La Maison Domotique: le stockage en batterie est-il deja realisable?

Dans le Technologiecampus Odisee à Gand, des étudiants construisent méthodiquement une maison real-life: la Maison Domotique. Après avoir harmonisé toutes les commandes et éléments, il était temps de passer à l’étape suivante: le placement d’une batterie domestique.

La Maison Domotique donne une plus-value a la formation
Professeur Joachim Goeminne: “L’idée de réaliser une véritable maison domotique est née il y a quelques années. Le but était de faire découvrir à nos élèves dans une disposition réaliste les diverses techniques, composants et protocoles de communication essentiels dans une maison contemporaine. Ils peuvent expérimenter et programmer à l’envie.”

Entièrement off-grid possible?

“Grâce à cette situation réelle, la maison domotique donne une certaine plus-value à notre formation, mais nous voulions aller un pas plus loin. Nous disposions déjà d’une installation PV, mais jusqu’il y a peu nous en faisions peu de choses. L’électricité produite était placée sur le réseau et nous en retirons ce dont nous avons besoin. Nous utilisions donc le réseau littéralement comme une sorte de batterie. C’est pourquoi a germé l’idée de réaliser notre maison complètement autosuffisante. Mais à ce moment-là la consommation dans notre maison était peu réaliste car hormis l’éclairage du réfrigérateur et les volets roulants, il y avait peu de consommateurs dans la maison domotique: nous atteignions à peine une consommation de 500 watts. Nous avons donc décidé de placer aussi une pompe à chaleur air/air dès que nous avions quand même un grand consommateur et que l’ensemble est un peu plus représentatif.”

Le choix d’un système de batterie

“Ensuite, nous avons cherché comment faire coïncider la propre production d’énergie à la consommation. Plusieurs solutions ont été passées en revue, comme une pile à combustible ou une solution avec un générateur back-up. Mais ces solutions n’étaient pas pratiques, ou fonctionnaient avec de l’énergie fossile et nous voulions éviter cela.”

 

La situation de départ toujours unique

Le collègue Tom Claeys enchaîne: “Lors du choix d’une installation, nous avons tenu compte de plusieurs facteurs. Primo vous devez toujours commencer par la propre situation initiale car elle est quasi toujours unique. Comme relevé, nous avions déjà une installation limitée de 8 panneaux solaires de 300 Wp et nous sommes donc partis de cette disposition. Dans une première phase, nous avons placé une seconde chaîne de 10 panneaux solaires. Puis nous avons cherché quelles marques de batterie étaient compatibles avec le convertisseur. Ceci s’est révélé réducteur car nous n’avons trouvé que deux marques pouvant être branchées à notre type de convertisseur. De plus, une des deux options n’était plus disponible sur le marché, donc il ne restait de facto qu’une seule marque. Dans cette marque, nous pouvions choisir différents types. Nous avons opté pour la variante de 10H du type LG RESU, une batterie avec un stockage total de 9,8 kWh dont 9,3 kWh utilisables. La batterie fournit une puissance maximale de 5 kW et une puissance crête de 7 kW pendant dix secondes.”

Modèle de consommation

Goeminne: “Un second facteur dont il faut tenir compte est le modèle de consommation. Lors du dimensionnement, il s’agit d’inclure les futurs développements dans le calcul. Une famille peut s‘agrandir et rétrécir plus tard, la consommation interne peut varier en raison des changements en technique de construction ou les occupants se mettent à rouler à l’électricité. Tous ces aspects induisent un modèle de consommation complètement différent.”

Un dimensionnement correct

“Un troisième facteur est le dimensionnement correct de la batterie. Pour la capacité de la batterie, deux piliers importants sont à envisager: la consommation et le rendement de l’installation PV. Ceux-ci doivent être harmonisés au mieux. L’installation PV de la maison domotique aura un rendement moyen de 12,8 kWh/jour. Ceci excède le stockage maximal de la batterie et c’est positif. S’il devait être inférieur, la batterie ne pourrait pas être entièrement chargée.

En moyenne, une famille consomme environ 3.500 kWh par an, soit 9,5 kWh/jour. Avec un stockage de 9,8 kWh, la batterie utilisée est très proche. La batterie peut donc stocker une énergie suffisante dans les mois où le rendement est supérieur à la consommation pour agir off-grid.”

