WO2015158782A1 - Water-heater system with alterable energy consumption - Google Patents

Water-heater system with alterable energy consumption Download PDF

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WO2015158782A1
WO2015158782A1 PCT/EP2015/058182 EP2015058182W WO2015158782A1 WO 2015158782 A1 WO2015158782 A1 WO 2015158782A1 EP 2015058182 W EP2015058182 W EP 2015058182W WO 2015158782 A1 WO2015158782 A1 WO 2015158782A1
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water
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PCT/EP2015/058182
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Anne-Sophie Coince
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Electricite De France
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    • F24H9/2007Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
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    • F24H15/37Control of heat-generating means in heaters of electric heaters

Definitions

  • the present invention relates to a method for modulating the energy consumption of a water heater.
  • the "energy mix” designates the distribution of the various sources consumed for the production of electrical energy. This energy mix, in constant evolution, sees the constant progression of the Renewable Energys, which entails an increased need in flexibilities of the system.
  • the latter mainly represented by wind power and photovoltaics, do not allow a constant and regulated production, unlike a nuclear power plant, hence the problems of variability and predictability of the associated production. This makes the risks of the very short term increase sharply.
  • the Applicant has thus proposed mechanisms making it possible to easily and efficiently use the storage capacity of joule or thermodynamic water heaters for regulating renewable electrical energy (see, for example, Applications FR1363229, FR1452015 or FR1452022).
  • FIG. 2a represents the instantaneous electrical powers that could be encountered along such a sunny day at the meter of a standard-sized dwelling having its own photovoltaic panels.
  • CDE curve of deviations
  • the difference curve represents the difference between the energy produced by the dwelling and the energy consumed.
  • the balance sheet is surplus (CDE positive) and energy is injected into the electricity grid.
  • the budget is negative (CDE negative) and the house consumes electricity, especially in the evening and early morning (off-peak hours) to warm up the water of the EYC.
  • the invention proposes to overcome these disadvantages by proposing according to a first aspect a method for modifying the energy consumption of a water tank, the method being characterized in that it comprises steps of:
  • step (b) comprises the estimation by the management element of said potential energy capacity of the water reservoir as a function of a signal representative of the temperature of the reservoir water generated by a temperature probe ;
  • Said signal representative of the water temperature of the reservoir is intercepted and modified by a decoy element disposed between the probe and the control module according to said data describing a state of the electrical network to be representative of a temperature lower than the actual water temperature of the tank, so as to increase the potential energy capacity of the tank;
  • the forecast data quantifying a renewable energy surplus or deficit within the network are daily data, with steps (a) and (b) being implemented at least once a day;
  • the power threshold for injectable power on the network is such that the integral of the surplus energy at a power greater than said threshold is less than or equal to said potential energy capacity of the water reservoir;
  • Step (b) comprises comparing said injectable power threshold on the network with a maximum threshold provided with the data describing a state of an electrical network;
  • Step (b) comprises starting an auxiliary energy storage device if said power threshold for injection on the network is greater than said maximum threshold;
  • Step (b) comprises, if said threshold of injectable power on the network is below said maximum threshold, the replacement of the power threshold injectable on the network by a higher value between the power threshold injectable on the network as calculated and the maximum threshold;
  • Step (b) comprises, if said power threshold for injection on the network is greater than said maximum threshold, the increase by a decoy element of the potential energy capacity of the reservoir until the power threshold for injection on the network obtained is equal to the maximum threshold;
  • Step (a) comprising receiving said data describing a state of the electrical network by a box from a communication network, the box being connected to said management element or to the control module;
  • the network comprises a local network comprising local means for producing renewable energy connected downstream of a meter, the projected instantaneous data quantifying a surplus or a deficit of renewable energy within the network being consumption data. provided by the meter;
  • control module is configured to ignore the power setpoint when a tank water temperature is higher than a predefined threshold.
  • the invention relates to a system comprising:
  • a device for heating the water of the tank comprising a heating means powered by an electrical network
  • a temperature probe configured to emit a signal representative of the water temperature of the tank
  • control module regulating in power the heating means of said heating device; the system being characterized in that it further comprises a management element configured for implementing the method according to one of the preceding claims.
  • FIG. 1a is a diagram of a first embodiment of a system for implementing the method according to the invention
  • FIG. 1b is a diagram of a second embodiment of a system for implementing the method according to the invention.
  • FIGS. 2a-2d previously described represent examples of load curves, production curves and day-day differences obtained during the implementation of known methods
  • FIGS. 3a-3c show examples of load curves, production curves and summer day differences obtained during the implementation of the method according to the invention.
  • FIG. 1a represents the general architecture of a preferred embodiment of the system 1 for implementing the method for modifying the energy consumption of a water tank, according to the invention.
