Vers Des Bâtiments « Nanoréseaux

**Vers des bâtiments « nanoréseaux » durables, intelligents et autonomes en énergie : une approche holistique et systémique d’optimisation multi-objectifs**: - Réf **ABG-131277** - Sujet de Thèse - 18/04/2025 - Financement public/privé - CESI/LINEACT - Lieu de travail- Brest - Bretagne - France - Intitulé du sujet- Vers des bâtiments « nanoréseaux » durables, intelligents et autonomes en énergie : une approche holistique et systémique d’optimisation multi-objectifs - Champs scientifiques- Sciences de l’ingénieur - Energie - Mots clés- Bâtiments à haute efficacité énergétique, Contrôleurs multi-objectifs, Nanoréseaux, Optimisation, Énergies renouvelables **Description du sujet**: **Résumé** L’autonomie énergétique des bâtiments est devenue un enjeu majeur, motivant de nombreux efforts de recherche et de développement, principalement dans la gestion de l’énergie, en particulier grâce aux ICT dans les bâtiments intelligents. Pour atteindre des bâtiments nanoréseaux durables, intelligents et autonomes en énergie, il est essentiel de mettre en oeuvre des contrôleurs multi-objectifs. Ces contrôleurs doivent prendre en compte divers facteurs, notamment les sources d’énergie renouvelable (eg. PV, géothermie, pile à combustible) et l’effacement des pics (eg. stockage), afin d’optimiser la consommation d’énergie et le confort via une approche holistique et systématique. **Contexte scientifique** L’objectif de neutralité carbone de la France à l’horizon 2050 vise à aligner le pays sur l’objectif de 1,5°C. Cet objectif est défini comme l’atteinte d’un équilibre entre les gaz à effet de serre (GES) émis chaque année et la quantité de GES absorbée par les "puits de carbone" sur le territoire national. Les bâtiments sont des éléments clés de la société car ils accueillent l’activité humaine, mais ils sont aussi un contributeur majeur à son empreinte environnementale [1]. La Bretagne est une région qui souffre de la précarité énergétique et qui est très dépendante des importations d’énergie : elle ne produit qu’environ 12 % de sa consommation. Face à cet enjeu crucial, la Région et d’autres partenaires (Etat, ADEME, RTE, ANAH) ont signé il y a 9 ans le Pacte électrique breton, qui vise à sécuriser l’approvisionnement en électricité de la Bretagne. Par ailleurs, la Bretagne dispose de réelles opportunités [2] : un potentiel important en termes d’économies d’énergie et de développement des énergies renouvelables, notamment marines, qui pourrait couvrir à court terme plus de 20 % de la consommation d’énergie de la région et 34 % de la consommation d’électricité à elle seule. La Bretagne souhaite se positionner comme l’une des grandes régions françaises sur le marché du bâtiment et des réseaux intelligents (e.g. projet Smile). L’état actuel de la gestion des bâtiments met en évidence la nécessité d’une transformation vers des bâtiments intelligents. Un compromis optimal est nécessaire entre le confort et les économies d’énergie en opérant une optimisation multi-objectifs des bâtiments [3]. Les systèmes traditionnels de gestion de l’énergie des bâtiments (BEMS) sont principalement utilisés comme outils d’automatisation et de plateforme de simulation pour des opérations d’optimisation simples. Cependant, ces contrôleurs conventionnels ne prennent pas en compte toute la dynamique des bâtiments, en particulier les facteurs d’occupation [4]. Leurs performances dépendent aussi fortement de la précision des modèles de simulation des bâtiments. Dans la littérature, trois types de modèles sont principalement utilisés : 1) les modèles à boîte blanche (basés sur la physique), 2) les modèles à boîte noire (basés sur les données) et 3) les modèles à boîte grise (hybrides) [5]. Les modèles de boîte noire et de boîte grise ont montré des résultats prometteurs avec de faibles coûts de calcul et une conception simple [6]. Les occupants du bâtiment sont des participants actifs du système, et leur interaction avec le bâtiment, comme le contrôle du CVC (chauffage, ventilation, climatisation), la charge des prises, l’éclairage, etc. influence de manière significative la performance globale des bâtiments [7]. En outre, l’intégration de sources d’énergie renouvelables dans les bâtiments afin de réduire leur dépendance vis-à-vis du réseau a une influence positive sur le développement durable. Cependant, cette intégration complique les défis d’optimisation pour les BEMS, rendant leur fonctionnement de plus en plus difficile. L’interaction traditionnelle entre les occupants et les bâtiments tend à être unidirectionnelle, avec une régulation manuelle par les occupants. Or, depuis quelques années le concept de bâtiment intelligent a évolué. Contrairement aux systèmes automatisés qui se contentent de réguler sur la base d’une surveillance, un système intelligent est basé sur plusieurs agents capables de communiquer entre eux, d’apprendre et d’agir de manière adaptative [8]. L’émergence de systèmes IoT rentables, associée à la disponibilité des don