Doctorant à l’ESIEE Paris, au sein du département de recherche « Santé Energie et Environnement » et rattaché au laboratoire ESYCOM, Alain-Pascal GOUMBA a effectué sa thèse en partenariat avec Efficacity dans le cadre du projet de R&D sur la récupération et la valorisation de l’énergie fatale en milieu urbain. Sa formation a été mise en application pour effectuer des travaux de recherche sur une étude comparative de la production, stockage et consommation d’énergie thermique en milieu urbain aux échelles individuelle et collective. Il défendra ses travaux de thèse le 31 mai 2018 à l’ESIEE.
Alain-Pascal, quel est le sujet de ta thèse ?
Mon sujet de thèse porte sur l’étude comparative de la production, stockage et consommation d’énergie thermique en milieu urbain aux échelles individuelle et collective.
Les travaux scientifiques antérieurs ont montré que l’intégration de systèmes innovants de production d’énergie thermique dans la ville est a priori un facteur essentiel face aux différents défis énergétiques. Il s’agit donc pour nous de mener des recherches à la baisse de la consommation d’une part et à la production d’énergie renouvelable d’autre part. L’une des solutions proposées est le développement de sources d’énergies fatales récupérables et de différentes sources d’énergie renouvelable. L’exploitation de ces ressources peut à la fois améliorer la situation actuelle de dépendance énergétique et réduire l’impact sur l’environnement. Cependant, baisser la consommation dépend principalement du comportement humain, ce qui n’est pas facile à anticiper. De plus, l’intermittence des sources renouvelables constitue aujourd’hui un facteur régressif à la production d’énergie.
Dans un premier temps, il s’agit d’identifier lessources d’énergies renouvelables ou de chaleur fatale disponibles dans la ville et susceptibles d’alimenter le système de production d’énergie thermique tel que la pompe à chaleur couplée à l’habitat. La classification de ces sources est étudiée avec les bases de thermodynamiques (exergie et temporalité). Ensuite, est développé un modèle de simulation dynamique dont les résultats sont évalués sur la base de critères énergétiques, économiques, et environnementaux. Le modèle prend en compte les multiples sources à disposition (air, eaux usées, solaire, cogénération, etc.) ainsi que les différentes utilisations (eau chaude sanitaire -ECS- et chauffage), tout en considérant le caractère multi-échelles de la problématique (système de production, bâtiment, immeuble, quartier). Pour le cas où l’installation se fait à l’échelle d’un quartier, l’ajout d’un réseau de chaleur dans le modèle a été nécessaire. Par ailleurs, pour prendre en compte le caractère temporel des sources et la demande, une étude d’intégration de stockage thermique a été traitée. Ainsi, l’injection dans le réseau de la production de chaleur issue des sources fatales est améliorée de sorte à avoir le meilleur taux de couverture annuel.
Quels sont les liens entre ta thèse et les travaux d’Efficacity ?
Ma thèse s’inscrit dans les travaux d’Efficacity à différents niveaux. Tout d’abord, dans le cadre de la récupération et la valorisation de la chaleur fatale avec le développement de l’outil Recov’Heat, en collaboration avec un autre doctorant, Samuel CHICHE. Il s’agit d’un outil permettant d’avoir une première estimation des capacités de valorisation de la chaleur fatale en milieu urbain. Il fournit une analyse énergétique et économique sur les projets de récupération de chaleur appliqués au niveau du quartier. Des algorithmes simplifiés ont été développés en utilisant un minimum de données d’entrée sur les sources fatales. Les sources telles que les eaux usées, les centres de données (data center), les blanchisseries industrielles, les verreries et les usines d’incinération d’ordures ménagères (UIOM) sont abordées.
Ensuite, dans le cadre du stockage d’énergie, afin de rapprocher au mieux la production des besoins dans un cas ou de réduire les pics d’appel de puissance dans un autre. Dans la première hypothèse, grâce à un module développé, l’étude sur le stockage direct (avec ECS) et le stockage indirect (avec Matériaux à Changement de Phase) analyse l’influence de l’intégration du stockage dans la réalisation des projets d’énergie renouvelable et/ou de récupération/valorisation de chaleur fatale dans le réseau de chaleur urbain. Une attention particulière est accordée à la capacité du système de stockage et à son influence sur le taux de couverture. Dans la seconde hypothèse, l’influence du déphasage de la puissance de chauffage dans chaque bâtiment d’un quartier modélisé est étudiée par rapport à la puissance d’appel. Il s’agit en réalité d’un stockage dans l’enveloppe du bâtiment.
Que retiens-tu de ton doctorat à Efficacity ?
Une expérience agréable à vivre ! Se mettre à la même table de travail avec des profils divers et variés, tous dynamiques et motivés, et offrant diverses compétences constitue une force de développement. De plus, Efficacity constitue un cadre social équilibré à travers différentes activités extra-professionnelles, mais unificatrices.
Quels sont tes projets pour la suite ?
Continuer à travailler pleinement sur les projets développés au sein d’Efficacity est donc la première étape à venir. Poursuivre ce cheminement en améliorant et en valorisant les outils élaborés et développés afin de contribuer aux objectifs d’Efficacity est le souhait à terme.
