A propos

 

Club Automatique et Automatisation Industrielle
 
Organisation : V. Boutin (Schneider Electric), H. Guéguen (Supélec), M. Jandon (CSTB)
 
Les bâtiments sont responsables de plus de 40% des consommations énergétiques européennes. Dans une société de plus en plus sensible aux économies d’énergie et aux réductions d’émission de gaz à effets de serre (CO2 en particulier), ils apparaissent comme un formidable gisement d’efficacité énergétique et des objectifs sont clairement posés : déployer des bâtiments et îlots à énergie positive et bilan carbone minimum d’ici à l’horizon 2050 pour être cohérent avec l’objectif « facteur 4 »[1].  De plus, la part de l’électricité dans l’énergie consommée est de plus en plus importante et le bâtiment apparait comme un acteur fondamental du concept de smart-grid, d’une part par les possibilités de pilotage de charges qu’il offre, et d’autre part, par ses capacités propres de production. Enfin il apparaît comme l’interface principale entre le véhicule électrique et les réseaux d’énergie. Le monde du bâtiment est donc au cœur de la révolution énergétique actuelle.
Pour atteindre les objectifs fixés pour l’exploitation du bâtiment tout au long de sa vie, il sera nécessaire de faire coopérer un ensemble de solutions : amélioration de l’enveloppe pour diminuer les besoins en chauffage ou en refroidissement, amélioration de la performance «intrinsèque» des équipements de confort ou d’usage, amélioration de l’utilisation des équipements consommateurs d’énergie, intégration de la production locale de l’énergie grâce aux énergies renouvelables, gestion du stockage, … De plus, puisque 1% du parc seulement est renouvelé chaque année, les solutions doivent permettre d’adresser le parc existant qui représente l’essentiel des dépenses énergétiques. Il faut donc proposer à chaque bâtiment le bouquet de solutions optimal compte tenu des spécificités de chaque bâtiment et des niveaux d’investissement et de travaux accessibles.
Le bâtiment devient actif pour améliorer son efficience énergétique, pour s’insérer dans le smart-grid, pour coopérer dans des éco-quartiers… Une des tendances majeures est donc de le rendre « intelligent », pour piloter de façon optimisée les équipements et éliminer toutes les consommations inutiles, pour mesurer systématiquement les performances, pour détecter les dérives de performance et permettre le maintien des performances dans le temps. Ceci est basé sur le développement d’automatismes et de leur intégration dans un système de contrôle-commande global du bâtiment se basant sur les technologies de l’information et de la communication et des algorithmes avancés de commande et d’optimisation.
Lors de cette journée, des exposés introductifs et prospectifs ainsi que des moments de discussions permettront de poser la problématique générale posée au monde du contrôle-commande du bâtiment par les défis énergétiques actuels et de resituer les présentations de travaux de recherche. Celles-ci seront regroupées autour des thèmes du contrôle de la consommation en fonction de la disponibilté énergétique et des apports du contrôle-commande à l’efficacité énergétique et au confort des bâtiments.
 

Programme
 
9h00 – 9h30 - Accueil
 
9h30 – 10h15 - La révolution énergétique des bâtiments : un champ de recherche pour les automatismes,
Véronique Boutin (Schneider-Electric), Mireille Jandon (CSTB), Hervé Guéguen (Supélec)
10h15 – 10h45 - Smart-grid et Enérgies renouvelables : de nouveaux enjeux pour les bâtiments,
Stéphane Ploix, Mireille Jacomino (Grenoble Institute of Technology, Laboratoire G-Scop)
10h45 – 11h15 - Gestion des capacités de production électrique et de stockage d’un bâtiment équipé de panneaux Photo Voltaïque,
Bruno François, Di Lu (Equipe Réseaux Electriques, L2EP, Ecole Centrale de Lille)
11h15 – 11h45 – Commande optimale sous contraintes d'état et de commande, un outil pour le dimensionnement,
Paul Malisani (EDF)
11h45 – 12h00 - Discussion sur le contrôle de la consommation énergétique guidé par la production
 
12h00 – 13h45 - Repas
 
13h45 – 14h15 - Commande prédictive : pilotage optimisé des équipements de confort d’une zone,
Yacine Lamoudi (Schneider Electric, Gipsa-Lab), Mazem Alamir (Gipsa-Lab), Patrick Béguery (Schneider Electric)
14h15 – 14h45 - Commande multi-agents – application au contrôle d’un bâtiment
E. Mendes (Grenoble INP), J.P. Jamont, M. Occello (Grenoble 2 (UPMF)
14h45 – 15h15 - Améliorations des gestionnaires d’énergie
Atef Denguir, (LGI2P EMA – LIRMM UM2)
 
