Innovative & collaborative program led by

Le programme HOMES Objectifsrésultatsrecommandationss Innovative & collaborative program led by Le Hive 31 janvier 2013 Olivier Cottet HOMES programme Directeur marketing et filières Schneider-Electric + 33 6 8383 9451

Carte d’identité du Programme H.O.M.E.S. 13 partenaires - 7cooperateurs 4 ans – 09/2008 > 09/2012 26 projets – 120 équivalent chercheurs 88 M€ - soutenu par OSEO Labos : Technologies : Usages : “Doter chaque bâtiment de solutions d’Efficacité énergétique active pour atteindre sa meilleure performance énergétique” 4 domaines de recherche : - A quoi sert l’énergie ? - Comment réduire pertes & gaspillages? - Comment l’ information impacte les comportements ? - Quels outils pour les professionnels ? Europe Neuf et existant Résidentiel et non résidentile

agenda • Performance énergétique des bâtiments • Contrôle actif • Smart grid ready • Mesure et monitoring • Outils pour la filière • Recommandations

Quantification de la performance énergétique Indicateurs énergétique : endogénes kWh énergie finale (site) € (par grille temporelle) exogénes kg CO2 (par grille temporelle) kWh ep (source)(par grille temporelle) Services énergétiques °C lux PMV MTBF activité PUE … Services aux occupants Confort Physique Temperature Lumière bruit qualité d’air Accessibilité Confort psychologioque sureté sécurité Protection Esthétique Ergonomie Activité efficace Disponibilité Flexibilité Communication Productivité Connectivité Energie délivrée + Energie renouvelable utilisée localement Elec Gaz Fuel … Indicateur de la performance SAEI : Site Actual Energy Index kWh/m²/a kWh energie finale tous usages m² le plus facile à mesurer

Variables influençant l’energy index(SAEI) Services énergétiques Parties prenantes propriétaire Facility M. Chef etblt Occupant SAEI = Site Actual energy index

L’approchesystémique de l’énergiemontretroissous-systèmes (quasiment) indépendants. Energies kWh/m²/a € Eq CO² EqkWhep Services énergétiques Système de mise à disposition par vecteur Système d’usage par local Tuyaux Gaines Fils Elec Gaz fuel OCCUPANT Confort physique Confort psychologique Activité efficace Apports gratuits Système constructif Meteo

Les solutions d’efficacité énergétique • Qualité intrinsèque du bâti (BIQ) • Isolation << • Etanchéité à l’air < (0,2ACH) • Facteur solaire << • Inertie ? • Choix des équipements techniques • Production < rendement • Distribution > pertes • Consommation < performance • L’Efficacité Energétique Active • L’optimisation > gaspillages • Mesure et Information <conscience

Les stratégies HOMES d’efficacité énergétique ACTIVE D’abord réduire les besoins énergétiques dans chaque localen prenant en compte confort et activité Ensuite optimiser l’approvisionnement énergétique dans chaque vecteurpour servir ces besoins Agir Améliorer les performances de génération et de distribution, Optimiser par le contrôle multi-applicatif Adapter à la présence et au type d’activité Prendre en compte les apports gratuits Gérer les sources d’énergie sous contraintes du réseau (smart Grid) Mesurer Impliquer les personnes pour chaque profil : sensibilisation, amélioration, maintenance dans le temps Informer Energy Manager Occupant Propriétaire Maintenance

Cool DHW Heat Light OUE Les 3 familles de solution ont des potentiels de gain équivalents • Analyse statistiques des 230M de bat: • Par pays (27) • Par secteur d’activité (12) • Par taille (10) • Collecte de données : • Nb et surface des bâtiments • Evolution dans le temps • Consommation par énergie • Poids énergétique par application • Simulation des 3 familles de solutions • Bati performant : 45% • Equipements performants : 40% • Contrôle actif et monitoring : 55%

Les familles de solutions par secteur Bâtiment résidentiel Bâtiment tertiaire Bâtiment industriel Qualité de l’enveloppe Performance des équipements Contrôle actif

Le contrôle actif est complémentaire des autres solutions • L’amélioration de l’enveloppe , quel que soit le contrôle , fait progresser la performance • Quelle que soit la qualité de l’enveloppe, le potentiel de gain du contrôle actif est du même ordre de grandeur • Avec contrôle actif , l’amélioration d’une enveloppe « performante » n’apporte que très peu de gain. Qualité de l’enveloppe 1980 RT2005 RT2012

