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Système d'optimisation pour assister la conception d'un bâtiment intégrant une installation photovoltaïque

Le Bail, Yann (2009). Système d'optimisation pour assister la conception d'un bâtiment intégrant une installation photovoltaïque. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La performance énergétique d’un bâtiment peut être améliorée en optimisant la conception du bâtiment, comme la conception de l’enveloppe ou bien en équipant le bâtiment de sources d’énergies renouvelables. Cette étude présente un système d’optimisation de la performance d’un bâtiment commercial équipé sur son toit d’une installation photovoltaïque (PV).

Dans le modèle d’optimisation, les variables sont reliées à l’installation PV; il s’agit de la pente, l’orientation de l’installation, le nombre de panneaux et le type de cellules PV. Le coût économique et l’impact environnemental, mesurés sur l’ensemble du cycle de vie sont les deux fonctions objectives évaluant respectivement les performances économique et environnementale du bâtiment équipé de l’installation PV. Les catégories d’impact considérées dans l’étude incluent la diminution des ressources, le réchauffement climatique et l’acidification de l’air. Ces catégories sont regroupées en un indicateur appelé « consommation cumulée d’exergie étendue », calculé comme la somme de la consommation d’exergie cumulée due aux ressources fossiles et non fossiles consommées, et à l’exergie d’« abatement » due aux émissions de déchets. Un programme de simulation conçu spécifiquement pour l’étude évalue la performance de l’installation PV.

Une étude de cas est ensuite mise en place pour la ville de Montréal. Elle montre que l’installation PV n’est pas rentable économiquement ni environnementalement, le système préférant l’électricité conventionnelle comme énergie de fonctionnement du bâtiment. Ceci est dû au très bas coût de l’électricité au Québec et à sa très grande propreté. Les simulations montrent que l’installation PV devient rentable économiquement et environnementalement pour une ville comme Munich, en Allemagne, où un très intéressant coût de rachat de l’électricité d’origine photovoltaïque est proposé et où l’électricité conventionnelle est beaucoup plus polluante.

Titre traduit

An optimization system for the design of a building integrating photovoltaic panels

Résumé traduit

The energetic performance of a building can be improved by optimizing the design of the building itself, such as the characteristics of the envelope, or by adding renewable energy sources. This work presents a simulation-based optimization system for the design of a commercial building with a photovoltaic (PV) array on the roof.

In the optimization model, design variables are only related to the PV array: the slope and azimuth of the array, the type of PV cells and the number of PV panels. The two objective functions that respectively evaluate the economical and environmental performances of a building with PV array are the life-cycle cost and the life-cycle environmental impacts. The impact categories considered in this research take into account resource depletion, global warming, and acidification. They are considered together under one indicator called “expanded cumulative exergy consumption”. This indicator is calculated as the sum of the cumulative exergy consumption due to fossils and non fossils resource input, and the abatement exergy consumption due to waste emissions. A simulation program designed specifically for the study evaluates the performance of the PV array.

A case study is then developed for the city of Montreal. The case study shows that a PV array is not profitable economically nor environmentally because the system prefers conventional electricity to provide the operation energy of the building. This is because the electricity rates in Quebec are extremely low and the electricity generates very little pollution. Simulations show that the PV array would become profitable economically and environmentally for the city of Munich, in Germany, where PV-generated electricity is bought back at a high price and where conventional electricity generates more pollution compared to Quebec.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie de la construction". Bibliogr. : f. [177]-185.
Mots-clés libres: Constructions durables Performances. Immeubles commerciaux Performances. Électrification photovoltaïque. analyse, bâtiment, conception, cycle, durable, installation, optimisation, systeme, vie
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Bédard, Claude
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Zmeureanu, Radu Grigore
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt: 18 août 2010 19:34
Dernière modification: 12 janv. 2017 01:25
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/66

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