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Estimer le potentiel des énergies renouvelables en Suisse grâce au Big Data
Le projet «HyEnergy» avait pour objectif d'étudier le potentiel des systèmes hybrides d'énergies renouvelables, c'est à dire des systèmes qui combinent deux types de production d'énergie sous forme de chaleur ou d'électricité.
Avec une part de 40 %, le chauffage et le refroidissement des bâtiments représentent une fraction significative de la demande d'énergie en Suisse et sont également responsables d’environ un tiers des émissions de CO2.
L'énergie géothermique de faible profondeur fait appel à des pompes à chaleur. Actuellement, il y en a plus de 100'000 en Suisse, parmi les 350'000 pompes à chaleur de manière globale. Leur développement est très important. Nous sommes un des pays où, par habitant, le nombre est le plus élevé : à terme, l'ensemble de ces pompes à chaleur doit atteindre 1'500'000 unités en 2050 dans l’optique de la transition énergétique voulue par le Conseil fédéral.
Quel était l’objectif du projet «HyEnergy»?
Le projet «HyEnergy» avait pour objectif d'étudier le potentiel des systèmes hybrides d'énergies renouvelables, c'est à dire des systèmes qui combinent deux types de production d'énergie sous forme de chaleur ou d'électricité. Les énergies renouvelables sont des sources qui sont intermittentes. L’objectif est de compléter la production d'énergie électrique solaire photovoltaïque journalière par une production d'énergie nocturne ou hivernale à partir de l'énergie éolienne. Voilà un système hybride qui permettrait de couvrir la demande de nuit comme de jour, d'été comme d'hiver.
Comment avez-vous procédé?
Pour évaluer le potentiel énergétique renouvelable à l'échelle nationale, nous avons développé un outil qui combine plusieurs méthodes : ce qu'on appelle le Big Data mining, mais également des méthodes statistiques avancées, l'apprentissage automatique, et également des modèles analytiques et géospatiaux de pointe qui ont permis de calculer de façon très détaillée notre potentiel.
Les données utilisées contiennent plusieurs informations. Certaines informations portent sur les ressources naturelles, sur l'environnement bâti et également sur les technologies utilisées dans les énergies renouvelables. Nous avons aussi évalué les incertitudes liées à l'approvisionnement énergétique potentiel. C'est particulièrement important pour les ressources solaire et éolienne, étant donné leur nature variable : il y a également une variabilité pendant la journée et au cours des mois.
Quels résultats majeurs ont été obtenus?
Dans notre recherche, nous avons déterminé pour la première fois la quantité d'énergie maximale qui peut être extraite à partir des pompes à chaleur géothermiques installées à grande échelle.
A l'échelle nationale, nous avons mis en évidence le fait que les pompes à chaleur géothermiques, utilisées exclusivement pour le chauffage des bâtiments, peuvent couvrir entre 30 et 70 % des futurs besoins des bâtiments, en fonction des différentes législations cantonales.
Pourquoi est-il important de s’intéresser à ces systèmes énergétiques hybrides?
Si on la considère comme un système énergétique hybride, la géothermie de surface est très importante parce qu'elle est liée à d'autres formes d'énergie renouvelables. Les pompes à chaleur ont, par exemple, besoin pour fonctionner d'un apport en électricité qui, normalement, est fourni par des panneaux solaires photovoltaïques installés sur la toiture. D'autre part, la géothermie est liée au solaire thermique, car l’on peut utiliser ce dernier pour régénérer l'énergie qui est extraite du sol. Grâce à la régénération saisonnière, nous avons déterminé que l'on peut augmenter le potentiel géothermique de surface de plus de 50 %.
Pourquoi est-il important de s’intéresser au niveau des quartiers?
En se concentrant sur les bâtiments, on peut rapprocher la production d'énergie de la demande, en utilisant, d’une part, les toits des bâtiments pour la production d'énergie solaire sous forme d'électricité et de chaleur, et des jardins et autres espaces autour pour des installations géothermiques, d’autre part. En combinant ces derniers, ces systèmes énergétiques hybrides représentent donc un grand potentiel pour la décarbonisation des bâtiments en Suisse.