Système de gestion de l'énergie domestique pour maisons intelligentes et contrôle de l'énergie distribuée

Introduction : Pourquoi la gestion de l'énergie domestique devient essentielle

La hausse des coûts de l'énergie, la production décentralisée d'énergies renouvelables et l'électrification du chauffage et des transports transforment en profondeur les modes de consommation et de gestion de l'énergie des ménages. Les appareils traditionnels autonomes – thermostats, prises intelligentes ou compteurs d'énergie – ne suffisent plus à réaliser des économies d'énergie significatives ni à assurer un contrôle global du système.

A Système de gestion de l'énergie domestique (HEMS)fournit un cadre unifié poursurveiller, contrôler et optimiser la consommation d'énergie domestiqueLes systèmes de gestion de l'énergie domestique (HEMS) couvrent l'ensemble des équipements de chauffage, ventilation et climatisation, la production d'énergie solaire, les bornes de recharge pour véhicules électriques et les charges électriques. Au lieu de réagir à des données isolées, les HEMS permettent une prise de décision coordonnée basée sur la disponibilité, la demande et le comportement des utilisateurs en temps réel.

Chez OWON, nous concevons et fabriquons des appareils connectés de gestion de l'énergie et de chauffage, ventilation et climatisation (CVC) qui constituent les éléments de base de systèmes de gestion de l'énergie domestique évolutifs. Cet article explique le fonctionnement des architectures modernes de systèmes de gestion de l'énergie domestique, les problèmes qu'elles résolvent et comment une approche centrée sur l'appareil permet un déploiement fiable à grande échelle.

Qu'est-ce qu'un système de gestion de l'énergie domestique ?

Un système de gestion de l'énergie domestique est unplateforme de contrôle distribuéequi intègre la surveillance énergétique, le contrôle de la charge et la logique d'automatisation dans un système unique. Son objectif principal est deoptimiser la consommation d'énergie tout en maintenant le confort et la fiabilité du système.

Un système HEMS typique comprend les connexions suivantes :

• Appareils de mesure de l'énergie (compteurs monophasés et triphasés)

• Équipements CVC (chaudières, pompes à chaleur, climatiseurs)

• Sources d'énergie distribuées (panneaux solaires, stockage)

• Charges flexibles (bornes de recharge pour véhicules électriques, prises intelligentes)

Via une passerelle centrale et une logique locale ou basée sur le cloud, le système coordonne comment et quand l'énergie est consommée.

Principaux défis de la gestion de l'énergie résidentielle

Avant la mise en place d'un système HEMS, la plupart des ménages et des opérateurs de systèmes sont confrontés à des défis communs :

• Manque de visibilitéen temps réel et en historique de la consommation d'énergie

• Dispositifs non coordonnésfonctionnant de manière indépendante

• Contrôle CVC inefficace, notamment avec les systèmes de chauffage et de refroidissement mixtes

• Mauvaise intégrationentre la production d'énergie solaire, la recharge des véhicules électriques et les consommations domestiques

• Dépendance à l'égard d'un contrôle exclusivement basé sur le cloud, engendrant des problèmes de latence et de fiabilité

Un système de gestion de l'énergie domestique bien conçu permet de relever ces défis.niveau système, et pas seulement au niveau de l'appareil.

Architecture de base d'un système de gestion de l'énergie domestique

Les architectures HEMS modernes sont généralement construites autour de quatre couches principales :

1. Couche de surveillance énergétique

Cette couche offre une visibilité en temps réel et historique sur la consommation et la production d'électricité.

Les appareils typiques comprennent :

• Compteurs d'énergie monophasés et triphasés

• Capteurs de courant à pince

• Compteurs sur rail DIN pour tableaux de distribution

Ces appareils mesurent la tension, le courant, la puissance et le flux d'énergie provenant du réseau, des panneaux solaires et des charges connectées.

2. Couche de contrôle CVC

Le chauffage et la climatisation représentent une part importante de la consommation énergétique des ménages. L'intégration de la régulation du chauffage, de la ventilation et de la climatisation dans un système de gestion de l'énergie domestique permet d'optimiser la consommation d'énergie sans compromettre le confort.

Cette couche comprend généralement :

• Thermostats intelligentspour les chaudières, les pompes à chaleur et les ventilo-convecteurs

• Télécommandes infrarouges pour climatiseurs split et mini-split

• Optimisation de la planification et de la température en fonction de l'occupation ou de la disponibilité énergétique

En coordonnant le fonctionnement du système CVC avec les données énergétiques, ce dernier peut réduire la demande de pointe et améliorer l'efficacité.

3. Couche de contrôle de charge et d'automatisation

Au-delà du CVC, un HEMS gère des charges électriques flexibles telles que :

• prises intelligenteset relais

• bornes de recharge pour véhicules électriques

• appareils de chauffage d'appoint ou appareils auxiliaires

Les règles d'automatisation permettent l'interaction entre les composants du système. Par exemple :

• Couper la climatisation lorsqu'une fenêtre est ouverte

• Ajustement de la puissance de recharge des véhicules électriques en fonction de la production solaire

• Planification des charges pendant les périodes tarifaires creuses

4. Passerelle et couche d'intégration

Au centre du système se trouve unpasserelle locale, qui connecte les appareils, exécute la logique d'automatisation et expose des API à des plateformes externes.

