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Année Académique 2019-2020
République
Démocratique du Congo
MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET
UNIVERSITAIRE
UNIVERSITE DE KINSHASA
FACULTE DE PETROLE, GAZ ET ENERGIES
RENOUVELABLES
BP.127 KINSHASA XI
Département des Energies
Renouvelables
OPTIMISATION DE L'EFFICACITE ENERGETIQUE ET CONCEPTION
D'UN SYSTEME ELECTRIQUE DE
SECOURS.
( CAS DU BATIMENT AGRONOMIE-BUNKER )
Par
SIBITALI AUKAWA
Stéphane
Gradué en Pétrole, Gaz et Energies
Renouvelables
Travail de fin d'étude présenté et
défendu en vue de l'obtention du diplôme d'Ingénieur en
Pétrole, Gaz et Energies Renouvelables
Option : Génie Energétique
Directeur : Prof. Dr. Ir. Clément N'ZAU UMBA-DI
MBUDI
- I -
TABLE DES MATIERES
EPIGRAPHE iii
DEDICACE iv
REMERCIEMENT v
LISTE DES TABLEAUX vi
LISTE DES FIGURES viii
LISTE DES SIGLES ix
RÉSUMÉ x
INTRODUCTION GÉNÉRALE 1
1. Problématique 1
2. Hypothèse 2
3. Objectifs 2
4. Choix et Intérêt de sujet 3
5. Méthodologie 3
6. Délimitation du travail 4
7. Subdivision du travail 4
CHAPITRE I. GENERALITE SUR L'EFFICACITE ENERGETIQUE DANS LE
BATIMENT ET
SYSTEME D'ENERGIE HYBRIDE PHOTOVOLTAÏQUE 5
I.1. Introduction 5
I.2. Efficacité énergétique dans le
bâtiment 5
I.3. Système d'énergie hybride 9
I.4. Contexte général du secteur
d'efficacité énergétique dans la ville de Kinshasa 14
I.5. Conclusion 14
CHAPITRE II. COLLECTE ET ANALYSE DE DONNEES DANS LES BATIMENTS
AGRO-BUNKER
15
II.1. Introduction 15
II.2. Collecte des données 15
II.3. Résultat après collecte 32
II.4. Conclusion 38
CHAPITRE III. OPTIMISATION ET DIMENSIONNEMENT DU GENERATEUR DE
SECOURS POUR
LES BATIMENTS AGRO-BUNKER 39
III.1. Introduction 39
III.2. Optimisation de consommation énergétique
dans les bâtiments agro-bunker par remplacement des
équipements 39
III.3. Conception et dimensionnement du
générateur de secours pour les bâtiments Agro-Bunker 64
III.4. Conclusion 78
- II -
CHAPITRE IV. CONCEPTION, SIMULATION ET PROTOTYPAGE DU
SYSTEME DE GESTION
EFFICACE D'ENERGIE DANS LES BATIMENTS AGRO-BUNKER 79
IV.1. Introduction 79
IV.2 Composant Intervenant dans le système de gestion
d'énergie 79
IV.3. Présentation du système dans le
bâtiment 83
IV.4. Construction du Prototype 85
IV.5. Conclusion 90
CONCLUSION ET RÉCOMMANDATION 91
RECOMANDATION 92
BIBLIOGRAPHIE 93
ANNEXES I
- III -
EPIGRAPHE
« Nous agissons aujourd'hui comme si le confort
était égal au luxe alors qu'il est possible de vivre le confort
optimale en faisant des dépenses économiques »
Stéphane SIBITALI
- iv -
DEDICACE
C'est avec fierté et respect que nous dédions ce
travail aux personnes qui nous sont les plus chères en ce monde.
A mes très chers parents SIBITALI NSIYU-KYSTA Constant
et KANGULAMESO KABINGE Marceline, uniques et indéniables symboles du
sacrifice, d'amour, d'encouragement et de tendresse, qu'ils trouvent dans ce
travail tous nos reconnaissances et l'expression de nos profondes gratitudes et
admirations.
Que Dieu vous garde en bonne santé.
A nos Ferres, nos soeurs Constance SIBITALI, Nice SIBITALI,
Bienvenue SIBUTALI, Belange PALA, Rodney KANGUNZA pour leur aide et la patience
qu'ils ont consentis devant le changement d'humeur occasionnés par ce
travail, on ne vous sera jamais redevable.
