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Le 12 mars 2021

Soutenance de thèse de Enora GARREAU

Développement d'une méthodologie d'analyse de la parcimonie pour la simulation énergétique urbaine

Résumé de la thèse en français

La recherche doit répondre aux enjeux énergétiques globaux afin de réduire les consommations énergétiques et les émissions de gaz à effet de serre pour limiter l'impact du changement climatique. Cette recherche s'appuie notamment sur le développement de nouveaux outils de simulation urbaine, appelés UBEM (Urban Building Energy Modelling), afin d'aider les collectivités, les bureaux d'études et autres acteurs de la transition énergétique à réduire les consommations d'énergie du secteur du bâtiment. Ces UBEM sont composés de modèles devant intégrer les problématiques de manque de données de paramétrage et de coût de calcul liés à la simulation urbaine. De nombreux modèles existent avec des niveaux de détail différents, afin de simuler l'ensemble des phénomènes physiques liés au bâti, aux systèmes énergétiques ou encore aux sollicitations extérieures, en respectant ces contraintes. De par cette grande diversité de modèles à disposition de l'utilisateur, ce dernier peut se retrouver dans des situations où la sélection des modèles les plus adaptés à son étude peut s'avérer fastidieuse et complexe. Ainsi, une méthodologie permettant de réaliser une simulation dite « parcimonieuse » est proposée dans cette thèse. La parcimonie de simulation a pour objectif de trouver le bon niveau de modélisation en déterminant le point d'équilibre entre : le nombre de paramètres d'entrée et leurs incertitudes, le niveau de détail du modèle avec ses hypothèses simplificatrices, la précision obtenue vis-à-vis d'une référence et le temps de simulation, le tout pour une sortie et un contexte donnés. Pour cela, des KGI (key guidance indicators), créés à partir des caractéristiques liées à l'échelle quartier, sont utilisés afin de déterminer des valeurs seuils permettant de choisir quel niveau de modélisation utiliser suivant le quartier. Cette contribution permet de pouvoir conseiller et guider divers utilisateurs et modélisateurs, dans leurs modélisations urbaines, afin de proposer une simulation non pas la plus précise, mais la plus adaptée au cas d'étude. Cette thèse propose ainsi une méthodologie pour le développement d'outils d'aide à la décision plus parcimonieux et donc plus efficaces, permettant passer de la logique du toujours plus à juste ce qu'il faut.

Résumé de la thèse en anglais

Research has to address global energy issues in order to reduce energy consumption and greenhouse gas emissions to limit climate change. This research includes the development of new urban simulation tools, called UBEM (Urban Building Energy Modelling), to help the collectivities, study offices and other energy transition stakeholders reduce energy consumption in the building sector. These UBEMs are composed of models that have to deal with the problems of lack of parametrization data and calculation costs related to urban simulation. Many models exist with different levels of detail, to simulate all the physical phenomena linked to the building, energetic systems or external solicitation while respecting these constraints. Due to the wide variety of models available, the user/modeler may find himself in situations where the selection of the most suitable models for his study can be tedious and complex. Thus, a methodology for carrying out a "parsimonious" simulation is proposed in this thesis. This parsimony of simulation aims at finding the right level of modelling by determining the trade-off point between: the number of input parameters and their uncertainty, the level of detail of the model with its simplifying hypotheses, the precision obtained and the simulation time, all for a given output and context. Key guidance indicators (KGI) are created from district characteristics and used to determine threshold values for the selection of the model complexity to be used. This contribution allows to advise and guide various users and modelers in their urban modelling, so as to promote a simulation which is not the most accurate, but the most suitable for the case study. Thus, the thesis proposes a methodology for the development of more parsimonious and therefore more effective decision support tools, allowing to make the various stakeholders aware of all the parsimony challenges: move from the logic of always more to just the right thing.

Titre anglais : Development of a parsimony analysis methodology for urban energy simulation
Date de soutenance : vendredi 12 mars 2021 à 14h00
Adresse de soutenance : 60 Boulevard Saint-Michel, 75272 Paris - XXX
Directeur de thèse : Dominique MARCHIO
Co-encadrant : Bruno DUPLESSIS
Co-encadrant : Thomas BERTHOU