15h15 – 15h45 - Pause
 
15h45 – 16h15 - Vers une commande sans modèle des serres,
Michel Fliess (LIX -CNRS, UMR 7161-), Cédric Join (INRIA/Non-A & CRAN -CNRS, UMR 7039-), Samer Riachy (INRIA/Non-A & ECS-Lab, EA-3649, ENSEA)
16h15 – 16h45 - Contrôle coopératif des actionneurs de confort optique pour la régulation de l’ambiance lumineuse dans une pièce, 
Etienne Arnal, Pierrick Der Arslanian (Sherpa-Engineering), Cédric Anthierens (Institut des Sciences du Mouvement), Eric Bideaux (Laboratoire AMPERE UMR 5005)
 
16h45 – 17h00 - Discussion sur le contrôle pour l’efficacité énergétique et le confort
 

Résumé des exposés

Smart-grid et Enérgies renouvelables : de nouveaux enjeux pour les bâtiments

“Smart Grid and Renewable Energy: a new role for homes and offices but also new issues for research”
Stéphane PLOIX, Mireille JACOMINO
Grenoble Institute of Technology
Laboratoire G-Scop
 
Les besoins de coopération entre producteurs et consommateurs d’énergie pour assurer l’équilibre des réseaux demandent d’intégrer à chaque bâtiment des gestionnaires d’énergie qui fassent également le lien avec les habitants. Les spécificités de la mission et du cadre d’utilisation de ce gestionnaire ouvrent de nouveaux champs de recherche parmi lesquels, on peut citer le calcul prédictif de l’utilisation des charges, les mécanismes d’apprentissage et de découverte des charges, la prédiction adaptée des éléments de contexte (météo, comportement des occupants), l’optimisation des consommations ainsi que de nouvelles interfaces homme-machine intuitives permettant l’expression des intentions des occupants. L'enjeu de ces recherches est de proposer un gestionnaire qui soit à la fois facile d'accès pour l'usager (simple a configurer et renseigner) et pertinent dans ses solutions de gestion d'énergie.
 
Gestion des capacités de production électrique et de stockage d’un bâtiment équipé de panneaux PV
Bruno FRANCOIS, Di LU
Equipe Réseaux Electriques, L2EP, Ecole Centrale de Lille
 
Les systèmes actuels de suivi et de gestion d’énergie permettent de suivre la consommation et dans une certaine mesure de l’adapter en fonction du prix. L’intégration de capacités de production PV et de stockage conduit à étendre les fonctions de ces gestionnaires. A partir d’une modélisation graphique uniformisée incluant la modélisation instantanée, moyenne et en puissance, il est possible de faire apparaître les diverses stratégies de contrôle physiquement réalisables et d’en tirer une commande hiérarchique incluant les boucles de contrôle, la gestion des flux de puissance et la gestion des différents modes de marche selon l’état des unités de stockage et la disponibilité du PV. Cette approche est illustrée par des relevés expérimentaux associés à un prototype réalisé sur un quartier résidentiel.
 
Commande optimale sous contraintes d'état et de commande, un outil pour le dimensionnement
Paul MALISANI, EDF
 
L’objectif de cette intervention est de présenter une méthode de commande optimale sous contraintes d’état et de commande pour les systèmes non-linéaires. Cette méthode repose sur la généralisation des méthodes d’optimisation par points intérieurs en dimension finie à un problème en dimension infinie. Ces algorithmes sont ensuite utilisés pour des problèmes de gestion de l’énergie dans le bâtiment résidentiel.
 
Commande prédictive : pilotage optimisé des équipements de confort d’une zone
Yacine LAMOUDI, Schneider Electric, Gipsa-Lab
Mazem ALAMIR, Gipsa-Lab
Patrick BEGUERY, Schneider Electric
 
Nous adressons ici le problème de la minimisation de la consommation énergétique d'une zone dans un bâtiment  par l'application d'une loi de  commande prédictive multivariable  non-linéaire (NMPC).  La loi commande vise à minimiser un critère énergétique déterminé  sous réserve de respect des contraintes de confort liées à la présence des occupants  dans la zone. Le critère de confort regroupe à la fois le confort thermique, le confort visuel ainsi que la qualité de l'air. De plus, nous considérons la commande de tous les actionneurs disponibles au niveau d'une zone (chauffage, ventilation, éclairage, volets roulants) en vue d'exploiter judicieusement les divers couplages existants entre les phénomènes physiques mis en jeu.  Des résultats de simulations attestant de la pertinence de l'approche seront proposés.
 