A nos chers amis :
« Que ce humble travail témoigne à nos
affections et nos éternels attachements »
- V -
REMERCIEMENT
Premièrement, nous tenons à remercier
sincèrement notre Dieu tout puissant, lui qui est la source de toute
connaissance, qui nous donne la force, la volonté et le courage pour
achever ce travail.
Au terme de ce cycle, que tous ceux qui nous ont aidés
dans l'élaboration du présent travail, trouvent ici, l'expression
de notre profonde et sincère gratitude.
Premièrement, nous tenons à remercier
sincèrement les autorités académiques de
l'université de Kinshasa notamment nos professeurs pour leur encadrement
et leur bienveillance pendant notre formation.
J'adresse mes sincères remerciements au professeur
Clément N'ZAU UMBA-DI-MBUDI, directeur de ce travail, lui dont j'ai eu
l'honneur d'être parmi ses étudiants et de
bénéficier de ses riches enseignement. Vos qualités
pédagogiques et humaines sont pour moi un modèle. Votre
gentillesse et votre disponibilité permanente ont toujours
suscité mon admiration.
A mon encadreur, le Chef de Travaux Constant KUNAMBU
MBOLIKIDOLANI, vos compétences et votre encadrement ont toujours
suscité mon grand respect. Je vous remercie pour votre accueille et vos
conseils. Veuillez trouver ici, l'expression de mes gratitudes et de ma grande
estime.
Nous voudrons vivement remercier les membres du jury pour
avoir accepté d'évaluer ce travail et pour toutes leurs remarques
et critiques.
Je tiens à remercier chaleureusement tous mes proches
et tous ceux qui de prêt ou de loin m'ont apporté leurs
sollicitudes pour accomplir ce travail notamment Theresia KANDE, Emery KIBALA,
Joel WANZIO, Joel ASONGI, Emmanuel BIBA, Glodi NGUSU, Esther SANGI, Paddy
SIBITALI, Michael MOKO, Crispin KANUPINI, Chadrack MAYELE, Gabin NGALA,
Mardoché MAFUTA, Nehemie MASSAMPU, Abigael DITUTALA, Patrick
KANGULAMESO, Gradi ZOLA, Jonathan MULAY, Patricia MUTINZUMU, Wilda MAKULU.
Merci à vous.
- VI -
LISTE DES TABLEAUX
Tableau I-1. Nombre et type de lampe utilisé dans
chaque auditoire de Bunker ainsi que leur
consommation journalière 17
Tableau I-2. Nombre et
type d'ordinateur utilisé dans chaque auditoire de Bunker ainsi que
leur
consommation moyenne journalière 17
Tableau I-3.
Nombre et type de ventilateur utilisé dans certains auditoires de Bunker
ainsi que leur
consommation journalière 17
Tableau I-4. . Nombre
et types des lampes utilisés dans chaque auditoire d'Agronomie ainsi que
leur
consommation moyenne journalière 18
Tableau I-5.
Nombre et type d'ordinateur utilisés dans chaque auditoire en Agronomie
ainsi que leur
consommation moyenne journalière 19
Tableau I-6.
Autres Types d'équipement utilisés dans chaque auditoire du
bâtiment d'agronomie ainsi que
leur consommation moyenne journalière 20
Tableau
I-7. Nombre et type de lampe utilisé dans chaque Bureau au Bunker ainsi
que leur consommation
moyenne journalière 21
Tableau I-8. Nombre de
climatiseur utilisé dans chaque Bureau de Bunker ainsi que leur
consommation
moyenne journalière 21
Tableau I-9. . Type des
Ordinateurs utilisés par Bureau au bâtiment de Bunker ainsi que
leur
consommation moyenne journalière. 22
Tableau I-10.
Type d'Imprimante utilisé par Bureau au bâtiment Bunker ainsi que
leur consommation
moyenne journalière 22
Tableau I-11. Type de lampe
utilisé par Bureau au bâtiment d'Agronomie ainsi que leur
consommation
moyenne journalière 23
Tableau I-12. Type de
climatiseur utilisé par Bureau au bâtiment d'Agronomie ainsi que
leur
consommation moyenne journalière 24
Tableau I-13.
Type de PC portable utilisé par Bureau au bâtiment d'Agronomie
ainsi que leur
consommation moyenne journalière 25
Tableau I-14.