Tenir compte de la courbe de charge et de décharge de la batterie

“Les batteries ont une courbe de charge et de décharge très spécifique. Afin d’optimiser leur longévité et leurs performances, le dimensionnement doit être très minutieux. L’état de charge doit toujours se situer dans une certaine largeur de bande. Une trop grande charge ou décharge a une influence négative sur la durée de vie. C’est un point important dont il faut tenir compte, la courbe de charge doit absolument être surveillée. Cela peut même influencer l’orientation des panneaux solaires. Cela n’a pas de sens de générer une puissance crête par une orientation au sud, si votre batterie profite d‘une courbe plus égale. Dans ce cas, une disposition est/ouest est souvent meilleure. Cela exige tout de même un autre mode de pensée des installateurs de panneaux solaires car sur les installations traditionnelles, ils veulent un rendement le plus élevé possible. Les crêtes ne posaient pas de problème parce que tout était justement placé sur le réseau.”

Ajuster la batterie au convertisseur

"Entre-temps les fabricants offrent des outils pour assurer la concordance de la batterie avec le convertisseur. Les utilisateurs reçoivent un feedback sur leur choix éventuel. Ceci peut être d’une grande aide, quoique cela tienne peu compte des évolutions futures.”

 

La batterie domestique pas encore intéressante

Pas de tarif variable

Est-ce maintenant intéressant de placer une batterie domestique? “Non,” affirme Claeys, “parce que nous n’avons pas encore de tarif variable en Belgique. Chacun peut donc utiliser le réseau comme un back-up quasi gratuit. S’y ajoute le fait que le prix d’une batterie domestique atteint vite quelques milliers d’euros, ce n’est donc pas intéressant financièrement. Les mesures d’aide actuelles sont aussi limitées. Supposons qu’on démarre avec des tarifs d’électricité variables, cela peut vite aller dans l’autre sens. Certainement parce que les prix des systèmes de batterie suivent une tendance baissière.

En Allemagne, on paie un tarif bas pour l’énergie injectée. Dans ce cas, une autoconsommation et une autosuffisance accrues sont bel et bien avantageuses. En Belgique, cela sera peut-être intéressant grâce au compteur intelligent.”

Autosuffisance et autoconsommation possibles en théorie mais pas en pratique

“En résumé: il est évident que l’autosuffisance et l’autoconsommation peuvent atteindre 100% en théorie mais en raison de la grande inadéquation entre les profils de rendement et de consommation, c’est loin d’être réalisable dans la pratique. Lors de journées ensoleillées avec une faible consommation, il peut être possible, par un dimensionnement correct de la batterie, de combler le fossé entre le rendement et la consommation au niveau jour/nuit. Mais dans la pratique, il n’est pas possible de stocker une énergie suffisante en été pour affronter l’hiver. La consommation en hiver excède d’environ 25% la consommation en été.“

“Techniquement, cela serait possible avec une énorme installation PV et une batterie de grande capacité. Mais ce n’est pas bon pour l’autoconsommation et cela exige un énorme investissement. Il est plus intéressant d’augmenter l’autoconsommation et l‘autosuffisance pour atteindre un optimum technico-économique sans consentir un grand investissement.”

 

Pour conclure: un compteur intelligent rend la consommation intelligente

“Dans la maison domotique, l’état de charge est constamment surveillé. Le but est d’intégrer le niveau de batterie dans le fonctionnement quotidien de la maison via notre système domotique Creston. Nous pourrions varier le niveau de lumière quand le niveau de la batterie menace d’être trop bas.

Je vois aussi des possibilités de mise en route et d’arrêt ciblés des réfrigérateurs et surgélateurs si nécessaire. Le chauffage par le sol peut aussi agir comme un énorme tampon d’énergie, afin que la pompe à chaleur serve de régulateur. Cela exige bien entendu un processus de mesure et de communication continu. C’est toujours l’exigence si nous voulons raccorder de nouveaux appareils. La pompe à chaleur peut aussi communiquer via KNX.

Sur notre compteur intelligent de Fluvius est placé un module P1G2 de KNX. Le module convertit les données du compteur digital en un signal utilisable pour la communication avec les autres composants sur le bus KNX. Finalement, c’est le but sous-jacent: tout accoupler pour former un ensemble automatisé. L’utilisateur peut, par exemple, commander son installation complète par un ordre vocal mais c’est au placeur de développer l’intelligence derrière l’ensemble.”