Solution HOMES: Stratégies de contrôle D’abord réduire les besoins énergétiques dans chaquelocal en prenant en compte confort et activité • Principes du « room control » • « Le bâtiment n’est pas (seulement) intelligent, il est (surtout) obéissant »: l’occupant définit son environnement perçu quand il entre, … …mais le geste est simple, … et il reçoit en retour la mesure des conséquences de ces actes. • Principes de l’ « Energy control » • La production et distribution dépend de la somme des besoins exprimés par les zones pour chaque vecteur. • Les sources d’ énergie sont gérées pour optimiser un indicateur ( souvent CO2, quelquefois €) • L’Energy control peut fonctionner sous contraintes de « smart grid » (contribution au marché de capacité par sobriété énergétique, surconsommation d’anticipation , ou sous consommation de délestage. Optimiser par le contrôle multi-applicatif Prendre en compte les apports gratuits Adapter à la présence et au type d’activité Ensuite optimiser l’approvisionnement énergétique dans chaque vecteur pour servir ces besoins Améliorer les performances de génération et de distribution, Gérer les sources d’énergie sous contrainte du réseau (smart Grid)

Architectures: le cœur est un écosystème de « room contrôle »… Lien amont outil Effecteurs Confort Occupation IHB *RCT = Remote Commissionning Tool

…qui change la vision des systèmes de controle des bâtiments…. Demain Controle multiapplicatif de zone Hier Applications indépendantes Aujourd’hui Top Intégration RENEWABLES Connectivity EXTERIORS FIRE FIRE IP TECHNOLOGIES CEO OFFICE IP TECHNOLOGIES VIDEO SECURITY MEETING ROOM VIDEO SECURITY ACCESS ENTRANCE HALL ACCESS ENERGY OPEN SPACE ENERGY 24/7 MONITORING RESTAURANT 24/7 MONITORING LIGHTING AMPHITHEATER LIGHTING LIFTS CORRIDOR IT HVAC IT ROOM HVAC ARCHIVES POWER KITCHEN DUCTS VECTOR POWER VECTOR PIPES VECTOR Upper level

…pour être intégré dans un schéma global de poupées russes. R P D • Au niveau LOCAL • Consommateurs : les équipements applicatifs • Room control : Réduire les besoins dans les locaux en prenant en compte confort et conditions d’activité • Au niveau BATIMENT: 3 “microgrids” • Consommateurs: les différents locaux • Energy control : Optimise l’approvisionnment énergétique sur les 3 vecteurs • et gère les sources d”’énergie • Au niveau CAMPUS, BLOCK, QUARTIER, VILLE (smart block – smart cities) • Consommateurs: les différents bâtiments et sites • Technical aggregation control : Mutualisation de la production ( exemple du réseau de chaleur), transport, Renouvelable, Réseaux de fluides, • Agrégation des besoins et des capacités • Au niveau réseau régional ou national (smart GRID) • Consommateurs: sites, villes, territoires • Grid control : Gère les protection, stabilité et disponibilité de la grille • Fournit production en fonction de la consommation • Gère l’équilibre par sollicitations de délestage ou production de “Negawatt” • Chaque niveau jouant son rôle pour intégrer • Les ambitions en injection de renouvelable • Et le véhicule électrique et ses interactions à la maison , au travail et son impact sur les réseaux S R P D S R P D S P : Production R : Renewables S : Storage D : Distribution

Le gain est d’autant plus important que l’on peut piloter finement les locaux du bâtiment.

