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Le changement climatique est un sujet qui revient souvent dans l’actualité, dans des articles scientifiques et même dans certains programmes scolaires. Il est souvent fait mention des effets du changement climatique sur l’environnement ou encore sur les conditions météorologiques. Les énergies renouvelables sont alors présentées comme l'une des solutions à ce problème planétaire. Un nombre incalculable d’articles scientifiques couvrent les bienfaits de ces producteurs d’énergie verte sur les émissions de gaz à effet de serre d’origine anthropique, mais il est beaucoup plus rarement fait mention des effets que le changement climatique aura sur ces producteurs, qui dépendent fortement de l’environnement dans lequel ils se trouvent.
L’objectif de ce travail est de réaliser des simulations dynamiques à l’aide de TRNSYS pour modéliser les variations de production photovoltaïque et éolienne en Belgique jusqu’à l'horizon 2100. Ce travail tente de montrer et de quantifier les augmentations ou les diminutions de production en fonction de différents scénarios de changement climatique envisagés par le GIEC et de les chiffrer pour la Belgique. Pour ce faire, des données météorologiques prévisionnelles développées par le laboratoire de Climatologie et de Topoclimatologie de l’Université de Liège ont été utilisées.
Pour construire notre avenir sur des sources d’énergie intermittentes dont la production dépend fortement des conditions climatiques, alors que ces mêmes conditions climatiques sont amenées à changer drastiquement, il est primordial de pouvoir anticiper les variations futures. Pour pouvoir en tenir compte dans l’élaboration du plan de transition énergétique, l'un des grands sujets politiques du moment, il est essentiel d’essayer de prévoir l’effet du changement climatique sur la production renouvelable, ce qui est précisément l’objectif de ce travail.

changement climatique --- énergie renouvelable --- TRNSYS --- Ingénierie, informatique & technologie > Energie

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Notre production d’énergie repose actuellement principalement sur les ressources fossiles telles que le pétrole, le gaz et le charbon. Ces ressources sont polluantes et produisent énormément de gaz à effet de serre. Il est donc important de se tourner vers une transition énergétique mettant davantage l’accent sur l’utilisation d’énergies renouvelables et sur une meilleure efficacité énergétique. Les batteries peuvent avoir un impact très favorable, notamment grâce à leur couplage avec des panneaux photovoltaïques ou à de l’éolien. Cela permettrait, en effet, de mieux réguler l’énergie circulant sur le réseau et de mieux utiliser ces types d’énergies, qui sont intermittentes.
Ce travail a pour but de mieux comprendre ce qui concerne l’univers des batteries lithium-ion. Que ce soit au niveau de leur fonctionnement ou encore de l’impact de certains phénomènes sur leur comportement, tels que la température ou encore le vieillissement. Différentes méthodes d’utilisations de ces batteries ainsi que des techniques de modélisation de celles-ci sont décrites dans ce travail.
Afin de modéliser le comportement des batteries lithium-ion, les modèles inclus dans le logiciel TRNSYS ont été passés en revue et évalués. Ensuite, l’HTW Saar nous a proposé un modèle à circuit électrique équivalent qui pourrait correspondre à nos attentes. Enfin, un nouveau modèle de simulation de batteries lithium-ion a été développé dans Matlab, logiciel pouvant être couplé à TRNSYS. Le code proposé permet ainsi de modéliser l’évolution de l’état de charge de la batterie, la tension et l’intensité de celle-ci, ainsi qu’une puissance excédentaire et une puissance déficitaire. Le modèle prend également en compte le rendement du régulateur, celui de l’onduleur et pour terminer le rendement énergétique. The energy production of today is mostly based on fossil sources such as oil, gas and coal. These sources produce a lot of greenhouse gases. So, it is very important to aim towards an energy transition that use the renewable energies more effectively and that promote a better energy efficiency. The batteries can present a positive impact, mostly thanks to their combined use with photovoltaic panels or wind turbines. This could allow us a better management of the energy grid and a better use of those sporadic green energies.
This work aims a better understanding of the lithium-ion batteries. It can be about their operation or the impact of some phenomena on their behaviour, such as temperature or ageing. Various use methods and modelling techniques are described in this work.
With the target of modelling lithium-ion batteries, TRNSYS models have been evaluated. Then, an equivalent circuit model was suggested to us by the HTW Saar battery lab. Finally, a new model has been created using Matlab, linked to TRNSYS. The proposed code allows us to model the progress of the state of charge, the voltage, the current, an extra power and a lacking power. The model also considers the efficiency of the regulator and of the inverter. It also uses the energetic efficiency of the battery.

