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Partenariats et stratégie

Laboratoire commun avec EDF sur les bâtiments à haute efficacité énergétique

EDF et le Centre d'énergétique et de thermique de Lyon (CNRS/INSA de Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1) renouvellent leurs engagements dans le domaine de la recherche sur l’efficacité énergétique des bâtiments.

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Créé en 2005, ce laboratoire commun, qui rassemble des forces d’EDF et du Centre d'énergétique et de thermique de Lyon, développe des actions innovantes dans le domaine des économies d’énergie et de la réduction des émissions de gaz à effet de serre, tant pour ce qui concerne les constructions neuves que pour la rénovation des bâtiments. Il couvre les domaines d’études allant de l’intégration des énergies renouvelables à l’optimisation globale des besoins énergétiques et en particulier :

  • les systèmes solaires pour le chauffage, l’eau chaude et la climatisation,
  • les systèmes hybrides photovoltaïque-thermique produisant simultanément de la chaleur et de l’électricité,
  • le stockage thermique,
  • les solutions bioclimatiques.

En 2014 les partenaires ont officialisé leur troisième contrat pluriannuel sur cette thématique. 

Pendant ces huit années de collaboration, ce sont ainsi 16 thèses de doctorat qui ont permis d’approfondir des questions comme :

  • l’optimisation bioclimatique des bâtiments,
  • la recherche de solutions solaires originales (production électrique en complément d’un capteur thermique, conception d'enveloppes actives à base de photovoltaïque),
  • l’optimisation de champs de capteurs géothermiques pour les pompes à chaleur,
  • la mise au point de méthodes de diagnostics à partir de relevés de consommations électriques,
  • l'élaboration de méthodes logicielles plus rapides et économiques pour représenter les écoulements d’air autour d‘un bâtiment,
  • la recherche de solutions pour diminuer les coûts et fiabiliser les isolants sous vide à faible épaisseur.

Cette activité de recherche a également été complétée par la participation à de nombreux projets collaboratifs en partenariat avec d’autres laboratoires français ou internationaux, des industriels ou des centres techniques (20 projets en commun et environ 15 autres supportés seulement par l’un des deux partenaires du Bureau à haute efficacité énergétique (BHEE)).

Enfin, le laboratoire commun s’est impliqué dans le Groupe d’analyse prospective thématique « Bâtiment et ville durables » du Programme interdisciplinaire Énergie du CNRS : une démarche qui a d’ailleurs abouti en 2013 à des contributions dans un « Livre blanc sur les recherches en énergie des bâtiments » (ISBN 978-2-35671-051-2, Presse des Mines, 2013).

Les défis de ce nouveau contrat peuvent se décliner en trois axes :

  • Quelle est la place des solutions de stockage d’énergie (électrique ou thermique) dans un contexte de bâtiments maillés par un réseau électrique et devenant non seulement consommateurs mais également producteurs ?
  • Quelle place l’autoconsommation des énergies renouvelables produites localement peut-elle prendre ?
  • Quel rôle le bâtiment peut-il prendre dans une gestion énergétique optimisée à l’échelle d’un îlot urbain (ensemble de bâtiments, quartier, ville…) ?

En parallèle de ces défis techniques et scientifiques apparait de plus en plus la nécessité d’une approche beaucoup plus pluridisciplinaire : des matériaux aux comportements humains en passant par les problématiques urbaines ou climatiques. C’est pourquoi autour de ce Laboratoire Commun BHEE viennent se positionner d’autres dispositifs :

  • une chaire d’enseignement et de recherche « Habitats et innovations énergétiques » soutenue par EDF et l’INSA de Lyon,
  • un nouveau Laboratoire commun EDF/MATEIS sur les matériaux pour l’énergie dans le bâtiment,
  • un partenariat plus large sur l’efficacité énergétique incluant l’industrie et les aspects socio-économiques : ECLEER.

