27. sep 2023

Finaliste du Hackathon KNX: EMergy'nX

Finaliste du Hackathon KNX: EMergy'nX
Finaliste du Hackathon KNX: EMergy'nX

Nicolas Colombi explique comment, en surveillant la consommation électrique des ménages et en gérant l'électricité autoproduite, il est possible de réaliser 90 % d'économies.

Avec l'inflation, la hausse des prix de l’énergie et la nécessité de réduire notre empreinte carbone, la pression pour réduire notre consommation et notre dépendance à l’égard des fournisseurs d’énergie est aujourd'hui très forte. La production domestique d'énergie semble être une voie logique à suivre, mais avant de se lancer, il convient de vérifier l'installation existante pour s'assurer qu'elle est aussi efficace que possible.

Pour répondre aux demandes de nombreux propriétaires de villas haut de gamme souhaitant réduire leurs factures d'énergie par l'installation d'un système de panneaux photovoltaïques (PV), nous avons développé une solution qui permettrait d'abord de surveiller l'utilisation de ces installations afin de les optimiser.

L'avantage KNX

Image – Suivi – Pour économiser de l'énergie, la première étape consiste à déterminer la quantité d'énergie consommée par vos appareils et à établir une base de référence à partir de laquelle vous pourrez apporter des améliorations.

La plupart des solutions disponibles sur le marché sont à usage unique. Par exemple, vous pouvez acheter des panneaux afin d'alimenter le système de filtration et la pompe à chaleur de votre piscine. Ou encore, vous pouvez acheter des panneaux pour votre consommation sans savoir quels appareils seront utilisés pendant la production et sans devoir les démarrer manuellement. Lorsque les onduleurs sont équipés de relais pour la gestion de la charge, ils assurent uniquement le contrôle des relais sur le principe du tout ou rien. Une telle approche ne suffit pas lorsque vous disposez de systèmes tels que la régulation du chauffage ou du refroidissement pièce par pièce, de pompes de piscine à vitesse variable ou de pompes à chaleur thermodynamiques. 

KNX nous offre la capacité de contrôler une large gamme de produits de chauffage et de refroidissement en ajustant la température de chaque pièce, ou en augmentant ou en diminuant la température du ballon d'eau chaude. Il est même possible de commander le démarrage de la piscine (pompe à chaleur et système de filtration) lorsque la production est suffisante et d'obtenir des relevés instantanés de puissance pour chaque équipement, permettant ainsi d'évaluer en temps réel l'impact de la modification des paramètres.

Économies de base

Comme les villas de luxe des propriétaires qui nous ont contactés étaient déjà équipées d'automatisations KNX pour l'éclairage, le chauffage, l'eau chaude, la piscine et les bornes de recharge, nous avons choisi d'ajouter des stockages d'énergies à l'aide de batteries, ainsi que des logiciels de gestion de l'énergie. Avant l'installation de panneaux photovoltaïques avec stockage, nous recommandons d'utiliser un suivi énergétique afin de déterminer quels appareils consomment quelle quantité d'énergie pour déterminer si des économies initiales pourraient être réalisées.

Image - Grafnx - (À gauche) Exemple d'un tableau de bord Can'nX Graf'nX utilisé avec (à droite) la passerelle Can'nX Emergy'nX. Cette combinaison permet un suivi, puis une optimisation de la consommation énergétique.

Nous avons utilisé le système Can'nX Graf'nX, qui intègre des compteurs KNX, Modbus ou IP (MQTT) dans un tableau de bord énergétique en ligne, afin de comprendre les habitudes de consommation et d'identifier les anomalies causées par les équipements en raison de dysfonctionnements ou de réglages incorrects. Par exemple, dans des projets antérieurs, nous avons trouvé un ballon d'eau chaude thermodynamique fonctionnant en permanence sur résistance électrique (50 kWh/jour), des systèmes de filtrations de piscine fonctionnant en tout temps (120 kWh/jour) même en mi-saison en raison d'un mauvais réglage de la qualité de l'eau et une pompe à chaleur de piscine laissée en marche pendant les mois les plus froids, et consommant 50 kWh, contre 15 kWh pendant les mois les plus chauds.

Dès cette première étape, les gains ont été substantiels pour les projets concernés, puisque près de 25 MWh par projet ont pu être économisés, entraînant ainsi une réduction de 2,5 tonnes d'émissions de CO2. De plus, le tableau de bord énergétique calcule les valeurs cruciales de l'installation, telles que la charge de base de l'installation, la puissance apparente (la puissance consommée en kVA) et la puissance de pointe consommée. Cela permet une vérification appropriée de la taille de l'abonnement électrique, ce qui permet à son tour un ajustement du coût de l'abonnement et des économies sur les prix du kWh. Dans certains projets, les clients ont décidé de réduire le montant de leur abonnement afin de bénéficier de coûts énergétiques par kWh moins chers grâce aux mécanismes de bouclier tarifaire.

