Meilleures pratiques pour la conception de pompes à chaleur photovoltaïques

Une équipe internationale de chercheurs a mené une étude approfondie des modèles utilisés pour définir les meilleures pratiques de conception et de simulation Systèmes de pompe à chaleur photovoltaïque (PC)dans différentes configurations et indicateurs de performance clés identifiés pour la production d'énergie et le coût total du cycle de vie.

« Les pompes à chaleur photovoltaïques sont des systèmes complexes qui nécessitent des modèles tout aussi complexes pour une simulation précise », ont souligné les scientifiques. « La plupart des systèmes de pompes à chaleur solaires ont des conceptions et des principes de fonctionnement complexes pour s'adapter à des environnements ou des structures spécifiques. Par conséquent, leurs performances varient en fonction des conditions limites et des paramètres caractéristiques. »

En particulier, les travaux de recherche examinent toutes les modélisations des pompes à chaleur alimentées par le photovoltaïque dans différents pays, les types de logiciels utilisés pour la modélisation et la validation des systèmes et leurs stratégies de contrôle, ainsi que les détails des meilleures pratiques et les implications économiques et politiques du remplacement du chauffage au propane par des pompes à chaleur.

Cet article fournit également une série d'outils permettant de réaliser une analyse technico-économique d'une pompe à chaleur photovoltaïque. Il décrit la modélisation et les conditions limites de chaque composant du système, ainsi que les alternatives et les raisons de leur non-utilisation, selon le type de système.

La méthodologie proposée combine cinq modèles différents issus de plusieurs programmes informatiques dans un seul outil d'analyse qui produirait des indicateurs clés précis pour l'analyse technique, économique et de l'impact climatique.

« Microsoft Excel a été utilisé, mais aurait pu être traité dans LibreOffice Calc », notent les chercheurs. L’objectif de cette revue n’est pas de mettre en avant ou de recommander un modèle ou un outil en particulier, mais plutôt d’examiner plusieurs modèles pour chaque composant du modèle de construction global. Comme indiqué dans les revues précédentes, plusieurs logiciels permettent d’effectuer des simulations simultanément, notamment TRNSYS, Polysun, EnergyPlus ou IDA ICE. »

Les scientifiques ont conclu que les pompes à chaleur photovoltaïques offrent déjà des avantages économiques et environnementaux évidents, et que le stockage d'énergie électrique et thermique pourrait encore les renforcer. Cependant, le principal obstacle à leur adoption demeure leur coût initial élevé.

Selon l'équipe, les outils de simulation open source comme SAM, EnergyPlus et OCHRE offrent un large accès à des simulations de haute qualité pour aider les consommateurs et les décideurs politiques à prendre des décisions éclairées.

« Deuxièmement, pour garantir que ces futurs modèles soient aussi précis que possible, les financeurs de la recherche et les gouvernements devraient encourager l'ouverture et le partage des données afin de simplifier la validation des futurs modèles et de fournir un environnement de simulation fiable et crédible », concluent-ils. De plus, le développement de matériel ouvert pour les différents composants du système pourrait réduire davantage les coûts d'investissement et accélérer la mise à l'échelle nécessaire pour permettre à la technologie d'atteindre son plein potentiel. »

Leurs conclusions ont été publiées dans un article intitulé « Meilleures pratiques en méthodes technico-économiques pour l'analyse des pompes à chaleur couplées au solaire photovoltaïque dans les climats froids» dans la revue Energy and Buildings. L'équipe de recherche était composée d'universitaires de l'Université Western Canada et de l'Institut royal de technologie de Suède.