Le Centre interdisciplinaire Energy4Climate (E4C), porté par l’École polytechnique et l’Institut polytechnique de Paris, vient de lancer les travaux de son démonstrateur Smart-Grid thermique et électrique. Il va permettre de tester une solution de stockage intersaisonnier de l’énergie photovoltaïque par la géothermie.

Comment stocker de l’énergie bas-carbone produite en été pour alimenter efficacement les bâtiments en hiver, quand la demande est plus forte ? Les systèmes de stockages chimiques, via des batteries, sont trop coûteux pour stocker durablement d’importantes quantités d’énergie. Energy4Climate veut tester une solution originale pour conserver de l’énergie décarbonée, solaire en l’occurrence, par des procédés de géothermie. L’énergie produite par les panneaux photovoltaïques doit actionner des pompes à chaleur pour qu’elles rechargent des ressources géothermiques situées à 650 m sous terre. En hiver, l’eau chaude pourrait ainsi être utilisée pour chauffer des bâtiments en remplacement du gaz naturel.

Les technologies photovoltaïques et de géothermie sont déjà matures. L’innovation majeure de ce démonstrateur repose sur l’insertion d’un pilotage énergétique intelligent capable d’arbitrer en temps réel entre usage immédiat (consommation d’électricité) et stockage intersaisonnier (activation des pompes à chaleur). C’est pourquoi le démonstrateur associe des compétences en génie thermique, en sciences de l’environnement et en physique des matériaux à des expertises en modélisation des flux énergétiques et systèmes intelligents*. Le démonstrateur est en cours de déploiement sur quatre bâtiments résidentiels du site et devrait entrer en activité à l’automne.

-80 % d’émissions de CO₂

_Il reste encore de nombreux paramètres pour mesurer finement les besoins énergétiques, comme la température voulue ou les durées de chauffages des consommateurs. C’est ce type de données qui doit permettre à l’équipe d’estimer précisément les besoins énergétiques, et d’amener ainsi le système à réaliser les arbitrages entre stockage et consommation. Pour cela, Energy4Climate travaille avec un laboratoire de sciences sociales pour mieux comprendre les habitudes de consommation des usagers. « Nous souhaitons prendre en compte tous les détails de la vie réelle », explique Jordi Badosa, directeur technique du centre E4C.

Les ambitions du projet sont grandes. Energy4Climate considère que cette solution pourrait réduire les émissions de CO₂ deprès de 80 %. La baisse de la consommation d’énergie pourrait également être forte, avec une baisse de 60 %. À plus long terme, les acteurs du projet réfléchissent aussi à intégrer des solutions de stockages d’énergies par batterie au système. « Ces batteries pourraient servir de tampon, et permettre de lisser la consommation », poursuit le directeur technique. Ces nouvelles solutions de stockage pourraient aussi être apportées par le raccordement des bornes de recharge des véhicules électriques au réseau.

Un terrain d’expérimentation ouvert aux entreprises

Ce démonstrateur est ouvert aux collaborations industrielles. Les entreprises peuvent s’y associer pour tester des briques technologiques, simuler des cas d’usage ou, encore, accéder à des jeux de données produits en conditions réelles, en lien avec les usages des habitants et les contraintes du réseau. Le démonstrateur intègre également un volet d’évaluation de l’acceptabilité sociale des innovations énergétiques.

*Porté par le laboratoire de météorologie dynamique (LMD), le centre E4C fédère également des compétences issues de l’Institut photovoltaïque d’Île-de-France (IPVF), du DER (Département d’enseignement et de recherche en énergétique de l’X), du CEA, et de l’École des Ponts ParisTech, notamment sur les questions de stockage et d’intégration dans les réseaux.