Gestion de l’énergie dans les maisons intelligentes avec KNX

Couplage sectoriel intelligent avec KNX - électricité + chauffage + transport

Transition énergétique, protection du climat, couplage sectoriel - ces mots clés indiquent un tournant dans l'industrie de l'énergie. Les bâtiments seront eux aussi touchés par le passage des combustibles fossiles à l'énergie verte. La consommation d'énergie doit être coordonnée, gérée et contrôlée. Cela s'applique en particulier à l'électromobilité et aux autres grands consommateurs. Le système KNX Smart Home offre des solutions spécifiques à cet effet, notamment pour les bornes de recharge pour voitures électriques à domicile.

Les bornes de recharge pour voitures électriques dans les immeubles résidentiels prennent de plus en plus d'importance. Cela soulève des questions, telles que : De quelle quantité d'énergie auront-elles besoin ? Peut-on recharger son véhicule à tout moment ? Quelle est la quantité d'énergie disponible ? Les prix bas à certaines heures de la journée peuvent-ils être utilisés pour une recharge à bas prix ?

Thèmes liés au réseauLes connexions électriques domestiques, généralement d'une tension de 3x230 volts et dotées d'un fusible de 63 ampères, sont déjà confrontées à des capacités de batterie élevées pouvant atteindre 100 kWh. Les bornes de recharge disponibles dans le commerce offrent des capacités de connexion comprises entre 3,6 kW (1x230 V, 16 A) et 22 kW (3x230 V, 32 A). En fonction de la capacité des batteries, du temps de charge et du nombre de voitures électriques, les connexions électriques domestiques seront exposées à des charges élevées. L'énergie requise pour les véhicules électriques peut faire plus que doubler la consommation totale d'électricité des ménages. Les réseaux externes et l'approvisionnement en énergie doivent également être en mesure de faire face à cette consommation accrue. Comme l'électricité provient de plus en plus de la production éolienne et solaire, il faut s'attendre à des fluctuations dans l'approvisionnement énergétique. Dans ce contexte, l'e-mobilité présente l'avantage de pouvoir agir pour équilibrer le réseau électrique grâce à des horaires de recharge flexibles et, à l'avenir, au rachat de l'électricité si nécessaire.

Gestion de l'énergie avec KNX IdOPour assurer la stabilité du réseau à l'avenir, les consommateurs et les producteurs d'énergie doivent être gérés à tous les niveaux du réseau en ce qui concerne la recharge et les créneaux horaires. Les services KNX IdO permettent l'intégration des participants à l'énergie, tels que les bornes de recharge intelligentes, dans le système KNX Smart Home. La clé de la gestion de l'énergie est ce qu'on appelle un CEM (Customer Energy Manager), une interface entre le réseau électrique intelligent (S1) et la maison intelligente KNX (S2). Le CEM coordonne l'interaction entre les spécifications externes de consommation d'énergie et son optimisation interne. La communication est basée sur la norme « Smart Grid/Smart Home architecture ». Pour assurer l'interopérabilité, les groupes de travail internationaux des organismes de normalisation CEN / CENELEC TC 205 / WG 18, auxquels KNX participe, développent des modèles de données et des stratégies d'optimisation appropriés.

Principe d'optimisationLe processus d'optimisation suit un principe relativement simple. Le CEM consulte les participants sur leurs besoins en énergie dans une période donnée. Les participants comprennent des consommateurs tels que des appareils ménagers, des pompes à chaleur et des chauffe-eau, ainsi que des producteurs d'énergie tels que des systèmes photovoltaïques, des systèmes de stockage d'énergie ou des bornes de recharge pour voitures électriques. Ces profils de consommation/génération d'énergie contrastés peuvent ensuite être optimisés grâce aux informations sur l'énergie disponible prévue et les offres de prix. Cela se fait en créant des profils énergie/temps qui consistent en des créneaux alignés les uns à côté des autres. Chaque créneau définit la quantité d'énergie requise pendant la période.

Séquences de recharge Avec ses possibilités de recharge flexibles, l'e-mobilité est un exemple clair du processus des profils (voir fig. 3). Idéalement, des bornes de recharge intelligentes avec des services KNX IdO devraient être intégrées dans la maison intelligente. Le CEM a accès aux offres d'énergie, y compris leurs coûts et leurs créneaux horaires. Il s'agit des hauts tarifs (HT), des bas tarifs (BT) et, à l'avenir, des tarifs spéciaux pour les véhicules électriques. Si tous les véhicules tentaient une recharge complète pendant les BT, le réseau serait surchargé. Par conséquent, le véhicule 1 (vert), qui doit être rechargé pendant une courte période, commence à se recharger lors des BT, mais doit achever sa recharge lors des HT. Le véhicule 2 (bleu), dont le processus de recharge est plus long, utilise une séquence de recharge alternative. Il se recharge aussi partiellement lors des BT, mais saute ensuite les HT et achève de se recharger lors des BT suivants. Non seulement cette procédure est bénéfique pour le portefeuille des propriétaires de véhicules, mais elle permet aussi de compenser les sur ou sous-approvisionnements en électricité et contribue ainsi à la stabilité du réseau.

RésuméLa gestion automatique de la consommation d'énergie est nécessaire pour éviter de dépasser les charges de pointe tout en utilisant l'énergie de manière économique. L'automatisation des bâtiments KNX constitue la base d'une gestion active et complexe de l'énergie. Les services KNX IdO continueront à assurer l'intégration du plus grand nombre possible de participants dans le domaine de l'énergie.

Recharge intelligente des voitures électriquesDes protocoles importants sont disponibles avec les bornes de recharge intelligentes et les colonnes de recharge. Ils permettent, par exemple, de vérifier l'autorisation d'utilisation, de contrôler les processus de recharge et même de réguler l'approvisionnement en énergie. KNX avec les services KNX IdO peut fournir les unités d'évaluation nécessaires à cette fin. De cette façon, les colonnes de recharge peuvent être contrôlées en fonction du comportement individuel des utilisateurs. Une visualisation avec des diagrammes et des graphiques donne un aperçu des quantités d'énergie facturables, du niveau de charge en pourcentage et de l'utilisation personnelle. L'énergie disponible, provenant par exemple d'un système photovoltaïque, peut également être affichée.