MODÉLISATION ET OPTIMISATION DYNAMIQUE D'UNE CENTRALE SOLAIRE THERMIQUE

JNES 2018

Le projet ISORC (ADEME) vise la création d'outils pour optimiser le dimensionnement en phase conception et améliorer la phase exploitation des réseaux de chaleur intégrant une ou des productions solaires thermiques. Il regroupe des partenaires industriels et académique : Tecsol, NewHeat, Sermet et le LaTEP.

Un des axes du projet se focalisera sur le développement d'un outil d'optimisation en phase conception couplant à la fois les réseaux de chaleur, le solaire thermique et le stockage à court et long terme. Il utilisera des modèles linéaires et simplifiés afin de pouvoir prendre en compte la variabilité de la ressource solaire (multi-période). L'outil sera utilisable pour de multiples configurations de réseaux de chaleur, nouveaux ou déjà existants, raccordés à des installations solaires et éventuellement à d'autres installations de production d'énergie (bois, gaz, fioul, ...) ainsi qu'à des stockages journaliers et/ou inter-saisonniers. L'utilisation de méthodes mathématiques d'optimisation permettra de prendre en compte le très grand nombre de variables et de paramètres auxquels doivent faire face les ingénieurs lors de la conception de tels systèmes.

L'outil permettra par exemple d'obtenir les bilans de performances énergétiques (chaleur livrée, chaleur produite totale, ensoleillement global pris en compte, rendement de captation, pertes de stockage) ; et économique à l'échelle du réseau (prix de la chaleur) et à l'échelle de la composante solaire (CAPEX et OPEX détaillés). A ceci s'ajoute les solutions optimisées au niveau de la conception avec deux types de variables optimales : les variables binaires permettront de choisir l'existence des composants (stockage, unité de production, type de panneaux...) ; les variables continues permettront de connaître la surface d'installation solaire, la puissance des autres producteurs, le volume de stockage journalier et/ou le volume de stockage inter-saisonnier ...

Il est important de garder à l'esprit que l'optimum d'un système complet ne peut être que meilleur (au pire, égal) à la somme des optima des différents systèmes (centrale solaire, réseau de chaleur, stockages) étudiés séparément. La possibilité d'étudier différent de type de stockages thermique dans une optimisation du système complet est donc indispensable pour prétendre obtenir un système performant.