Optimisation du coût de la consommation d'électricité dans l'habitat individuel

Energy savings in individual housing

• Auteur / Autrice : Sebastien Bissey
• Direction : Jean-Charles Le Bunetel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 16/12/2019
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (2012-.... ; Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire GREMAN (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Brayima Dakyo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sebastien Jacques, Philippe Ravier, Corinne Alonso
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Batard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gaspillage

Réflectivité bidirectionnelle

Théorie de la prévision

Condensateurs électriques

Internet des objets

Commande intelligente

Convertisseurs électriques

Logique floue

Énergie -- Stockage

Services de l'électricité -- Gestion de la demande

Économies d'énergie

Habitations individuelles

Prévision

Électricité -- Consommation

Mots clés libres

Convertisseur DC-AC

Convertisseur DC-DC

Fuzzy logic

Prediction

Electricity management

Bidirectional converter

Total harmonic distortion

Résumé

Les travaux menés durant cette thèse ont consisté à proposer des solutions pour optimiser le coût de la consommation d’électricité dans l’habitat individuel. Les outils matériels et logiciels proposés ici permettent à la fois d’estimer la rentabilité d’un système de gestion de l’électricité et l’impact des bons et simples gestes du quotidien. Dans un premier temps, des solutions permettant de faire des économies dans l’habitat individuel ont été comparées et évaluées. Le système de stockage de l’énergie électrique a été introduit. Le stockage permet entre autre de décaler la consommation d’électricité des heures pleines aux heures creuses et ainsi, de faire des économies. Dans une deuxième partie, la prédiction de la consommation d’électricité à base de logique floue a été introduite afin d’utiliser plus efficacement le système de stockage. La rentabilité des systèmes de stockage et des prises « connectées » a été étudiée. Dans un troisième et dernier temps, un convertisseur statique d’énergie à haut rendement (supérieur à 95%) a été introduit. Ce dernier est nécessairement bidirectionnel car l’énergie doit pouvoir transiter du système de stockage vers le réseau électrique de distribution et vice versa. Les taux de distorsion harmonique des signaux doivent alors être les plus petits possibles (ici, inférieurs à 8%). L’originalité du convertisseur proposé réside aussi dans la simplicité des commandes numériques nécessaires. Les composants sur substrat en SiC ont été utilisés pour atteindre les rendements souhaités. Ces composants permettent aussi d’augmenter la fréquence de découpage et ainsi, de diminuer la taille des éléments de filtrage.

The work carried out as part of this thesis con'sisted in proposing solutions to optimize the cost of electricity consumption in individual housing. The hardware and software tools proposed here make it possible to estimate both the profitability of an electricity management system and the impact of good and simple daily actions. First, some solutions to save money in the single-family home were compared and evaluated. The electrical energy storage system has been introduced. Storage makes it possible, among other things, to shift electricity consumption from peak to off-peak hours and thus save money. In a second part, the prediction of electricity consumption based on fuzzy logic was introduced in order to use the storage system more efficiently. The profitability of storage systems and smart plugs was studied. In a third and final part, a highly efficient energy converter (above 95%) was introduced. The latter is necessarily bidirectional because the energy must be able to pass from the storage system to the distribution network and vice versa. The harmonic distortion rates of the signals must then be as low as possible (here, less than 8%). The originality of the proposed converter also lies in the simplicity of the necessary digital control circuits. SiC power devices were used to achieve the desired energy efficiency values. These components also increase the switching frequency and thus reduce the size of the filter elements