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introduction

Le sujet abordé concerne le photovoltaïque en autoconsommation et une gestion possible de l'énergie excédentaire transférée dans un appareil "stockeur" adapté.

L'appareil est un contrôleur qui automatise le transfert d'énergie électrique dans un appareil électrique "stockeur" de votre choix, tel un cumulus électrique de chauffage de l'eau sanitaire, ou encore tout appareillage électrique dont la consommation est ajustable en temps réel comme une batterie de voiture électrique.

Intérêt :

autoconsommation

La production photovoltaïque ainsi que la consommation électrique d'un foyer n'est jamais constante, donc par essence, irrégulière. Si votre installation photovoltaïque vient à produire plus que le foyer ne consomme, la production photovoltaïque excédentaire sera reversée sur le réseau électrique. Plusieurs cas sont alors possibles. Cas d'un compteur ancien à disque ou encore cas d'un compteur électronique de génération plus récente.

compteur électronique ou pas ?

Cet excèdent vous sera décompté de votre facture d'électricité si votre compteur est un compteur avec un "disque" ancien. Cet excèdent ne vous sera pas décompté de votre facture si votre compteur est un compteur récent électronique classique.

automatiser la consommation de l'excédent de production

Donc, avec un compteur électronique, si l'excédent d'énergie ainsi produite est perdu, autant investir dans cet appareillage qui les récupèrera. Il n'y aura alors plus d'excès de production. Vous consommerez cet excès de production de manière transparente et automatisée sans intervention de votre part.

Comment ? voici l'hypothèse de départ :

facturation de l'énergie réelle u x i

Le compteur électronique actuel de votre fournisseur d'électricité est fait pour compter l'énergie réelle qu'il vous fourni. Il vous facture l'énergie réelle mesurée en watts heures ( u x i ) sans mesure du cos phi. Le cos phi est facturé forfaitairement aux particuliers. La puissance apparente mesurée en volt ampère ne rentre pas dans le calcul de la facturation pour le particulier. Autre point important, ce type de compteur ne décompte pas l'énergie réelle que vous auriez produite par exemple avec des panneaux photovoltaïques. Le fournisseur ne vous décompte pas l'énergie excédentaire que vous auriez fourni.

mettre en marche lave vaisselle, cumulus au moment opportun ? pourquoi pas

Il vient alors à l'esprit de mettre un consommateur électrique en marche quand de l'excédent est disponible. Oui, cela fonctionne si vous accepter de consommer au delà de la puissance photovoltaïque disponible. Par contre, si vous ne voulez pas dépasser cette puissance, il vous faut pour cela un consommateur qui ne dépasse pas la puissance disponible en excès, sinon vous êtes facturé de cet excès. Et en plus cette puissance est fluctuante. Il vous sera très difficile de garder l'équilibre entre consommation et production.
Mais rien n'interdit d'être en déséquilibre en mettant en marche lave vaisselle etc..., cela dépend quel niveau de rendement global du système vous cherchez à obtenir.

uniquement des watts heures entiers

Le compteur électronique actuel de votre fournisseur d'électricité a une particularité, il compte des watts heures entiers. Il ne vous facturera uniquement qu'à partir du moment où un watt heure unitaire entier aura été consommé. Il ne vous facturera pas avant d'avoir franchi ce seuil. C'est le petit flash de lumière visible sur le compteur. Cela veux dire que tant que le seuil n'est pas franchi l'énergie peut fluctuer positivement et négativement dans cette marge de 1 watt heure.
Un moyen de contrôler l'énergie moyenne dans cette enveloppe de 1 watt heure entier devient possible. vous allez pouvoir utiliser une charge, par exemple de 2000 watt, et contrôler sa puissance moyenne pour la faire varier de 0 à 2000 watt.

Comment ? voici l'objectif de l'appareil :

L'objectif de l'appareil est de faire en sorte que votre installation électrique connecté au compteur ne produise pas d'énergie excédentaire en la transférant dans un consommateur tel un cumulus électrique chauffant votre eau chaude sanitaire. Le cumulus devient un moyen de stockage de votre énergie excédentaire. Le transfert de l'énergie est ajustée afin que l'excédent soit exactement égale à l'énergie transférée dans le cumulus.

