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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


Contexte• Habitations autosuffisantes ?

• < E0 ?• Habitation-zéro-sur-le-compteur ? • Autonomie énergétique ?


Contexte

• Zelfvoorzienend ?• < E0 ?• Nul-op-de-meter-woning ?• Energie-autark ?

• Mismatch tussen productie HE en energieverbruik in een woning


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..) ?




• Problème 1: congestion du réseau électrique (locale)• Solution = stockage électrique ?• Solution = ADR / DSM• Introduction de PAC => stockage thermique




• Problème 1: congestion du réseau électrique (locale)• Problème 2: production ER vs consommation (pays)



• 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 ?


Contexte

• Zelfvoorzienend ?


• Intra-day storage• Seasonal storage

Source: ATIC Burnay price 2016 : UGent (Prof. De Paepe & Hugo Monteyne)


Contexte




Source: ATIC Burnay price 2016 : UGent (Prof. De Paepe & Hugo Monteyne)CBBC Energies Renouvables - Stockage de l'énergie - 19/10/17 - Pagina 10

Contexte




Source: ATIC Burnay price 2016 : UGent (Prof. De Paepe & Hugo Monteyne)


Stockage thermique structurel• Diminution nocturne?


Stockage thermique structurel• ADR = Active Demand Response

Source: Energyville (Glenn Reynders)


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)


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)


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


Stockage thermique structurelBureau (200m²) activation thermique des noyaux de béton(((( )))) qqqq yyyy


Besoin énergétique HVAC rapide - TABS/BKA


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)


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)


Stockage saisonnier (3000kWh = ?m³)


Stockage saisonnier (3000kWh = ?m³)


Stockage géothermiqueLes différents systèmes

Systèmehorizontalfermé

Système ouvert SystèmeverticalFermé


Stockage géothermiqueLes systèmes fermés


Energie primaire TABS + géothermie

EER = 3

= 1 EER = 20

SPF = 5


Stockage géothermiqueLes systèmes ouvertes

Source: Smartgeotherm.be


Stockage géothermiqueLes systèmes ouvertes

Source: IFtech


Législation, permis et dimensionnementWebtool pour la Flandre: http://tool.smartgeotherm.be


Stockage géothermique HT @ VITO Mol

Efficacité stockage saisonier= 30% (VITO)


Pit storage (+ geothermie) @ Attenkirchen


Pit storage (+ geothermie) @ Attenkirchen

COP = 4Twout = +60°CSolar fraction = 75%


Pit storage (+ geothermie) @ Danmark

http://www.vojensfjernvarme.dk/


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


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)


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.

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