28. Sep 2023
Gagnant du hackathon KNX: Augmenter l'autoconsommation à 90 % grâce à KNX et à LUKA Energy Manager
Luc Vercruyssen explique
comment la consommation d'électricité autoproduite dans une maison peut
généralement être augmentée jusqu'à 90 % à l'aide d'une installation KNX contrôlée
par le LUKA Energy Manager, et ce, avant même de prendre en compte les
économies supplémentaires pouvant être réalisées grâce aux tarifs dynamiques.
Alors que
l’électrification de nos logements et de nos transports se poursuit à une
vitesse sans précédent, le besoin de réseaux et de bâtiments intelligents
devient pressant. En effet, dans le cadre de la démarche de décarbonation par
le passage de centrales thermiques ou nucléaires à des sources d’énergie
renouvelables, la nature variable de l’énergie éolienne et solaire peut
provoquer un déséquilibre entre l’offre et la demande. En
période de pénurie d'énergie, les centrales à gaz sont allumées, provoquant
d'énormes émissions de CO2, alors qu'en période d'excès d'énergies
renouvelables, les parcs éoliens et solaires sont fermés afin d'éviter une
surcharge du réseau. Si la consommation d’énergie dans les bâtiments peut être
optimisée grâce à des systèmes intelligents, nous pouvons à la fois éviter le
gaspillage d’une énorme quantité d’énergie et réduire notre empreinte carbone.
Des économies tangibles
Nous pouvons démontrer que, dans le cadre de
l’utilisation d’un système photovoltaïque, avec l'ajout d'une batterie
domestique, les coûts énergétiques annuels peuvent être encore réduits. Et
c'est encore plus vrai si l'on ajoute à l'équation le recours à la gestion de
l'énergie pour augmenter l'écrêtement des pointes et la gestion de l'énergie
pour profiter pleinement des tarifs dynamiques.
Légende
– Réduction annuelle des coûts énergétiques par l'ajout d'un stockage sur
batterie à un système photovoltaïque, de la gestion de l'énergie KNX et d'une
tarification dynamique.
En utilisant une installation KNX comprenant une
borne de recharge, une pompe à chaleur et une batterie domestique, le tout géré
par le gestionnaire d'énergie de CDI-Projects LUKA, nous avons constaté qu'il
devient possible de réaliser des économies totales d'environ 1000 euros par an
pour un ménage moyen en :
- augmentant la consommation d'énergie
autoproduite de 70 % à 90 % ; - en diminuant de 100 % l'utilisation pendant
les pics du réseau ; - en réduisant le coût
de l'utilisation de l'énergie du réseau de 30 %.
Les avantages de KNX
LUKA se connecte au réseau KNX via un routeur
KNX/IP et profite des actionneurs de commutation KNX et des passerelles KNX
pour mesurer les flux d'énergie et contrôler les installations techniques
telles que les chargeurs pour véhicules électriques, les panneaux
photovoltaïques, les pompes à chaleur, les batteries domestiques et autres
appareils. Il utilise également des services web tels que les prévisions
météorologiques ou les tarifs de l'électricité pour collecter toutes les
informations nécessaires à l'optimisation des flux d'énergie.
L'utilisation de KNX
pour communiquer avec les composants de la maison intelligente garantit un
système évolutif, flexible et fiable. En effet, grâce à l'utilisation des
interfaces KNX standards du commerce, aucun développement logiciel n'est
nécessaire pour contrôler ces appareils.
Démonstration pratique
Nous avons mis en place une installation KNX
pratique comprenant une borne de recharge Mennekes connectée via la passerelle
ise SMART CONNECT KNX e-charge II, une pompe à chaleur Daikin connectée via la
passerelle Zennio KLIC-DA v2, une batterie domestique AlphaESS connectée via la
passerelle ABB Modbus KNX, ainsi que le LUKA Energy Manager connecté via
l'interface IP MDT. Nous avons démontré que des économies importantes pouvaient
être réalisées en augmentant l'autoconsommation, en réduisant les pointes et en
équilibrant la production et la demande d'électricité en réagissant aux tarifs
d'électricité dynamiques (en fonction de l'heure d'utilisation).
Économies
et retours
Figure
1 : simulation montrant le coût annuel d'utilisation des panneaux solaires et
du réseau pour fournir de l'électricité pour la consommation domestique et la
recharge de la voiture, la production excédentaire étant réinjectée dans le
réseau.
Voici
une simulation pour un client dont la consommation électrique annuelle est de
10 000 kWh. En utilisant des panneaux solaires et le réseau pour alimenter la
maison en électricité, y compris pour la recharge de la voiture, la
configuration permet de répondre à 33 % des besoins énergétiques du client
par l'autoproduction, l'excédent d'énergie autoproduit étant réinjecté dans le
réseau, comme l'indique la figure 1.
Figure 2 : simulation montrant le coût total d'investissement, le coût annuel de l'énergie et une augmentation de l'autoconsommation grâce à l'ajout d'une batterie domestique.
Ensuite,
la simulation montre que si une batterie domestique était installée,
l'autoconsommation augmenterait de 33 % à 70 %, et le retour sur investissement
serait alors de 16,9 ans, comme le montre la figure 2.
Figure 3 : simulation montrant le coût total d'investissement, le coût annuel
de l'énergie et une augmentation de l'autoconsommation grâce à l'ajout de la
gestion de l'énergie LUKA.
En
ajoutant un système de gestion de l'énergie pour gérer l'énergie
intelligemment, l'autoconsommation augmente à 90 % et le retour sur
investissement est réduit à 13,1 ans, comme le montre la figure 3.
Figure 4 : simulation montrant que des économies supplémentaires peuvent être réalisées en utilisant un tarif d'électricité en fonction de l'heure de consommation, sans frais supplémentaires.
Ensuite,
en passant à un tarif d'électricité basé sur l'heure d'utilisation (ToU -
time-of-use), le coût annuel diminue encore et le retour sur investissement
tombe à 8,8 ans, comme le montre la figure 4. Remarque : la simulation de la
facture d’électricité se fait à l’aide de « V-test », un outil de simulation
indépendant.
Conclusion
Grâce à des simulations et des installations
pratiques optimisant l'énergie autogénérée, éliminant les pointes et utilisant
au mieux les tarifs d'électricité dynamiques, nous avons démontré qu'un système
de gestion de l'énergie basé sur KNX peut permettre des économies d'énergie
importantes, ce qui se traduit par une réduction des coûts et de l'empreinte
carbone. Le retour sur investissement est déjà bon et, à grande échelle, il augmenterait
encore davantage.
Luc Vercruyssen est ingénieur industriel et
directeur de CDI-Projects, société spécialisée dans la gestion de l'énergie et
les bâtiments intelligents.
