Le Climatron est le laboratoire, situé à EDF Lab les Renardières, qui permet aux chercheurs d’évaluer la performance de tous types d’équipements thermiques (pompe à chaleur, chauffe-eau thermodynamique ou joule, chauffage joule…) pour les usages résidentiels et tertiaires en climat contrôlé (températures et hygrométrie). Ces tests sont rendus possibles grâce aux 9 cellules climatiques de la plateforme. Découvrez-les en vidéo !
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La R&D vous emmène au Climatron, tester les pompes à chaleur de demain.
Introduction : le Climatron est l'un des laboratoires les plus anciens du site de R&D des Renardières. Créé en 1965, il n'a cessé d'évoluer pour s'adapter aux innovations nouvelles. Il sert à tester des systèmes de chauffage ou de production d'eau chaude dans différents climats, en contrôlant des variables comme la température ou l'hygrométrie. Il permet ainsi de mesurer l'énergie consommée afin de trouver des solutions pour l'économiser et décarboner le secteur de l'habitat.
Hugues Bossche, ingénieur chercheur : "le Climatron est un ensemble de chambres climatiques dans lesquelles nous pouvons maîtriser et contrôler la température et l'hygrométrie. Nous pouvons y faire varier ici la température de -20 à +45 degrés et l'hygrométrie de 35 à 95%. On pilote ces climats et on se sert de ces chambres climatiques pour tester les moyens de production. Aujourd'hui essentiellement des pompes à chaleur et des chauffe-eaux thermodynamiques, c'est à dire des chauffe-eaux qui intègrent une pompe à chaleur. L'objectif est d'améliorer la performance des pompes à chaleur en étant au plus près de la réalité. On va vous montrer comment ça marche !"
Hugues Bossche parcours les couloirs du Climatron et pénètre dans une salle remplis d'équipements. "Derrière moi, vous pouvez voir l'ensemble des équipements qui permettent de recréer les climats."
Il ouvre une porte, dévoilant un équipement spécifique dans sa propre pièce. "Ici, nous avons le groupe d'eau glacé qui permet de produire du froid pour les changements climatiques."
Plus loin dans le laboratoire, un autre équipement qu'il présente. "Le déshydrateur permet d'absorber l'humidité en trop dans les cellules."
Dézoom sur une grande partie de la pièce, montrant de nombreux appareils et tuyaux parcourant le plafond. "Ucu, nous avons des générateurs de vapeur qui permettent d'injecter de l'humidité dans les cellules."
Li Xiao, ingénieure-chercheuse : "Au Climatron, nous avons 2 grandes et 7 petites cellules climatiques. Et là, on est dans la grande cellule où sont souvent faits des essais pour les pompes à chaleur de grande puissance pour les logements collectifs. Aujourd'hui, nous avons installé un chauffe-eau thermodynamique pour de tels logements. Nous avons recréé un climat de 8 degrés humide et grâce à cela, nous sommes prêts à piloter un essai."
La voix de narration ajoute des précisions. "Cet essai permet de tester la pompe à chaleur de notre chauffe-eau thermodynamique. Et la particularité, c'est que celle-ci est pilotée par un algorithme d'intelligence artificielle. Il s'agit là d'un projet de recherche franco-allemand, impliquant notamment le CEA qui gère la partie IA."
Li Xiao reprend : "Ils ont entraîné leurs modèles à comprendre et prédire le comportement des personnes dans leurs habitations. Nous allons utiliser ces prédictions pour piloter le chauffe-eau thermodynamique et contrôler ses performances."
Hugues Bossche ajoute : "Quand on fait un essai, on fait d'abord un essai de référence. C'est un essai dans lequel on ne pilote pas la pompe à chaleur et on la laisse fonctionner comme elle fonctionnerait naturellement dans un immeuble collectif. On vient sous tirer de l'eau chaude sanitaire, c'est-à-dire la puiser comme dans un vrai immeuble, et on vient mesurer les consommations d'électricité sur la durée de l'essai. Ensuite on réalise un deuxième essai, avec notre algorithme de prédiction qui permet d'optimiser le fonctionnement de la pompe à chaleur. On réalise des soutirages, on enregistre la quantité d'électricité consommée et on peut ensuite comparer cette quantité d'électricité consommée avec celle de l'essai de référence."
Li Xiao reprend : "d'après nos estimations, on espère avoir jusqu'à 30% de réduction de consommation électrique." Hugues Bossche poursuit : "un autre enjeu sera de passer des conditions expérimentales à l'implémentation dans les conditions réelles."
Hugues Bossche conclue alors : "EDF prépare le système de chauffage de demain. Notre travail sert à nos filiales comme Dalkia, à des clients externes comme des entreprise de fabrication de pompes à chaleur, ou encore à des institutionnels comme l'ADEME.
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[Dans ce reportage, Didier Roustan, (directeur de programme R&D Commerce et services à EDF) et Florian Loyer (chargé d’exploitation R&D EDF) nous expliquent comment la R&D d’EDF teste les pompes à chaleur dans des conditions réelles pour garantir confort et performance.]
Didier Roustan : On observe depuis quelques mois une forte croissance du marché de la pompe à chaleur dans le domaine de l’habitat. Même si ce marché encore en retrait par rapport à ses homologues dans les pays scandinaves et en Italie.
La PAC, pour pompe à chaleur, à la R&D d’EDF, on y croit. Nous ouvrons nos laboratoires aux industriels qui souhaitent développer des solutions adaptées aux clients entreprises du secteur tertiaire et aux particuliers.
Question : Comment faire rimer sobriété et confortabilité ?
Didier Roustan : Qu’a-t-il de particulier ce laboratoire ? Plutôt que de mesurer les performances des pompes à chaleur dans des conditions normatives, nous allons les tester dans des conditions réelles simulées. Derrière cette porte, un ordinateur reproduit les besoins d’une famille qui vit dans son logement dans des conditions climatiques réelles.
Cela nous permet d’être certain que les performances énergétiques et le confort seront bien au rendez-vous des clients, été comme hiver.
Question : Quels sont les nouveaux services sur lesquels vous travaillez ?
Didier Roustan : Désormais, les pompes à chaleur sont toutes connectées. Nous travaillons notamment sur la flexibilité. Grâce à leur stockage d’eau chaude et à l’inertie du bâtiment, nous pouvons décaler les profils de consommation vers des périodes moins chargées. Et on programme tout ça pour qu’elle fasse toute seule en fonction d’ordres tarifaires qui lui sont envoyés.
Question : Et quoi d’autre ?
Florian Loyer : Grâce à cette connectivité, on peut offrir aux clients des services de télémaintenance. Si celui-ci le souhaite, on peut modifier à distance les réglages des matériels afin d’en améliorer le confort et les performances. Nous pouvons également détecter les dérives et les pannes.
Question : Ça peut faire quoi de plus encore, une PAC ?
Didier Roustan : Nous nous intéressons à la capacité des pompes à chaleur à améliorer la qualité de l’air intérieur. Les Français achètent de plus en plus de PAC air/air pour la climatisation mais aussi pour le chauffage. Ces équipements pourraient tout à fait contribuer à l’amélioration de la qualité de l’air, soit en augmentant les volumes de ventilation, soit en étant équipés de purificateurs.
