Des chercheurs du Département de construction de l'Université Concordia, Le génie civil et environnemental a trouvé un moyen de réduire considérablement les émissions de carbone produites par les bâtiments résidentiels et non résidentiels, tout en réduisant les coûts.

Chauffage, refroidissement, et alimenter les hôpitaux, hôtels, mairies, les complexes d'appartements et autres grands bâtiments qui partagent des systèmes énergétiques intégrés constituent un problème de changement climatique complexe et potentiellement coûteux.

Ajoutez à cela les défis posés par le climat et la taille du Canada, en particulier dans le Grand Nord où les collectivités éloignées sont situées à des distances considérables du réseau électrique.

En 2014, Les maisons et les bâtiments canadiens ont contribué à près d'un cinquième des émissions totales de gaz à effet de serre du Canada.

« On a souvent l'impression de devoir choisir entre nos contraintes financières et l'utilisation de mesures plus économes en énergie, " dit Mohammad Sameti, un candidat au doctorat en génie du bâtiment à Concordia.

"Mais ce que notre méthode montre, c'est que nous pouvons intégrer efficacement un système donné pour affecter positivement les deux."

Pour réduire la consommation globale d'énergie, Sameti et Fariborz Haghighat, professeur au Département de bâtiment, Civil, et génie de l'environnement et chaire de recherche Concordia de niveau 1 en énergie et environnement, développé un moyen d'optimiser l'intégration de plusieurs systèmes dans plusieurs bâtiments.

Ils ont examiné une grille de huit bâtiments résidentiels avec une variété de caractéristiques, les coûts d'exploitation et les contraintes techniques pour parvenir à un modèle d'utilisation économe en énergie et rentable. Les chercheurs ont utilisé des pompes à chaleur hydroélectriques et le refroidissement du lac - qui utilise de grandes masses d'eau naturellement froide comme dissipateurs de chaleur - comme sources d'énergie renouvelables dans leurs simulations.

Après avoir exécuté toutes les variantes possibles, l'équipe a découvert qu'en privilégiant la réduction des émissions de carbone, ils pourraient réduire les coûts de 75 pour cent tout en réduisant les émissions de 59 pour cent.

Cependant, quand ils ont plutôt priorisé les coûts globaux, il n'a permis d'économiser que 38 %, mais les émissions de carbone étaient beaucoup plus élevées. « Pour optimiser les coûts, nous avons dû donner la priorité aux systèmes qui brûlent des combustibles fossiles. Ces technologies sont moins chères à installer et à exploiter que les modèles d'énergies renouvelables, mais n'offrent aucune réduction des émissions, " explique Sameti.

"Les sources d'énergie renouvelables utilisées dans la simulation optimale créent une consommation d'énergie nette zéro par le réseau, en supprimant le besoin de s'appuyer sur des technologies traditionnelles de chauffage et de refroidissement avec des émissions plus élevées, et tirer moins d'électricité du réseau."

Pour les collectivités nordiques du Canada, l'optimisation de l'utilisation de l'énergie de cette manière offre la possibilité d'intégrer des technologies mieux adaptées à leurs emplacements éloignés du réseau électrique et de l'approvisionnement en combustibles fossiles.

Les résultats des chercheurs ont été publiés en décembre par la revue Énergie appliquée .

Le modèle virtuel testé par Haghighat et Sameti a pris en compte plusieurs sources d'énergie renouvelables et non renouvelables.

Ils devaient également tenir compte des problèmes au sein du réseau, par exemple, l'âge des bâtiments ou la façon dont leur consommation d'énergie peut changer à différents moments ou au cours de différentes saisons.

"En raison de la complexité du problème et du grand nombre de variables de décision impliquées, nous devions exécuter toutes les variables possibles, " dit Haghighat.

Ils ont démontré qu'une réduction significative des émissions de carbone est possible sans changer tous les systèmes de tous les bâtiments d'un réseau, un processus qui doit se faire lentement avec des investissements périodiques dans de nouveaux équipements.

Par conséquent, leur méthodologie peut être appliquée au fur et à mesure que des modifications sont apportées à un système au fil du temps.

Cette recherche vise à réduire davantage les émissions de carbone et les coûts globaux par une intégration et un dimensionnement optimaux des systèmes de stockage d'énergie (à la fois thermiques et électriques) dans la communauté. L'objectif ultime sera l'optimisation réussie d'un quartier à énergie nette zéro (nZED).

Pour faire de l'adoption généralisée de leurs méthodes une réalité, Sameti et Haghighat travaillent d'arrache-pied pour étendre son application à des réseaux de plus en plus complexes.