de stockage-déstockage thermique.
[Revendication 13] Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'on procède à un déstockage thermique lorsque l'électricité fournie par le réseau (36) est prévue fortement carbonée, et un stockage thermique lorsque l'électricité fournie par le réseau (36) est prévue faiblement carbonée.
[Revendication 14] Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que dans le cadre de l'optimisation, on consomme de l'énergie fournie par le réseau de distribution électrique (36) dans un premier segment temporel où sa carbonation est relativement faible, et on épargne ainsi de l'énergie de stockage, puis on consomme l'énergie de stockage ultérieurement lorsque ladite carbonation est plus élevée que lors du premier segment temporel.
[Revendication 15] Procédé selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'on alimente avec de l'énergie électrique ayant une relativement forte carbonation une pompe à chaleur que l'on fait fonctionner entre deux sources thermiques présentant une faible différence de température entre elles.
[Revendication 16] Procédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il est appliqué à une installation dont les équipements de collecte comprennent au moins un équipement de collecte d'énergie renouvelable tel qu'au moins un capteur photo voltaïque (CPh), au moins un capteur solaire thermique (STh), au moins un capteur aérothermique (Ath), au moins un capteur géothermique (3).
[Revendication 17] Procédé selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'à un instant courant de pilotage de l'installation, l'estimation de carbonation est un prévisionnel horodaté s'étendant sur une certaine période à partir de l'instant courant, et en ce que l'optimisation comprend définir un scénario prescrivant une séquence de combinaisons d'états d'activation des équipements sur ladite période, le scénario étant défini dans le sens d'une optimisation globale sur la période au regard de l'au moins un critère comprenant la modération de l'empreinte carbone de l'énergie thermique fournie par l'installation.
[Revendication 18] Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'étape de se doter d'une prévision horodatée de la carbonation de la production d'électricité fournie par le réseau de distribution comprend, pour chaque segment temporel horodaté, une prise en compte de la carbonation d'un segment temporel correspondant préférentiellement à au moins une année antérieure, et le cas échéant une correction basée sur des différences entre l'année en cours et l'au moins une année antérieure.
[Revendication 19] Procédé selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que :
- le scénario horodaté prescrit les flux énergétiques des différents équipements au cours de chacun de segments temporels successifs dans un sens d'optimisation globale, au regard d'au moins un critère comprenant le critère de modération de l'empreinte carbone de l'énergie thermique fournie par l'installation, sur la période couverte par le scénario ;
- on opère l'installation en mettant en œuvre, à chaque instant, les équipements en prenant en compte le scénario.
[Revendication 20] Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'à au moins un instant postérieur au début de l'étape d'opérer l'installation, on met à jour le scénario de façon que l'optimisation globale prenne en compte :
- des divergences éventuelles entre un historique de la fourniture d'énergie thermique dans l'installation et le scénario avant mise à jour ; et/ou
- des divergences éventuelles entre des prévisions récentes et des prévisions plus anciennes sur lesquelles est basé le scénario avant mise à jour.
[Revendication 21] Procédé selon la revendication 19 ou 20, caractérisé en ce que le scénario prescrit en outre des modalités d'ajustement à la demande réelle d'énergie thermique à l'instant courant et/ou à des paramètres réels des sources d'énergie à l'instant courant, ces modalités étant elles-mêmes optimisées au regard de l'au moins un critère comprenant la modération de l'empreinte carbone de l'énergie thermique fournie par l'installation.
[Revendication 22] Procédé selon l'une des revendications 17 à 21, caractérisé en ce qu'avant d'établir le scénario, on exécute les étapes suivantes : - en fonction d'une simulation thermique dynamique du bâtiment, d'une utilisation prévue du bâtiment et d'une climatologie annuelle du site d'implantation du bâtiment, établir un chronogramme annuel des divers besoins énergétiques du bâtiment ;
- se doter d'un catalogue d'équipements de collecte, de transformation, d'utilisation et/ou de stockage d'énergie compatibles avec le chronogramme, et avec des données relatives au cahier des charges du bâtiment ;
- par itérations informatiques tester virtuellement différentes combinaisons d'équipements du catalogue et de dimensionnements de ces équipements pour déterminer celles capables de satisfaire au moins en grande partie le chronogramme ;
- établir le scénario horodaté de chacune des combinaisons déterminées comme capables de satisfaire le chronogramme ;
- sélectionner l'une de ces combinaisons déterminées et le scénario horodaté correspondant en prenant en compte l'au moins un critère conjointement avec des considérations relatives à l'installation ; et
- construire l'installation correspondant à la combinaison sélectionnée.
[Revendication 23] Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que les considérations relatives à l'installation comprennent le montant des investissements, le coût d'exploitation et au moins un avantage pouvant découler de la satisfaction de normes de sobriété énergétique et/ou de modération de l'empreinte carbone.
[Revendication 24] Procédé selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que l'au moins un critère comprend, en plus de ladite modération de l'empreinte carbone, un critère de modération du coût d'exploitation et/ou un critère de sobriété énergétique, en ce qu'on affecte à chaque critère un barème d'évaluation commensurable avec les barèmes affectés aux autres critères, et on réalise l'optimisation d'après la somme des évaluations.
[Revendication 25] Installation pour fournir de l'énergie notamment thermique dans au moins un bâtiment ou analogue, l'installation comprenant :
- des équipements de collecte d'énergie (Cph, CTh, Ath, 3, 6) qui sont en relation de transfert d'énergie chacun avec une source respective ;
- des équipements de transformation d'énergie (PAC, Comb) alimentés au moins en partie par les équipements de collecte ; - des équipements utilisateurs d'énergie (10) ;
- un système de régulation capable de définir pour certains au moins des équipements différents états d'activation respectifs choisis en fonction de paramètres notamment climatiques, dans le sens d'une optimisation au regard de critères, caractérisée en ce que le système de régulation met en œuvre un procédé selon l'une des revendications 1 à 24.
[Revendication 26] Installation selon la revendication 25, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un équipement de stockage-déstockage thermique tel qu'un équipement géothermique (3, 31) et/ou au moins une citerne (9, 11) contenant un fluide de stockage-déstockage thermique.
[Revendication 27] Installation selon la revendication 25 ou 26, caractérisée en ce que les équipements de collecte comprennent au moins un équipement de collecte d'énergie renouvelable tel qu'au moins un capteur photovoltaïque (CPh), au moins un capteur solaire thermique (CTh), au moins un capteur aérothermique (Ath), au moins un capteur géothermique (3).
[Revendication 28] Système pour la régulation d'une installation destinée à fournir de l'énergie notamment thermique dans au moins un bâtiment ou analogue, cette installation comprenant :
- des équipements de collecte d'énergie (CPh, CTh, Ath, 3, 6) qui sont en relation de transfert d'énergie chacun avec une source respective (31, 33, 34, 36) ;
- des équipements de transformation d'énergie (PAC, Comb) alimentés au moins en partie par les équipements de collecte ;
- des équipements utilisateurs d'énergie (10) ; le système de régulation étant capable de définir pour certains au moins des équipements différents états d'activation respectifs choisis en fonction de paramètres notamment climatiques, dans le sens d'une optimisation au regard de critères, caractérisé en ce que le système est conçu pour mettre en œuvre dans l'installation un procédé selon l'une des revendications 1 à 24.
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