Type d'Imprimante utilisé dans des bureaux au bâtiment d'Agronomie
ainsi que leur
consommation moyenne journalière 25
Tableau I-15.
Autre Type d'équipement utilisé dans des bureaux au
bâtiment d'Agronomie ainsi que leur
consommation moyenne journalière 26
Tableau I-16.
Nombre de lampe utilisé dans le laboratoire de Bunker ainsi que leur
Consommation
journalière 26
Tableau I-17. Nombres des lampes
utilisées dans chaque laboratoire en Agronomie ainsi que leur
consommation journalière. 27
Tableau I-18. Nombre de
climatiseur utilisé dans chaque laboratoire ainsi que leur
consommation
journalière 27
Tableau I-19. Nombre et type des
Ordinateur utilisé dans le laboratoire ainsi que leur consommation
journalière 28
Tableau I-20. Nombre et types d'Imprimantes identifiés
dans certains laboratoires en Agronomie 28
Tableau I-21. Nom et type d'équipement utilisé
dans certains laboratoires en Agronomie ainsi que leur
consommation journalière en KWh 28
Tableau I-22. Nom
et type des équipements utilisés dans le bureautique et
Installation Hygiénique au
Bunker ainsi que leur consommation journalière.
29
Tableau I-23. Nom des bibliothèques et des Installations
Hygiéniques ainsi que la consommation
énergétique des appareils électrique
utilisé dans les bibliothèques. 30
Tableau I-24. La
consommation énergétique journalière des différents
équipements utilisés à l'extérieur de
Bunker 31
- VII -
Tableau I-25. La consommation énergétique
journalière des différents équipements utilisés
à l'extérieur en
Agronomie 32
Tableau I-26. Consommation d'énergie journalière au
bâtiment de Bunker 33
Tableau I-27. Consommations d'énergie journalière
des équipements en Agronomie 36
Tableau II-28. Caractéristique des différentes
lampes qu'on trouve sur le marché 42
Tableau II-29. Nombre et type de lampe qu'on a proposé
dans les auditoires de Bunker après optimisation
ainsi que leur consommation journalière. 44
Tableau
II-30. Total des énergies réduites et le coût à
dépenser des lampes pour les auditoires de Bunker
45
Tableau II-31. Nombre et type des lampes qu'on a
proposé dans les auditoires d'Agronomie après
optimisation ainsi que leurs énergies totales
consommées 45
Tableau II-32. Total des énergies réduites et le
coût à dépenser pour les auditoires d'Agronomie 46
Tableau II-33. Nombre et type de la lampe qu'on a proposé
dans les bureaux de Bunker après optimisation
47
Tableau II-34. Total des énergies réduites et le
coût à dépenser pour les bureaux des Bunkers 48
Tableau II-35. Le nombre et type de lampe qu'on a proposé
pour le bureau d'Agronomie après
optimisation ainsi que leur consommation journalière.
48
Tableau II-36. Total des énergies réduites et le
coût à dépenser dans les bureaux 49
Tableau II-37. Résultat après l'optimisation des
éclairages de laboratoire de Bunker. 49
Tableau II-38. Nombre et type de lampe qu'on a proposé
dans les laboratoires d'Agronomie après
optimisation ainsi que leur consommation journalière.
49
Tableau II-39. Total des énergies réduites et le
Coût à dépenser pour les laboratoires d'Agronomie 50
Tableau II-40. Nombre et type de lampe qu'on a proposé
dans certaines entités de Bunker après
optimisation ainsi que leur consommation journalière.
51
Tableau II-41. Total des énergies réduites et le
Coût à dépenser dans certaines entités de Bunker
51
Tableau II-42. Nombre et type de lampe qu'on a proposé
dans certaines entités d'Agronomie après
optimisation ainsi que leur consommation journalière.
