Systèmes d'énergie de quartier et de stockage thermique rentables et à grande échelle pour des communautés flexibles, résilientes et écoénergétiques

Communautés sans carbone

Vue d'ensemble et objectifs du projet

Le projet de CanmetÉNERGIE-Ottawa sur les collectivités décarbonisées a pour but d'aider à déterminer et à quantifier les possibilités d'intégrer des sources d'énergie thermique à faible teneur en carbone et des technologies thermiques à l'échelle communautaire dans les systèmes énergétiques de quartier existants ou nouveaux, comme solution de rechange et/ou comme moyen complémentaire de décarbonisation à l'échelle du bâtiment.

Évaluation de la technologie relative à l'énergie thermique communautaire

Les principales activités concernant les communautés sans carbone comprennent la modélisation et l'évaluation d'une variété de technologies de chauffage et de stockage à l'échelle communautaire dans le cadre des applications liées à l'énergie communautaire au Canada, telles que le stockage saisonnier de l'énergie thermique à grande échelle, les systèmes solaires thermiques, les pompes à chaleur de grande puissance, la récupération de la chaleur des eaux usées et l'énergie géothermique en circuit fermé. La modélisation des technologies réalisée tout au long du projet permettra une analyse d'impact comparative et une évaluation technico-économique de la décarbonisation des systèmes d'énergie de quartier existants, ainsi qu'un soutien général à l'évaluation des options pour le développement de nouveaux systèmes d'énergie de quartier.

Un exemple de résumé d'analyse de modélisation réalisé en mai 2024 est disponible ici :

• Kosteniuk, I., Thornton, J., Mesquita, L., Boulter, R., Drake Landing Solar Community : an analysis of different technology scenarios, International Ground Source Heat Pump Association Research Conference, 28-30 mai 2024, DOI : https://doi.org/10.22488/okstate.24.000031.

CanmetÉNERGIE-Ottawa (CE-O) soutient également l'inventaire national des systèmes d’énergie de quartier, qui est administré et mis à jour par le Centre canadien de données sur l'énergie et les émissions (CCDEE) de l'Université Simon Fraser.

• Rapport du CCDEE sur l'énergie communautaire au Canada 2023 (District Energy in Canada Report2023) (en anglais seulement)
• Base de données en ligne (en anglais seulement) du CCDEE sur les systèmes énergétiques communautaires

Évaluation des sources de chaleur résiduelle en milieu urbain

D'autres tâches du projet sont spécifiquement axées sur l'évaluation des possibilités d'utiliser les sources de chaleur résiduelle urbaine pour les systèmes énergétiques de quartier. Cela inclut le développement et l'application de méthodologies pour identifier et quantifier les sources d'énergie thermique telles que les eaux usées dans les systèmes d'égouts sanitaires, mais aussi la chaleur rejetée par les systèmes de climatisation et de réfrigération des bâtiments dans des installations telles que les centres de données, les arénas et les supermarchés. Le but est de soutenir à terme la création de données cartographiques qui pourraient être utilisées par les parties prenantes pour évaluer la faisabilité de la capture et de l'utilisation de la chaleur perdue pour des applications énergétiques de quartier sobres en carbone.

Soutien au programme de collaboration technologique de l'Agence internationale de l'énergie

CanmetÉNERGIE-Ottawa participe activement à la recherche internationale par l'entremise des programmes de collaboration technologique (PCT) de l'Agence internationale de l'énergie (AIE). Les résultats des projets de recherche des PCT de l'AIE fournissent des informations importantes, des outils, des références et un soutien général aux activités de CanmetÉNERGIE portant sur la R-D en matière de technologies communautaires.

Le projet « Communautés sans carbone » appuie la participation aux comités exécutifs de deux PCT de l'AIE :

Stockage d'énergie pour les campus universitaires à faible teneur en carbone

Aperçu et objectifs du projet

Le projet de stockage d'énergie pour les campus universitaires à faible teneur en carbone a pour but d'évaluer une nouvelle méthode d'identification des aquifères adaptés aux applications de stockage saisonnier d'énergie thermique à grande échelle et d'évaluer le potentiel technico-économique de l'intégration d'un stockage saisonnier souterrain à grande échelle, à titre d'exemple pour un important consommateur d'électricité de l'Ontario. En intégrant le stockage thermique inter-saisonnier, les campus universitaires pourraient éviter d'ajouter à la demande de pointe du réseau provincial pendant les saisons chaudes ou froides.

Impact et innovations

Le projet contribuera au développement du stockage de l'énergie thermique à grande échelle au Canada par le biais de trois activités principales. En utilisant le campus Keele de l'Université York comme cas d'essai, CE-O et les partenaires du projet pourront :

1) démontrer les techniques de cartographie sismique mises au point par la Commission géologique du Canada de RNCan pour caractériser les aquifères de manière non invasive à un coût potentiel inférieur à celui du forage de puits d'essai/forages;

2) évaluer la faisabilité du stockage de l'énergie thermique des aquifères pour répondre aux besoins de chauffage et de climatisation tout en évitant une augmentation de la demande d'électricité pendant les périodes de pointe;

3) déterminer le potentiel régional de la mise en œuvre des systèmes de stockage de l’énergie thermique en aquifère (ATES) dans la région du Grand Toronto.

