Conférence smart grid du 5-12-12-Présentation HOMES

Innovative & collaborative program led by

Le bâtiment intelligent

“connecté au smart grid” :

Un concept qui change tout

Olivier CottetDirecteur marketing et filières programme HOMES06 83 83 94 [email protected]

GIMELEC le 5 octobre 2012

Schneider Electric 2- Division - Name – Date

To be « smart grid ready »ou être « connecté à la grille astucieuse »

●Définitions●Smart grid●Gestion de la demande●Système énergétique●Efficacité énergétique d’un système●Demand response

●Building et smart building selon HOMES● Les systèmes du bâtiment●Solution d’efficacité énergétique

●Le concept « connecté à un smart grid »● Finalités●Exemples de fonctions●Spécification techniques


Transmission Industriel & Tertiaire

Résidentiel

Distribution

Génerationcentralisée

Industry

Building

Datacenter

1

Du réseau électrique …

Flux énergie


Transmission Industriel & Tertiaire

Résidentiel

Distribution

Génerationcentralisée

Industry

Building

Datacenter

Equilibre Production / Consommation

Véhicule électrique et stockage2

3

CentralesD’EnergieRenouvelable

Generation décentralisée & Power Back up1

Flux énergie

Du réseau électrique à la grille astucieuse

Flux énergie

1. “smart factory”

2. “Efficient Home”

1. “smart building”

1. “smart cloud”

Smart city ou smart district


Agir sur la consommationDemand Side Management (DSM) – gestion de la demande

Demand Response ( DR) – gestion des charges Maitrise de la consommation (MDE)

Dispatchable Non Dispatchable Eff. énergétique Active

Capacité/bidding urgence Tarification dynamique Contrôle et monitoring

Gestion temporelle(TOU) Time of Use

Critical peak pricing

Prix en temps réel

Délestageselectif

Black out

Gestion de charges

Agrégation technique

Virtual power plant(VPP)

Sobriété énergétique

comportement

Econometreoccupant

Infrastructures

Occupancycontrol

Service and machine control

Stakeholderdashoards

Pilotage d’un système énergétiquesur sollicitation extérieure

« Smart grid ready »

Eff énergétique Passive

Qualité investissement

Enveloppe

Machines

Pilotage d’un système énergétique en fonction de son environnement

« Smart … » home , building, district, city,

Grille de CO2


Définition d’un système énergétique

Elec

Servicesénergétiques

Consommation d’énergie

Performance énergétiqueEnergie/ service rendu

Bénéficiaires

Flexibilité et variabilité

QuantitativesQualitativesTemporelles

Bénéficiaires

Confort physique

Confort psychologique

Activité efficace

Motorisation

Information

Electricité


Définition d’un système énergétique

Productions Stockage

consommations

Elec




kWh, €, eqkWHep, eqCO2 PMV, nb de repas, m² shon RT, kWh, km…

Bénéficiaires



Bénéficiaires

Confort physique


Activité efficace

Motorisation

Information

Electricité


Définition de l’efficacité énergétique active

●sdfProductions Stockage

consommations

Elec




kWh, kWHep, €, CO2 PMV, nb de repas, m² shon RT, kWh, km…

Bénéficiaires



Bénéficiaires

Confort physique


Activité efficace

Motorisation

Information

Electricité

Variables exogènes subies : grille temporellemeteorologie

EFFICACITE - ENERGETIQUE: OPTIMISER la performance énergétique d’un système sur un indicateur

Variables endogènestraitées


Définition du demand response dispatchable

●sdfProductions Stockage

consommations

Elec




kWh, kWHep, €, CO2 PMV, nb de repas, m² shon RT, kWh, km…

Bénéficiaires



Bénéficiaires

Confort physique


Activité efficace

Motorisation

Information

Electricité

DEMAND –RESPONSE : Modifier la performance énergétique d’un système pour répondre à une contrainte de modification du profil de la courbe de charge, suite à une sollicitation externe venant d’un système amont.

Variables endogènestraitées

Flexibilité et variablité :quantitativequalitativetemporelle

Variables exogènes subies : grille temporellemeteorologie

Brique =P,T, H


Le « Demand response dispatchable »Capacité d’un système à répondre à des sollicitations exogènes

- à identifier et faire proposition de modifications de sa courbe de charge à destination d’un responsable d’équilibrage ou à un agrégateur intermédiaire. - Et à mettre à disposition à ses frontières ces modifications- dans le but de contribuer à satisfaire un équilibrage externe des réseaux d’approvisionnement de cette énergie

Les modifications de sa courbe de charge énergétique- Sont définies en puissance, durée et plages horaires (les briques d’énergie)-Et mesurées dans une des 4 unités de mesure représentative de cette consommation énergétique (EF, EP, € ,contribution CO2).