51
Tableau II-43. Total des énergies réduites et le
Coût à dépenser dans certaines entités d'Agronomie
52
Tableau II-44. Nombre et type de lampe qu'on a proposé
pour l'éclairage extérieur du bâtiment
d'Agronomie et de Bunker après optimisation ainsi que leur
consommation journalière. 52
Tableau II-45. Total des énergies
réduites et le Coût à dépenser pour
l'éclairage de l'extérieur d'Agronomie
et Bunker 53
Tableau II-46. Nom et type de climatiseur proposé pour le
bureau de Bunker après optimisation 56
Tableau II-47. Total des énergies reduites ainsi que le
coût à dépenser 56
Tableau II-48. Nombre et type de climatiseur à utiliser
dans le bureau d'Agronomie après optimisation 57
Tableau II-49. Total des énergies réduites et le
coupt à dépenser 57
Tableau II-50. Nombre et type de climatiseur à utiliser
dans les laboratoires après optimisation 57
Tableau II-51. Total des énergies réduites et le
coût à dépenser 58
Tableau II-52. Nombre et type de climatiseur à utiliser
dans la bureautique après optimisation 58
Tableau II-53. Nombre et type de climatiseur à utiliser
après optimisation dans les bibliothèques
d'Agronomie 59
Tableau II-54. Consommation journalière des
équipements au bâtiment de Bunker après optimisation 61
Tableau II-55. Consommation journalière des
équipements au bâtiment d'Agronomie après optimisation
63
Tableau II-56. Bilans et résultats principaux 75
- VIII -
LISTE DES FIGURES
Figure I-1. Module photovoltaïque 10
Figure I-2. Types de cellule photovoltaïque 11
Figure I-3. Un pylône électrique 12
Figure I-4. Convertisseur chargeur 13
Figure I-5. Schéma d'un système hybride 14
Figure II-6. Consommation d'énergie des
équipements du bâtiment de Bunker en % 34
Figure II-7. Consommation d'énergie des
équipements du bâtiment d'Agronomie en % 37
Figure III-8. Profil de consommation du Bâtiment
Agro-Bunkers 65
Figure III-9. Interface de logiciel PVSYST 71
Figure III-10. Etapes de simulation avec PVSYST 71
Figure III-11. Rapport de simulation 72
Figure III-12. Perceptive de la scène d'ombrage du
bâtiment Agro-Bunker 73
Figure III-13. Diagramme d'Iso-Ombrage 73
Figure III-14. Rapport de simulation de paramètres
principaux du système 74
Figure III-15. Diagramme des productions normalisées
74
Figure III-16. Diagramme d'indice de performance et fraction
solaire 74
Figure III-17. Balance de CO2 pendant un temps donné
75
Figure III-18. Diagramme des pertes sur l'année
entière 76
Figure III-19. Schéma synoptique du système
77
Figure III-20. Schéma simplifié du
système 77
Figure IV-21. Interface PC 80
Figure IV-22. Relais 80
Figure IV-23. Interface Zigbee 81
Figure IV-24. Compteur Intelligent 81
Figure IV-25. Routeur WIFI 82
Figure IV-26. Interface Bluetooth 83
Figure IV-27. Schéma simplifié du système
de gestion d'énergie dans le bâtiment 84
Figure IV-28. Composants utilisés pour le prototype
85
Figure IV-29. Relais Arduino 85
Figure IV-30. Carte Arduno connecté au module Bluetooth
et au relais 86
Figure IV-31. Schéma simplifié du prototype
86
- ix -
LISTE DES SIGLES
AC : Courant Alternative
ASI : Alimentation sans interruption
ASSC : Alimentation Statique Sans Coupure
AVR: Régulateur de tension automatique (ou Automatic
Voltage Regulator)
BTU : Unité thermique Britannique (ou British Thermal
Unit)
DC : Courant continue
Eco : Ecologique
GES : Gaz à effet de serre
KVA: Kilo Volt Ampere
KW: Kilo watt
KWh: Kilo watt heure
LED : Diode électroluminescentes (ou Light-emitting
diode)
Lm : lumens
MW : Mégas Watts
PNS : Programme National Stratégique
PV : Photovoltaïque
SNEL : Société National d'Electricité
UE : Union Européen
UPS: Uninterruptible Power Supply
VA: Volt Ampere
W: Watt
USB: Bus Universelle en Série (ou Universal Serial
Bus)
RTC: Real Time Clock
GHz: Giga Hertz
Mbps : Méga bite par seconde
PAN : Réseau d'espace personnel (ou Personal Area
Network)
WPAN pour Wireless Personnel Area Network
- X -
RÉSUMÉ
En République Démocratique de Congo, le taux
d'accès à l'électrification est très faible. Il est
de 9% avec des écarts importants entre les zones urbaines (taux
d'accès = 35 %) et rurales (taux d'accès = 1,0 %). Ce taux
d'accès est également très variable selon les provinces du
pays. Tel que dans la ville province de Kinshasa, ce taux d'accès est de
44.1% soit sur le 1000 MW nécessaire pour satisfaire toute la ville, la
société nationale d'électricité (SNEL) n'en produit
que 450 MW rendant ainsi les coupures du courant inévitable dans la
ville.
