Un système de gestion de l’énergie pour combiner PV résidentiel et stockage par gravité

D’après pv magazine International

Un groupe de chercheurs de l’Université internationale de Rabat au Maroc a développé un système de gestion de l’énergie de la maison intelligente (smart home energy management system, SHEMS) pour optimiser la production d’électricité dans les systèmes photovoltaïques résidentiels combinés avec le stockage de l’énergie par gravité (GES).

« Le système SHEMS prend en charge la communication bidirectionnelle entre les utilisateurs de maisons intelligentes et les entreprises de distribution d’électricité, a indiqué Asmae Berrada, l’auteure de l’étude à pv magazine. Le SHEMS est flexible dans la gestion et le contrôle des appareils domestiques intelligents, des ressources d’énergie renouvelable et des systèmes de stockage d’énergie afin de participer à la conservation de l’électricité et à la réponse à la demande ».

Dans l’article “Intelligent Energy Management System for Smart Home with Grid-Connected Hybrid Photovoltaic/Gravity Energy Storage System”, publié dans le Journal of Energy Storage, la chercheuse et ses collègues expliquent que le système proposé est basé sur un nouveau modèle de prévision dynamique à une semaine qui prend en compte la production d’énergie photovoltaïque, l’état de charge du système GES, le prix de l’électricité et la charge programmée.

« En outre, il permet à l’utilisateur d’effectuer une allocation intelligente de l’énergie domestique, d’optimiser l’allocation de la charge domestique dans la dimension temporelle, de répondre à la demande des clients, de soulager la pression du réseau pendant les heures de pointe et d’améliorer la stabilité du réseau », complètent-ils, ajoutant que le matériel se compose d’un centre SHEMS, de compteurs intelligents, de systèmes de communication et de mise en réseau, et d’autres dispositifs intelligents non spécifiés qui connectent tous les appareils ménagers

Lorsque de l’électricité excédentaire est produite, le système l’utilise pour alimenter le système GES ou l’injecte dans le réseau. Lorsque l’énergie photovoltaïque est insuffisante pour répondre à tous les besoins en électricité de la maison, le système GES est activé par le système SHEMS. « Dans les situations où ni l’énergie photovoltaïque ni l’énergie du GES ne sont suffisantes pour couvrir la totalité de la demande en énergie des charges, le système tire de l’énergie du réseau électrique, a déclaré le groupe marocain. Le réseau agit comme une source d’électricité de secours pour s’assurer que toutes les charges de la maison reçoivent l’énergie nécessaire ».

Les chercheurs ont validé leur modèle à l’aide d’une étude de cas portant sur un ménage ayant une consommation électrique maximale de 6 kW, un système photovoltaïque de 5 kWc et un système GES de 0,5 kWh avec un réservoir d’eau d’un volume de 28,63 m³. La maison est supposée utiliser également des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) et accueillir la recharge de véhicules électriques, la batterie du véhicule étant programmée pour se recharger entre 1 heure et 5 heures du matin.

« Ce créneau horaire permet de profiter des prix bas de l’énergie et de s’assurer que le véhicule est complètement chargé le matin, explique l’équipe de recherche. Les autres charges sont programmées pour fonctionner lorsque la production photovoltaïque est disponible, à l’exception du réfrigérateur, de l’éclairage, de la télévision, de l’ordinateur et des ventilateurs. Cependant, une partie de la consommation d’énergie de ces appareils peut être fournie par le système de stockage d’énergie (GES) ».

Grâce à leur modélisation, les universitaires ont constaté que l’unité PV-GES peut couvrir la demande d’électricité du ménage pendant environ 8 heures chaque jour, la décharge du système GES se produisant généralement entre 16 et 17 heures. « Cela permet de réduire considérablement les coûts énergétiques de la maison et son empreinte environnementale négative », souligne le rapport.