-Sont obtenues en jouant sur les flexibilités quantitatives, qualitatives et temporelles du système et des services rendus par cette énergie- En minimisant les impacts négatifs perçus par les bénéficiaires des services, voire en maximisant les aspects positifs


Les définitions utilisées: ● brique d’énergie

● la modification positive ou négative d’une courbe de charge par rapport à un référentiel ( ?) . Cette brique se définit en quantité ( puissance P) , durée ( Temps T), et plage horaire (H)

●Aggrégation technique, ● la production ( et vente) élèmentaire d’une brique d’énergie à partir des flexibilités d’un

système dont les services rendus sont différents de la production d’énergie;

●Production délocalisée● La production (et vente) élèmentaire d’une brique d’énergie positive à partir d’un système

dont c’est la finalité.( renouvelable ou non)

●Aggrégation commerciale , ● la production et vente d’une brique d’énergie à partir de briques d’énergie élémentaires

●VPP virtual power plan :● une composition quelconque de ces trois formes arrivant à une puissance suffisante pour

le gestionnaire de réseau.





●Le concept « connecté à un smart grid »● Finalités●Exemples de fonctions●Spécification technqiue


Europe Résidentiel and tertiaireNeuf et existant

13 partenaires - 7cooperateurs4 ans – 09/2008 > 09/201226 projets – 120 équivalent chercheurs88 M€ - soutenu par OSEO

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Labos :

Technologies :

Usages :

Labos :

Technologies :

Usages :“Doter chaque bâtiment de solutions d’Efficacité énergétique active pour atteindre sa meilleure performance

énergétique”

Carte d’identité du Programme H.O.M.E.S.

4 domaines de recherche :

- A quoi sert l’énergie ?- Comment réduire pertes & gaspillages?- Comment l’ information impacte les comportements ?- Quels outils pour les professionnels ?


Le bâtiment tertiaire vision classique

Eqpt de production

Eqpt de distribution

Equpt de stockage

Eqpt de production renouvelable

OCCUPANT

Confort physique


Activité efficace

Energies

€CO²kWh/m²/an


Vecteurs de distribution

Systemes techniques

TuyauxGaines

Fils

ElecGazfuel

Meteo (température, vent, lumières)

Qualité Bâti ( BIQ)

Système de mise à disposition

Système constructif


Le bâtiment tertiaire en 3 sous-systemes quasi indépendants

Eqpt de production

Eqpt de distribution

Equpt de stockage

Eqpt de production renouvelable

OCCUPANT

Confort physique


Activité efficace

Energies

€CO²kWh/m²/an


Eqpt de Consommations

LocauxVecteurs de distribution

Systemes techniques

Applications

chaleurLumiere

Eau chaudeAir

electricité

TuyauxGaines

Fils

ElecGazfuel

Meteo (température, vent, lumières)

Apportsgratuits

Qualité Bâti ( BIQ)

Système de mise à disposition Système d’usage

Système constructif


Optimiser l’approvisionnement énergétique dans chaque vecteurpour servir ces besoins

Réduire les besoins énergétiques dans chaque local en prenant en compte confort et activité

Impliquer les personnes pour chaque profil : sensibilisation, amélioration, maintenance dans le temps

Occupant Propriétaire Maintenance Energy Manager

Les solutions HOMES d’efficacité énergétique ACTIVE

Adapter à la présence et au type d’activité

Prendre en compte les apports gratuits

Optimiser par le contrôle multi-applicatif

Améliorer les performances de génération et de distribution,

Gérer les sources d’énergie sous contraintes du réseau (smart Grid)Mesurer

Agir

Informer


…qui changent la vision des systèmes de controle des bâtiments….

HierApplications indépendantes

Aujourd’huiTop Intégration

Connectivity

DemainIntégration avale

EXTERIORS

ARCHIVES

MEETING ROOM

KITCHEN

OPEN SPACE

CEO OFFICE

RESTAURANT

CORRIDOR

IT ROOM

ENTRANCE HALL

POWER VECTOR

AMPHITHEATER

PIPES VECTOR

Smart grid ready

RENEWABLES

IP TECHNOLOGIES

FIRE

VIDEO SECURITY

ACCESS

ENERGY

LIGHTING

IT

HVAC

POWER

24/7 MONITORING

HVAC

LIFTS

LIGHTING

24/7 MONITORING

ENERGY

ACCESS

VIDEO SECURITY

IP TECHNOLOGIES

FIRE

DUCTS VECTOR


…pour être intégrées dans un schéma global de poupées russes.