  • This system is typically a domestic Joule water heater (CEJ), although the invention is not limited to these (44% of the habitats are equipped with it).
  • CEJ domestic Joule water heater
  • the system 1 thus comprises: - The water tank 10 on the energy capacity of which we will play (commonly called “balloon” hot water);
  • a temperature sensor 20 configured to emit a signal representative of the temperature of the water of the tank 10
  • control module 12 of said heating device 1 1 as a function of said signal emitted by the probe 20.
  • the electric heating means of the heating device 1 1 is generally a resistance, hence the heating of the water Joule effect.
  • it may be for example a complete heat pump whose hot source is in heat exchange with the water of the tank 10 (and the cold source in heat exchange for example with the outside air), so to allow heating of the water with an efficiency higher than 100%, possibly with a supplementary resistance.
  • the device 1 1 is entirely electric (it thus includes only heating means powered by the network 2, and no gas burners for example).
  • the heating energy supplied to the water is then entirely of electrical origin.
  • the system is however not limited to this configuration and the device 1 1 may alternatively further comprise an alternative heating means (non-electric) such as a burner, an exchanger with a solar collector, etc.
  • the network 2 is a large-scale network that connects a plurality of electrical sources. As explained above, it is at the same time of energy of non-renewable origin (nuclear and / or fossil) and of renewable origin (solar, wind, etc.). Renewable energy presents problems of variability and predictability, while non-renewable energy is more readily available.
  • the network 2 encompasses both the global electricity network 2a and the local electrical network of the user 2b (in other words that the remote central and local solar panels can both feed the heater 1 1).
  • An energy source is defined in the local network 2b if it is connected downstream of the electric meter 31.
  • a power source is defined in the global network 2a if it is connected upstream of the electric meter 31.
  • System 1 is temperature regulated. For this it comprises one or more temperature probes 20 (which will be described in more detail below) and a control module 12 of the heating device 11.
  • the probe or probes 20 continuously or intermittently send a signal representative of the temperature of the water of the reservoir 10. This signal may be a sending of data representing the temperature numerically, or as will be seen below an electrical signal having a parameter is a function of the temperature.
  • the control module 12 is typically an electronic card that triggers or not the heating according to the temperature of the water and many other possible parameters (programming, season, time periods, off-peak hours / full hours, usual uses of the user, etc.).
  • a Joule water heater usually includes two threshold temperatures (the value of which may vary depending on the moment and personal settings): a first threshold temperature which is the "minimum” temperature and a second threshold temperature which is the “maximum” temperature (the first threshold is lower than the second threshold). These two thresholds are a few degrees around (for example +/- 4 ° C) a temperature of "comfort” which is the desired average temperature set by the user (the interval 50-65 ° C is current).
  • the control module 12 is thus configured to activate the heater 1 1 when the received signal is representative of a temperature below the first predefined threshold, and / or configured to disable the heater 1 1 when the received signal is representative a temperature higher than the second predefined threshold.
  • the heater 1 1 is stopped and that is between the two thresholds nothing happens. If the temperature drops (over time or because the user draws hot water) and goes below the first threshold, the heater 1 1 is activated, until the second threshold (temperature is reached). maximum, greater than the first threshold). The temperature then goes down again, and so on. In other words, there is an alternation of "cooling" phases during which the temperature drops from the second threshold to the first threshold (see above if the user continues to use hot water), and "Heating" phases during which the temperature rises under the effect of the device 1 1 lit from a temperature less than or equal to the first threshold to the second threshold.
  • this configuration may depend on other parameters, and there may be more than two thresholds, possibly mobile, for example in order to optimize energy consumption during off-peak hours (water heaters are often provided for to raise the temperature of the water preferentially in the early morning, so as to maximize the use of the off-peak hours and to have hot water in quantity at the moment of showering).
  • the first and second thresholds are often the consequence of a hysteresis phenomenon around a median value, which defines these two thresholds.
  • the induced difference is then about 3 ° C.
  • control module 12 regulates the temperature of the tank 10 via the activation / deactivation of the heater 1 1 according to signals that it are emitted, signals which can represent temperatures and / or operating instructions.
  • the present heater 1 1 is a power control device, that is to say it adapts the power of the heating means by Joule effect according to different needs.
  • the control module 12 thus regulates the heating means by the Joule effect of the heating device 11.
  • a power actuator modifies the intensity and / or the voltage (in particular only the voltage) of the current on a branch so as to measure the effective power consumed by the associated heating means between 0 and 100% of its value.
  • nominal ie its maximum power
  • P £ is associated to each heating means of nominal power P £.
  • P £ is associated to each heating means of nominal power P £.
