Point de vue américain : infrastructure durable basée sur la technologie de site actif

Philip Juneau explique les étapes nécessaires pour devenir un site indépendant sur le plan énergétique et pourquoi il est essentiel d'utiliser des normes telles que KNX pour acquérir, automatiser et gérer des données de bâtiment.

Il y a un peu plus de six ans, j'ai eu l'honneur de coécrire un article intitulé « Active Site » pour ABB Review, une revue publiée de longue date. Cet article expliquait comment les énergies renouvelables, associées à la production et au stockage de l'énergie sur place, dans le cadre d'un site industriel ou d'un campus universitaire de grande envergure (constituant autrement dit un microréseau), pouvaient assurer l'indépendance énergétique tout en utilisant la connexion au réseau d'énergie public pour s'approvisionner en cas de besoin ou distribuer les surplus d'énergie. On peut observer au fil de ces dernières années une évolution du réseau électrique qui est en train de devenir un véritable « réseau intelligent », prêt à fournir de l'énergie à des villes de plus en plus intelligentes. Lorsque l'on décompose ces villes ou régions géographiques en entités ou blocs plus faciles à gérer, on obtient ce que l'on appelle de multiples « sites actifs ». Un site actif est capable de contrôler et d'optimiser entièrement son propre microréseau, avec des charges énergétiques individuellement complexes et sa propre interface avec le macroréseau (électrique) dynamique. Sa fonction principale est d'optimiser de manière indépendante l'utilisation et les coûts de l'énergie tout en permettant au microréseau de participer pleinement à ce que l'on appelle le « réseau intelligent ». La puissance nominale de tels sites actifs varie entre 100 kW et 50 MW.

L'interconnexion et les aspects liés à la communication entre le site et le fournisseur d'énergie doivent être complètement alignés, tant sur le plan technique que commercial. Cette tâche à la fois simple et difficile à accomplir consiste à faire correspondre les perspectives de gestion de l'offre et de la demande, ce qui est beaucoup plus facile à dire qu'à faire. Cet article vise à montrer que la technologie de site actif qui existe aujourd'hui est de plus en plus avancée et prête à être mise en œuvre de manière efficace.

Le site actif dans la réalité

En fait, le site actif est une entreprise parfaitement réalisable pour la plupart des grands campus, complexes ou installations industrielles consommateurs d'énergie, car il possède tous les ingrédients d'une solution d'infrastructure intelligente, le principal étant son profil énergétique de base, c'est-à-dire la consommation d'énergie au fil du temps. Cela signifie qu'il existe une charge de base constante pour une consommation fiable de l'énergie et donc, que la production sur place ou les énergies renouvelables peuvent optimiser vos profils énergétiques et carbone du point de vue des coûts et des émissions respectivement.

La demande d'énergie (c'est-à-dire la consommation) au fil du temps doit être évaluée jusqu'au niveau de la charge ou de l'équipement, tant en ce qui concerne la technologie du bâtiment que les activités de base. Disposer d'une telle liste d'équipements incluant les heures de fonctionnement constitue en soi un avantage pour vous lancer dans votre parcours en vue de devenir un site actif. Tout cela doit bien entendu faire l'objet d'un examen attentif mené en collaboration avec les responsables et le personnel des bâtiments, afin de garantir la sécurité et le confort de ces derniers et de parer aux effets négatifs potentiels des mesures d'optimisation.

Aspects critiques pour l'unification des infrastructures

Pour unifier la complexité au sein de l'infrastructure de bâtiment, il est préférable de commencer par votre profil énergétique, comme indiqué précédemment. Lors de la création d'une liste d'équipements, il est recommandé de capturer les informations ci-dessous pour chaque équipement ou composant concerné :

• Emplacement.
• Variables de puissance : puissance en chevaux-vapeur (HP) ou puissance électrique (W), tension (V), courant à pleine charge (FLA).
• Temps d'utilisation (démarrage et arrêt spécifiques, c'est-à-dire temps de fonctionnement).
• Services de la zone (par exemple, unité HVAC de traitement de l'air desservant une zone de clinique médicale).
• Date de fabrication de l'équipement (âge).
• Commandes ou interfaces destinées à la surveillance et au contrôle.
• Notes générales.Remarque : l'idéal est de disposer de valeurs réelles obtenues à l'aide d'un compteur ou d'un autre dispositif de capture de données.

