Vers une approche globale
par Stéphane Ploix (6/09/2009)
Un système domotique consiste sommairement en un ensemble d’équipements, comportant des actionneurs et des capteurs, reliés par un réseau de communication permettant des interactions dans un but de pilotage. Grâce à ce système, des mécanismes de pilotage des charges électriques peuvent être construits. Le pilotage des charges permet aux habitants d’ajuster leur consommation en fonction du confort souhaité, des variations du prix de l’énergie et des rejets comptés en équivalent CO2. Par exemple, durant les périodes de pic où les centrales de production rejettent plus de CO2 et où le prix de l’énergie est plus élevé, il peut être judicieux de retarder certains services ou de baisser la consigne de chauffage suivant les prédictions météorologiques et les demandes de service des habitants. Le pilotage des charges est d’autant plus intéressant que des moyens de production et de stockage locaux existent. En effet, les batteries, les panneaux photovoltaïques ou les micro-éoliennes offrent des degrés de liberté supplémentaires. Combiner tous ces éléments conduit à des systèmes ayant de nombreux degrés de liberté qui sont très complexes à appréhender pour des habitants.
Concevoir un système de gestion des flux énergétiques dans le bâtiment commence par établir une formulation précise du problème qui rende possible la conception de systèmes de pilotage optimal des flux énergétiques capable de déterminer le meilleur plan d’affection de l’énergie au sens de critères donnés par les habitants. La gestion énergétique pour le bâtiment est souvent décomposée en deux aspects : le pilotage des charges et la gestion des moyens de production et de stockage locaux. Certains chercheurs ont proposé une stratégie de pilotage optimal pour les systèmes de chauffage et d’air conditionné qui tient compte des capacités naturelles de stockage thermique des bâtiments pour décaler la consommation des systèmes de chauffage et d’air conditionné des périodes de pic. Néanmoins, ces approches ne tiennent pas compte des contraintes sur les ressources énergétiques, qui dépendent des besoins en autonomie électrique pour les systèmes isolés ou des limites sur la puissance maximale distribuée par les fournisseurs d’énergie électrique pour les systèmes connectés au réseau électrique.
Le problème de gestion des charges peut être formulé comme un problème d’allocation où l’énergie électrique est considérée comme une ressource partagée par les équipements de l’habitat, et les tâches correspondent à des consommations d’équipement. Un système de gestion énergétique décomposé en trois couches a été développé. Il est à la fois capable de satisfaire à des contraintes de puissance disponible maximal, et à la fois de maximiser un critère de satisfaction des habitants. Nous avons proposé une solution générale au problème de gestion des charges dans le bâtiment. Pour adapter la consommation à l’énergie disponible, le système de pilotage des équipements de l’habitat pilote les instants de démarrage de certains services mais aussi les températures de consigne des systèmes de chauffage et d’air conditionné. Le problème a été formulé sous la forme d’un problème multi-objectif de satisfaction de contraintes qui a été résolu au moyen d’un algorithme dynamique de recherche Tabou. Cette approche permet de coordonner les consommations afin de satisfaire à des compromis entre des critères de coût énergétique et de confort pour les habitants.
D’une manière générale, dans la littérature, les études se concentrent sur des aspects particuliers de la gestion énergétique dans le bâtiment mais pas sur une approche globale qui couvre à la fois les charges et les moyens de production et de stockage locaux.
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