Modélisation de tuiles solaires hybrides thermiques/photovoltaïques et optimisation en milieu résidentiel

Details

Supervisors

Bartosiewicz, Yann ; Duponcheel, Matthieu

Faculty

Ecole polytechnique de Louvain

Degree label

Master [120] : ingénieur civil mécanicien, à finalité spécialisée

Abstract

La technologie solaire hybride photovoltaïque/thermique peut sembler être une bonne solution pour couvrir une partie des besoins en énergie dans le secteur résidentiel. Ce mémoire analyse les performances énergétiques de tuiles Morphotec conçues par Stefano Azzia. Celles-ci sont des tuiles hybrides photovoltaïques/thermiques qui produisent de l’électricité et de l’air chaud simultanément. Après avoir évalué leurs performances énergétiques, plusieurs scénarios pour revaloriser au mieux l’énergie produite dans le cadre d’une habitation de référence sont envisagés en fonction des besoins. Pour ce faire, les besoins de l’habitation sont tout d’abord estimés heure par heure pour une année typique. La production de la toiture est ensuite déterminée de manière horaire en fonction des conditions météorologiques et une optimisation est faite afin de valoriser au mieux la production en fonction des besoins en chaque instant. Cette optimisation est faite entre autre sur la vitesse de l’air sous les tuiles et son utilisation. Chacun des scénarios envisagés est par après comparé avec les résultats obtenus pour la même habitation, mais dotée d’une installation photovoltaïque simple. Les résultats montrent que les différences entre un système hybride et un système photovoltaïque sont très faibles, remettant ainsi en question l’intérêt du système hybride Morphotec par rapport au système photovoltaïque dans le milieu résidentiel. Une analyse de sensibilité est faite par la suite afin de voir si la variation de certains paramètres ne peut pas améliorer les résultats et accroitre l’intérêt du système Morphotec. Dans les meilleurs scénarios envisagés et approfondis, l’installation hybride permet à la maison de prélever sur le réseau uniquement 0.3% d’électricité en moins qu’une installation photovoltaïque et d’injecter jusqu’à 6.5% en plus.