Sur le 450 MW que reçoive la ville de Kinshasa, le
secteur du bâtiment consomme environ 180 MW. Il est presque responsable
de 40% de la consommation d'énergie électrique dans la ville. Ce
qui fait de ce secteur, l'un des plus gros consommateurs d'énergie au
niveau de la ville et nécessite parfois une utilisation continue
d'énergie sans coupure. Ce secteur représente un potentiel
énorme d'efficacité énergétique et de
réduction des gaz à effet de serres (GES) par l'utilisation d'une
source de secours propre.
Alors que l'on est confronté à une
réduction des ressources énergétiques fossiles et à
un risque majeur concernant l'avenir de notre planète avec le changement
climatique. Les observations montrent que les consommations d'énergie
dans la ville de Kinshasa vont continuer d'augmenter. L'énergie va donc
devenir un bien plus rare et plus cher. C'est pourquoi réduire la
consommation énergétique par la promotion d'optimisation de
l'efficacité énergétique et prévoir une source
électrique de secours propre pour assurer la continuité
d'énergie en cas de défaillance du réseau constituent une
alternative à ces problèmes.
C'est dans ce cadre que nous voulons mener un projet
d'optimisation d'efficacité énergétique dans deux
bâtiments de l'Université de Kinshasa (Bâtiment d'agronomie
et de Bunker) enfin d'évaluer la consommation journalière
d'énergie avant et après optimisation (Optimisation qui nous
permettra de faire les économies d'énergie dans les
bâtiments), ainsi que de proposer une source de secours en cas de panne
du réseau dans les bâtiments.
Le choix de ce sujet est motivé par le souci en tant
que futur Ingénieur dans le domaine de génie
énergétique de proposer une solution techniquement simple et
économiquement abordable pour réduire les consommations
énergétique dans le secteur du bâtiment et de combler la
défaillance du réseau en cas de panne par la mise au point d'un
système de secours.
Mot clé : Consommation
énergétique, Optimisation d'efficacité
énergétique dans le bâtiment, système de secours.
- 1 -
INTRODUCTION GÉNÉRALE 1.
Problématique
L'énergie électrique bien que faisant partie
d'un bien précieux, le taux moyen national d'accès à
l'électricité en République Démocratique du Congo
(RDC) est en progression lente. Il est de 9 %, avec des écarts
importants entre les zones urbaines (taux d'accès = 35 %) et rurales
(taux d'accès = 1,0 %) : seulement 1,2 million de ménages a
accès à l'électricité, soit environ 6,5 millions
habitants sur une population totale de plus de 72,8 millions. Ce taux
d'accès est également très variable selon les Provinces du
pays. (PNS, 2013)
À Kinshasa, le service public de
l'électricité assuré par la société
nationale d'électricité (SNEL) est défaillant. Sur les 1
000 mégawatts (MW) nécessaires pour répondre à la
demande sans cesse croissante des habitants et des industries de la ville de
Kinshasa, cette société n'en produit que près de 450 MW,
rendant ainsi les coupures du courant inévitable dans la ville. Ainsi,
sur l'ensemble de la ville, l'accès théorique de la population
à l'électricité est estimé à 44,1 % tandis
qu'il serait de 3 % dans la périphérie. (Tshitenge, 2018)
Sur le 450 MW que reçoive la ville de Kinshasa, le
secteur du bâtiment consomme environ 180 MW. Il est presque responsable
de 40% de la consommation d'énergie électrique dans la ville. Ce
qui fait de ce secteur, l'un des plus gros consommateurs d'énergie au
niveau de la ville. Consommation qui est due notamment à la forte
demande de logement qui résulte d'une grande augmentation
démographique et au non-respect de la politique de gestion
d'énergie. (Tshitenge, 2018).
Alors que l'on est confronté à une
réduction des ressources énergétiques fossiles et à
un risque majeur concernant l'avenir de notre planète avec le changement
climatique. Les observations montrent que la consommation d'énergie dans
la ville de Kinshasa va continuer d'augmenter, sous l'effet de la croissance
économique d'une part et de l'augmentation de la consommation
d'électricité par habitant de l'autre part. L'énergie va
donc devenir un bien plus rare et plus cher. C'est pourquoi, réduire la
consommation énergétique par la promotion de l'optimisation
d'efficacité énergétique et prévoir une source
électrique de secours propre pour assurer la continuité
d'énergie en cas de défaillance du réseau constituent une
alternative à ces problèmes.