  • the power actuators make it possible to regulate the power of the heating device 11 according to descriptive data of a state of said electrical network 2 (see below).
  • each power actuator is controlled by the control module 12 so as to regulate the power of the heating means.
  • control it is meant that the control module 12 is adapted to determine and impose the power ratios A t of the power actuators according to the instructions it receives.
  • the advantage of power actuators is to make a conventional on-off device power-adjustable.
  • the heating device 11 may be a variable power electronic equipment receiving a signal from the control module 12.
  • the descriptive data of the state of the electrical network 2 are transmitted to a management element 30 connected to the control module 12.
  • This management element 30 is configured to control the control module 12 as a function of at least descriptive data. a state of said electrical network 2.
  • the management element 30 acts as a module for pre-processing data describing the state of the network 2.
  • the management element 30 can integrate with a control module 12 of an existing water heater, and does not require structural modification. In particular, there are only a few modifications of the control module 12 which only performs "post-processing" (see below what it consists of). It is thus easy and inexpensive to modify existing equipment. In the case of new water heaters, the management element 30 can be directly integrated into the control module 12 as an additional function, or to an energy manager of the fireplace, in order to eliminate the need for additional housing (in particular in other words, the control module 12 directly processes the data describing the state of the electrical network 2).
  • communication network 3 (typically the internet network, but also the electrical network 2) via a housing 31, 32, in particular in real time.
  • these data comprise data relating to the aforementioned deviation curve (CDE) which can be obtained from the information of the electric meter (s) 31 (according to the connection diagram of the photovoltaic panels (PV)) .
  • the data received by the management element 30 includes data quantifying the surplus or deficit of non-renewable origin within the network 2. These data are on the one hand instantaneous data (production less consumption in real time ), and on the other hand forecast data, in particular daily forecast data (estimated deviation curve for the next day). These forecast data can be model-estimated data, or simply the previous day's data.
  • the housing 31 is an intelligent electricity meter (for example LINKY) having a Transmitter Telecom Client (TIC) integrated or not.
  • the data used may in particular be the ICT fields such as for example: the binary state of one or more virtual contacts, the tariff index of the supplier grid and / or current distributor, the price of electricity, mobile peak notice and / or mobile tip (s), etc.
  • the instantaneous data quantifying the surplus or the deficit of renewable origin are the sense of the instantaneous intensity, the variations of the EAIT indexes (energy injected) and EAST (energy withdrawn from the grid) at bidirectional meter 31 when the PV is connected downstream of the counter 31 (case of Figure 1 b).
  • the instantaneous data quantifying the surplus or deficit of renewable origin are the variations of the EAIT indexes at the level of a production meter and EAST at the level of a consumption meter (see third embodiment).
  • the housing 32 is a "box" type internet access equipment of an Internet access provider.
  • the box 32 is connected to the management element 30 by network connection means such as Wi-Fi, an Ethernet link, the PLC, and so on.
  • the data can then be data built for the user of the system 1: for example, he may be assigned a certain amount of renewable energy from the network 2 to consume (for example simulating the presence of photovoltaic panels), and the housing 32 receives in real time the production data of this energy source of renewable origin.
  • the housing 32 is a power manager connected via a wired / radio link to one or more electric meters 31 associated with renewable energy production points (in particular if the energy renewable origin to one or more dedicated local delivery points).
  • the link can be mono or bidirectional. Access to meters allows full real-time monitoring of renewable energy production and consumption of the dwelling (s), hence the availability of the instantaneous and forecast data mentioned.
  • the present invention is not limited to any particular type of data descriptive of a state of said power grid 2, nor to a way of providing such data.
  • the present invention relates to a method for modifying the energy consumption of a water tank 10 (of a system 1 as described above).
  • changing the energy consumption is meant variation of the amount of energy stored as heat in this tank 10. It will be seen later that one can also possibly change the energy capacity of a water tank 10.
  • energy capacity of the tank 10 is meant the maximum amount of energy stored in thermal form via hot water.
  • the method begins with a step (a) of receiving data describing a state of an electrical network 2, including instantaneous data and forecast data quantifying a surplus or deficit of renewable energy at within the network 2.
  • the management element 30 calculates an injectable power threshold on the network 2 as a function of a potential energy capacity of the water reservoir 10 and said forecast data.
  • threshold of injectable power on the network we mean a renewable energy surplus level of renewable origin acceptable at the scale of the dwelling (but in excess of the storage possibilities).
  • the present method proposes on the contrary to voluntarily leave a certain power to be injected on the network, but at a level which will be either minimum and compatible with the constraints of the electric infrastructures.