● Au niveau LOCAL● Consommateurs : les équipements applicatifs● Room control : Réduire les besoins dans les locaux en prenant en compte confort et

conditions d’activité

● Au niveau BATIMENT: 3 “microgrids”● Consommateurs: les différents locaux● Energy control : Optimise l’approvisionnement énergétique sur les 3 vecteurs ● et gère les sources d”’énergie ( agrégation technique)

● Au niveau CAMPUS, BLOCK, QUARTIER, VILLE (smart block – smart cities)● Consommateurs: les différents bâtiments et sites● District control : Mutualisation de la production ( exemple du réseau de chaleur),

transport, Renouvelable, Réseaux de fluides,● Agrégation des besoins et des capacités

● Au niveau réseau régional ou national (smart GRID)● Consommateurs: sites, villes, territoires● Grid control : Gère les protection, stabilité et disponibilité de la grille ● Fournit production en fonction de la consommation● Gère l’équilibre par sollicitations de délestage ou production de “Negawatt”

● Chaque niveau jouant son rôle pour intégrer ● Les ambitions en injection de renouvelable● Et le véhicule électrique et ses interactions à la maison , au travail et son impact sur les

réseaux

PR

DS

PR

DS

PR

DS

P : ProductionR : RenewablesS : StorageD : Distribution





●Le concept « connecté à un smart grid »● Finalités●Exemples de fonctions●Spécification techniques


4 fonctionnalités de base pour être un « bâtiment smart grid ready »

●Optimiser la « performance » énergétique du bâtiment en fonction d’un critère : kWh, et/ou ses équivalences €, CO2, primaire●Nécessite d’avoir les grilles temporelles de conversion.

●Fournir à tout instant , les informations (P,T,H) des briques de contributions à un marché de capacité ( agrégation technique) ●Nécessite de prédire les consommations et les usages, ● et les flexibilités sur cette prédiction

●Exécuter une demande de délestage quantifiée ( P,T) ●Nécessite de connaitre les usages pour minimiser les impacts.

●Exécuter une demande de brique d’énergie ( P,T,H)●Anticiper, déstocker, stocker, négocier les services avec pour

contrainte de minimiser les impacts négatifs perçus par les bénéficiaires des services, voire en maximisant les aspects positifs


Exemples de fonctions d’optimisation.

●Négociation du confort : la Lumière : ● 10% de flux lumineux ( de nuit) sont inobservables● 20% si apport extérieur ( de jour)● 30% si préparation par passage en douceur.

●Source LCA Lighting control association – Craig Délouie – mars 2010

●Destockage de qualité d’air : ● Fonction inertielle : de constante de temps brève 20mn à 2h●Un stop de la ventilation laisse une qualité d’air acceptable ●Gains :consommation des ventilateurs,( France 350MW en tertiaire)

●besoin de chauffage , besoin de rafraichissement

●Stockage , destockage électrique : ●Utilisation de la batterie VE en bidirectionnel


La performance d’effacement dépend du niveau d’échanges

●Signaux instantanés : réactivité , délestage●Coupure d’alimentation sélective.● Négociation de cibles de confort.● Consommation de stock

● Information sur un horizon temporel : anticipation● Stockage ( thermique, aéraulique, chimique)● Report/Interruption/Anticipation de l’usage de

charges.

●Echanges interactifs des prévisions: cogestion ● Profils personnalisés de prix et consommation

prévus.● Lestage, délestage – stockage déstockage.

Inte

ract

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Impacts sur les spécifications techniques●Les réseaux des systèmes techniques doivent être topologiquement

structurés par les usages du bâtiment : par locaux● =>Minimisation des impacts négatifs perçus des services rendus.

●Le bâtiment doit être équipé de systèmes techniques « commandables »●Et télécommandables : avec une réactivité suffisante.● avec une granulométrie suffisante

●Le bâtiment doit être smart avec un contrôle actif des zones d’usages.●Mesure de la qualité des services rendus●Pilotage spatial et temporel des applications

●Le contrôle actif doit avoir un point d’entrée externe ●Recevoir les grilles temporelles d’ajustement et gérer le bâtiment en fonction .●Diffuser les prévisions de conso et briques d’énergie identifiées●Recevoir les demandes de délestage instantanés et les effacements plannifiés,

●Source : soit le compteur à télérelève (smart meter), soit d’un réseau de communication autre.


La technique étant résolue , Il restera des problèmes humains !

Accenture : 9000 itws 17 pays


MERCI DE VOTRE ATTENTION

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