Les bâtiments (publics ou privés) faisant partie
de secteur consommateur d'énergie dans la ville sont une cible de choix
dans la réduction des consommations et nécessite parfois une
utilisation continue d'énergie sans coupure. Ce secteur
représente un potentiel énorme d'efficacité
énergétique et de réduction des gaz à effet de
serres (GES) par l'utilisation d'une source de secoure propre.
C'est dans ce cadre que nous menons notre projet
d'optimisation de l'efficacité énergétique dans deux
bâtiments de l'université de Kinshasa (bâtiment d'agronomie
et de bunker) enfin d'évaluer la consommation journalière
d'énergie avant et après optimisation (Optimisation qui nous
permettra de faire les économies d'énergie dans les
bâtiments), ainsi que de proposer une source de secours en cas de panne
du réseau dans les bâtiments.
- 2 -
Pour arriver à atteindre ces objectifs nous devons d'abord
nous poser les questions suivantes :
? Quel serait l'apport de l'optimisation d'efficacité
énergétique sur le taux d'électrification en RDC
particulièrement dans la ville de Kinshasa ?
? Quel système de gestion énergétique
serait-il adéquat (viable sur le plan technique et économique) au
type de consommation énergétique dans la ville de Kinshasa ?
? Comment peut-on intégré une source secondaire
notamment le système de secours dans la consommation locale?
C'est ainsi que notre choix a été porté
sur ce sujet : « Optimisation de l'efficacité
énergétique et conception d'un système électrique
de secours dans le bâtiment cas du bâtiment Agronomie-Bunker
»
2. Hypothèse
Dans le cadre de notre objet d'étude, les
hypothèses que nous formulons sont :
- La consommation énergétique dans les
bâtiments pourrait-elle être largement réduite par
l'adoption des stratégies d'efficacité
énergétique.
- Promouvoir l'optimisation d'efficacité
énergétique dans les bâtiments pourrait-elle augmenter le
taux moyen d'accès à l'électrification en RDC
particulièrement dans la ville de Kinshasa.
- En RDC, les coupures du courant sont inévitables,
prévoir une source de secours moins polluante sera-t-elle une solution
efficace pour combler lors de la défaillance du réseau.
3. Objectifs
3.1. Objectif Général
Ce présent travail a pour objectif de mettre en place
des outils de gestion d'énergie optimale devant permettre à
réaliser des économies d'énergie dans les bâtiments
et de concevoir un système de secours pour les bâtiments en cas de
défaillance du réseau.
3.2. Objectifs spécifiques
- Avoir les informations nécessaires sur
l'efficacité énergétique dans le bâtiment et le
générateur de secours.
- Collecter et Analyser les données de consommation
énergétique de chaque équipement dans les
bâtiments.
- Optimiser par remplacement des équipements
énergivores par les équipements consommant moins
d'énergie.
- Concevoir et dimensionner un système de secours pour les
bâtiments.
- Déterminer la rentabilité économique du
projet à court et à long terme.
- Concevoir, Simuler et monter un prototype de système
de gestion efficace dans les bâtiments.
- 3 -
4. Choix et Intérêt de sujet
En RDC, plus précisément dans la ville de
Kinshasa, nous remarquons que la politique de gestion optimale d'énergie
n'est pas prise en compte dans la quasi-totalité des bâtiments et
aussi les coupures du courant électrique fourni par le réseau
national sont inévitables. Le choix de ce sujet est motivé par le
souci en tant que futur Ingénieur dans le domaine de génie
énergétique de proposer une solution techniquement simple et
économiquement abordable pour réduire les consommations
énergétique dans le secteur du bâtiment et de combler la
défaillance du réseau en cas de panne par la mise au point d'un
système de secours. Une réduction qui pourrait impacter
positivement le taux d'électrification dans la ville.
5. Méthodologie
Ce travail de recherche traite le sujet sur
l'efficacité énergétique et la conception d'un
générateur de secours dans les bâtiments. Pour mener
à bien notre étude, nous avons suivi la démarche
ci-après :
5.1. L'Etude Documentaire
Cette méthode de recherche nous a permis d'enrichir sur
notre sujet de recherche par la collecte des données essentielles dans
des livres, ouvrages, thèses, mémoires, articles, revues,
publications sur des sites internet.