  • this threshold can be completely zero (that is to say, one returns to the maximum self-consumption) if the level of production of energy of renewable origin is sufficiently low (for example days in the case of renewable energy of photovoltaic origin) so that an integral consumption of this energy is possible. The result is visible in Figure 3a.
  • the threshold is calculated at 491 W.
  • energy is permanently injected into the network 2, but at a low level and constantly.
  • This step (b) can be done once a day (in the morning, for example 6h), but it should be noted that it can be repeated to refine the value of the threshold.
  • the management element 30 begins by estimating the potential energy capacity of the water reservoir 10.
  • the temperature can be instantaneous, but it is preferable to have an average temperature over a few minutes for example to avoid errors. It is possible to remove from this potential capacity an estimate of the energy that will be drawn off during the day, or simply reiterate the calculation of this potential capacity several times a day.
  • This potential capacity and the forecast data make it possible to calculate this threshold.
  • the threshold must be such that the integral of the energy surplus beyond the threshold must approximate the estimated potential capacity (remaining lower).
  • the area between the reference deviation curve (dotted line) and the deviation curve obtained through the process should be as close as possible to the potential energy capacity.
  • the threshold value can be obtained by dichotomy between 0 and the peak power installed. Starting for example from a median value (or the threshold determined for the previous day), the energy to be stored is calculated for this threshold value and compared with the estimated potential capacity of the reservoir 10: if the calculated value is greater than the potential capacity, then the threshold must be raised, and vice versa. Some iterations are sufficient to obtain an acceptable threshold value. It should be noted that, like the potential capacity, it can be updated several times during the day.
  • a step (c) the management element 30 dynamically generates a power setpoint as a function of said injectable power threshold and said instantaneous data. More precisely, a set point P (t) is calculated at any time so as to consume the difference between the current surplus of renewable energy and the threshold. For example, for a threshold at 491W, if the surplus at a time t is 1500W, then the setpoint will be set to 1009W.
  • said set point is emitted in a step (d) to the control module 12 of the heater 1 1 of the water tank 10, so as to regulate the power of the heating means according to the setpoint of power (in other words impose the power instruction).
  • the power setpoint can be ignored if it is likely to disturb the comfort of the user.
  • a maximum threshold of injectable power can be provided on the network 2 (it can be included in the data describing the state of the network 2 received and be determined according to a more global state of the network).
  • This maximum threshold is a power reference threshold injected into the network 2, corresponding to an acceptable level of constraints on the electrical infrastructures. Below this threshold, infrastructures are considered protected.
  • the threshold calculated in step (b) does not reach this maximum threshold (ie the EJC is able to meet a level of renewable energy injection on grid 2 lower than this threshold, in other words that if the EJC meets this threshold, it does not use all of its energy capacity), it can be provided (if the user or the operator of the network 2 orders it) to limit the power setpoint generated in step (c). In an extreme case, it can be expected (as seen in Figure 3b) to take the maximum between the calculated threshold and the predefined maximum threshold (in other words, if the calculated threshold is below the maximum threshold it is replaced by the maximum threshold). Alternatively, it may for example be provided that the maximum between the calculated threshold and an average (or other combination) of the two thresholds is taken.
  • This solution allows for example, a few days before an extremely hot day anticipated, to keep some of the available storage capacity and to manage the last day optimally.
  • T aC hat (t) ⁇ Ptyte (HC) it is interesting in all cases to self-consume at most (no necessary comparison of the thresholds and therefore no limitation of the power setpoint), whereas if T aC hat (t)> P V ente (HC) it becomes interesting to self-consume only up to the maximum threshold (to guarantee an acceptable injection level on network 2), and to keep the "reserve" of energy capacity for off-peak hours to lighten the customer's bill. Engagement also depends on the rate of coverage of the renewable surplus.
  • the power setpoint can be ignored if it is likely to disturb the comfort of the user.
  • step (b) In the case where the threshold calculated in step (b) is beyond the maximum threshold (in other words the EJC is insufficient only to achieve the desired consumption), additional load shedding mechanisms may be provided: of production (clipping), recourse to auxiliary storage means such as batteries (stationary or embedded in a vehicle, and to which charging strategies may also apply), etc.
  • the idea is thus to absorb over the water the surplus greater than the power setpoint through piloting, and to implement in the second spring a mechanism of clipping / storage complementary to the production if this first lever is insufficient to ensure that it is not exceeded.
  • the system 1 further comprises a decoy element 21 (which is typically coincident with the control element 30) disposed between the probe 20 and the control module 12
  • the decoy element 21 and the management element 30 may be distinct and connected to a common energy manager 31 (as in the case of Figure 1b).
  • this decoy element 21 is configured to intercept and modify the signal emitted by the probe 20 so as to modify (in particular increase) the potential energy capacity of the water reservoir 10, according to the descriptive data of a state of said electrical network 2.
