Réinventer la gestion de l’énergie avec des bâtiments connectés

Mieux gérer la demande pour accélérer la décarbonation

Dans un contexte de transition énergétique, l’efficacité des bâtiments — qu’il s’agisse de l’isolation thermique, des systèmes de chauffage et de ventilation ou encore de la performance de l’enveloppe — a longtemps été au cœur des stratégies de réduction de la consommation. Ces efforts demeurent cruciaux. Mais face à l’électrification croissante pour la décarbonation — chauffage, transport, procédés industriels — la demande en électricité est appelée à augmenter considérablement au cours des prochaines années.

Cette pression accrue sur la capacité du réseau, combinée à l’intégration d’un nombre grandissant de sources renouvelables comme le solaire et l’éolien, impose de nouveaux défis. Contrairement à l’hydroélectricité, ces énergies sont variables et difficiles à contrôler, car elles dépendent des conditions météorologiques. Il en résulte des déséquilibres entre l’offre et la demande. En effet, la production d’un panneau solaire sera maximale au pic de l’ensoleillement, alors que la demande peut être faible à ce moment-là. 

Mieux gérer la demande devient plus important que jamais. L’efficacité énergétique reste essentielle, mais elle doit désormais s’accompagner d’une plus grande flexibilité. Or, notre réseau électrique a été conçu historiquement de façon unidirectionnelle, de la production centralisée vers les consommateurs, ce qui limite sa capacité à s’adapter aux nouvelles réalités liées à l’électrification et à l’intégration d’énergies renouvelables plus variables.

Le bâtiment comme acteur énergétique

C’est dans ce cadre que se développe le champ de recherche de Kun Zhang, qui propose une approche innovante : transformer le bâtiment en acteur énergétique actif, capable de communiquer avec le réseau et d’adapter sa consommation en temps réel selon la disponibilité de l’électricité. Plutôt que de chercher à produire toujours plus, il s’agit de mieux gérer ce que nous avons déjà.

Cette vision repose sur l’idée d’un réseau bidirectionnel : non seulement l’électricité circule vers les bâtiments, mais ceux-ci peuvent aussi envoyer des informations ou de l’électricité, stocker de l’énergie ou ajuster leur demande. Un bâtiment intelligent pourrait, par exemple, recevoir un signal la veille annonçant une pénurie prévue de production, et décider de recharger un système de stockage d’énergie (une batterie ou un véhicule électrique) ou de préchauffer ses espaces en hiver en prévision d’une pointe. Cette anticipation transforme le bâtiment en réservoir thermique ou énergétique. En effet, même sans système de stockage, les matériaux dans l’enveloppe du bâtiment permettent de stocker de la chaleur grâce à leur inertie thermique.

Des systèmes existants à valoriser

Kun Zhang concentre actuellement ses recherches sur les bâtiments commerciaux et institutionnels, qui disposent souvent déjà de systèmes d’automatisation. Mais le principe pourrait s’étendre au secteur résidentiel grâce à la domotique. Des programmes comme Hilo, déjà en place au Québec, montrent le potentiel de cette approche. Ils permettent, par exemple, de chauffer un peu plus un espace avant une période de pointe, puis de réduire la demande sans inconfort pour l’usager.

L’objectif est de rendre ces processus autonomes et intelligents, notamment à l’aide de l’intelligence artificielle et de contrôles avancés. L’IA est particulièrement utile pour prévoir la demande, plus difficile à anticiper que la production. Tandis que les prévisions météorologiques permettent de planifier la production solaire ou éolienne, la demande dépend des comportements décentralisés des usagers, chaque bâtiment étant unique.

Une nouvelle approche énergétique

Ce champ de recherche s’inscrit dans le grand concept de flexibilité énergétique : au lieu d’adapter constamment l’offre à une demande rigide, il devient possible de rendre la demande plus souple. Cela ouvre la porte à une meilleure intégration des énergies renouvelables, sans devoir construire constamment de nouvelles infrastructures comme des barrages, qui ont un coût écologique et économique élevé. Le Québec, avec son savoir-faire en hydroélectricité et ses ambitions environnementales, pourrait devenir un chef de file de cette transformation.

En somme, la recherche de Kun Zhang propose un changement de paradigme énergétique : faire des bâtiments les alliés du réseau électrique, pour une transition énergétique plus intelligente, plus souple, et plus durable.