Application des réseaux de neurones artificiels et de l'inférence bayésienne à la simulation couplée et à la conception des puits à colonne permanente

点击翻译按钮获取中文摘要

Une part importante de l'énergie consommée au Canada est dévolue au chauffage ainsi qu'à la climatisation des bâtiments. Malgré des coûts d'installation importants, les systèmes géothermiques peuvent réduire significativement la facture d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre des Canadiens. Les puits à colonne permanente sont peu utilisés, mais offrent le potentiel de réduire par cinq les coûts de forage et d'être intégrés aux bâtiments déjà construits dans les zones urbaines denses où l'installation de puits conventionnels est impossible. La conception d'un champ de plusieurs puits à colonne est cependant longue et coûteuse, ce qui incite souvent les promoteurs immobiliers à négliger l'acquisition des données de terrain et à réduire l'effort octroyé à la simulation du système, une tâche qui permet pourtant d'évaluer finement les économies d'énergie produites lors de l'opération du système. Il en découle un système souvent surdimensionné aux coûts prohibitifs. Ce programme de recherche vise à faciliter la conception des systèmes géothermiques utilisant des puits à colonne permanente en développant des outils de conception avancés. Au total, 6 objectifs à court terme impliquant 4 doctorants, 2 étudiants à la maîtrise et 4 stagiaires seront atteints. Ces objectifs sont regroupés autour de 3 thèmes visant à 1) réduire l'incertitude des paramètres thermiques in situ, 2) accélérer la simulation couplée des puits à colonne et 3) diminuer le risque financier associé à leur opération. Dans le cadre de ce programme de recherche, on prévoit inférer la distribution statistique des propriétés dans un cadre bayésien via une inversion conjointe de la température et de sa dérivée, réduire le temps de calcul et augmenter la précision des simulations au moyen d'outils d'intelligence artificielle tels des réseaux de neurones artificiels, et réduire le risque financier associé à l'opération des puits à colonne permanente en adaptant le concept de valeur actuelle nette au risque à la géothermie et ainsi intégrer l'incertitude associée aux paramètres de conception du système. Tous les travaux expérimentaux prévus seront réalisés à l'unité de recherche en géothermie de Polytechnique Montréal, une infrastructure de recherche unique conçue pour émuler les besoins thermiques d'un bâtiment relié à un puits géothermique. L'approche en matière de formation de PHQ consistera à valider expérimentalement à l'unité chaque nouveau développement théorique, et ensuite à disséminer ces avancements par la publication d'articles et la distribution de logiciels. Les phases de validation expérimentales permettront de rassurer les utilisateurs finaux sur la qualité et la précision des logiciels de conception développés. La réalisation de ce programme de recherche et la formation de 10 PHQ pourraient mener rapidement à une plus grande utilisation de la géothermie en milieu urbain et aider le Canada à respecter ses engagements en matière de réduction des gaz à effet de serre.