KNX IoT et KNX Classic : comment les bornes de recharge et les batteries d'accumulateurs sont-elles intégrées ?

Joost Demarest, directeur technique de KNX, a expliqué dans son discours liminaire lors de l'événement en ligne "Smart Energy Management with KNX" comment cela est possible. Il a également expliqué en détail une nouveauté spécialement conçue pour l'Allemagne : Le Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (VDE FNN) travaille déjà à l'élaboration de l'annexe correspondante aux spécifications.

Mais qu'est-ce que la gestion de l'énergie ? Wikipedia définit le terme comme suit : La planification et l'exploitation de la production et de la consommation d'énergie dans le but de préserver les ressources, de protéger le climat - au coût le plus bas possible.

Les maisons et les bâtiments jouent un rôle majeur, en particulier ce qui se passe dans la maison, c'est-à-dire du distributeur aux consommateurs individuels dans la maison. Le système de gestion de l'énergie est donc situé dans le tableau de distribution et contrôle les consommateurs individuels. "Dès le début, KNX a eu pour objectif de mettre en œuvre les fonctions de contrôle à partir de ce centre et de l'utiliser pour s'adresser aux autres appareils compatibles KNX dans la maison - du chauffage à la ventilation, de la technologie de climatisation et des compteurs aux pompes à chaleur", explique Joost Demarest. "C'est pourquoi KNX est déjà capable de gérer l'énergie aujourd'hui. Voici un exemple : le contrôle individuel des pièces est l'une des fonctions les plus importantes de KNX, et c'est surtout grâce à cette fonction que KNX s'est fait connaître du grand public : Une unité de contrôle centrale située dans la pièce commande les vannes des sources de chaleur et des appareils de refroidissement. En outre, des compteurs et sous-compteurs compatibles KNX ont été ajoutés au cours des dernières années. Ils peuvent effectuer diverses mesures de puissance par phase ou de la puissance totale et transmettre les données via KNX. Des modules de gestion de la charge sont également disponibles auprès de différents fabricants depuis les années 1990. "À l'époque déjà, il était possible d'intégrer 120 charges différentes, de définir des priorités ou d'envoyer des données statistiques", explique M. Demarest. "La gestion de la charge est vérifiée avec KNX. Aujourd'hui, il existe également des produits avec leur propre mesure de la consommation d'énergie, qui peuvent être utilisés pour mesurer différentes variables électriques au niveau d'un circuit et pour limiter la consommation à un niveau défini.

Bien entendu, il serait également souhaitable que les données des compteurs intelligents (smart meters) puissent être transmises et contrôlées via KNX. Cela fonctionne déjà : par exemple, il est possible de mesurer sa propre production photovoltaïque.

Si l'on veut intégrer des charges, on peut envisager des appareils avec des contacts sans potentiel. Par exemple, une borne de recharge peut être commutée d'une charge complète à une charge limitée via un interrupteur KNX, une pompe à chaleur ou une production d'eau chaude peut être commandée via le contact existant du réseau intelligent - en fonction de l'énergie disponible.

Depuis que Sonnen est devenu membre de l'association KNX, les unités de stockage d'énergie peuvent également être intégrées dans le monde KNX. dans le monde KNX. En outre, avec l'e-charge II de ise, par exemple, un dispositif est maintenant disponible pour intégrer les stations de recharge de différents fabricants (ABB, ABL, KEBA, Mennekes, Mobility Made by Stöhr) dans KNX. Ainsi, toutes les informations essentielles concernant le processus de charge peuvent être transmises et traitées via KNX. Qu'il s'agisse de la régulation du chauffage, du refroidissement, du comptage et du sous-comptage intelligents, de la gestion de la charge et de l'écrêtement des pointes, du stockage de l'énergie, des systèmes photovoltaïques, des voitures électriques ou des pompes à chaleur, tous ces appareils et fonctions peuvent être intégrés dans KNX. M. Demarest conclut : "Nous pouvons déjà couvrir un large éventail de fonctions de gestion de l'énergie via KNX Classic.