L'interprétation des données géophysiques recueillies sur le site dans le cadre de ce projet est disponible ici :

• Dietiker, B., Pugin, A. J. -M., Crow, H. L., Brewer, K. D. & Russell, H. A. J. (2024). Geophysical data interpretation for the York University ATES site investigation, Ontario. Geological Survey of Canada, Open File, 9076, 31, DOI: https://doi.org/10.4095/332366

Optimisation et analyse des systèmes géothermiques

Aperçu et objectifs du projet

Les systèmes géothermiques sont devenus de plus en plus courants dans les bâtiments publics, en tant que systèmes fiables et durables qui contribuent de manière significative aux engagements du Canada en matière de carboneutralité. Sur la base de la modélisation énergétique des bâtiments, une combinaison de technologies sera évaluée afin d'identifier, par le biais d'une analyse du cycle de vie, la meilleure combinaison technologique pour le site concerné, en tenant compte des émissions de gaz à effet de serre, du coût de chauffage moyen et des exigences en matière de demande d'électricité pendant les périodes de pointe.

Impact et innovations

Le projet permettra de prendre des décisions éclairées concernant l'achat et la mise en œuvre de systèmes énergétiques efficaces et résilients pour les bâtiments gouvernementaux en développant des configurations et des analyses économiques de systèmes géothermiques associés à des technologies non émettrices telles que les thermopompes, le stockage thermique à court terme, les capteurs solaires thermiques, les panneaux photovoltaïques et les échangeurs thermiques terre-air.

Modernisation et mise à jour des installations de chauffage central – Nouveaux systèmes à haut rendement énergétique et à faible teneur en carbone

Aperçu et objectifs du projet

Le projet de modernisation des installations de chauffage central constitue une analyse approfondie basée sur des simulations qui vise à moderniser les installations de chauffage central du gouvernement fédéral afin de s'assurer qu'elles disposent de la résilience et de l'efficacité énergétique nécessaires pour fonctionner de manière fiable et rentable à l'avenir. Il est important de souligner que le projet évalue les centrales de chauffage dans des endroits au climat varié à travers le Canada afin de s'assurer que les analyses sont adaptées aux besoins de chauffage et aux ressources disponibles.

L'objectif de ce projet est de comparer des scénarios de chauffage central et décentralisé modernisés qui intègrent des technologies de chauffage matures et émergentes, notamment des chaudières à gaz, des chaudières électriques, des thermopompes, etc., afin de démontrer la viabilité technique et économique des futures solutions de chauffage.

Impact et innovations

Les résultats obtenus grâce à cette analyse comparative permettront de renseigner les principaux décideurs impliqués dans la modernisation des centrales de chauffage du gouvernement fédéral, de sorte que les avantages maximaux en termes d'efficacité, de coûts et de résilience puissent être réalisés. Le projet permet également d'évaluer et de mieux faire connaître les technologies émergentes susceptibles de jouer un rôle important à l'avenir dans le chauffage des bâtiments canadiens.

Fonds pour un gouvernement vert (FGV) / Systèmes de chauffage renouvelables résilients à haute température (HT-RRHS)

Aperçu et objectifs du projet

Le projet Systèmes de chauffage renouvelables résilients à haute température (High-Temperature Resilient Renewable Heating Systems ou HT-RRHS) soutient les analyses technico-économiques de plusieurs options technologiques visant à réduire d'au moins 70 % les émissions de carbone des bâtiments typiques du gouvernement du Canada (GC), en mettant l'accent sur les bâtiments qui dépendent de systèmes de distribution de chauffage à haute température (80 °C - 95 °C). Le concept principal consiste en un système intégré de puits de stockage saisonnier à conversion thermique (PSSCT) à énergie solaire pour un seul bâtiment ou un ensemble de bâtiments.

Impact et innovations
Les solutions élaborées dans le cadre de ce projet soutiennent la décarbonisation des bâtiments dotés de systèmes de chauffage à haute température, comme c'est le cas pour la plupart des installations du complexe Bells Corners de RNCan. Le système HT-RRHS proposé sera analysé en tenant compte de six emplacements au Canada, mais aussi d'une étude de cas portant sur le campus de Bells Corners, afin de renseigner sur le développement de systèmes de chauffage résilients dans le portefeuille d’immeubles du gouvernement du Canada.

Contacter CanmetÉNERGIE à Ottawa

Pour en apprendre plus à propos de ce projet, faites parvenir un courriel à notre Bureau des partenariats en recherche et relations extérieures.

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