Optimisation de nouvelles typologies de réseaux DC dans les bâtiments à partir de critères technico-économiques et environnementaux

Dans un contexte de crise environnementale et de dépassement des limites planétaires, il est nécessaire de modifier nos modes de vie actuels. Ce changement doit s’opérer à différentes échelles et dans de nombreux secteurs d’activité afin de réduire notre impact environnemental global. Parce qu’elle est au centre de nos vies modernes, que sa production et sa consommation sont aujourd’hui très émettrices en gaz à effet de serre, l’Energie est un secteur clé dans le cadre d’une transition socio-écologique. Sa défossilisation intervient à travers notamment une électrification des usages. Mais cela n’est pas suffisant, il faut également réduire notre consommation. Or, actuellement, le poste de consommation énergétique le plus important en France est le bâtiment. Les pistes d’amélioration de l’efficacité des bâtiments sont multiples. Nous nous intéressons dans cette thèse à leur distribution électrique, afin de revoir les règles de dimensionnement de ces réseaux. En effet, l’émergence de la production décentralisée et de l’autoconsommation modifie le rôle des réseaux. De plus, les charges électriques ont également évolué avec l’avènement de l’électronique de puissance. Face à ces modifications, de nouveaux réseaux comprenant une distribution en courant continu commencent à être étudiés et évalués. Ils ont pour avantage de diminuer le nombre d’étages de conversion dans le réseau et donc les chutes de tension et pertes ohmiques. Ils pourraient également réduire leur impact environnemental en diminuant les sections des câbles électriques et le nombre de convertisseurs utilisés. Cependant, les bénéfices de tels réseaux n’ont pas encore été réellement chiffrés.Dans ces travaux, nous souhaitons donc mettre en place une méthode d’optimisation des réseaux électriques des bâtiments. Afin de tenir compte des enjeux sociétaux actuels, en plus des critères technico-économiques classiques, nous évaluerons également l’impact environnemental des installations électriques étudiées afin de le minimiser. Ainsi nous proposons une méthodologie d’optimisation multicritères de topologies de réseaux électriques pour des réseaux comprenant plusieurs convertisseurs et pouvant être en courant continu, alternatif ou mixte. Cette optimisation se base sur l’algorithme d’optimisation génétique NSGA-II ainsi que sur une analyse de répartition des flux de puissance utilisant la méthode Backward and Forward Sweep. Des modèles de convertisseurs sont également intégrés à cette méthode. Les travaux ont été illustrés sur un cas simple de maison individuelle. Enfin, afin de valider les topologies obtenues, nous réalisons une analyse temporelle sur la durée vie de l’installation électrique de certains de ces réseaux. Cela nous permet d’obtenir des indicateurs de performance énergétique et de s’assurer de la qualité de l’énergie distribuée aux charges.