Une approche de dimensionnement sur cycle de vie pour l'évaluation du potentiel de la distribution DC dans le bâtiment

Cédric Jaouen (1) , Bernard Multon (1) , Franck Barruel (2)

1 SATIE - Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie
2 INES - Institut National de L'Energie Solaire

Evolution of building energetic context (photovoltaic production and electric vehicle) incites us to reconsider the use of DC distribution scheme for building. Since energetic demand and environmental impacts become more and more important, the sizing of such system on its only use phase is nowadays not sufficient to quantify its global environmental impacts. In other words, the only reduction of the number of conversion stages and losses does not in itself evidence that the DC distribution is more efficient than AC. For this reason, we propose an eco-design approach of the components of such system minimizing their primary energy consumption during their whole life cycle (losses and embodied energy). One of the objectives was to evaluate the optimal voltage DC of such network. First, this paper presents the models which have been developed to assess losses and embodied energy of wiring and power electronic components. Finally, some eco-design results and sensitivity studies are presented.

L'évolution du contexte énergétique associé aux bâtiments (systèmes PV en toiture et véhicules électriques) pose à nouveau la question de la distribution en continu (DC). Dans un contexte où les besoins énergétiques et les impacts environnementaux prennent chaque jour plus d'importance, le dimensionnement d'un tel système de distribution sur sa seule phase d'usage ne répond pas complètement à la question de l'impact global des usages. Autrement dit, le seul fait de réduire le nombre d'étages de conversion électrique et les pertes associées ne permet pas à lui seul d'affirmer que la distribution en DC est plus performante que celle en AC. Pour cette raison, nous proposons une approche d'éco-dimensionnement des composants constituant ce système sur la base d'une minimisation de l'énergie primaire qu'ils consomment pendant tout leur cycle de vie (pertes + énergie grise), l'un des objectifs étant d'évaluer le niveau optimal de tension d'un tel réseau DC. Cet article présente d'abord les modèles élaborés pour le câblage ainsi que pour les convertisseurs électroniques de puissance dans l'optique de déterminer leurs pertes et leur énergie grise. Enfin, des premiers résultats d'optimisation des éco-dimensionnements et des études de sensibilité sont présentés.

Mots clés: Losses; Embodied Energy; Primary Energ; Building; DC/DC flyback converter; DC distribution network; Ecodesign; Life cycle

Mots clés: Distribution en courant continu; Bâtiment; Convertisseur DC/DC flyback; Écoconception; Cycle de vie; Energie primaire; Pertes; Energie grise

Domaines: Energie électrique

Cédric Jaouen, Bernard Multon, Franck Barruel. Une approche de dimensionnement sur cycle de vie pour l'évaluation du potentiel de la distribution DC dans le bâtiment. European Journal of Electrical Engineering, 2013, 16 (1), pp.87 - 109. ⟨10.3166/ejee.16.87-109⟩. ⟨hal-01753951⟩