Batterie --- lithium-ion --- chimies de batteries --- vieillissement des batteries --- régulation du réseau --- simulation --- modèle --- TRNSYS --- Matlab --- battery --- lithium-ion --- battery chemistries --- battery ageing --- grid management --- simulation --- model --- TRNSYS --- Matlab --- Ingénierie, informatique & technologie > Energie

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La demande énergétique mondiale ne cesse de croître, que ce soit à cause de la croissance démographique, de l’augmentation du confort ou de l’évolution des pays émergeant. Le secteur du bâtiment ne fait pas exception à la règle et sa consommation en énergie augmente d’année en année. Des solutions sont alors mises en œuvre poussé par le monde politique ainsi que la population de plus en plus sensible aux effets néfastes d’une trop grande consommation d’énergie sur l’environnement. L’efficacité énergétique devient prioritaire, autant pour les nouvelles constructions que pour les plus anciennes.
La Belgique a ainsi transposé les directives européennes et établi une méthode de calcul permettant d’évaluer les performances énergétique des bâtiments aussi appelée méthode de calcul PEB. Le logiciel qui découle de cette méthode de calcul se base sur un modèle statique. Cependant, un autre type de modèle est disponible, il s’agit du modèle de simulation thermodynamiques. Celui présente l’avantage d’être plus précis dans les résultats fournis. Ce travail aura pour but de comparer les résultats obtenus par le logiciel PEB et les résultats obtenus par TRNSYS qui est un logiciel de simulation thermodynamique. Cela passera par l’encodage d’un bâtiment résidentiel dans le logiciel PEB, la modélisation de celui-ci dans TRNSYS, le développement des systèmes de ventilation et d’eau chaude sanitaire. Le bâtiment servant à l’étude est un bâtiment en cours de développement et devrait voir le jour dans la région de Namur.

efficacité énergétique, PEB, TRNSYS, analyse, consommation d’énergie --- Physique, chimie, mathématiques & sciences de la terre > Multidisciplinaire, général & autres

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Les systèmes combinés solaire thermique avec pompe à chaleur sont une option très ambitieuse et attrayante pour augmenter la part d'énergie renouvelable utilisable pour la production d'ECS et pour le chauffage d'une maison.
L'objectif de ce mémoire est de combiner deux systèmes de production de chaleur (pompe à chaleur et solaire thermique) pour bénéficier simultanément des avantages de ces deux systèmes dans le but de répondre aux besoins de chaleur d'une maison unifamiliale. Dans cette perspective, à l'aide du logiciel TRNSYS, plusieurs simulations ont été faites utilisant différents systèmes combinés afin d'évaluer leurs performances appliquées à une maison située en Wallonie. Dans une première simulation, une pompe à chaleur géothermique type eau glycolé/eau avec sonde verticale sans système solaire d'appoint a été utilisée. Dans une seconde simulation, la même pompe à chaleur est combinée avec un système solaire. Enfin, dans une dernière simulation, la pompe à chaleur type air/eau est combinée avec un systeme solaire thermique. 
Les résultats de ces simulations montrent que le système pompe chaleur géothermique combiné avec le système solaire présente le facteur de performance saisonnière le plus important (moins de consommation d'électricité pour la même production de chaleur par rapport à d'autres simulations de système dans ce projet, avec une production de CO2 moindre).

système combiné --- solaire thermique --- pompe à chaleur --- TRNSYS --- géothermique --- air/eau --- capteur sous vide --- Sciences du vivant > Sciences de l'environnement & écologie

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La constante augmentation de la demande en électricité, l’arrivée de nouveaux usages électriques et l’intégration sans cesse plus importe d’énergies renouvelables a pour conséquence de rendre la gestion de l’adéquation entre la production et la demande d’électricité de plus en plus complexe. Les concepts de Smart Grids ou de Power-To-X tentent de trouver des solutions en rendant la demande plus flexible et en trouvant de nouvelles formes de stockage de l’électricité notamment au travers d’autres secteurs énergétiques. Plus particulièrement le but du Power-To-Heat est de stocker de l’électricité sous forme de chaleur par le moyen de pompes à chaleur et ce afin d’alimenter des réseaux de chaleurs ou de chauffer directement des bâtiments.
La présente étude porte sur l’analyse de la flexibilité de la demande de chauffage d’un bâtiment résidentiel représentatif de la Région wallonne (RW). Nous avons étudié son comportement thermique dans le cadre d’une gestion de coupure de son système de chauffe par simulation dynamique dans le logiciel TRNSYS, et ce afin d’évaluer le possible déplacement des charges de chauffage de ce bâtiment. Différentes stratégies de coupures sous différentes variantes d’enveloppe, de ventilation et de masse thermique ont été analysées par le biais d’indicateurs énergétiques et de confort thermique.
Les résultats pour les variantes d’isolation nous ont montré qu’il était possible de déplacer certaines charges liées à sa consommation de chauffage tout en limitant l’impact sur le confort thermique de l’occupant. Les variantes de ventilation ont montré d’importants problèmes d’inconfort thermique, la vitesse de chute de température étant bien plus importante dans le cadre d’une coupure de chauffage. Les variantes de masse thermique n’ont pas amélioré de façon significative la flexibilité du bâtiment ni en termes énergétiques, ni en termes de confort thermique. L’impact d’un parc de 2000 bâtiments tels que le bâtiment de référence étudié au niveau du réseau électrique peut sembler limité, surtout dans sa capacité à absorber des charges résiduelles.

Smart grids --- Power-To-Heat --- Flexibilité de la demande --- Pompe à chaleur --- Résidentiel wallon --- Demande en chauffage --- Confort thermique --- TRNSYS --- Simulation dynamique --- Sciences du vivant > Sciences de l'environnement & écologie