Depuis 2016, un consortium de recherche composé de quatre universités partenaires de l'UniGR et d'autres partenaires de la Grande Région, dirigé par l'Université de Liège, étudie dans le cadre du projet PtH4GR²ID (Power to Heat for the Greater Region's Renewables Integration and Development) l’intégration massive de pompes à chaleur contrôlées sur le marché ainsi que leurs impacts au point de vue énergétique et économique. Le projet est financé par l'UE dans le cadre d'un programme INTERREG. L'équipe de recherche est composée de personnel de l'Université de Liège, de différents départements de l'Université technique de Kaiserslautern1, de l'IZES gGmbH, de l'Université du Luxembourg et de l'Université de Lorraine en collaboration avec des partenaires stratégiques du domaine.
L'objectif est de parvenir à une plus grande intégration des énergies renouvelables en faisant correspondre la demande, à l’aide de avec de pompes à chaleur contrôlées, à l'offre fluctuante d'énergie renouvelable. La recherche a montré comment les coûts d'électricité pour les propriétaires de bâtiments résidentiels peuvent être réduits en optimisant l'utilisation des pompes à chaleur. Un signal de prix flexible et théorique a été généré pour les pompes à chaleur contrôlées. Celui –ci est basé sur le prix de l'électricité en bourse et résulte des prévisions des capacités de production d'électricité attendues et de la demande générale d'électricité prévue. En calculant à l'avance la demande de sa propre unité de chauffage (par exemple la maison) et en utilisant le signal de prix, les pompes à chaleur peuvent planifier leur fonctionnement avec un coût pour l’utilisateur le plus favorable possible et en tenant compte des nombreux paramètres qui entrent en jeu (contrôle prédictif). « Les signaux de prix peuvent également être dissociés du cours de la bourse, ce qui permet aux fournisseurs d'énergie de contrôler indirectement les pompes à chaleur concernées sans nuire au confort de l'utilisateur et aux coûts de chauffage. » explique Prof. Dr.-Ing. Sabine Hoffmann du département ingénierie des systèmes et services du bâtiment de l'Université de Kaiserslautern. L'augmentation des énergies renouvelables entraîne une dynamique de hausse du prix de l'électricité en bourse, mais n'a que peu d'impact sur le prix de l'électricité pour le client final. La raison en est la forte proportion d'éléments fixes qui composent le prix final pour les utilisateurs tels que les taxes et les prélèvements. Sans des incitations supplémentaires, le contrôle de la pompe à chaleur via une commande prédictive n'est guère utile, ni au marché, ni au réseau, ni au client final. La flexibilité ne peut alors être assurée que dans une mesure limitée. « Une compensation de flexibilité adéquate via des incitants adaptés permet de soutenir l'intégration des énergies renouvelables au réseau électrique et a un effet positif sur le coût pour le client final. » déclare le professeur Wolfram H. Wellßow du département systèmes énergétiques et gestion de l'énergie de l'Université de Kaiserslautern.
En installant des réservoirs de stockage de chaleur plus grands, les coûts de chauffage peuvent être réduits encore davantage car la pompe à chaleur gagne en flexibilité et profite d’autant plus des périodes où le prix de l’électricité est bas. Cela permet non seulement aux propriétaires de pompe à chaleur de réduire les coûts, mais aussi de générer une capacité de stockage supplémentaire pour le réseau électrique. La rentabilité pour le propriétaire dépend du tarif de l’électricité.
La Grande Région veut utiliser plus efficacement les énergies renouvelables avec Power-to-Heat
Le secteur de la construction résidentielle constitue une grande partie des bâtiments et est donc important afin de pouvoir intégrer massivement des pompes à chaleur dans la Grande Région. Mais les pompes à chaleur ne sont pas la technologie la plus présente dans ce secteur car, si cette technologie est très souvent choisie dans les nouvelles constructions, elle est rarement préférée dans le cas de rénovations. Pourtant les pompes à chaleur sont tout à fait adaptées aux bâtiments existants si une rénovation a permis d’atteindre une bonne isolation. La diminution des besoins de chauffage permet alors l’utilisation des radiateurs existants avec une température de départ plus basse, ce qui évite l’installation d’un chauffage par le sol qui rendrait la rénovation plus coûteuse.
« Les pompes à chaleur, en tant que système d'approvisionnement en chaleur, sont économiquement et écologiquement intéressantes pour les propriétaires, car l'électricité est moins chère et de plus en plus verte par rapport aux autres sources d'énergie en raison de la politique du CO2 », explique Prof. Dr. Björn-Martin Kurzrock du département d'économie immobilière de l'Université de Kaiserslautern.
Le projet PtH4GR²ID se déroulera jusqu'en août 2020, et une prolongation jusqu'en 2021 est probable, afin d’inclure des aspects supplémentaires. Les maisons unifamiliales ont servies de bâtiment de référence aux simulations et aux tests en laboratoire sur le campus d'Arlon. Le contrôle intelligent des pompes à chaleur est à présent également testé sur les immeubles à appartements. En plus de la pompe à chaleur, le contrôle des stations de recharge domestiques pour la mobilité électrique sera envisagé.
Vous trouverez de plus amples informations sous : www.PtH4GR2ID.com
Auteurs : Dennis Aldenhoff & Katharina Lieser
1 FG Energiesysteme und Energiemanagement (ESEM), FG Gebäudesysteme und Gebäudetechnik (GST) & FG Immobilienökonomie (IÖ).
Le consortium de recherche du projet PtH4GR²ID lors de la réunion de lancement en 2017. Photographe : Thomas Koziel