La question est de savoir comment la gestion de l'énergie via KNX peut être réalisée concrètement. Les possibilités sont nombreuses : La gestion de l'énergie peut être intégrée dans les appareils, dont il existe une grande variété de fabricants. Mais elle peut aussi être exécutée dans le logiciel de visualisation, dans l'unité centrale d'affichage avec des fonctions logiques avancées, dans le serveur central du bâtiment ou dans une combinaison de tous ces éléments. Des applications sont également disponibles pour que le contrôle puisse être effectué via Internet. Des partenaires KNX formés à cet effet se chargent de la mise en œuvre.

Mais aujourd'hui, l'innovation se présente sous la forme de la nouvelle norme EN50491-12-2, qui fait partie d'une série de normes. La première partie, EN50491-12-1, existe déjà. L'accent est désormais mis sur le gestionnaire d'énergie personnalisé (CEM). Différents gestionnaires de ressources (RM) y sont affectés. Un RM peut être un produit, plusieurs produits ou une solution complète de système électronique pour la maison et le bâtiment (HBES). Un HBES peut être KNX, mais d'autres systèmes peuvent également être envisagés. Le RM renseigne le CEM sur la flexibilité énergétique : quelles sont les ressources disponibles, qui a besoin d'énergie dans l'immédiat ou qui peut fournir quelle quantité d'énergie. Par exemple, un MR peut représenter un système CVC complet qui informe le CEM de la demande ou de l'offre d'énergie actuelle. L'échange d'informations entre le CEM et le RM est normalisé, mais indépendant du protocole utilisé. Le CEM est pratiquement le chef d'orchestre qui fait jouer harmonieusement l'orchestre des consommateurs et des producteurs dans la maison et qui harmonise les flexibilités énergétiques.

Qu'entend-on par flexibilité énergétique ? En fonction de ce qui est prévu dans l'application, de la manière dont tout doit être contrôlé, la norme EN50491-12-2 prévoit cinq types de contrôle :

Dans ce cas, le CEM veille à ce que les RM restent dans les limites de performance fixées, qui peuvent varier dans le temps. Le CEM ajuste l'enveloppe de puissance à la prévision de puissance des MR et contrôle les MR pour qu'ils respectent les limites de puissance spécifiées. Par exemple, il ordonne à la pompe à chaleur de fournir moins d'énergie pendant une certaine période. Le GR transmet à son tour au CEM les prévisions de ce qu'une unité est capable de faire. Le CEM aligne ces prévisions sur l'enveloppe de performance donnée, de sorte qu'il y a une interaction entre le CEM et le MR au fil du temps.

Ce type de commande est destiné aux appareils qui doivent démarrer à une heure précise, comme une machine à laver. Il communique via le RM quand il peut démarrer, combien de temps il doit fonctionner et quand il peut être interrompu si nécessaire (conteneurs de séquence d'alimentation). Le CEM détermine ensuite la séquence temporelle dans laquelle les conteneurs de séquence d'alimentation sont démarrés afin que l'ensemble du processus puisse être achevé à l'heure spécifiée.

Ce type de contrôle s'applique aux unités qui peuvent adopter différents états de fonctionnement. Parce que le CEM connaît les unités et sait quels modes de fonctionnement elles peuvent adopter, il les contrôle de manière à ce que les spécifications soient respectées et qu'elles fonctionnent de manière optimale dans ce cadre. Il les contrôle de manière à ce que les spécifications soient respectées et qu'elles fonctionnent de manière optimale dans ce cadre. Par exemple, il peut ordonner à une station de recharge de charger à pleine puissance pendant un certain temps, mais ensuite changer d'état de fonctionnement.