  • the decoy element 21 voluntarily distorts the temperature measurements of the probe 20, so as to trick the control module 12 and alter the regulation of the temperature of the tank 10.
  • the signal is in fact intercepted by the lure element 21, modified and returned to the control module 12. The latter treats it as an authentic signal from the probe 20.
  • the decoy element 21 can modify the signal sent by the probe 20 so as to make the control module 12 believe that the water is less hot than it really is. This makes it possible to exceed the second temperature threshold, and to influence the calculation of the potential energy capacity (which depends on the temperature measurement of the probe 20).
  • This mechanism combines very advantageously with the calculation of the power threshold injected in step (b): if the calculated threshold exceeds the maximum threshold, an "artificial" increase in the potential energy capacity via decoy can be provided, so to reduce the threshold obtained by calculation (until passing under the maximum threshold).
  • the dichotomy can be used.
  • Such “overheating” mode can be used to increase the consumption of the CEJ and thus the amount of energy stored.
  • the decoy element 21 is configured so that the signal received by the control module 12 is representative of a temperature lower than the actual temperature of the water of the reservoir 10, when the descriptive data of a state of said electricity grid 2 are characteristic of a current glut and / or a future energy deficit of renewable origin within said electricity grid (in other words if the production of renewable origin is decreasing at short term), so as to increase the energy capacity of the water tank 10.
  • the decoy element 21 can be used to increase the potential energy capacity of the reservoir 10 until the power threshold for injection on the network 2 obtained is equal to the maximum threshold.
  • the second temperature threshold is crossed and water at 5 or 15 ° C above the comfort temperature is stored. This makes it possible to manage days of very high production, of the type of that represented in FIG. 3c.
  • the tests carried out by the plaintiff thus show that in the reference example, the surplus injected into the network at a power greater than 1000 W represents this time only 15 kWh / year, or only 1 1 h cumulatively.
  • control module 12 is an advanced electronic card allowing either to adjust the set temperature according to the constraints of the electrical system or to receive it as a value or pace (typically a power manager), the decoy element 21 can be directly included in the control module 12 (as a software element).

Abstract

The invention relates to a method for modifying the energy consumption of a water tank (10), the method being characterized in that it comprises steps of: (a) reception of data descriptive of a state of an electrical network (2), comprising instantaneous data and forecast data quantifying a surplus or a deficit of renewable original energy within the network (2); (b) calculation by a management element (30) of a threshold of power injectable onto the network (2) as a function of a potential energy capacity of the water tank (10) and of said forecast data; (c) generation by the management element (30) of a dynamic power setting as a function of said threshold of injectable power and of said instantaneous data; (d) sending of said setting to a control module (12) for a heating device (11) for heating the water of the tank (10), the heating device (11) comprising a heating means powered by the electrical network (2); (e) power regulation of said heating means by the control module (12) as a function of the power setting.

Description

Système de chauffe-eau à consommation énergétique modulable  Modular energy-efficient water heater system
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un procédé de modulation de la consommation énergétique d'un chauffe-eau. GENERAL TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for modulating the energy consumption of a water heater.
ETAT DE L'ART Le « mix énergétique » désigne la répartition des différentes sources consommées pour la production d'énergie électrique. Ce mix énergétique, en constante évolution, voit la progression constante des Energies Renouvelables, ce qui entraîne un besoin accru en flexibilités du système. STATE OF THE ART The "energy mix" designates the distribution of the various sources consumed for the production of electrical energy. This energy mix, in constant evolution, sees the constant progression of the Renewable Energies, which entails an increased need in flexibilities of the system.
Ces dernières, représentées essentiellement par l'éolien et le photovoltaïque, ne permettent en effet pas une production constante et régulée au contraire d'une centrale nucléaire, d'où des problèmes de variabilité et de prévisibilité de la production associée. Cela fait que les aléas de très court terme vont fortement augmenter.  The latter, mainly represented by wind power and photovoltaics, do not allow a constant and regulated production, unlike a nuclear power plant, hence the problems of variability and predictability of the associated production. This makes the risks of the very short term increase sharply.
D'autre part, des problèmes locaux de qualité de fourniture électrique vont être amplifiés du fait d'une répartition géographique inhomogène des installations, avec par exemple plutôt du photovoltaïque dans le Sud et de l'éolien dans le Nord.  On the other hand, local problems of quality of electrical supply will be amplified because of inhomogeneous geographical distribution of the installations, with for example rather photovoltaic in the South and wind power in the North.
Il apparaît essentiel de trouver des solutions de pilotage de la charge associée en vue de maîtriser l'aléa lié aux Energies Renouvelables.  It seems essential to find solutions for controlling the associated load in order to control the risk associated with Renewable Energies.
