Comment Un Bâtiment Peut-il être Autonome ? Découvrir La Clé De L’indépendance énergétique Des Bâtiments Publics Autonomes

Un nouveau modèle appelé « bâtiments publics autonomes » est en train de naître grâce au développement de l'énergie distribuée et de la technologie des micro-réseaux intelligents. L'objectif principal de ce type de bâtiment est de réaliser autant que possible l'autoconsommation d'énergie, de réduire la dépendance au réseau électrique externe et d'utiliser des systèmes avancés de stockage et de gestion de l'énergie pour réduire les coûts d'exploitation, en particulier les dépenses de consommation d'énergie, à un minimum, voire à zéro. Il ne s'agit pas seulement d'une innovation technologique, mais aussi d'un concept d'exploitation durable pour l'avenir.

Comment les bâtiments autonomes peuvent atteindre l’indépendance énergétique

La première étape consiste à atteindre l’indépendance énergétique. Cette étape repose principalement sur l’intégration de systèmes de production d’énergie photovoltaïque à la surface et dans l’espace du bâtiment. Ce système comprend des systèmes photovoltaïques sur les toits, des systèmes photovoltaïques pour murs-rideaux et même des auvents photovoltaïques. Pour les sites aux conditions adaptées, de petites éoliennes peuvent être utilisées en complément. La clé est de configurer avec précision la proportion des différentes méthodes de production d'électricité en fonction des données climatiques locales et des courbes de consommation énergétique du bâtiment, garantissant ainsi que la production d'électricité peut couvrir la charge de base du bâtiment la plupart du temps.

Il ne suffit pas de disposer d’équipements de production d’électricité ; il doit être équipé d'un système de stockage d'énergie qui puisse lui correspondre. La méthode courante actuelle est le stockage d’énergie par batterie lithium-ion, qui stocke l’excès d’électricité pendant la journée pour une utilisation la nuit ou par temps nuageux. Des explorations plus prospectives incluent l'utilisation de la propre masse du bâtiment (masse thermique) pour stocker la chaleur/le froid, ou l'utilisation du réseau de piles de recharge de véhicules électriques comme unité de stockage d'énergie distribuée distribuable pour réaliser une traduction et une optimisation temporelle de l'énergie.

Quels sont les principaux défis techniques des bâtiments autoportants ?

L'énergie renouvelable est par nature intermittente et volatile. La production d'énergie photovoltaïque reviendra à zéro la nuit et la production d'énergie éolienne changera avec la vitesse du vent, ce qui est en conflit avec la demande de charge relativement stable du bâtiment. Les technologies de base clés pour résoudre ce problème sont les algorithmes de prédiction et la répartition intelligente. Le système doit prédire à l'avance la production et la consommation d'énergie dans les 24 à 72 heures suivantes, sur la base de prévisions météorologiques de haute précision et de données historiques de consommation d'énergie, et formuler des stratégies optimales de charge et de décharge pour le stockage d'énergie.

L'un des principaux défis réside avant tout dans l'investissement initial dans le système, ainsi que dans les coûts de maintenance à long terme. Les panneaux photovoltaïques haute performance signifient des coûts de construction initiaux élevés, les batteries de stockage d'énergie à grande échelle signifient également des coûts de construction initiaux élevés, et les systèmes complexes de gestion de l'énergie signifient également des coûts de construction initiaux élevés. Même si une exploitation à long terme permet d'économiser un montant considérable sur les factures d'électricité, la période de retour sur investissement peut prendre plusieurs années, voire dix ans. Comment utiliser l'innovation technologique pour réduire le coût des équipements clés et partager la pression des investissements à travers des instruments financiers tels que les obligations vertes et la gestion des contrats énergétiques sont les seuils à franchir pour promouvoir ce type de bâtiment.

Quelle est la relation entre les bâtiments autoportants et le réseau électrique ?

Ces « îles » complètes qui sont hors réseau ne sont pas des structures autonomes idéales. Il doit être considéré comme un nœud compatible avec les réseaux intelligents. La plupart du temps, elle dépend de sa propre production d’électricité et de son stockage pour répondre à la demande et réduire la pression sur le réseau électrique. Lorsqu’il y a une production d’électricité excédentaire, elle peut alimenter le réseau en énergie propre ; lorsque sa propre production d'électricité est insuffisante et que le stockage d'énergie est épuisé, il obtient une alimentation de secours du réseau pour assurer la fiabilité de l'utilisation de l'énergie.

S’appuyant sur une technologie avancée connectée au réseau et sur des mécanismes de marché, cette relation interactive flexible existe. Les bâtiments doivent être équipés d'onduleurs bidirectionnels standards et de dispositifs de protection pour assurer la sécurité des connexions au réseau. Plus important encore, à l'avenir, nous devrons établir un mécanisme permettant aux ressources énergétiques distribuées de participer aux transactions du marché de l'électricité, afin que les bâtiments puissent vendre de l'électricité lorsque le prix de l'électricité est élevé, acheter de l'électricité ou facturer de l'électricité lorsque le prix de l'électricité est bas, et utiliser les signaux du marché pour guider leur comportement, afin qu'ils puissent réaliser leur propre économie tout en contribuant au fonctionnement stable du réseau électrique.

