Les bâtiments intelligents au service de la transition énergétique

TREND-X : un programme transdisciplinaire pour la transition énergétique

Afin d’offrir un socle d’innovation multidisciplinaire permettant de répondre au défi climatique, l’École polytechnique a mis en place le programme TREND-X qui bénéficie du soutien de la Fondation. Porté par Philippe Drobinski, Directeur de recherche CNRS et Directeur du Laboratoire de Météorologie Dynamique (École polytechnique/CNRS/ENS Paris/Sorbonne Université), il s’articule autour de 3 axes de recherche : les « matériaux et systèmes de conversion et de stockage », les « bâtiments intelligents » et la « prospective énergétique ».

Ce programme, qui s’appuie sur 11 laboratoires de recherche et 7 départements d’enseignement de l’X, doit également permettre de former à l’École polytechnique les techniciens, ingénieurs et décideurs de demain. Les travaux menés dans le cadre de TREND-X viennent donc enrichir l’offre de formation de l’X à travers des cours dédiés pour les élèves du cycle ingénieur polytechnicien, les Masters of Science and Technology « Science and Technologies for Environment and Energy » et « Smart Cities and Urban Policy », ou encore à travers le programme de formation continue élaboré avec l’Executive Education.

Les bâtiments intelligents : nouveaux acteurs de la transition énergétique

Les bâtiments sont aujourd’hui responsables de 44 % de la consommation énergétique en France (source : Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie). À ce titre et dès lors qu’ils deviennent « intelligents », ils représentent un levier essentiel pour relever le défi climatique. Pour être considéré comme intelligent, un bâtiment doit répondre à 3 caractéristiques : il doit être efficace, c’est-à-dire consommer l’énergie nécessaire à ses fonctions primaires et au confort de ses habitants, il doit être autoproducteur, c’est-à-dire produire et consommer une partie de son énergie à partir de sources renouvelables, et enfin il doit être flexible, c’est-à-dire être capable de s’adapter à des contraintes internes ou externes.

Alors que le marché de l’autoconsommation individuelle et collective est en début de maturation, le projet TREND-X, à travers son axe de recherche sur les bâtiments intelligents, vise à modéliser des systèmes de gestion énergétique et à développer des démonstrateurs. « La modélisation des systèmes de gestion énergétique qui intègre la production, le stockage et la consommation de l’énergie, fait appel à la modélisation mathématique et à la modélisation physique. Il est en effet nécessaire de développer des algorithmes afin d’optimiser le choix d’énergie et de stockage, et de s’appuyer sur des micro-réseaux pour simuler et tester le fonctionnement des bâtiments. Dans le cadre de TREND-X, nous sommes parvenus à construire le micro-réseau NRLAB qui nous permet de modéliser à une échelle réduite les systèmes de gestion énergétique et à tester différents scenarii », explique Jordi Badosa, Ingénieur de recherche au Laboratoire de Météorologie Dynamique.

Trois démonstrateurs à taille réelle sur le campus de l’École polytechnique

Dans le cadre de leurs recherches sur les bâtiments intelligents, les équipes du projet TREND-X ont également développé des démonstrateurs à taille réelle intégrés à trois bâtiments du campus de l’X : le Drahi - X Novation Center où sont expérimentées des solutions de gestion intelligente de l’électricité, le bâtiment de l’observatoire du climat SIRTA qui verra le jour en 2020 et qui sera équipé d’un micro-réseau électrique de recherche modulable et enfin, le bâtiment Bachelor, actuellement en construction, qui permettra l’expérimentation en autoconsommation collective grâce au soutien de Total. Ce dernier bâtiment hébergera près de 500 étudiants et constituera le démonstrateur français du projet international EcoBlock, conduit avec l’Université de Berkeley.

« Ces trois bâtiments, parce qu’ils ont des usages différents, vont nous permettre d’étudier leurs modes de gestion énergétique en fonction du comportement de leurs usagers », indique Philippe Drobinski. « Afin de ne pas apporter des réponses uniquement techniques qui fonctionneraient in vitro mais pas in vivo, la prise en compte des consommateurs, de leurs attentes, de leurs comportements, est essentielle pour optimiser les consommations en fonction de la production intermittente d’origine renouvelable. Les sciences humaines et sociales permettent également d’identifier d’autres leviers que les leviers purement techniques pour favoriser les changements comportementaux », ajoute Élodie Gigout, Ingénieur de recherche au Centre de Recherche en Gestion de l’Institut Interdisciplinaire de l’Innovation. « Les démonstrateurs que nous développons sont de véritables outils de recherche pour concevoir les bâtiments intelligents qui seront demain, des acteurs énergétiques indispensables pour agir en faveur du climat », conclut Philippe Drobinski.

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