Checheur :
Didier Haillot
Établissement :
École de technologie supérieure (ÉTS)
Année de concours :
2022-2023
L’agriculture en environnement contrôlé (AEC), tel que la culture sous serre, offre de nombreux avantages, incluant des rendements étant quinze à près de cent fois plus élevés que la culture en champs. Ce rendement plus élevé est possible en maintenant des conditions environnementales intérieures spécifiques qui engendrent des consommations énergétiques et les couts importants associés. Ainsi, pour améliorer la compétitivité du secteur, tout en minimisant les impacts environnementaux, le développement de systèmes énergétiques innovants et à faible emprunte carbone pour l’alimentation et la gestion énergétiques des serres est essentiel.
L’objectif général de ce projet de recherche est le développement d’outils de simulation numérique dynamique permettant l’évaluation et l’amélioration de deux technologies solaires innovantes et spécifiquement dédiées à la serriculture. Les modèles développés seront basés sur l’approche « cuve parfaitement brassée ». Une phase de validation et de calibration sera réalisée afin de pouvoir les utiliser dans des études paramétriques et/ou des algorithmes d’optimisation.
La première technologie solaire, est mature, basée sur le solaire aérothermique associé à un système de stockage thermique et particulièrement adaptée au climat nordique. Elle nécessite cependant une phase de conception et d’optimisation du contrôle et de la commande des sous-systèmes énergétiques qui ne peut se faire que grâce à une modélisation thermique dynamique du système dans sa globalité (c.-à-d. serre, stockage et capteur solaire aérothermique).
La seconde technologie, est en rupture et utilise la concentration du rayonnement solaire sur un panneau photovoltaïque et thermique (PV/T). Ceci a pour ambition de permettre à la serre une double production : végétale et énergétique. Bien qu’une demande de brevet ait été déposée afin de protéger le concept inventif, aucun dispositif, qu’il soit expérimental ou numérique ne permet actuellement d’estimer sa pertinence. Un modèle numérique adéquat doit donc être conçu afin de quantifier son impact énergétique, environnemental et économique lorsqu’elle est installée dans une serre.
Le projet permettra de développer des modèles originaux puisque conçus pour des technologies novatrices (l’une est en cours de brevet). De plus, les phases de calibration et de validation de modèles ne sont que trop peu présentes dans la littérature, faute de données mesurées. Grâce a des études de cas instrumentées auquel nous avons accès, ces étapes pourront être réalisées. L’utilisation de ces modèles permettra aussi d’optimiser, grâce à un modèle calibré, le contrôle et la commande d’un système solaire thermique aéraulique couplée à un STÉ. En outre le potentiel de la Techno2 en cours de brevet sera quantifié pour la première fois. Il permettra donc à plus long terme le développement d’une technologie qui appuiera le Canada dans ses objectifs de réduction d’émissions de gaz à effet de serre tout en augmentant la résilience des installations serricoles.