Relation entre cout d’investissement de contrôle actif et potentiel de gain Gain potentiel sur SAEI en % En énergie finale tous usages 50% 20% 0 20€ 50€ Investissement en €/m²

5 sites pilotes très divers pour évaluer les solutions HOMES. • 5 exemples représentatifs de la diversité Européenne • Equipement techniques : 2 pompes à chaleur, 2 chaudières gaz, 1 tout électrique • Secteurs: bureau 2 hôtels, Ecole Résidentiel • taille: De 500 m² à 3 000 m² • Age: 1890, 1970, 1990, 2008, 2010 • Climats: Méditerranéen, Océanique, Continental, Montagnard Méthodologie • Implémentation du plan d’instrumentation de la performance énergétique effective des sites (SAEI). • Acquisition, stockage de tous les indicateurs de la performance énergétique. • Création des 5 simulateurs des sites pilotes ( intégrant les mesures réelles) • Test par simulation des fonctions de contrôle définies par le programme. • Evaluation des gains obtenus sur tous les indicateurs ecole 1990 in Montbonnot Office 2007 près de Chambery hotel 1* 1970 in Carcassonne Residential 2010 à Vaux-sur-Seine HQE, THPE ENR hotel 3* 1890 à Nice

«Réduire la demande dans chaque local » sur les sites pilotes - 30 % Hotel elec 1970 - 37 % Hotel Nice 1890 - 25 % - 36 % - 56 % Résidentiel collectif 2010 Ecole 1990 Bureau 2007

Utilisation des mesures – Identification/DiagnosticAnalyse de la courbe  de nouvelles informations Identification du nombre de personnes Concentration de CO2 en fonction du temps détection d’ouverture Concentration CO2 (ppm) Concentration CO2 (ppm) Identification de l’infiltration Temps (1pt /10min) Courbe de CO2 : une journée dans une salle de classe

2. “Efficient Home” Résidentiel Industry Building Datacenter Industriel & Tertiaire Distribution Transmission Centrales D’Energie Renouvelable Generation décentralisée & Power Back up Du réseau électrique à la grille astucieuse Equilibre Production / Consommation 3 Géneration centralisée Véhicule électrique et stockage 2 1. “smart factory” 1. “smart building” 1. “smart cloud” Smart city ou smart district Flux énergie Flux énergie Flux énergie 1

Agir sur la consommation Demand Side Management (DSM) – gestion de la demande Demand Response ( DR) – gestion des charges Maitrise de la consommation (MDE) Dispatchable Non Dispatchable Eff. énergétique Active Sobriété énergétique Eff énergétique Passive Capacité/bidding urgence Tarification dynamique Contrôle et monitoring comportement Qualité investissement Gestion de charges Délestage selectif Gestion temporelle (TOU) Time of Use Occupancy control Econometre occupant Enveloppe Agrégation technique Black out Criticalpeakpricing Service and machine control Infrastructures Machines Prix en temps réel Virtual power plant (VPP) Stakeholderdashoards Grille de CO2 Pilotage d’un système énergétique sur sollicitation extérieure « Smart grid ready » Pilotage d’un système énergétique en fonction de son environnement « Smart … » home , building, district, city,

4 fonctionnalités de base pour être un « bâtiment smart grid ready » intelligent • Optimiser la « performance » énergétique du bâtiment en fonction d’un critère : kWh, et/ou ses équivalences €, CO2, primaire • Nécessite d’avoir les grilles temporelles de conversion. • Fournir à tout instant , les informations (P,T,H) des briques de contributions à un marché de capacité ( agrégation technique) • Nécessite de prédire les consommations et les usages, • et les flexibilités sur cette prédiction • Exécuter une demande de délestage quantifiée ( P,T) • Nécessite de connaitre les usages pour minimiser les impacts. • Exécuter une demande de brique d’énergie ( P,T,H) • Anticiper, déstocker, stocker, négocier les services avec pour contrainte de minimiser les impacts négatifs perçus par les bénéficiaires des services, voire en maximisant les aspects positifs causant obéissant collaboratif

Impacts sur les spécifications techniques Aggrégateur Réseau Smart city mgr …. Grille • + • Smart building • communication • Prévisions de consommations • Flexibilités en production ou consommation • Réduire la demande par local • Optimiser les énergies par vecteur • Impliquer les acteurs par profil • les grilles temporelles (€, CO2) • Ordres de délestage • Effacements plannifiés

De la connaissance à la conscience,4 conditions pour des monitorings efficients • Measure • Find out 1 Information et pas donnée • Know 3 une motivation à réduire cet écart • Understand 2 Ecart par rapport à un désir 4 moyens et droits pour agir • Decide KPI : CO² € KWh conforts Propriétaire Gérant Occupant Locataire FM • Act