Ce type de contrôle convient aux dispositifs qui stockent ou tamponnent l'énergie. Les RM informent sur leur courant ainsi que sur leurs quantités minimales et maximales de remplissage et sur la possibilité de les manquer ou de les dépasser. L'appareil peut également vous indiquer quand il doit être rechargé. Les RM communiquent également leur comportement en matière de fuites au CEM. Un réservoir d'eau chaude perd de la chaleur au fil du temps, même si l'on n'y puise pas d'eau chaude. Comme on connaît également la consommation moyenne d'un jour de semaine, il est possible de calculer la quantité d'énergie nécessaire pour remplir le ballon. Le remplissage est à son tour modélisé : C'est la tâche d'un ou plusieurs actionneurs liés au RM. Ils sont modélisés de la même manière que les unités du type Commande basée sur le mode de fonctionnement. Seul l'effet qu'ils ont sur le niveau de remplissage doit être ajouté. Sur la base de ces informations, le CEM envoie les commandes et indique le mode de fonctionnement souhaité de l'actionneur ainsi que le moment de la transition.

Ce type de contrôle a été créé pour les unités qui sont flexibles en termes de type d'énergie utilisée, mais qui ne peuvent pas stocker ou emmagasiner de l'énergie. Une pompe à chaleur hybride qui peut produire de l'énergie à partir d'électricité ou de gaz en est un exemple. Elle peut communiquer l'ampleur de ses besoins ou la fourchette dans laquelle ils se situent ou se situeront bientôt. Les modes de fonctionnement des actionneurs indiquent la quantité d'énergie qui peut être produite dans ce mode. Le CEM combine les modes de fonctionnement des actionneurs pour répondre à la demande.

Qu'est-ce que cela signifie pour KNX, comment ces types de contrôle peuvent-ils être mis en œuvre dans le monde KNX ?

Il s'agit avant tout de paramètres qui changent au fil du temps. Cela serait certainement possible par le biais de la communication de groupe dans KNX. Mais en réalité, les télégrammes de 14 octets ne suffiraient pas.

Il faudrait pour cela utiliser des trames étendues. Dans une communication de groupe typique, cependant, le CEM s'adresse toujours à une seule unité, presque jamais à plusieurs unités en même temps. Par conséquent, la communication Objet/Propriété serait plus appropriée, ou même les propriétés de fonction. Cependant, l'installateur devrait alors stocker les adresses individuelles des RM dans le CEM, ce que les STE ne prennent pas en charge actuellement.

Il serait donc préférable d'utiliser l'API KNX IoT Point avec des structures de données JSON ou CBOR pour l'échange entre le CEM et les RM. "Cependant, KNX Classic peut toujours être utilisé pour la communication pilotée par les événements", explique Joost Demarest. "L'échange des paramètres des appareils pourrait alors se faire via l'API KNX IoT Point.

Et maintenant, une autre nouveauté pour l'Allemagne. À ce stade, le FNN est chargé de la spécification de ce que l'on appelle le boîtier de contrôle, qui se trouve derrière la passerelle de compteur intelligent (SMGW). Le boîtier de contrôle permet de commuter les charges dans la maison intelligente ou dans les bâtiments intelligents. Auparavant, les boîtiers de contrôle étaient disponibles avec quatre contacts de relais. "L'annexe B des spécifications du boîtier de contrôle FNN est en cours de préparation et précisera comment le boîtier de contrôle peut également être réalisé avec KNX", se réjouit Joost Demarest. Le boîtier de commande pourrait alors être réalisé en tant que client de tunnel KNXnet/IP. Le plus important : l'installateur peut configurer l'installation KNX comme auparavant, rien ne change pour lui. Il lui suffit d'intégrer dans le système les serveurs de tunneling sécurisé KNX disponibles dans le commerce. Cependant, le fabricant de la boîte de contrôle avec interface KNX doit fournir une application ETS. Cela garantit que les paramètres requis par le boîtier de contrôle peuvent être échangés lors de l'installation initiale ou du remplacement du boîtier de contrôle. "L'annexe B sera bientôt adoptée et les fabricants pourront alors développer des boîtiers de contrôle en conséquence et les mettre sur le marché", explique Joost Demarest.

De cette manière, KNX et KNX IoT pourront travailler ensemble à l'avenir.