Le BHEE en chiffres :

La mise en place de ce laboratoire commun, BHEE, qui a précédé de quelques années l’intense affichage médiatique dont l’énergie dans le bâtiment est aujourd’hui l’objet, répondait au constat de l’importance de la place des bâtiments dans le paysage énergétique français et au souhait de conjuguer les compétences et les implications du Centre d'énergétique et de thermique de Lyon et de la Direction R&D d’EDF pour progresser ensemble dans la compréhension des mécanismes et des leviers de l’efficacité énergétique et enfin proposer des solutions innovantes en terme d’outils ou de solutions technologiques. La singularité de ce laboratoire commun réside dans la complémentarité des compétences entre un laboratoire de taille conséquente (100 personnes) en pointe sur l’énergétique des bâtiments et d’un centre de recherche industriel également de taille importante (130 personnes) et déjà ancré depuis plusieurs années dans la recherche d’optimum énergétique auprès de ses clients. Une telle association permet à EDF de rester à un excellent niveau scientifique et offre au laboratoire des champs d’application riches en intérêts scientifiques. Le BHEE, c’est un investissement commun à hauteur de l’équivalent de sept personnes par an de 2005 à 2009 puis de 14 personnes par an de 2009 à 2012.

Pourquoi EDF et le Centre d'énergétique et de thermique de Lyon sont en pointe dans ce domaine ?

EDF s’est très tôt intéressé aux solutions électriques efficaces avec une vision systémique et un raisonnement en coût global afin de rendre compétitives les solutions électriques et apporter un plus en terme de confort. Dorénavant à ce moteur s’ajoute des obligations : suivre les nouvelles réglementations, produire les CEE imposés par la loi, retrouver des optimum à l’échelle du réseau électrique qui prennent en compte les nouvelles formes décentralisées de production électrique. Le Centre d'énergétique et de thermique de Lyon trouve dans ce cadre un champ d’exploration scientifique qui lui permet de valoriser ses approches en terme de compréhension des phénomènes physiques de caractérisation de matériaux ou de systèmes plus complexes allant jusqu’à la représentation de la ville ou encore de l’optimisation de composants technologiques. Au-delà de cette vision systémique, incontournable sur ces thématiques, la mise en commun de moyens puissants de modélisation et d’expérimentation permet d’explorer et d’analyser des problèmes de grande taille (numériques ou réels) dans lesquels les transferts de chaleur et de masse sont couplés et pour lesquels les échelles de temps vont de quelques secondes (régulation) à plusieurs dizaines d’année.

Singularité de l’approche du BHEE :

L’originalité scientifique du BHEE est double : d’une part une approche de modélisation multi-échelle, d’autre part une approche orientée vers la production d’outils simplifiés autorisant des utilisations concrètes sur le terrain. Le bâtiment est constitué de multiples composants à fonction énergétique (isolation, ventilation, production de chaleur ou de froid, capteurs solaires…) qui évoluent dans un environnement physique complexe ce qui nécessite de recourir à une compréhension et une modélisation fine y compris à l’échelle microscopique du matériau ou des écoulements aérauliques. Ces composants constituent ensuite un bâtiment qui n’est pas la simple somme de ses constituants car il y a des interactions physiques entre ces composants. Enfin ce bâtiment est placé dans un environnement climatique, urbain, de réseaux énergétiques… qui interagit avec le bâtiment pas seulement en tant que contraintes de conception ou d’exploitation mais aussi en ressources potentielles voire en leviers de « solidarité énergétique ». La deuxième originalité est la contrepartie en termes d’outils : partir d’outils fins à usage très académique pour aller vers des outils simplifiés et calibrés pour être utilisable par la filière métier du bâtiment : conception, diagnostics, besoins énergétiques, coûts, conseils…

 
Contact :
Jean-Jacques Roux / Centre de Thermique de Lyon / T. +33 4 72 43 84 60 / jean-jacques.roux@insa-lyon.fr