Une fois la liste créée, vous pouvez déterminer les éléments importants de la charge énergétique de votre installation ou campus afin d'étudier plus en détail les solutions possibles. Vous devez tout d'abord identifier la connexion du système de gestion de l'énergie (BEMS) de votre installation ou de votre bâtiment, car il s'agit de la pierre angulaire d'un bâtiment, d'une installation ou d'un campus intelligent. Veillez ensuite à utiliser des protocoles de contrôle de bâtiment ouverts, comme BACnet et KNX, qui constituent aussi des normes au sein de l'industrie. Essayez également d'utiliser la communication IP pour ces derniers, c'est-à-dire BACnet/IP et KNX/IP, car cela permet de rationaliser la communication et d'améliorer la fiabilité. Ces deux points sont les plus fondamentaux et les plus importants à prendre en compte, car ils permettent de faire évoluer et de modifier ou d'adapter ultérieurement le système.

La solution concrète

Comme nous l'avons déjà mentionné, le site actif est parfaitement réalisable, car il contient tous les ingrédients d'une solution d'infrastructure intelligente. Examinons dès lors l'intégration des ingrédients, c'est-à-dire des équipements et de l'infrastructure consommateurs d'énergie. Tous ces éléments sont liés par l'unification des normes et des protocoles ouverts de technologie de bâtiment, intégrés au sein d'une plateforme SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) unique, intelligente et IP convergente.

L'utilisation de capteurs et de commutateurs KNX pour les interfaces avec les occupants, ainsi que de commandes sur rail DIN pour le contrôle localisé des équipements, combinée à l'utilisation de contrôleurs BACnet basés sur IP pour les applications centrales, simplifie grandement l'acquisition, l'automatisation et la gestion de vos données de bâtiment.

La solution décrite ci-dessus ne doit pas être appliquée d'un seul coup. Il est possible de réaliser une solution évolutive qui peut passer par de nombreuses itérations au cours de chaque cycle de vie. L'important, c'est de se concentrer sur les zones prioritaires au sein de votre installation ou de votre campus et de garder à l'esprit les mesures techniques suivantes tout en adhérant à l'approche technologique de protocole ouvert mentionnée ci-dessus :

• Passage du temps d'utilisation aux tarifs en période creuse.
• Démarrage/arrêt optimal de l'équipement.
• Limitation de la demande de pointe pour les charges ou équipements gérables.

Le processus de mise en œuvre de site actif suivant provient de l'article mentionné ci-dessus et doit servir de référence, même dans le cadre d'itérations de projet plus modestes. L'important est de commencer quelque part, afin que les données de surveillance et d'analyse puissent également modifier le comportement des utilisateurs et le fonctionnement des bâtiments, des installations ou du campus.

Résumé

Si vous participez à la gestion d'un établissement, d'un campus ou d'une installation industrielle de grande envergure fonctionnant avec une centrale de base, vous êtes candidat pour devenir un site actif ! La technologie est disponible et vous pouvez commencer par une simple surveillance de votre profil énergétique de base pour mieux comprendre par où commencer et sur quoi vous concentrer. Tout ce qu'il faut, c'est du dévouement, de la transparence et des ressources bien dépensées pour économiser de l'argent et nous aider tous à atteindre une infrastructure à énergie nulle.

Philip R. Juneau est directeur commercial de la société Automated Technology Company (ATC) et vice-président du groupe national KNX USA. ATC a pour mission de convertir les bâtiments d'aujourd'hui en infrastructures à énergie nulle de demain en garantissant les plus hauts niveaux de sécurité, de confort et d'efficacité pour le bien-être général de leurs occupants et de l'environnement dans son ensemble.

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