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HAL Id: tel-00260143 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00260143v1 Submitted on 3 Mar 2008 (v1), last revised 18 Jun 2008 (v3) HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Un système avancé de gestion d’énergie dans le bâtiment pour coordonner production et consommation Ha Duy Long To cite this version: Ha Duy Long. Un système avancé de gestion d’énergie dans le bâtiment pour coordonner production et consommation. Modélisation et simulation. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2007. Français. tel-00260143v1 Institut Polytechnique de Grenoble No. attribué par la bibliothèque THESE pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L'INPG Spécialité : Automatique-Productique préparée au Laboratoire d'Automatique de Grenoble, et au Laboratoire des sciences pour la conception, l'optimisation et la production dans le cadre de l'École Doctorale : Électronique, Électrotechnique, Automatique, Traitement du Signal par Duy-Long HA le 19 septembre 2007 Titre : Un système avancé de gestion d'énergie dans le bâtiment pour coordonner production et consommation Directrice de thèse : Mireille JACOMINO Co-Encadrant : Stéphane PLOIX Co-Encadrant : Éric ZAMAÏ JURY Seddik BACHA Professeur de l'UJF Grenoble Président Pierre BAPTISTE Professeur de l'école Polytechnique Montréal Rapporteur Pierre LOPEZ Chargé de recherche au CNRS de Toulouse Rapporteur André ROSSI Maître de conférence de l'Université de Bretagne Sud Examinateur Mireille JACOMINO Professeur de l'INP Grenoble Directrice de thèse Stéphane PLOIX Maître de conférence de l'INP Grenoble Co-Encadrant Avant-Propos Je tiens à remercier les personnes qui ont partagé avec moi ma vie, les bonheurs et aussi mes expériences de la recherche pendant ces trois années. J'essaie d'écrire ce que je pense et ce que je ressens, et cette partie n'est pas la plus facile de ma thèse. Je tiens tout d'abord à remercier M. Alain Barraud (directeur du Laboratoire Automatique de Grenoble) la première personne qui m'a accueilli au sein de son laboratoire comme étudiant de Master de Recherche puis en tant que doctorant durant les deux premières années de ma thèse. Je remercie également mes professeurs de Master : C. Commault, E. Zamaï, J.M. Flaus, M.L. Espinouse, M. Jacomino et P. Ladet. Je remercie également M. Yannick Frein (le directeur du laboratoire G-SCOP) qui m'a accueilli au sein de son laboratoire depuis janvier 2007. Je remercie M. Eric Zamaï de m'avoir accepté comme stagiaire de Master et de m'avoir lancé dans cette aventure scienti que. Malgré sa charge de directeur des études, il m'a toujours suivi et m'a donné l'assistance nécessaire. Avec tout ce qu'il a fait pour mon pays en général et pour moi en particulier, je le considérerai toujours comme un ami dèle du Vietnam. Mes remerciements s'adressent ensuite à Mme Mireille Jacomino, ma directrice de thèse, pour ses conseils, son esprit critique et surtout son recul par rapport à mes travaux de recherche. Elle m'a toujours aidé et compréhensive et plein d'humanité. Être conseillé par Mme Mireille Jacomino et pro ter de son talent sont un expérience unique, un soutien incomparable. La personne à qui je dois le plus est M. Stéphane Ploix. C'est toujours un plaisir de travailler avec lui, je me sens toujours à côté d'une mine d'inspiration. Son enthousiasme et sa capacité de travail sont parfois sans limite. Sans lui, il est clair que l'écriture de ma thèse aurait été beaucoup plus di cile. C'est une chance pour moi d'avoir pu intégrer un environnement de recherche très riche, j'y ai rencontré beaucoup de gens fabuleux et constructifs. Eric Deschamps m'a beaucoup aidé durant mon Master. Florent Frizon de Lamotte, Huynh Quoc Hung, Shadi Abras, Pham Thi Thu Ha ont contribué à la construction des idées de ma thèse. Les échanges que j'ai eu avec Alexis Aubry m'ont permis d'accélérer considérablement mes travaux de recherche durant la dernière année. 6 J'adresse mes remerciements à M. André Rossi pour son aide pendant mon stage de Master de recherche et pour sa contribution à mon manuscrit de thèse. Sa lecture approfondie de mon manuscrit et ses suggestions pour l'améliorer méritent un remerciement spécial. Je souhaite exprimer toute ma gratitude à mes deux rapporteurs, M. Pierre Baptiste et M. Pierre Lopez d'être venus de loin pour examiner mes travaux. Leurs commentaires constructifs me seront vraiment utiles pour mes futures recherches. Je voudrais exprimer également ma gratitude à mon président du jury, M.Seddik Bacha pour sa gentillesse, sa compréhension et sa générosité. Je tiens aussi à remercier l'équipe technique et administrative de l'ancien laboratoire LAG et en particulier Daniel, Marie-Thérèse, Virginie et Patricia. Je remercie également toutes les personnes du nouveau laboratoire G-SCOP que j'ai rejoint depuis janvier 2007. Il est cependant impossible de déconnecter les résultats de trois ans de recherche et ma vie privée car les idées émergent, inconsciemment parfois, dans un environnement serein et chaleu- reux. La distance avec ma famille a toujours été une des di cultés que j'ai eu à surmonter durant mon séjour en France. Je tiens à exprimer tous mes remerciements envers mon père, ma mère et ma soeur qui m'ont toujours soutenu tout au long de mon parcours depuis le premier jour. L'amitié de Kien, Minh, Luong et Huyen ont été d'un réconfort incomparable, l'amitié d'Alexis et d'Eric, d'un appui par delà les frontières. Pour mes grand-mères, je n'ai pas de mot spécial, je vous dédie ces travaux. Table des matières Introduction générale 13 Partie I Problématique 15 Chapitre 1 Contexte et Enjeux 19 1 Panorama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.1 Contexte mondial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.1.1 Impact des activités énergétiques . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.1.2 De la production à la consommation d'électricité . . . . . . 22 1.2 Contexte français . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.3 Conclusions sur le contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2 Problématique de la production et de la consommation . . . . . . . . . . . . . 26 2.1 La structure et l'exploitation du réseau électrique . . . . . . . . . . . 26 2.1.1 La structure du réseau électrique . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.1.2 Supervision, conduite et exploitation du réseau électrique . . 27 2.1.3 Problématique des pics de consommation . . . . . . . . . . . 28 2.2 Maîtrise de l'énergie dans le secteur Résidentiel-Tertiaire : l'enjeu in- contournable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Chapitre 2 Caractérisation du problème 31 1 Caractérisation des besoins énergétiques dans le bâtiment . . . . . . . . . . . . 31 1.1 Chauage et climatisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 1.1.1 Confort thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 1.1.2 Zone thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.2 Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.2.1 Besoin de ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.2.2 Contrôle du système de ventilation . . . . . . . . . . . . . . 34 1.3 Production d'eau chaude . . uploads/Science et Technologie/ these-duy-long-ha-2007.pdf