Une planification dynamique des pompes à chaleur pourrait réduire les coûts des maisons équipées de panneaux solaires en toiture

Un nouveau modèle de planification cible la partie la plus difficile du chauffage électrifié

Des chercheurs de l’université de Cranfield, au Royaume-Uni, ont développé un modèle de planification pour les pompes à chaleur résidentielles, conçu pour réduire les coûts d’électricité tout en préservant le confort thermique dans les maisons équipées de panneaux solaires en toiture.

Ce travail, relayé par pv magazine, répond à un défi concret qui devient plus important à mesure que les ménages combinent pompes à chaleur, panneaux solaires et tarifs d’électricité variables dans le temps. Une pompe à chaleur peut déplacer une partie de la demande hors des heures chères, mais seulement si elle le fait sans laisser les occupants trop froids ou trop chauds. La production photovoltaïque en toiture ajoute une autre variable, car l’énergie solaire est disponible à certains moments et incertaine à d’autres.

Le modèle de Cranfield vise à coordonner trois ressources à la fois : l’électricité du réseau, la production photovoltaïque en toiture et la flexibilité thermique du bâtiment lui-même. Cela signifie décider quand tirer de l’électricité du réseau, quand utiliser directement la production solaire et quand s’appuyer sur la chaleur stockée dans la structure du bâtiment ou dans l’environnement intérieur.

Les tarifs dynamiques ouvrent la voie à un pilotage plus intelligent

Les tarifs variables dans le temps modifient l’économie du chauffage. L’électricité peut être moins chère à certains moments et plus coûteuse à d’autres, ce qui incite à déplacer les charges flexibles vers des créneaux moins chers. Les pompes à chaleur sont de bonnes candidates à ce type de déplacement de charge, car elles consomment de l’électricité et peuvent souvent préchauffer légèrement un logement avant une hausse des prix.

Banu Yektin Ekren, auteure correspondante, a déclaré à pv magazine que le photovoltaïque en toiture renforce le potentiel de déplacement de charge de la pompe à chaleur sous tarifs dynamiques, car il offre au planificateur une source d’électricité à faible coût en plus du réseau. L’optimisation peut coordonner les périodes où l’électricité est bon marché, celles où le photovoltaïque est disponible et la flexibilité thermique que le bâtiment peut fournir.

C’est un problème plus complexe que de simplement faire fonctionner la pompe à chaleur lorsque les panneaux produisent. La production solaire est incertaine, le confort du foyer a des limites et les prix de l’électricité ne coïncident pas toujours avec les pics de production photovoltaïque. Un planificateur utile doit arbitrer entre ces facteurs plutôt que d’optimiser une seule variable isolément.

Le modèle relie coût de l’énergie et confort

L’objectif annoncé du modèle est de minimiser les coûts d’électricité tout en maintenant le confort thermique. Cette association est importante, car une réduction agressive des coûts peut compromettre la fonction première d’un système de chauffage. Si un planificateur réduit trop le chauffage pendant les périodes chères, il peut économiser de l’argent tout en produisant des conditions intérieures inacceptables.

En intégrant le stockage thermique du bâtiment, le modèle traite le logement comme une partie du système énergétique. Les murs, les sols, l’air intérieur et la masse thermique du logement peuvent conserver la chaleur pendant un certain temps. En pratique, cela signifie qu’une maison peut parfois être chauffée avant une période de prix élevé, puis traverser une partie de cette période avec une pompe à chaleur moins sollicitée.

Lorsqu’il y a du photovoltaïque en toiture, le planificateur peut aussi privilégier le fonctionnement pendant les fenêtres de production solaire. Cela peut réduire la dépendance à l’électricité du réseau, en particulier lorsque les tarifs sont élevés. L’article source ne fournit pas de détails techniques complets dans le texte fourni, mais il décrit le système comme une approche d’optimisation pour l’exploitation résidentielle des pompes à chaleur sous tarifs dynamiques et production photovoltaïque incertaine.

Pourquoi cela compte pour l’électrification résidentielle

Les pompes à chaleur sont centrales dans de nombreuses stratégies de décarbonation des bâtiments, car elles peuvent fournir du chauffage efficacement à l’aide d’électricité plutôt que de combustion sur site. Cependant, leur adoption à grande échelle modifie les profils de demande des ménages et peut ajouter une charge aux réseaux de distribution pendant les périodes de chauffage.

Les systèmes de planification peuvent aider en rendant la demande des pompes à chaleur plus flexible. Si de nombreux foyers peuvent déplacer une partie du chauffage vers des périodes moins chères ou plus riches en soleil tout en restant confortables, le résultat pourrait être des factures plus faibles et une demande plus lissée pour les systèmes énergétiques. La même logique s’applique aux maisons qui ajoutent progressivement du photovoltaïque en toiture, des batteries ou d’autres ressources énergétiques distribuées.

La recherche souligne aussi une évolution plus large de la gestion de l’énergie domestique. À mesure que les tarifs deviennent plus dynamiques et que les logements ajoutent davantage d’équipements pilotables, les règles statiques risquent d’être moins efficaces. Un contrôleur énergétique domestique doit de plus en plus répondre aux prix, à la météo, aux prévisions de production, aux contraintes de confort et au comportement des équipements.

Ce qu’il reste à démontrer

Le texte source décrit le modèle et ses bénéfices attendus, mais ne présente pas de résultats détaillés d’essais sur le terrain ni de plans de déploiement. Les questions suivantes sont donc pratiques : la robustesse du planificateur face au comportement réel des ménages, sa précision face à l’incertitude de la production photovoltaïque et sa facilité d’intégration avec les commandes existantes des pompes à chaleur.

Néanmoins, ce travail met en évidence une voie concrète pour rendre le chauffage électrifié plus économique. Plutôt que de considérer la pompe à chaleur comme un simple appareil répondant uniquement au thermostat, le modèle la traite comme un élément d’un système énergétique domestique coordonné. Cette coordination pourrait devenir de plus en plus précieuse à mesure que davantage de foyers font face à des prix variables et produisent une partie de leur propre électricité.

Cet article est basé sur le reportage de PV Magazine. Lire l’article original.