Il a par exemple été proposé la charge de batteries stationnaires pour faciliter l'insertion massive de panneaux photovoltaïques (démonstrateur « NiceGrid »). Toutefois, les coûts d'investissement élevés ne permettent pas d'envisager un déploiement à grande échelle de cette solution alternative. Il est également prévu d'agir sur la puissance réactive fournie par les panneaux photovoltaïques pour ajuster la tension. Cependant, cette dernière piste ne répond pas aux enjeux de maîtrise de l'aléa éolien. For example, it has been proposed to charge stationary batteries to facilitate the massive insertion of photovoltaic panels ("NiceGrid" demonstrator). However, the high investment costs do not allow to consider a large scale deployment of this alternative solution. It is also planned to act on the reactive power provided by the photovoltaic panels to adjust the voltage. However, this last track does not answer to the stakes of control of the wind hazard.
Alternativement au stockage via batteries, il est possible de stocker l'énergie thermiquement. Avec près de 12 millions d'unités installées en France dont plus de 80% sont asservies au signal tarifaire Heures Pleines/Heures creuses (HP/HC), le parc de Chauffe-Eau Joule (CEJ) à accumulation résidentiel - utilisé aujourd'hui pour le lissage journalier de la courbe de charge - est susceptible de répondre à ces nouveaux enjeux.  Alternatively to storage via batteries, it is possible to store the energy thermally. With nearly 12 million units installed in France, more than 80% of which are slaved to the Peak Hours / Off-Peak (HP / HC) tariff signal, the Joule water heater (CEJ) residential storage pool - used today for the daily smoothing of the load curve - is likely to meet these new challenges.
La Demanderesse a ainsi proposé des mécanismes permettant d'utiliser facilement et efficacement la capacité de stockage des chauffe-eau joule ou thermodynamiques pour réguler l'énergie électrique d'origine renouvelable (voir par exemple les demandes FR1363229, FR1452015 ou FR1452022).  The Applicant has thus proposed mechanisms making it possible to easily and efficiently use the storage capacity of joule or thermodynamic water heaters for regulating renewable electrical energy (see, for example, Applications FR1363229, FR1452015 or FR1452022).
On constate que ces mécanismes apportent satisfaction et permettent de réduire sensiblement la puissance « renouvelable » injectée sur le réseau, tout en limitant la consommation d'énergie non renouvelable. L'idée est de soutirer au maximum l'énergie d'origine renouvelable au réseau, et ce, afin de prendre de l'avance et de ne pas avoir ultérieurement à consommer de l'énergie d'origine non-renouvelable ou de perdre de l'énergie d'origine renouvelable par écrêtement.  We note that these mechanisms provide satisfaction and significantly reduce the "renewable" power injected into the network, while limiting non-renewable energy consumption. The idea is to extract as much renewable energy as possible from the grid, in order to get ahead and not to consume energy from non-renewable sources or to lose energy. energy of renewable origin by capping.
Toutefois, on constate que la quantité d'énergie d'origine renouvelable disponible est parfois supérieure aux besoins, en particulier les journées à forte production (journées ensoleillées d'été), ce qui rend le réseau électrique sujet à des phénomènes de « pics » d'énergie d'origine renouvelable, d'où la nécessité de renforcer les infrastructures du réseau pour éviter des surcharges et des incidents.  However, it can be seen that the amount of renewable energy available is sometimes higher than the needs, especially the high production days (sunny summer days), which makes the electricity network subject to "peak" phenomena. of renewable energy, hence the need to strengthen the network infrastructure to avoid overloads and incidents.
A titre d'exemple, la figure 2a représente les puissances électriques instantanées que l'on pourrait rencontrer le long d'une telle journée ensoleillée au niveau du compteur d'une habitation de taille standard possédant ses propres panneaux photovoltaïques. On remarque les fortes puissances d'énergie renouvelable atteintes vers midi, et la « courbe des écarts » (CDE) associée. La courbe des écarts représente la différence entre l'énergie produite par l'habitation et l'énergie consommée. On voit que sur une grande partie de la journée le bilan est excédentaire (CDE positive) et de l'énergie est injectée sur le réseau électrique. Au contraire, la nuit, le bilan est déficitaire (CDE négative) et l'habitation consomme de l'énergie électrique, en particulier dans la soirée et tôt le matin (heures creuses) pour remonter en température l'eau du CEJ. By way of example, FIG. 2a represents the instantaneous electrical powers that could be encountered along such a sunny day at the meter of a standard-sized dwelling having its own photovoltaic panels. Note the high power of renewable energy reached around noon, and the "curve of deviations" (CDE) associated. The difference curve represents the difference between the energy produced by the dwelling and the energy consumed. We see that over a large part of the day the balance sheet is surplus (CDE positive) and energy is injected into the electricity grid. On the contrary, at night, the budget is negative (CDE negative) and the house consumes electricity, especially in the evening and early morning (off-peak hours) to warm up the water of the EYC.
