Tracé et dimensionnement optimaux des réseaux de distribution de chaleur sur base d’un système d’information géographique
M. Thibaut Résimont défendra publiquement sa thèse intitulée " Tracé et dimensionnement optimaux des réseaux de distribution de chaleur sur base d’un système d’information géographique".
Promoteur :
Résumé
L'implémentation de réseaux de chaleur dans les villes est une problématique importante abordée par la politique énergétique de l'Union européenne à la recherche de solutions durables pour réduire les émissions de CO2 et améliorer l'efficacité énergétique globale des systèmes de chauffage. Par rapport aux unités de production de chaleur décentralisées, les réseaux de chaleur offrent une efficacité énergétique plus élevée en raison de la plus grande taille des unités de production utilisées. Cependant, leur développement dans les villes est généralement limité par des coûts d'investissement initiaux élevés. Les investisseurs publics ou privés sont frileux quant à d’éventuels investissements dans le cadre de nouveaux projets de réseaux en raison des risques liés à la rentabilité de ce type de projets.
Le développement de méthodes d'optimisation visant à tracer et dimensionner ces réseaux basées sur des profils de consommation de chaleur donnés est utile à cette fin. Un modèle de programmation linéaire en nombres entiers mixtes sur plusieurs périodes (MILP) pour le tracé et dimensionnement optimal d’un réseau de chaleur basé sur un système d'information géographique (SIG) est développé dans cette thèse. Le tracé optimal vise à déterminer l'emplacement des sources de chaleur et des conduites au sein du réseau tandis que le dimensionnement optimal vise à dimensionner les conduites et les sources de chaleur. Ce modèle peut être utilisé comme un outil de décision basé sur la maximisation du cash flow net généré par le réseau à partir de paramètres définis par l'utilisateur de l'outil. Cette méthodologie vise à être applicable à une large gamme de tailles de problèmes tout en garantissant une robustesse numérique. Cette thèse apporte de nouvelles pistes pour l'optimisation des réseaux de distribution de chaleur :
- Une revue globale de la filière des réseaux de chaleur concernant leurs atouts, les avancées techniques dans le domaine et les aspects économiques liés à ces réseaux. Les modèles existants d'optimisation sont comparés afin d'identifier leurs principales caractéristiques et de mettre en évidence la nouveauté et les bénéfices de ce travail par rapport aux travaux existants.
- Une implémentation d'un nouvel outil d'aide à la décision permettant de concevoir tout nouveau projet de réseau de chaleur à partir d'un système d'information géographique et de paramètres économiques et urbanistiques définis par l'utilisateur de l'outil.
- Des applications de la méthodologie à des études de cas à petite et grande échelle pour montrer la réplicabilité de l'outil d'aide à la décision à une large gamme de réseaux de chaleur.
- Les réseaux de chaleur optimisés à partir de l'outil de décision sont modélisés de manière dynamique pour illustrer les limites de l'outil de décision et son manque de précision vis-à-vis de la physique du système.
Informations pratiques
La défense de thèse aura lieu le mercredi 22 décembre 2021 à 9h30 à l'amphithéâtre 02 de l’Institut de Mathématique, Bâtiment B37 et par vidéoconférence.