Commande multi-agents – application au contrôle d’un bâtiment
E. MENDES, Grenoble INP,
J.P. JAMONT, Grenoble 2,
M. OCCELLO, Grenoble 2,
Laboratoire de Conception et d'Intégration des Systèmes (LCIS)
Grenoble INP – Grenoble 2 (UPMF)
 
Les systèmes multi-agents visent à résoudre des problèmes complexes en utilisant l’intelligence collective, c'est-à-dire produite par l’interaction d’individus. Beaucoup d’applications à contrôler dans le bâtiment comportent des dispositifs distribués,  hétérogènes et communiquants, ayant leur propre loi de commande et leur propre comportement. Le challenge est ici d’intégrer et de coordonner ces dispositifs afin d’obtenir un comportement global optimisé sans passer par une modélisation globale du système. L’approche proposée repose sur l’utilisation conjointe d’outils de l’automatique et de systèmes multi-agents issus de l’intelligence artificielle distribuée (IAD) ; cela permet notamment d’adapter « naturellement » les stratégies de commande aux évolutions de contextes (météo, pannes, demandes utilisateurs). Un exemple d’utilisation de l’approche système multi-agents (méthode de développement DIAMOND et la plateforme multi-agent MASH) appliquée à un bâtiment de référence sera présenté.
 
Améliorations des gestionnaires d’énergie
“Improvement of energy management system”
Afef DENGUIR, LGI2P EMA – LIRMM UM2
 
Afin d’améliorer la performance des gestionnaires d’énergie, un cadre générique pour l’optimisation est proposé. Il consiste à considérer deux modèles le premier correspondant au comportement du bâtiment et le deuxième à la perception subjective de l'amélioration par l’occupant. Afin de faciliter l’optimisation, le modèle complexe du système est découpé en un ensemble de sous-modèles simples et inversibles associés aux différents modes du système. Ces sous-modèles sont élaborés simplement grâce à des techniques d’identification et d’apprentissage et permettent d’identifier les actions les plus pertinentes en fonction des contraintes physiques et comportementales du système.
 
Vers une commande sans modèle des serres 
Michel FLIESS, LIX (CNRS, UMR 7161),
Cédric JOIN, INRIA/Non-A & CRAN (CNRS, UMR 7039),
Samer RIACHY, INRIA/Non-A & ECS-Lab, EA-3649, ENSEA
 
La commande sans modèle peut fournir une régulation facile à mettre en œuvre en minimisant les réglages et assurant un contrôle d’une excellente robustesse vis-à-vis des variations paramétriques. Cette approche a été appliquée à la commande des serres dont le contrôle permet d’assurer les conditions idéales au développement des cultures.
 
Contrôle coopératif des actionneurs de confort optique pour la régulation de l’ambiance lumineuse dans une pièce.
Etienne ARNAL, Sherpa-Engineering
Pierrick DER ARSLANIAN, Sherpa-Engineering
Cédric ANTHIERENS, Institut des Sciences du Mouvement
Eric BIDEAUX, Laboratoire AMPERE UMR 5005
 
Pour piloter une ambiance lumineuse, il faut la définir avec des critères optiques simples mais représentatifs. Une première approche, basée sur la quantité de lumière et la distribution des sources lumineuses dans la pièce, est rendue possible grâce à des modèles mathématiques simples s’appuyant sur une mesure de l’éclairement extérieur. Un prototype de contrôleur d’ambiance lumineuse basé sur ces critères sera présenté. Il permet d’optimiser la coopération de multiples sources lumineuses ainsi que leur consommation.

 

 

[1] Rappelons que ce dernier vise à diviser par quatre les émissions françaises de gaz à effet de serre à l’horizon 2050 par rapport à leur niveau de 1990

 

 

Sponsors et organisateurs

Documents

XLS
1 - V Boutin H Gueguen:La révolution énergétique des bâtiments : un champ de recherche pour les automatismes.pdf
2- S Ploix: smart grid et énergies renouvelables de nouveaux enjeux pour le bâtiment.pdf
3 - B Francois: Gestion des capacités de production électrique et de stockage.pdf
4 - P Malisani: Commande optimale sous contraintes d’état et de commande, un outil pour le dimensionnement.pdf
5 - Y lamoudi: Model Predictive Control for Building Energy Management.pdf
6 - JP Jamont E Mendes: Commande multi-agents – Application au contrôle d’un bâtiment.pdf
7 - A. Denguir: Recommandation et aide à la décision multicritère pour l’efficacité énergétique.pdf
9 - E. ARNAL: Contrôle coopératif des actionneurs pour la régulation de l’ambiance lumineuse

Lieu

Gif sur Yvette, Supelec -

Plateau du Moulon
3, rue Joliot-Curie
91192 Gif-sur-Yvette cedex
Tél: + 33 [0]1 69 85 12 12