Feasibility study of integrating hybrid renewable energy systems into a multi-unit residential building (MURB): A case-study in Montreal metropolitan area

Résumé

Dans un contexte d'urbanisation dense, les systèmes d'énergie renouvelable hybrides HRES pourraient constituer une alternative intéressante à la forme conventionnelle de production d'électricité et à l'amélioration du réseau correspondant. L'énergie solaire et l'énergie éolienne sont les formes les plus accessibles de ressources énergétiques ayant une capacité de complémentarité. Les systèmes d'énergie éolienne et solaire semblent être les plus appropriés parmi les sources d'énergie renouvelables pour les districts urbains. En raison de la nature stochastique des ressources éoliennes et solaires, qui réduit l'efficacité du système, un système combiné utilisant les deux technologies permettrait de combler les lacunes. Cette thèse étudie l'évaluation du rendement énergétique et la faisabilité financière de deux systèmes hybrides d'énergie solaire photovoltaïque et éolienne connectés au réseau pour un immeuble résidentiel à logements multiples (IRLM) à Montréal, Canada. Cette recherche est menée à l'aide de l'outil d'analyse de la gestion de l'énergie RETScreen, les données climatiques externes de la NASA et de RNCan étant incorporées au logiciel pour une meilleure précision. Ces données météorologiques comprennent la vitesse et la direction du vent, la quantité d'irradiation solaire et la température de l'air à intervalles horaires. Le modèle est configuré pour une production d'énergie annuelle maximale. Deux configurations de système avec des ratios variables de capacité d'énergie solaire PV et éolienne de 90kW et 100kW ont été proposées ainsi qu'un scénario de référence. Le système énergétique est dimensionné en fonction des contraintes d'espace du bâtiment, de la demande de consommation et de considérations financières. L'éolienne et les panneaux photovoltaïques ont été sélectionnés parmi un ensemble de produits disponibles dans le commerce qui offraient la puissance de sortie la plus élevée au coût d'investissement le plus bas. Le poids et les dimensions des produits, ainsi que la logistique, ont également été étudiés. La faisabilité de la production d'énergie et les économies de coûts de la HRES sont évaluées pour toutes les provinces canadiennes et les états adjacents en ce qui concerne la production d'énergie et le prix si le système était déplacé dans ces régions. Les économies financières ont été calculées en supposant que l'électricité produite par le système était consommée plutôt qu'achetée sur le réseau. Parmi les deux scénarios étudiés, le système ayant le coût le plus bas (0,145 $ par kWh) produit sur une durée de vie de 30 ans a été considéré comme le plus réalisable à Montréal. Les deux systèmes proposés ont couvert plus d'un tiers des besoins énergétiques du bâtiment au cours de l'année. En juillet, le système ayant la plus grande capacité éolienne a répondu à plus de 75% de la demande de la charge et a produit 3,85 % d'énergie annuelle de plus que l'autre système. Les résultats du scénario de référence éolien/PV de taille égale indiquent que l'énergie éolienne est susceptible de produire plus d'énergie que le solaire photovoltaïque dans la région de Montréal. Cependant, le système photovoltaïque semble être plus favorable pour cette étude de cas en tenant compte d'autres facteurs. La configuration du système avec plus d'énergie renouvelable hybride a produit 151 MWh d'énergie par an pour le site évalué. Au final, la suffisance des ressources en énergie éolienne et solaire est validée, mais la faisabilité d'un système hybride éolien/PV intégré au bâtiment dépend largement du coût de l'électricité dans la région.

Date	4 mai 2023
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ricardo Izquierdo (Directeur(-trice))