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HORIZONS STIM : Ces étudiants de Concordia veulent rendre votre maison autonome en énergie!

Les étudiants des cycles supérieurs Stratos Rounis et Olesia Kruglov travaillent à de nouvelles façons d’intégrer l’énergie solaire.
5 septembre 2017
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Par J. Latimer


Les bâtiments sont très énergivores. Ils sont en effet responsables de 40 pour cent de la consommation mondiale d’énergie.

C’est ce qui a motivé deux étudiants de la Faculté de génie et d’informatique de l’Université Concordia à tenter de réduire l’empreinte environnementale du secteur immobilier.

Le doctorant Stratos Rounis (M. Sc. 2015) et l’étudiante à la maîtrise Olesia Kruglov travaillent à implanter la technologie solaire dès que possible dans le processus de conception, plutôt qu’une fois le bâtiment construit. Ils travaillent actuellement sur un prototype solaire/thermique dans les installations de simulateur solaire-chambre climatique d’Andreas Athienitis, situées au Département de génie du bâtiment, civil et environnemental de Concordia.

« Les systèmes photovoltaïques/thermiques comptent parmi les technologies d’énergie renouvelable les plus prometteuses », explique M. Rounis.

Les recherches qu’il mène avec Olesia Kruglov pourraient aider à réduire la demande énergétique des bâtiments, à la fois en matière d’électricité et de chauffage. Elles pourraient aussi, dans la foulée, avoir un impact positif sur l’agriculture, l’industrie et l’infrastructure routière.

« Les technologies solaires peuvent changer énormément de choses. »

 


1) Quel est le rapport entre cette image et vos travaux à Concordia?

Stratos Rounis : Cette photo représente notre prototype photovoltaïque/thermique expérimental. Nous avons conçu ce système de génération de chaleur et d’électricité de manière à ce qu’il soit directement intégré au bâtiment, plutôt que d’être ajouté par la suite, comme on le fait avec les supports ou les capteurs solaires thermiques sur les toits.

Ce dispositif, appelé système photovoltaïque et thermique intégré au bâtiment, est mis à l’essai au laboratoire simulateur solaire-chambre climatique.

Comment le prototype fonctionne-t-il?

Olesia Kruglov : Les panneaux photovoltaïques (plus communément nommés panneaux solaires) sont composés de matériaux semi-conducteurs qui convertissent le rayonnement solaire en électricité grâce à ce qu’on appelle l’« effet photovoltaïque ». Cependant, seule une partie du rayonnement solaire capté par les panneaux est convertie en électricité, tandis que la majeure partie est transformée en chaleur, ce qui accroît la température des panneaux.

Une partie de cette chaleur peut être récupérée au moyen d’un fluide, comme de l’air ou de l’eau. Celui-ci circule derrière les panneaux, puis sert à diverses applications de chauffage. Notre recherche se concentre sur les technologies solaires spécialement destinées à s’intégrer dans la conception des bâtiments.

En quoi votre prototype est-il unique?

Olesia Kruglov : Le prototype tient compte des défis réels en matière d’assemblage de construction. Il est conçu de manière à être facilement installé sur les façades des immeubles. Nous espérons que cela finira par encourager l’industrie du bâtiment à utiliser les technologies solaires à grande échelle.

Quels résultats attendez-vous de vos travaux?

Stratos Rounis : L’objectif est de concevoir des bâtiments à consommation énergétique nulle, c’est-à-dire produisant autant d’énergie qu’ils en consomment. Les systèmes photovoltaïques/thermiques peuvent contribuer à réduire la demande énergétique d’un édifice, tant en électricité qu’en chauffage.

Quels sont les principaux obstacles auxquels vous vous êtes heurtés dans vos travaux?

Olesia Kruglov : Notre projet est interdisciplinaire et fait appel à des spécialistes de la physique du bâtiment, de la conception architecturale et de la constructibilité. Cette interdisciplinarité engendre des limitations qui s’avèrent parfois difficiles à surmonter, mais qui, au final, renforcent la conception. Les solutions trouvées règlent d’ailleurs de nombreux problèmes liés à l’introduction de la technologie solaire dans l’industrie.

Dans quels domaines vos travaux pourraient-ils être utilisés?

Stratos Rounis : Les technologies solaires peuvent être appliquées à des projets résidentiels, commerciaux ou institutionnels. Comme le secteur du bâtiment est responsable de 30 à 40 pour cent de la consommation mondiale d’énergie, leur mise en œuvre pourrait avoir un impact énorme sur la demande totale en énergie.

Par ailleurs, au-delà des bâtiments, les systèmes photovoltaïques/thermiques peuvent être utilisés dans les secteurs industriel et agricole. Nous examinons aussi la possibilité d’en faire usage dans l’infrastructure routière.

Quelle personne ou quelle expérience vous a donné l’idée de votre sujet de recherche?

Olesia Kruglov : Avant de travailler à Concordia, je souhaitais obtenir un diplôme en science du bâtiment et me spécialiser dans les technologies liées aux fenêtres. Quand j’ai rencontré Andreas Athienitis, directeur du Centre d’études sur les bâtiments à consommation énergétique nulle de Concordia, j’ai été fascinée par ses études sur les façades solaires. J’ai dès lors su que je voulais combiner l’univers de la conception de façades avec celui des technologies d’exploitation des énergies renouvelables.

Stratos Rounis : Le concept de durabilité et d’efficacité énergétique des bâtiments m’a toujours intéressé. Mais c’est lorsque j’ai rencontré Andreas Athienitis et son équipe que j’ai réellement saisi le potentiel de ce domaine.

Comment les étudiants en STIM que cela intéresse peuvent-ils se lancer dans ce type de recherche?

Olesia Kruglov : La première étape serait de communiquer avec M. Athienitis, ou toute autre personne du centre. Pour ceux et celles qui souhaiteraient avant tout en apprendre davantage sur les technologies solaires, une foule d’articles scientifiques et d’exposés de conférence ont été publiés à ce sujet.

Qu’est-ce qui vous plaît le plus à Concordia?

Stratos Rounis : J’ai la chance de mener des recherches dans un domaine très intéressant et d’avoir accès à des installations et à de l’équipement de pointe. Mes superviseurs et collègues de laboratoire m’offrent un soutien et une coopération hors pair.

Olesia Kruglov : En tant qu’architecte, j’ai parfois eu du mal à comprendre les concepts théoriques de l’ingénierie. Mais grâce aux cours que j’ai suivis au Département de génie du bâtiment, civil et environnemental, de même qu’à l’aide de mes collègues et de mes superviseurs, j’y vois maintenant plus clair!

Soutien à la recherche

Les travaux de recherche de Stratos Rounis et d’Olesia Kruglov sont principalement financés par la chaire de recherche industrielle CRSNG-Hydro-Québec en exploitation optimisée et en efficacité énergétique. Ils bénéficient d’un appui additionnel du Réseau de recherche stratégique du CRSNG sur les bâtiments intelligents à consommation énergétique nette zéro et du Centre d’études sur les bâtiments à consommation énergétique nulle de Concordia ainsi que de CanadianSolar et d’Unicel Architectural, qui fournissent équipement et expertise.


Apprenez-en davantage sur le laboratoire
simulateur solaire-chambre climatique de Concordia.



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