5.2. La collecte et l'analyse des
données
Il est question ici de recenser tous les équipements
électronique utilisé dans les bâtiments, de prélever
leur puissance et d'analyser les données de consommation
d'énergie de chaque équipement pour arriver à
l'optimisation de l'efficacité énergétique et à la
proposition d'un système de secours.
5.3. Optimisation par remplacement des
équipements
Il s'agira d'analyser le système d'optimisation par
remplacement des équipements énergivores aux équipements
performants consommant moins d'énergie.
5.4. L'Etude financière :
Il s'agira d'évaluer le coût prévisionnel
d'optimisation de l'efficacité énergétique dans les
bâtiments et d'une source de secours ainsi les bénéfices
qu'elles génèrent à court ou à long terme.
5.5 Conception et Dimensionnement de
générateur de secours
Il s'agira de concevoir et de dimensionner un système
de secours capable de prendre en charge que les équipements (les lampes
et Ordinateurs) des certaines entités nécessitants probablement
une énergie en continue.
- 4 -
5.6. Mise en place d'un prototype
Il s'agira avec les équipements trouvés sur le
marché de mettre en place un modelé de système de gestion
optimale d'énergie.
6. Délimitation du travail
Nous avons dotés la présente étude d'une
double délimitation spatio-temporelle afin de lui rendre toute la
pertinence scientifique qui lui est requise. C'est pour ce faire que nous avons
retenu deux bâtiments de l'université de Kinshasa (Bâtiment
de Bunker et d'Agronomie) comme étant notre champs d'investigation pour
une période de deux mois soit du 15/09/2021 au 15/11/2021.
7. Subdivision du travail
Pour la perméabilité de la lecture, il nous a
paru inéluctable de subdiviser ce travail en 4 chapitres hormis
l'Introduction générale et la conclusion.
Le premier chapitre intitulé «
généralité sur l'efficacité
énergétique dans le bâtiment et système
d'énergie hybride photovoltaïque » sera plus
axé sur l'impact qu'a l'efficacité énergétique dans
le bâtiment, de présenter les différentes
caractéristiques d'un système hybride et de faire une
étude sur le contexte énergétique à Kinshasa.
Le deuxième chapitre intitulé «
collecte et analyse des données dans les bâtiments
agro-bunker ». Ce chapitre présente les différentes
entités consommatrices d'énergie dans les bâtiments, en
utilisant la méthode de collecte et analyse des données.
Le troisième chapitre intitulé «
optimisation et dimensionnement du générateur de secours
pour les bâtiments agro-bunker» Ce chapitre propose des
solutions pour l'optimisation d'énergie par remplacement des
équipements et aussi de mener une étude conceptuelle du
générateur de secours dans le bâtiment Agro-Bunker puis au
dimensionnement de ce dernier.
Le quatrième chapitre intitulé «
conception, simulation et prototypage du système de gestion
efficace d'énergie dans les bâtiments agro-bunker ».
Ce chapitre met en place à travers un Prototype un système
permettant d'illustrer la façon donc sera gérer l'énergie
dans les bâtiments en passant par la conception d'un logiciel adapter.
- 5 -
CHAPITRE I. GENERALITE SUR L'EFFICACITE ENERGETIQUE
DANS LE BATIMENT ET SYSTEME D'ENERGIE HYBRIDE PHOTOVOLTAÏQUE
I.1. Introduction
L'électricité étant une source
d'énergie primordiale pour le bon déroulement des
activités industrielles. La défaillance de l'alimentation
électrique peut avoir des répercussions graves sur les biens et
les personnes (SUREAU, 2019).
Cette défaillance peut être un
événement initiateur pouvant conduire à des
phénomènes dangereux (par exemple emballement de réaction
suite à l'arrêt de l'agitateur dans un réacteur, perte de
la fonction de refroidissement sur des stockages de peroxydes...) ; ou elle
peut conduire à la perte d'une fonction de sécurité
lorsque la barrière est à émission et nécessite une
source d'énergie pour fonctionner, telle que l'arrêt d'un
ventilateur d'extraction.
Des systèmes de générateur de secours
fiables doivent être mis en place pour assurer la fourniture en
électricité pendant une durée définie en cas de
perte du réseau ou en cas de défaillance du réseau
électrique.
