Conception et optimisation de systèmes énergétiques hybrides pour communautés durables

Les systèmes énergétiques hybrides combinent plusieurs sources d'énergie afin de répondre aux besoins de chauffage et de climatisation des bâtiments. Appliqués à l'échelle des communautés, ils permettent des améliorations en termes d'efficacité énergétique ainsi qu'une intégration croissante des énergies renouvelables. Le processus de design associé à ces systèmes est toutefois un problème relativement complexe, puisqu'il implique la nécessité de considérer à la fois les stratégies d'opération et le dimensionnement des composantes pour différentes configurations de systèmes. De plus, les contraintes et les possibilités propres à chaque projet doivent être prises en compte. Dans ce mémoire, une méthodologie relative à la conception de systèmes énergétiques hybrides à l'échelle de communautés a été développée. Cette méthodologie consiste en quatre étapes principales, soit l'évaluation de la demande énergétique de la communauté, l'évaluation préliminaire des options énergétiques et le choix d'un système, l'optimisation du système proposé et enfin l'analyse économique et environnementale du système. Cette méthodologie se base notamment sur l'utilisation de l'outil de simulation énergétique TRNSYS. L'application de la méthodologie à une étude de cas, soit le projet Petite Rivière, a permis d'évaluer cinq scénarios énergétiques et de guider le choix de l'équipe de conception vers un système géothermique hybride. Un modèle énergétique détaillé a ensuite été développé pour permettre l'optimisation du système géothermique hybride en tenant compte de l'augmentation de la demande énergétique dans le temps. L'évaluation de la performance énergétique du système énergétique hybride a permis de constater une diminution d'environ 30% de la consommation énergétique totale comparativement à un système conventionnel. Combinée à des mesures de performance au niveau des bâtiments, l'utilisation d'un système géothermique hybride pourrait engendrer des économies d'énergie totales de l'ordre de 64%. Le bilan environnemental du système proposé, évalué par rapport aux émissions de GES, est hautement dépendant du type de combustible utilisé dans les chaudières et de la référence utilisée pour calculer les émissions de CO2 associées à la consommation d'électricité.