Comme dit plus haut, vous avez le moyen de contrôler l'énergie moyenne dans cette enveloppe de 1 watt heure entier. Cela vous donne aussi le moyen de contrôler la puissance moyenne injectée dans votre consommateur électrique si vous arrivez à contrôler l'énergie suffisamment finement, en dessous de ce watt heure entier. C'est ce que propose cet appareillage : contrôler l'énergie instantanée vu par le compteur afin que l'énergie moyenne soit nulle ou positive, mais jamais négative. Pour cela, toutes les 20 ms, si dans le cas ou de l'excédent est détecté en quantité A, l'appareil décide de lancer la consommation de cette même quantité d'énergie A excédentaire via le cumulus, sans la dépasser.

Comment ? quels sont les limites de l'appareil ?

Les limites sont liés aux dimensions de votre système : puissance crête photovoltaïque, puissance maximal du cumulus, consommation moyenne du foyer etc... De nombreux paramètres entrent en ligne de compte. Il faudra appréhender le dimensionnement dans sa globalité. Il s'agit là d'un autre sujet plus vaste qui s'éloigne du sujet initial : le contrôleur.

identifier votre moyen de stockage par accumulation ( le chauffage de l'eau sanitaire ? ) :

L'objectif ici est de transférer de l'énergie photovoltaïque excédentaire dans un accumulateur, tel un chauffe eau électrique. Attention, cela a un intérêt que si vous disposez d'un compteur edf électronique. D'autre part, la charge doit être de nature résiste afin d'éviter tout couplage selfique, ce qui est le cas d'une resistance de chauffe eau. Le chauffe eau est une charge purement resistive.

Cette gestion de l'excédent est pilotée en temps réel via un triac afin de s'adapter aux fluctuations de production et de consommation. Elle doit être capable de commuter moins de 1 watt heure, c'est à dire pour des durées inférieures à la seconde. Le pilotage via un relai est moins adapté car les temps de commutation imposés par ce système sont trop courts.

principe de fonctionnement

Vous trouverez ci-dessous le principe de comptage de votre compteur électronique. Il ne décompte pas l'exedent de production dépassant 1wh.

diverter overview

avertissements

page en construction comportant des notes, et en aucun cas un descriptif complet. Pas de descriptif complet qui mène à la réalisation détaillée. Ces notes sont issues d'informations diverses provenant entre autre du site http://openenergymonitor.org. Pour info vous pourrez trouver une autre réalisation du "Mk2 PV Router" https://openenergymonitor.org/emon/mk2/build.

Vous trouverez ci-dessous :

• un schéma électronique qui pourra être réalisé sur plaque d'essai ou un circuit imprimé basé sur votre propre design.
• le soft au bas de cette page
• une observation possible en temps réel du fonctionnement de ce gestionnaire de surplus : vous trouverez un graphique des grandeurs physiques courantes ci-dessous. Vous remarquerez , si les conditions d'ensoleillement en cours le permettent, le passage à des valeurs négatives de la puissance réelle instantannée (PR) alors que la puissance réelle moyenne (PRM) et la puissance réelle facturée par edf ( via teleinfo, PRF ) reste au voisinage du zero grace à l'algorithme de gestion du surplus injecté dans un cumul (PEI).

• tension rms (volt) au compteur edf via le gestionnaire
• courant rms (ampère) au compteur edf via le gestionnaire
• puissance réelle (PR) (watt) au compteur edf via le gestionnaire
• puissance réelle facturée (watt) au compteur edf via teleinfo du compteur edf
• puissance apparente (volt ampère) au compteur edf via le gestionnaire
• facteur de puissance (FP) (sans unité) au compteur edf via le gestionnaire
• puissance excédentaire injectée (PEI) dans le cumul (watt) via le gestionnaire
• puissance réelle moyenne (PRM) (watt) à discerner de la valeur instantannée ci-dessus différente via le gestionnaire

Il manque:

• un schéma électronique plus détaillé qui mentionne comment connecter l'ensemble aux sondes et trial. comment procéder à la calibration et à la mise en route.

Ce que vous pouvez faire :

• ajouter des commentaire, poser des questions en éditant cette page.
• si vous voulez ajouter vos commentaires ou questions, améliorer le contenu de ces pages, vous pouvez passer en édition. N'hésiter pas ! Une page BacASable est spécialement dédiée pour faire ses premiers pas à l’édition. Lâchez vous !