Il a été proposé une « relance méridienne » du CEJ régulé en tout ou rien, c'est-à-dire une remontée en température de l'eau du chauffe-eau vers midi. Cela permet de consommer une partie du surplus d'énergie d'origine renouvelable et de limiter la consommation énergétique nocturne (énergie d'origine non-renouvelable). Mais comme l'on voit sur la figure 2b, cela ne permet pas d'éviter le pic maximum d'injection d'énergie d'origine renouvelable dans le réseau électrique, et en plus rajoute des variations importantes de puissance qui sont mauvaises pour les infrastructures du réseau d'autant plus qu'il n'y a pas de foisonnement de la production locale.  It was proposed a "meridian recovery" of the EJC regulated in all or nothing, that is to say, a rise in water temperature of the water heater around noon. This makes it possible to consume a portion of the renewable energy surplus and to limit night energy consumption (energy of non-renewable origin). But as can be seen in FIG. 2b, this does not make it possible to avoid the maximum peak of energy injection of renewable origin in the electrical network, and in addition adds significant power variations which are bad for network infrastructure especially since there is no proliferation of local production.
La mise en œuvre de techniques de maximisation d'autoconsommation de l'énergie d'origine renouvelable (telles que décrites dans les demandes susmentionnées et évoquées précédemment), i.e. la modulation de la consommation du chauffe-eau de sorte à prévenir l'injection sur le réseau d'énergie d'origine renouvelable, est efficace (quasiment plus de consommation nocturne d'énergie d'origine non- renouvelable), mais comme l'on voit sur la figure 2c cela peut être insuffisant et ne pas permettre d'absorber le pic d'injection qui a lieu en fin d'après-midi si la journée est ensoleillée.  The implementation of self-consumption maximization techniques of renewable energy (as described in the aforementioned applications and mentioned above), ie the modulation of the consumption of the water heater so as to prevent the injection on the network of energy from renewable sources, is effective (almost more night consumption of energy of non-renewable origin), but as we see in Figure 2c this may be insufficient and not allow to absorb the peak of injection that takes place in the late afternoon if the day is sunny.
Ainsi, bien que l'on diminue la quantité globale d'énergie d'origine renouvelable injectée sur la journée, le réseau électrique est toujours autant sollicité.  Thus, although we reduce the global amount of renewable energy injected on the day, the power grid is still solicited.
Une solution simple à laquelle l'homme du métier peut penser est de retarder la mise en route du CEJ dans la situation précédente (par exemple en interdisant la relance avant 1 1 h), mais comme l'on voit sur la figure 2d, cela ne permet que de limiter de façon marginale les pics d'injection. Pire encore, les variations de puissance injectée sont encore plus brutales qu'avant, et le confort de l'utilisateur peut être dégradé en cas de demande inopinée d'eau chaude dans la matinée. A simple solution to which the skilled person can think is to delay the start of the EYC in the previous situation (for example by prohibiting the restart before 1 1 h), but as seen in Figure 2d, this only allows to limit the injection peaks marginally. Even worse, the variations in power injected are still more brutal than before, and the comfort of the user can be degraded in case of unexpected demand for hot water in the morning.
Il serait ainsi souhaitable de disposer d'une stratégie améliorée de gestion de la consommation énergétique des chauffe-eau permettant de limiter au maximum les pics et les variations de puissance énergétique d'origine renouvelable injectée sur le réseau, et ce, quelles que soient les conditions climatiques (en d'autres termes quel que soit le profil de production d'énergie renouvelable sur la journée), tout en limitant les coûts et sans détériorer le confort de l'utilisateur.  It would thus be desirable to have an improved strategy for managing the energy consumption of water heaters making it possible to limit as much as possible the peaks and variations in renewable energy power injected into the network, irrespective of the climatic conditions (in other words whatever the profile of renewable energy production on the day), while limiting the costs and without deteriorating the comfort of the user.