Quels types de bâtiments sont les mieux adaptés pour être transformés en bâtiments autoportants ?

Les options prioritaires en matière d’innovation sont les bâtiments dotés de grands toits ou d’espaces ouverts. Comme les grands entrepôts logistiques, les usines, les centres commerciaux, les installations sportives, etc. Leurs vastes toits plats offrent un excellent espace pour installer des panneaux photovoltaïques à grande échelle. D’une manière générale, ce type de structure consomme énormément d’électricité en fonctionnement diurne et correspond très bien à la courbe de production d’énergie photovoltaïque. Cela permet d'atteindre une proportion très élevée d'auto-utilisation et les avantages économiques sont très évidents.

Il existe un type de bâtiment avec un énorme potentiel. Mais cela nécessite une demande énergétique stable et continue, comme celle des centres de données, des laboratoires de recherche scientifique et des hôpitaux. Ils ont des exigences particulièrement élevées en matière de fiabilité de l'alimentation électrique et fonctionnent généralement 24 heures sur 24. En construisant un micro-réseau complémentaire multi-énergie composé de photovoltaïques, de stockage d’énergie et de générateurs de secours (ou piles à combustible), la consommation d’électricité de la ville peut être considérablement réduite. Dans le même temps, il peut également fournir une fiabilité d’alimentation électrique bien supérieure à celle du réseau public pour garantir le fonctionnement ininterrompu des entreprises clés. Sa valeur dépasse de loin la facture d'électricité économisée elle-même.

Comment évaluer les avantages économiques des bâtiments autoportants

L’évaluation des avantages économiques ne doit pas se concentrer uniquement sur la part des factures d’électricité économisée. Il existe un modèle d'évaluation complet, qui devrait couvrir le coût d'investissement initial, ainsi que les coûts d'exploitation et de maintenance, ainsi que les dépenses évitées en matière d'électricité sur le réseau, y compris d'éventuelles subventions gouvernementales ou allégements fiscaux, et y compris les revenus supplémentaires générés par la vente d'électricité au réseau. En calculant la valeur actuelle nette et le taux de rendement interne de l'ensemble du cycle de vie, la faisabilité financière du projet peut être jugée objectivement. À l'heure actuelle, dans les endroits dotés de bonnes ressources en éclairage et de prix de l'électricité industriels et commerciaux relativement élevés, ce type de projets présente déjà un fort attrait économique.

Tenez compte de la valeur implicite et de l’aversion au risque, et pas seulement des avantages économiques directs. Les bâtiments autonomes peuvent efficacement éviter le risque d’augmentation future des prix de l’électricité et bloquer les coûts énergétiques à long terme. Lorsque des conditions météorologiques extrêmes paralyse les grands réseaux électriques, elles peuvent fournir une énergie de secours précieuse aux bâtiments et garantir la sécurité des opérations de base et du personnel. Bien que cette partie de la valeur de résilience soit difficile à quantifier, elle est cruciale. Dans le même temps, c'est également un outil puissant permettant aux entreprises d'assumer leurs responsabilités sociales et d'afficher leur image verte.

Dans quelle direction évolueront les bâtiments autoportants à l’avenir ?

L'orientation du développement vers l'avenir va vers un très haut degré d'intelligence et d'intégration. Le système de gestion de l'énergie du bâtiment sera profondément intégré au système d'automatisation du bâtiment et aux capteurs IoT pour obtenir une perception et un contrôle raffinés de chaque climatiseur et de chaque groupe de luminaires. Le système peut connaître les habitudes de travail et de repos ainsi que les préférences d'utilisation de l'énergie des personnes présentes dans le bâtiment, ajuster de manière dynamique la stratégie de fonctionnement et exploiter davantage le potentiel d'économie d'énergie tout en garantissant le confort.

Il existe une telle situation, et il existe une autre tendance importante, qui consiste à passer des bâtiments individuels à la construction de clusters ou de micro-réseaux communautaires. Il existe plusieurs bâtiments adjacents qui peuvent connecter leurs parties de production d'électricité respectives et combiner leur stockage d'énergie et leurs charges pour former un petit Internet énergétique. Dans le cadre de ce micro-réseau, les énergies peuvent être ajustées entre elles pour obtenir une allocation plus efficace des ressources. Par exemple, les immeubles de bureaux disposent d’un excédent d’électricité pendant la journée, qui peut être fourni aux zones résidentielles la nuit. De cette manière, le taux d’autosuffisance énergétique et l’économie de l’ensemble de la communauté peuvent être améliorés à plus grande échelle.

Selon vous, dans la ville où vous habitez, quel type de bâtiment à usage public est le plus nécessaire et le plus approprié pour être transformé en un style « autoportant » ? S'agit-il d'une école, d'une bibliothèque ou d'un immeuble de bureaux du gouvernement ? N'hésitez pas à partager vos observations et raisons dans l'espace commentaire. Si vous pensez que cet article est inspirant, aimez-le et soutenez-le.