Commentaires questions suggestions

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notes

diverter réalisation

schemas acquis courant tension

http://openenergymonitor.org/emon/mk2/build

http://openenergymonitor.org/emon/buildingblocks/ct-sensors-interface

http://openenergymonitor.org/emon/buildingblocks/measuring-voltage-with-an-acac-power-adapter

http://openenergymonitor.org/emon/mk2/build

http://openenergymonitor.org/emon/node/176

Capteur de courant 25 amperes nominal 75a max rapport de spires de 1000:1 http://www.gotronic.fr/art-capteur-de-courant-ac1025-11531.htm

Capteur de courant 20 amperes nominal 60a max rapport de spires de 1000:1 thttp://www.gotronic.fr/art-capteur-de-courant-ac1020-11530.htm

Capteur de courant 5 amperes nominal 60a max rapport de spires de 1000:1 5amp/0,5v http://www.gotronic.fr/art-capteur-de-courant-ac1005-11527.htm

transformateur moulé 15v http://www.gotronic.fr/art-transfo-moule-tm115-2-5389.htm

hypothèse 230v efficace nominal +/-10% soit 207v/253v, ce qui donne en valeurs max (pas efficace) racine de 2 1,414 min / nom / max : 292 / 325 / 358

avec le transfo ci-dessus, à 222v efficace au primaire nous avons 27v efficace au secondaire

soft

version actuelle, occupation rom 48%, ram 18%

• Version de production : http://lionel.wiki.free.fr/download/projets/pv/diverter_1g2.ino.txt

hardware associé. Ce montage électronique est volontairement le plus simple possible pour limiter le nombres de composants à son strict minimum. Vous noterez que seul atmega328 est présent sur ce montage. Ce n'est en aucun cas un arduino complet. L'objectif étant un système le plus robuste possible, dépouillé de tout composant inutile.

Il est possible d'utiliser un arduino complet sur lequel sera ajouté les composants additionnels pour la mesure du courant et de la tension. Dans ce cas, il faudra faire attention aux tensions d'alimentation et à l'horloge qui devient par défaut externe 16MHz. En effet les arduino peuvent être équipés, en fonction des modèles, d'une alimentation en 3,3 ou 5,0v. Pour la partie horloge, le logiciel ci-dessus est prévu pour utiliser l'horloge interne afin de supprimer les composants externe associés, mais il est aussi compatible avec l'horloge externe (à valider).

Améliorations possibles

• amélioration des commentaires présent dans le code :
  • (fait) commentaires associés au pilotage du second triac et l'ajout d'un 4ième seuil associé à ce 2nd triac
• (réalisée depuis 1e) ajouter le contrôle d'un second triac
• (fait 1h) ajouter la mesure de la puissance pilotée par chacun des tracs. Cela donne par exemple la puissance de la charge pilotée, c'est à dire la puissance instantanée passant dans le cumulus. La puissance moyenne étant déjà disponible. Cette mesure permet de mettre en place un diagnostic de la sortie du triac. Si la puissance mesurée n'est pas celle attendu, on pourra mettre en place une stratégie.
• ajouter des commandes transmettable par le Rx de la liaison série ttl pour :
  • (réalisée depuis 1e) passer le triac à l'état ON/OFF par une commande externe
  • (future) passer le triac à l'état ON/OFF en limitant la puissance pour faire du délestage
  • (future) indiquer la valeur seuil de limite haute de délestage de puissance
  • (future) activer un mode de diagnostic pour tester l'ensemble, de la bonne connexion de la phase et du neutre, du contrôle du bon dimensionnement de la charge associée au triac
  • (future) individualiser les commandes de diagnostic et lier ces diagnostics à une commande unique pour lance l'ensemble en une seule fois
• (future) ajouter un 2nd point de mesure de courant / puissance, mesure de la production par exemple
• (future) sauvegarder en mémoire non volatile (eeprom) une partie des variables tel le cumul de consommation, cumul d'énergie transférée etc ... faire la sauvegarde par exemple avant une coupure d'alimentation détectable via l'acquisition 220V. mais aussi de manière cyclique 1 fois par jour par exemple. L'idée est de limiter le nombre de cycles de sauvegarde, qui est limité sur ce composant atmega.

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