Surveillance et contrôle des installations avec production photovoltaïque

L'intégration de sources d'énergie renouvelable et du stockage dans les bâtiments nécessite des capacités supplémentaires de contrôle et de surveillance, non seulement pour garantir un fonctionnement optimal, mais aussi pour obtenir un retour sur investissement aussi rapide que possible.

La norme IEC 60364-8-82:2022 clause 82.7 « Régulation et surveillance » impose l'usage d'un système de gestion de l'énergie électrique (EEMS) : un système de surveillance, d'exploitation, de régulation et de gestion des ressources énergétiques et des charges de l'installation.

L'EEMS peut être un système dédié ou faire partie d'un système intégré, tel qu'un système électronique domestique et immobilier (HBES) ou un système de gestion technique du bâtiment (GTB ou BACS) ou tout autre système de gestion similaire. Voir également Tableaux communicants

Surveiller la production et la consommation d'énergie afin de détecter rapidement les problèmes et de prendre les mesures appropriées

Pour comprendre comment l'énergie électrique est utilisée et comment elle peut être optimisée, les propriétaires doivent :

• suivre la manière dont l'énergie locale produite (PV ou autre) est consommée par les charges, stockée ou injectée dans le réseau,
• suivre et analyser les tendances de la production locale parallèlement à la consommation des charges,
• calculer les avantages économiques liés à la réduction de la consommation d'énergie provenant du réseau électrique.

Un système de surveillance doit également assurer les fonctionnalités de gestion des actifs comme l'évaluation des performances des systèmes de production locaux, la détection des écarts ou des dysfonctionnements et la notification immédiate des pannes.

De plus, étant donné que les onduleurs locaux peuvent affecter la qualité de l'alimentation électrique de l'installation, il est recommandé de mesurer et de suivre les perturbations de la qualité de l'alimentation, en particulier les harmoniques et les déséquilibres.

Réguler les sources et les charges locales en fonction des contraintes et des objectifs

Lors de l'intégration de sources locales telles qu'un système photovoltaïque dans l'installation électrique d'un bâtiment, des fonctions de contrôle sont souvent nécessaires. Ces fonctions dépendront principalement des sources locales disponibles, du contrat avec le fournisseur d'énergie local et du type d'installation : raccordée au réseau, îlotable ou hors réseau. Par exemple, pour une installation avec production photovoltaïque raccordée au réseau, les fonctions de régulation requises pourraient inclure :

• Limitation de la productionn afin d'éviter l'injection d'électricité dans le réseau,
• Gérer le facteur de puissance au point de raccordement au réseau afin d'éviter les pénalités,
• Comment gérer les excédents de production ? afin de maximiser l'autoconsommation,
• Gestion de la réponse à la demande, en particulier lorsque l'installation compte également des systèmes de stockage ou groupes électrogènes.

Si l'on prend l'exemple d'une installation îlotable, des fonctions de régulation supplémentaires sont nécessaires pour assurer la transition entre le mode connecté au réseau et le mode îlot (et inversement) et veiller à l'équilibre entre la consommation électrique et la production locale en mode îlot.

S'appuyer sur des analyses poussées pour optimiser l'usage des sources locales

Des analyses poussées dans le cloud permettent d'optimiser davantage l'usage de la production d'électricité locale afin de réaliser des économies supplémentaires. En tenant compte de critères complémentaires tels que l'évolution des tarifs de l'électricité, les prévisions météorologiques et la consommation prévue, ces analyses doivent permettre de déterminer la configuration optimale du système. Un point de consigne pour chaque source locale peut alors être transmis au système de régulation local afin de faire évoluer continuellement cette configuration optimale.

Une architecture numérique permet d'assurer les fonctions de surveillance, de régulation et d'optimisation

Voyons maintenant quelle architecture numérique est capable de répondre à ces exigences.

Fig. K77 – Exemple d'architecture numérique pour une installation avec production locale (photovoltaïque, par exemple)

Tout d'abord, cette architecture doit vous permettre de collecter des données, telles que :

• la production locale et l'état des onduleurs, directement depuis les onduleurs,
• les relevés de puissance, de consommation d'énergie et données sur la qualité de l'alimentation électrique, provenant des compteurs électriques,
• informations sur les conditions météorologiques (température, ensoleillement, etc.), fournies par des capteurs.

This data is collected using communication networks. High-end power measurement devices and local source inverters are usually connected directly through Ethernet. For sensors and other devices, gateways may be needed.

L'architecture doit ensuite permettre de transmettre ces données collectées via des réseaux de communication. Les appareils de mesure de puissance haut de gamme et les onduleurs locaux sont généralement connectés au réseau directement via Ethernet. Pour les capteurs et autres, des passerelles sont parfois nécessaires.

Pour la surveillance uniquement, une fréquence d'acquisition des données fixée à 10 minutes peut suffire, mais pour la régulation, les données doivent être collectées plus fréquemment.

Ces données transmises doivent ensuite être utilisées par un système de régulation sur site pour exploiter plus efficacement les équipements. Des algorithmes et des analyses permettent de définir les points de consigne optimaux pour les sources d'énergie locales et les charges contrôlables. Enfin, les données collectées peuvent également être utilisées par des logiciels sur site ou dans le cloud à des fins de visualisation, d'analyse et de reporting.