Présentation
Ce sujet porte sur l’étude des impacts environnementaux d’une résidence basse consommation construite à Grenoble par Bouygues Construction en 2018, et dont la conception remonte à 2012. Ce projet porte le nom « ABC » (Autonomous Building for Citizens). Il est conçu de manière à minimiser ses impacts sur l’environnement (notamment sa consommation d’énergie, d’eau, et ses émissions de gaz à effet de serre). Parmi ces différents types d’impacts, le sujet se concentre sur celui ayant des conséquences sur le changement climatique, la résidence ABC mesurant ses émissions équivalentes de gaz à effet de serre. En effet, d’après l’ADEME, le secteur du bâtiment était en 2017 le premier consommateur d’énergie (environ 45 %) et la deuxième source d’émission de CO2 (environ 23 %) en France derrière les transports.
Objectif
L’objectif de ce sujet est d’estimer le Potentiel de Réchauffement Climatique (noté PRC) qui quantifie les rejets de gaz à effet de serre de la résidence ABC et de valider sa conformité aux normes actuellement en vigueur.
Pour être fiable et exhaustive, l’analyse de l’impact sur le réchauffement climatique se doit d’être effectuée sur l’ensemble du cycle de vie du bâtiment.
Les émissions de gaz à effet de serre d’un bâtiment proviennent majoritairement de ses matériaux de construction (phases d’extraction, et de production des matières premières) et de sa consommation d’énergie au cours de sa durée de vie (phase d’exploitation). L’énergie consommée par la résidence ABC lors de son exploitation est d’origine électrique ; afin de minimiser son impact environnemental, elle est produite par un groupe photovoltaïque, constitué de panneaux installés sur ses toits.
Afin d’étudier l’impact sur le réchauffement climatique de la résidence ABC, la démarche suivante est adoptée :
- calcul du PRC lié aux matériaux et à la construction du bâtiment ;
- quantification de l’influence de l’isolation sur la consommation électrique et sur le PRC ;
- régulation du point de fonctionnement du groupe photovoltaïque pour maximiser sa production ;
- validation de la structure mécanique permettant de maintenir l’inclinaison des panneaux photovoltaïques ;
- synthèse de l’impact sur le réchauffement climatique du bâtiment sur cinquante ans.
Partie A - Calcul du PRC lié à la construction
Objectif : Vérifier la conformité de l’indice de construction vis-à-vis des émissions de gaz à effet de serre.
Partie B - Quantification de l’influence de l’isolation thermique sur la consommation d’électricité lors de l’exploitation
Objectif : Justifier l’installation de l’isolation thermique vis-à-vis de l’impact sur le changement climatique.
Partie C - Régulation du point de fonctionnement du groupe photovoltaïque
Objectif : Réguler le point de fonctionnement des panneaux photovoltaïques pour maximiser la production d’électricité.
I - Comportement électrique d’un panneau photovoltaïque
II - Dimensionnement du filtre LC
III - Détermination du maximum de puissance
IV - Régulation du point de fonctionnement
Partie D - Validation de la structure mécanique permettant de maintenir l’inclinaison des panneaux photovoltaïques
Objectif : Vérifier la capacité de la structure à maintenir l’inclinaison des panneaux photovoltaïques malgré les contraintes de vent et de neige.
Partie E - Synthèse : émissions équivalentes de gaz à effet de serre sur l’ensemble de la durée de vie
Le sujet et le corrigé de cette épreuve sont également disponibles sur le site de l’UPSTI (Union des Professeurs de Sciences et Techniques Industrielles)
https://www.upsti.fr/espace-etudiants/annales-de-concours
