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CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 1
Jeroen Van der VekenLabo HVAC
CSTC - Centre Scientifique et Technique de la Construction
Vers des maisons autosuffisantes? Etat de l'art pour le stockage de l'énergie dans le
bâtiment
CBBC Energies Renouvelables 19/10/17
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Contexte• Habitations autosuffisantes ?
• < E0 ?• Habitation-zéro-sur-le-compteur ? • Autonomie énergétique ?
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Contexte
• Zelfvoorzienend ?• < E0 ?• Nul-op-de-meter-woning ?• Energie-autark ?
• Mismatch tussen productie HE en energieverbruik in een woning
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Contexte• Maisons autosuffisantes ?
• < E0 ?• Maison-zero-sur-le-compteur ? • Autonomie énergétique ?• Maisons 100% ER et à énergie positive (mieux que les
bâtiments neutres en énergie)
• Mauvaise correspondance entre la production d’ER et les besoins de maisons
• Problème 1: congestion du réseau électrique (locale)• Solution = batteries (ou d’autre formes de stockage
électrique comme « supercaps », volant d’inertie..) ?
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Contexte• Maisons autosuffisantes ?
• Mauvaise correspondance entre la production d’ER et les besoins de maisons
• Problème 1: congestion du réseau électrique (locale)• Solution = stockage électrique ?• Solution = ADR / DSM• Introduction de PAC => stockage thermique
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Contexte• Maisons autosuffisantes ?
• Mauvaise correspondance entre la production d’ER et les besoins de maisons
• Problème 1: congestion du réseau électrique (locale)• Problème 2: production ER vs consommation (pays)
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Contexte• Maisons autosuffisantes ?
• Discordance entre production ER et consommation énergétique des habitations
• Problème 1: congestion au réseau d’électricité (locale)• Problème 2: production ER vs consommation (pays)
• Solution = stockage électrique• Solution = DSM / ADR smart grid• Stockage thermique intelligente
• Problème 3: paradoxe solaire (année)• Stockage saisonnier ?
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Contexte
• Zelfvoorzienend ?
• Mismatch tussen productie HE en energieverbruik in een woning
• Intra-day storage• Seasonal storage
Source: ATIC Burnay price 2016 : UGent (Prof. De Paepe & Hugo Monteyne)
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Contexte
• Zelfvoorzienend ?
• Mismatch tussen productie HE en energieverbruik in een woning
• Intra-day storage• Seasonal storage
Source: ATIC Burnay price 2016 : UGent (Prof. De Paepe & Hugo Monteyne)CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 10
Contexte
• Zelfvoorzienend ?
• Mismatch tussen productie HE en energieverbruik in een woning
• Intra-day storage• Seasonal storage
Source: ATIC Burnay price 2016 : UGent (Prof. De Paepe & Hugo Monteyne)
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Stockage thermique structurel• Diminution nocturne?
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Stockage thermique structurel• ADR = Active Demand Response
Source: Energyville (Glenn Reynders)
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Stockage thermique structurel• ADR habitations en fonction de la typologie
Source: Energyville (Glenn Reynders)CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 14
Stockage thermique structurel• ADR habitations en fonction de la typologie
Source: Energyville (Glenn Reynders)
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Stockage thermique structurel• Sans ADR à l’échelle de la Belgique (parc de
production d’électricité)
Source: KU Leuven (Dieter Patteeuw)CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 16
Stockage thermique structurel• Avec ADR sur le plan de Belgique (parc de génération
d’électricité)
Source: KU Leuven (Dieter Patteeuw)
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Stockage thermique structurel• ADR sur le plan de Belgique (parc de génération)
Source: KU Leuven (Dieter Patteeuw)CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 18
Stockage thermique structurelBureau (200m²) chauffé avec radiateurs
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Stockage thermique structurelBureau (200m²) activation thermique des noyaux de béton(((( )))) qqqq yyyy
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Besoin énergétique HVAC rapide - TABS/BKA
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Stockage thermique non-structurel
Source: Smartgeotherm.beCBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 22
Stockage thermique non-structurel• Tampon d’eau (~4,2 kJ/l.K)
• PCM (100-500 kJ/l)
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Stockage thermique non-structurel• Tampon d’eau (~4,2 kJ/l.K)
• PCM (100-500 kJ/l)
• Thermo-physique / Thermo-chimique (400-4000 kJ/l)
Source: Umons (Marc Frère)CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 24
Stockage non-structurel (10kWh = ?litre)
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Stockage saisonnier (3000kWh = ?m³)
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Stockage saisonnier (3000kWh = ?m³)
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Stockage géothermiqueLes différents systèmes
Systèmehorizontalfermé
Système ouvert SystèmeverticalFermé
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Stockage géothermiqueLes systèmes fermés
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Energie primaire TABS + géothermie
EER = 3
= 1 EER = 20
SPF = 5
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Stockage géothermiqueLes systèmes ouvertes
Source: Smartgeotherm.be
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Stockage géothermiqueLes systèmes ouvertes
Source: IFtech
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Législation, permis et dimensionnementWebtool pour la Flandre: http://tool.smartgeotherm.be
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Stockage géothermique HT @ VITO Mol
Efficacité stockage saisonier= 30% (VITO)
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Pit storage (+ geothermie) @ Attenkirchen
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Pit storage (+ geothermie) @ Attenkirchen
COP = 4Twout = +60°CSolar fraction = 75%
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Pit storage (+ geothermie) @ Danmark
http://www.vojensfjernvarme.dk/
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Central solar district heating plant: The solar collectors deliver heat to a main heating central. With large seasonal heat stores the solar heating plant can cover more than 50 % of the total heat demand.
Distributed solar district heating plant: The solar collectors are placed at suitable locations and connected directly to the district heating primary circuit on site. Often these plants use the district heating network as a storage.
http://solar-district-heating.eu/SDH.aspx
Réseaux de chaleur @ Danmark
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Pit storage + geothermie + réseau de chaleur(températures modérées)
fraction du solaire presque à 100% après plusieurs années
Système individuel : apportrenouvelable = 50%
Source: Umons (Marc Frère)
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Conclusions• L’attention se déplace du besoin et de la production
d’énergie => réduction de puissance, flexibilité, stockage, prix variables..
• Pour avoir une flexibilité à court terme, il y a plusieurs possibilités thermiques et électriques: stockage / ADR
• Le paradoxe solaire crée un problème saisonnier• Un réseau de chaleur (de préférence à plus basses
températures) offre des économies d’échelle importantes pour le stockage thermique en combinaison avec l’énergie solaire et géothermique comme les sources chaudes=> Mais pour pouvoir travailler à une température plus basse, la production de chaleur dans les maisons est également importante.
• L’autonomie individuelle totale est plus difficile à atteindre mais des technologies innovantes comme le stockage thermochimique ou power-to-gas / power-to-liquid en été peuvent offrir des solutions pour l’hiver.