L'énergie étant l'un des facteurs
déterminants communs liés aux problèmes sociaux,
environnementaux et économiques, mais elle peut aussi contribuer
à leur solution. Parmi les secteurs où les études
pourraient être faites en vue de réduire la demande
énergétique, le secteur du bâtiment. (Mecheri, 2012)
L'efficacité énergétique constitue,
aujourd'hui avec les énergies renouvelables, une nouvelle
révolution dans le secteur énergétique de par
l'évolution technologique qui assure une corrélation entre ces
deux composantes. Elle devrait être intégrée et prise en
considération dans les décisions d'investissement et de choix
technologique dans l'ensemble des secteurs clés et gros consommateurs
d'énergie, notamment le bâtiment (BEEM, 2016).
Nous allons présenter et exposer dans ce chapitre
l'impact de l'efficacité énergétique dans le
bâtiment, les différentes caractéristiques du
système d'énergie hybride et de faire une étude sur le
contexte énergétique dans la ville de Kinshasa
I.2. Efficacité énergétique dans le
bâtiment
L'efficacité énergétique intervient
à tous les niveaux d'un bâtiment, de l'implantation au choix du
matériau. Toutes ces solutions ont pour but d'avoir un bâtiment le
plus cohérent, le plus possible d'un point de vue
énergétique, ce qui permet des consommations d'énergie
beaucoup moins élevées sans altérer le confort des
usagers
Selon La Fédération des Industries Electriques,
Electroniques et de Communication, l'efficacité
énergétique peut se définir comme le rapport entre le
service délivré au sens large (performance, produit,
énergie, confort, service) et l'énergie qui y a été
consacrée (FIEEC, 2011).
En d'autre terme l'efficacité énergétique
d'un bâtiment est sa propension à gérer sa propre
énergie, à optimiser les flux, à en produire pour la
renouveler, à la mesurer, la répartir, l'optimiser. Un
bâtiment justifiant d'une bonne efficacité
énergétique est un bâtiment qui vise l'équilibre
entre production et consommation d'énergie (FIEEC, 2011).
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La nouvelle situation énergétique a
stimulé le secteur économique de la construction pour
l'amélioration des caractéristiques énergétiques
des bâtiments, mettant en évidence l'existence de techniques
maîtrisées dans le domaine. La climatisation au sens large du
terme (chauffage, refroidissement et ventilation) a été
identifiée comme le premier poste de consommation
énergétique du bâtiment et guide l'ensemble des politiques
énergétiques actuelles. Les directives 2002/91/CE14 et
2010/31/UE13 relatives à la performance
énergétique des bâtiments définissent ainsi le
bâtiment comme « une construction dotée d'un toit et de murs,
dans laquelle de l'énergie est utilisée pour réguler le
climat intérieur ». L'utilisation de l'énergie dans le
bâtiment ne se limite pourtant pas qu'à la régulation du
climat intérieur. Le bâtiment consomme mais génère
aussi des consommations. Il est essentiel de distinguer la consommation
énergétique liée à la production du service
immobilier (fonctionnement des bâtiments) de celle induite par le
fonctionnement d'équipements mobiliers (distribution
énergétique assurée par le bâtiment), ces deux
formes d'utilisation concourant à satisfaire, de manière
interactive, les besoins de l'activité humaine au sein du
bâtiment.
I.2.1. Les étapes d'amélioration de
l'efficacité énergétique
Un projet d'amélioration de l'efficacité
énergétique d'un bâtiment comporte plusieurs étapes
qui vont, à travers des actions cohérentes, permettre des gains
énergétiques en agissant sur différents paramètres
humains et matériels (ACTIS, 2012).
L'approche conceptuelle d'amélioration de
l'efficacité énergétique est identique pour les secteurs
résidentiel et tertiaire. En revanche la mise en pratique sur le terrain
sera différente en raison des divergences liées aux :
? Aspects techniques
? Matériels à mettre en oeuvre
? Coûts d'exploitation et de maintenance
? Méthodes de financement
? Temps de retour sur investissement
I.2.2. Les leviers d'action d'efficacité
énergétique I.2.2.1. L'utilisation de produits
performants
Pour réduire les consommations d'énergie, il est
indispensable de choisir des équipements possédant le meilleur
rendement énergétique possible, c'est-à-dire le meilleur
rapport entre l'énergie consommée et le service rendu.
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