Après avoir analysé les modes de consommation et après qu'un plombier eut effectué quelques réglages du ballon d'eau chaude électrique, nous avons mis en place un script dans un compte cloud Kloud'nX qui nous a permis d'installer un système de délestage. Cela évite certains pics de consommation sans devoir sacrifier le confort, diminuant ainsi la consommation électrique de l'abonnement du client.

Optimisation de l’électricité autoproduite

Après plusieurs mois de suivi des consommations, nous avons proposé une solution sur mesure utilisant des panneaux photovoltaïques et un stockage associé au logiciel d'optimisation énergétique Can'nX Emergy'nX. Des onduleurs hybrides pour la production provenant des panneaux photovoltaïques et des batteries de stockage d'énergie ont été intégrés dans l'installation KNX existante comprenant des ballons d'eau chaude, un système CVC, un système de filtration de piscine, des pompes à chaleur pour la piscine et des bornes de recharge pour véhicules électriques.

Le logiciel d'optimisation énergétique permet d'affiner le contrôle automatique des principaux consommateurs d'énergie et offre à l'occupant la possibilité de déterminer des ordres de priorités, le tout sans compromettre le confort. Basé sur les fluctuations des coûts énergétiques et des niveaux de production photovoltaïque, le système gère avec précision les cycles de charge et de décharge des batteries et le fonctionnement automatique des équipements nécessaires afin de dégager un surplus d'énergie permettant de minimiser l'utilisation pendant les périodes où les de prix de l'électricité sont élevés.

Économies d’énergie et réduction de l’empreinte carbone

Image - Graphique Cannx - Graphique montrant les économies d'énergie croissantes à mesure que les panneaux photovoltaïques, le stockage par batterie et l'optimisation sont introduits.

  • La mise en œuvre d’une gestion de l’énergie combinée aux sources d’énergies renouvelables entraîne des économies significatives :
  • la mise en œuvre de la surveillance Graf'nX permet des économies d'environ 15 % dans la plupart des installations ;
  • l'installation de panneaux photovoltaïques permet d'économiser environ 30 % ;
  • le recours à l'optimisation énergétique EMergy'nX sans batterie permet d'économiser environ 50 % ;
  • le fait de disposer d'une batterie sans optimisation permet d'économiser environ 80 % ;
  • l'utilisation d'une batterie avec l'optimisation EMergy'nX entraîne environ 90 % d'économies.

Dans le cadre des projets susmentionnés, nous avons affaire à des villas disposant d'abonnements allant de 50 à 120 kVA, avec une consommation annuelle de 50 à 100 MWh. Les gains d’économies d’énergie qui en résultent sont importants et atteignent des dizaines de MWh, ce qui se traduit par une réduction de plusieurs tonnes de CO2.

Retour sur investissement (ROI)

La mise en œuvre d’une surveillance énergétique de base entraîne des économies d’environ 15 % dans la plupart des installations. Dès la première année d'installation, nous avons pu détecter des appareils électriques défectueux et très consommateurs d'énergie, qui ont ensuite été optimisés. Cela donne à l’installation un retour sur investissement de 1 à 2 ans.

L'utilisation de panneaux photovoltaïques permet une réduction de 30 à 40 % de la consommation en fonction de la puissance installée. Cela permet un retour sur investissement compris entre 8 et 11 ans, pour une installation avec une puissance crête équivalente à la puissance souscrite.

L'installation supplémentaire d'une batterie, d'une capacité de stockage d'environ 2 fois la puissance maximale produite en kWh, permet une économie d'énergie supplémentaire de 15 à 30 %. Le retour sur investissement de cette configuration est d’environ 12 à 15 ans.

Conclusion

La gestion de l'énergie basée sur KNX améliore le retour sur investissement en permettant un contrôle continu précis de la charge et un contrôle des équipements basé sur la tarification dynamique de l'énergie, la production photovoltaïque, le stockage de l'énergie et la priorité fixée par l'occupant. En effet, le système Can'nX EMergy'NX permet d'économiser jusqu'à 90 % de la facture énergétique, et en améliorant légèrement les panneaux et la batterie, il devient même possible de parvenir à une utilisation autonome.

Nicolas Colombi est le PDG de Can'nX, fournisseur de solutions KNX et IoT pour la conception, la mise en œuvre et l'optimisation de systèmes de bâtiments connectés.

https://can-nx.com/

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