24 juin 2010

Projet d'étude sur la Convergence Photovoltaïque-Bâtiment-Transport

À l'occasion du forum de l'ADEME des innovations qui a eu lieu le mercredi 23 juin dernier à Paris à la Cité des Sciences et de l’Industrie, Toyota a exposé sa Prius hybride rechargeable (VHR) qui sera mise en test avec l'INES (Institut National de l'Énergie Solaire) et le CEA (Commissariat à l'Énergie Atomique) à Chambéry et à Grenoble pour une étude sur la convergence énergétique bâtiment-transport. Cet automne, 10 Prius hybrides rechargeables vont être expérimentées avec différents démonstrateurs photovoltaïques de l'INES (stations de recharge solaire, maisons individuelles) afin de valider le couplage des nouvelles technologies de l'énergie solaire pour le transport et l'habitat.

Les études statistiques montrent qu'en France la moitié des personnes fait moins de16 km par jour pour les déplacements domicile-travail. Sachant qu'un véhicule hybride consomme entre 150 et 200 Wh/km en mode électrique, l'énergie nécessaire se situe alors entre 2,4 et 3,2 kWh par jour, et ceci pour un usage généralement diurne. Parallèlement, une surface de 1m² recouverte de modules photovoltaïques standards peut produire annuellement entre 130 kWh et 190 kWh selon que l'on se trouve à Lille ou à Marseille. En conséquence, en tenant compte des différents rendements de conversion (onduleur solaire, chargeur), 1 m² de photovoltaïque permet de fournir l'énergie nécessaire pour parcourir près de 900 km en mode électrique sur une année dans les conditions optimales.

D'un point de vue global, il est donc tout à fait envisageable de concevoir des bâtiments dont la toiture assure pour moitié les besoins internes en électricité, et pour l'autre moitié les besoins en mobilité des occupants. C'est la convergence solaire photovoltaïque-bâtiment-transport :
  • les bâtiments devraient, dans ce cas, évoluer progressivement du statut de consommateur d'énergie à celui de producteur : c'est le concept récent de « bâtiment à énergie positive » ;
  • les transports vont inéluctablement passer des carburants pétroliers à une palette comprenant les biocarburants, l'électricité et l'hydrogène ;
  • en parallèle, les réseaux électriques devraient mieux intégrer les générateurs à base d'énergies renouvelables qui sont par nature intermittents. Les flux énergétiques devront y être bidirectionnels ; c'est le concept de « réseaux du futur » ou « réseaux intelligents ».
Si toutes les approches ont été jusqu'à présent uniquement sectorielles, la nécessité de stocker l'énergie qui est un point commun évident entre le bâtiment et le transport pourrait renforcer les liens entre ces deux domaines. Ainsi, le bâtiment ou le réseau assureraient la recharge du véhicule. Plus complexe, le véhicule, immobile la majeure partie du temps, pourrait à plus long terme aider le bâtiment ou le réseau électrique à effacer certaines pointes de la demande énergétique et conséquemment à minimiser la facture de l'usager ou de l'exploitant.

Le but du partenariat technologique Toyota-INES-CEA est d'explorer les convergences entre les visions « bâtiment » et les visions « transport » qui peuvent conduire à une optimisation du système énergétique global. Un des défis est de bien identifier les possibilités en terme de :
  • lieux de captation des énergies (parking, travail ou domicile) ;
  • utilisation du stockage (en fonction des quantités d'énergie et des durées de stockage en jeu mais aussi en considérant les possibilités de stockage stationnaires ou embarquées) ;
  • conversion / gestion des flux d'énergies et gestion des demandes pour optimiser l'utilisation du réseau électrique.
Un premier objectif est de valider les chiffres annoncés précédemment en mesurant sur une année la production des panneaux solaires et la consommation des VHR en ayant évalué différentes typologies de trajets. Le second objectif est d'aller plus loin dans la démarche en anticipant les futurs tarifs d'achat de l'électricité sur le réseau électrique et en privilégiant le mode de revente du surplus de l'électricité photovoltaïque produite localement. Enfin une analyse globale de l'opération permettra de quantifier les gains technico-économiques réalisés puis de simuler les potentiels en cas de déploiement à grande échelle.

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