600 interviews in Europe Typologie des acteurs et leurs désirs/besoin d’information • Profil Propriétaire : responsabilité juridique et financière, investisseur. • 1 Identifier, mesurer, benchmarker, marquer la « green value » de son bâtiment • Valeur patrimoniale, valeur locative, valeur d’image, • 2 Identifier les investissements d’amélioration potentiels. • 3 Sélectionner les priorités. • Profil Gestionnaire: gère les couts d’exploitation( factures et salaires) et les conditions d’activités du site. • 1 Eviter les gaspillages: OU? QUAND? QUOI? • 2 Améliorer la performance: balance entre consommation et services énergétiques • 3 Corriger discordance entre promesse et réalité. • 4 Piloter les transactions d’énergie et les fournisseurs de services énergétiques • Profil Facility manager: Maintient, Répare, Exploite tout ou partie des systèmes techniques du site. • 1 Voir de loin que tout va bien • 2 Identifier les défaillances techniques et les solutions pour les corriger. • 3 Réduire les pertes, venant de dérive par rapport à un « fonctionnement » normal. • 4 Réduire les pertes, venant d’une inadaptation des systèmes à la flexibilité d’usage. • Profil Occupant: utilisateur des services du bâtiment dont les services énergétiques • 1 veut pouvoir adapter son environnement perçu à son activité • 2 doit recevoir en retour les conséquences énergétiques de ses choix

Pensez vous possible de réduire votre consommation?Réponse de dix gérants d’hôtels suivant la présentation Par application: centré sur les moyens techniques (0/10) Par local: centré sur les besoins d’usage (7/10)

Efficacité du monitoring occupant Conclusion : Une information instantanée, mesurant l’effet de l’action , au périmètre de l’action , au moment de l’action, sur le lieu de l’action. Exemple typique de l’économetrede la voiture Nota : Ces coefficients statistiques s’appliquent sur le périmètre de responsabilité énergétique des actions des occupants considérés

Croissance de 3 nouvelles compétences • En phase conception : • Ingénierie énergétique en AMO( Assistance à Maitrise d’ouvrage) et de +en+ en maitrise d’œuvre. « organisation opera » • En phase réalisation : • Amplification du métier d’intégrateur de système, pour la conception, la mise en œuvre et le commissioning des systèmes techniques. • En phase exploitation : • émergence des « services agregators » prestataires au service de l’exploitation. • Developpement des teleservices énergétiques • (utilities, PM, FM, build actors) • Vertical : (somme des 3 précédents): • le CPE,Contrat de Performance Energétique associant ingénierie, l’intégration de systèmes, l’agrégation de services BE intégrateur Intégrateur de solutions

Outils et méthodes filières Diagnostic technique Diagnostic d’usage Equipements de : Production Distribution Stockage Production renouvelable plan energie reseaux applications Confort Tranquillité Productivité Simulation: Calcul de performances Exploitation Ingénierie Mesures réelles Option D IPMVP Apports gratuits Simulation: Calcul de besoin Conception Moteur règlement. convention Qualité Bâti (BIQ) Meteo (température, vent, lumières)

Conclusions et perspectives sur l’efficacité énergétique active dans les bâtiments. • D’un point de vue économique, • peuvent économiser entre 20 et 60% de la facture globale d’un site. • Avec un retour entre 3 et 7 ans dans le tertiaire, entre 5 et 15ans dans le résidentiel • Complémentaire des autres solutions sur l’enveloppe et des équipements • D’un point de vue environnemental et sociétal • Appliqué au 230 millions de bâtiments européen, on efface 40% du poste bâtiment • Améliorant l’indépendance énergétique de l’Europe avec une soutenabilité économique forte. • Contribue au smart-grid et donc à la diminution de la pointe carbonée des réseaux et à l’introduction des productions décentralisées renouvelables. • Créerait environ 600 000 emplois directs en Europe • Evolution nécessaire des règlementations : dans le neuf… • L’architecture des réseaux techniques doit respecter la topologie • Equipements techniques pilotables dans chaque pièce • Mesurer la performance( voiture sans compteur de vitesse) • Contrôle actif d’aide à la conduite ( une norme existe EN15232 ) • …Et pour le parc existant : inciter et simplifier • Mesure globale tous usages en kWh final (SAEI) • Le meilleur benchmark d’un bâtiment est lui-même • Objectifs d’amélioration permanents pour un responsable de la performance.

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