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.

www.cdi-projects.com

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