Le secteur du bâtiment consomme aujourd’hui 47% de l’énergie produite et est responsable de 25% des émissions de gaz à effet de serre. Face aux changements climatiques qui en découlent, il est aujourd’hui plus que nécessaire de réduire les consommations d’énergie dans le bâtiment, tant au niveau du neuf que de l’existant, et de substituer aux énergies fossiles des énergies renouvelables. Pour cela, il faut moderniser les méthodes de conception et de rénovation des habitats en intégrant une démarche de Haute Qualité Environnementale. L’objectif à l’horizon 2050 est le bâtiment à énergie positive, c'est-à-dire un bâtiment pouvant être capable de produire au moins l’énergie dont il a besoin.
 

Un bâtiment peut déjà être un lieu de production décentralisée utilisant des sources de type éolienne, solaire, géothermique, etc. Pour favoriser leur implantation, de gros efforts sont concentrés sur le développement de nouvelles technologies visant à améliorer le rendement des sources existantes ou à en créer de nouvelles. On peut citer à titre d’exemples les travaux menés au CETHIL (Centre de Thermique de Lyon) et au CSTB de Grenoble (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) respectivement sur les sources, par le développement de panneaux solaires hybrides, et sur l’enveloppe extérieure, par utilisation de matériaux à changement de phases (thèses en cours). Ces développements sont certes nécessaires, mais ils doivent être associés à des études et expérimentations visant à optimiser la cohabitation de sources de natures différentes pour profiter pleinement de leurs potentiels. C'est-à-dire que leur exploitation doit se faire non seulement en fonction des besoins mais aussi en fonction de la disponibilité de l’énergie. L’utilisation de cette énergie doit donc se faire de manière plus rationnelle pour ne pas conduire à une approche archaïque du dimensionnement consistant à opter pour la surcapacité.
 

Bien entendu, cela suppose également une gestion des consommations en fonction de moyens de production disponibles. Cependant la consommation en énergie est fortement liée au mode de vie des habitants dont, malheureusement, le comportement peut être en complet désaccord avec une logique économique. La réduction des consommations passe donc par l’information des populations et par le développement d’habitat « intelligent ».
En effet, il n’est pas illusoire, compte tenu des avancées dans les domaines du contrôle commande et de l’intelligence artificielle, d’imaginer un système autonome capable de gérer les consommations d’un habitat en fonction de stratégies et de priorités définies par défaut (utilisation de décalage de services), et adaptables en fonction des utilisateurs. Il devra être également capable de gérer la production et répondre, autant que possible, à des pics ponctuels de consommation (accumulation-restitution). Cela suppose alors dans les habitats, une utilisation accrue de la domotique qui peut être vu comme un moyen de pilotage réparti visant à maîtriser différentes variables d’environnement et de service. La réalisation de cette « intelligence » nécessitera de formaliser un mécanisme de coopération entre les sources et les charges domestiques, coopération nécessaire dans le cas d’une production locale dont la capacité est limitée et variable dans le temps. Enfin, Il sera nécessaire d’opter pour une interface homme-machine suffisamment simple et conviviale pour que la complexité réelle du système reste masquée et ne représente pas un frein à son développement.
Nous sommes encore loin de cet habitat « intelligent », mais il est important de poser dès aujourd’hui les premières pierres pour satisfaire au plus tôt les impératifs environnementaux. Ce chantier doit débuter par un contrôle le plus efficace possible de la production en fonction des besoins et de la disponibilité des énergies.

En 2004, le CEGELY a débuté des travaux sur la modélisation des flux énergétiques dans un habitat. Un premier modèle numérique de consommation électrique a été réalisé. En collaboration avec le CETHIL, l’aspect thermique est en cours d’intégration pour obtenir un modèle complet des flux énergétiques, c'est-à-dire un outil de simulation complètement paramétrable (situation géographique, type et surface de l’habitation, nombre et habitudes des occupants, niveau de vie, appareillages…). En mars 2005 une rencontre baptisée « Journée Maison Autonome » a été organisé au CEGELY à laquelle ont participé le CETHIL et le CSTB. A l’issu de cette rencontre, le CEGELY s’est vu conforté dans son approche de gestion globale des énergies dans l’habitat, approche totalement partagée par EdF et par le LEG, fort de son expérience sur les réseaux multi-sources.

Compte tenu du nombre de problèmes ouverts, l’étendue du champ physique et l’ambition affichée par ce projet, il est nécessaire de faire coopérer les différents secteurs connexes à cette problématique des énergies renouvelables autour du bâtiment. Cela va du bâti et des modèles inhérents (CSTB, CETHIL, LOCIE), à l’énergie électrique, sa génération, son usage et sa gestion (LEG, CEGELY), à la conduite de procédés, l’approche multi agents, l’ordonnancement (LAG, LEIBNIZ), au solaire thermique et photovoltaïque, technologie et intégration (CEA, CETHIL et LOCIE), à la géothermie de surface (LOCIE) et aux aspects échanges thermiques (CIAT).


Mots clés : Energie renouvelable, Habitat Multi – Source, Commande, Modélisation, Optimisation, Intelligence Artificielle, Systèmes multi-agents