Une conception centrée sur la passerelle permet :

• Interaction locale entre périphériques avec une faible latence

• Fonctionnement continu pendant les pannes du cloud

• Intégration sécurisée avec les tableaux de bord, les plateformes utilitaires ou les applications mobiles de tiers

OWONpasserelles intelligentessont conçus avec de solides capacités de réseau local et des API complètes au niveau du périphérique pour prendre en charge cette architecture.

Déploiement concret de la gestion de l'énergie domestique

Un exemple concret de déploiement à grande échelle de services médicaux d'urgence héliportés (HEMS) provient d'unentreprise européenne de télécommunicationsqui prévoyait de déployer un système de gestion de l'énergie domestique piloté par les services publics auprès de millions de foyers.

Exigences du projet

Le système devait :

• Surveiller et contrôler la consommation énergétique totale du ménage

• Intégrer la production d'énergie solaire et la recharge des véhicules électriques

• Contrôler les équipements de chauffage, ventilation et climatisation, y compris les chaudières à gaz, les pompes à chaleur et les climatiseurs split.

• Activer l'interaction fonctionnelle entre les appareils (par exemple, le comportement du système de chauffage, de ventilation et de climatisation lié à l'état des fenêtres ou à la production solaire).

• FournirAPI locales au niveau du périphériquepour une intégration directe avec le cloud backend de l'entreprise de télécommunications

Solution OWON

OWON fournissait un écosystème complet d'appareils basés sur ZigBee, comprenant :

• dispositifs de gestion de l'énergie: wattmètres à pince, relais sur rail DIN et prises intelligentes

• dispositifs de contrôle CVCThermostats ZigBee et contrôleurs infrarouges

• Passerelle intelligente ZigBee: permettre la mise en réseau locale et l'interaction flexible avec les périphériques

• Interfaces API locales: permettre un accès direct aux fonctionnalités de l'appareil sans dépendance au cloud

Cette architecture a permis à l'opérateur de télécommunications de concevoir et de déployer un système HEMS évolutif avec un temps de développement et une complexité opérationnelle réduits.

Pourquoi les API au niveau des appareils sont importantes dans la gestion de l'énergie domestique

Pour les déploiements à grande échelle ou axés sur les services publics,API locales au niveau du périphériquesont essentielles. Elles permettent aux opérateurs système de :

• Maintenir le contrôle des données et de la logique du système

• Réduisez votre dépendance aux services cloud tiers.

• Personnalisez les règles d'automatisation et les flux de travail d'intégration

• Améliorer la fiabilité du système et le temps de réponse

OWON conçoit ses passerelles et ses appareils avec des API locales ouvertes et documentées afin de soutenir l'évolution à long terme du système.

Applications typiques des systèmes de gestion de l'énergie domestique

Les systèmes de gestion de l'énergie domestique sont de plus en plus utilisés dans :

• communautés résidentielles intelligentes

• programmes d'économie d'énergie des services publics

• Plateformes de maison intelligente pilotées par les télécommunications

• ménages intégrant l'énergie solaire et les véhicules électriques

• Immeubles collectifs avec surveillance énergétique centralisée

Dans chaque cas, la valeur provient decontrôle coordonné, et non des appareils intelligents isolés.

Foire aux questions (FAQ)

Quel est le principal avantage d'un système de gestion de l'énergie domestique ?

Un système de gestion de l'énergie domestique (HEMS) offre une visibilité et un contrôle unifiés de la consommation d'énergie du foyer, permettant ainsi une optimisation énergétique, une réduction des coûts et un confort accru.

Le système HEMS peut-il fonctionner à la fois avec des panneaux solaires et des chargeurs de véhicules électriques ?

Oui. Un système HEMS correctement conçu surveille la production solaire et ajuste la recharge des véhicules électriques ou les charges domestiques en conséquence.

La connectivité au cloud est-elle nécessaire pour la gestion de l'énergie domestique ?

La connectivité au cloud est utile, mais non obligatoire. Les systèmes locaux basés sur une passerelle peuvent fonctionner indépendamment et se synchroniser avec les plateformes cloud en cas de besoin.

Considérations relatives au déploiement et à l'intégration du système

Lors du déploiement d'un système de gestion de l'énergie domestique, les concepteurs et intégrateurs de systèmes doivent évaluer :

• stabilité du protocole de communication (par exemple, ZigBee)

• Disponibilité des API locales

• Évolutivité sur des milliers ou des millions d'appareils

• Disponibilité à long terme des appareils et assistance au micrologiciel

• Flexibilité pour intégrer le CVC, l'énergie et les futurs dispositifs

OWON travaille en étroite collaboration avec ses partenaires pour fournir des plateformes d'appareils et des composants prêts à l'emploi qui répondent à ces exigences.

Conclusion : Concevoir des systèmes de gestion de l’énergie domestique évolutifs

La gestion de l'énergie domestique n'est plus un concept futuriste : c'est une nécessité pratique, imposée par la transition énergétique, l'électrification et la numérisation. En combinant la surveillance de la consommation d'énergie, le contrôle du chauffage, de la ventilation et de la climatisation, l'automatisation des charges et l'intelligence d'une passerelle locale, un système de gestion de l'énergie domestique (HEMS) permet de concevoir des systèmes énergétiques résidentiels plus intelligents et plus résilients.

Chez OWON, nous nous concentrons sur la fournituredispositifs IoT fabricables, intégrables et évolutifsqui constituent le fondement de systèmes fiables de gestion de l'énergie domestique. Pour les organisations qui développent des plateformes énergétiques de nouvelle génération, une approche systémique est essentielle à leur succès à long terme.