PRESENTATION DE L'INVENTION PRESENTATION OF THE INVENTION
L'invention propose de pallier ces inconvénients en proposant selon un premier aspect un procédé de modification de la consommation énergétique d'un réservoir d'eau, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de : The invention proposes to overcome these disadvantages by proposing according to a first aspect a method for modifying the energy consumption of a water tank, the method being characterized in that it comprises steps of:
(a) réception de données descriptives d'un état d'un réseau électrique, comprenant des données instantanées et des données prévisionnelles quantifiant un surplus ou un déficit d'énergie d'origine renouvelable au sein du réseau ; (a) receiving data describing a state of an electrical network, including instantaneous data and forecast data quantifying a renewable energy surplus or deficit within the network;
(b) calcul par un élément de gestion d'un seuil de puissance injectable sur le réseau en fonction d'une capacité énergétique potentielle d'un réservoir d'eau et desdites données prévisionnelles ; (b) calculation by a management element of an injectable power threshold on the network as a function of a potential energy capacity of a water reservoir and said forecast data;
(c) génération par l'élément de gestion d'une consigne dynamique de puissance en fonction dudit seuil de puissance injectable et desdites données instantanées ;  (c) generating by the management element a dynamic power setpoint as a function of said injectable power threshold and said instantaneous data;
(d) émission de ladite consigne à destination d'un module de contrôle d'un dispositif de chauffage de l'eau du réservoir, le dispositif de chauffage comprenant un moyen de chauffage alimenté par le réseau électrique ; (e) régulation en puissance dudit moyen de chauffage par le module de contrôle en fonction de la consigne de puissance. (d) sending said setpoint to a control module of a tank water heating device, the heating device comprising a heating means powered by the electrical network; (e) power regulation of said heating means by the control module as a function of the power setpoint.
Le dispositif selon l'invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : The device according to the invention is advantageously completed by the following features, taken alone or in any of their technically possible combination:
• lequel l'étape (b) comprend l'estimation par l'élément de gestion de ladite capacité énergétique potentielle du réservoir d'eau en fonction d'un signal représentatif de la température de l'eau du réservoir généré par une sonde de température ;  Which step (b) comprises the estimation by the management element of said potential energy capacity of the water reservoir as a function of a signal representative of the temperature of the reservoir water generated by a temperature probe ;
• ledit signal représentatif de la température de l'eau du réservoir est intercepté et modifié par un élément de leurre disposé entre la sonde et le module de contrôle en fonction desdites données descriptives d'un état du réseau électrique pour être représentatif d'une température plus basse que la température réelle de l'eau du réservoir, de sorte à augmenter la capacité énergétique potentielle du réservoir ;  Said signal representative of the water temperature of the reservoir is intercepted and modified by a decoy element disposed between the probe and the control module according to said data describing a state of the electrical network to be representative of a temperature lower than the actual water temperature of the tank, so as to increase the potential energy capacity of the tank;
• les données prévisionnelles quantifiant un surplus ou un déficit d'énergie d'origine renouvelable au sein du réseau sont des données journalières, les étapes (a) et (b) étant mises en œuvre au moins une fois par jour ;  • the forecast data quantifying a renewable energy surplus or deficit within the network are daily data, with steps (a) and (b) being implemented at least once a day;
• le seuil de puissance injectable sur le réseau est tel que l'intégrale du surplus d'énergie à une puissance supérieure audit seuil est inférieure ou égale à ladite capacité énergétique potentielle du réservoir d'eau ;  The power threshold for injectable power on the network is such that the integral of the surplus energy at a power greater than said threshold is less than or equal to said potential energy capacity of the water reservoir;
• l'étape (b) comprend la comparaison dudit seuil de puissance injectable sur le réseau avec un seuil maximal fourni avec les données descriptives d'un état d'un réseau électrique ;  Step (b) comprises comparing said injectable power threshold on the network with a maximum threshold provided with the data describing a state of an electrical network;
• l'étape (b) comprend la mise en route d'un dispositif auxiliaire de stockage d'énergie si ledit seuil de puissance injectable sur le réseau est supérieur audit seuil maximal ;  Step (b) comprises starting an auxiliary energy storage device if said power threshold for injection on the network is greater than said maximum threshold;
· l'étape (b) comprend, si ledit seuil de puissance injectable sur le réseau est inférieur audit seuil maximal, le remplacement du seuil de puissance injectable sur le réseau par une valeur supérieure comprise entre le seuil de puissance injectable sur le réseau tel que calculé et le seuil maximal ; Step (b) comprises, if said threshold of injectable power on the network is below said maximum threshold, the replacement of the power threshold injectable on the network by a higher value between the power threshold injectable on the network as calculated and the maximum threshold;
• ledit remplacement du seuil de puissance injectable sur le réseau n'est mis en œuvre que si un prix d'achat d'électricité d'origine renouvelable est supérieur à un prix de vente minimal d'électricité ;  • said replacement of the network power injectable threshold is only implemented if a renewable electricity purchase price is higher than a minimum electricity sale price;
• l'étape (b) comprend, si ledit seuil de puissance injectable sur le réseau est supérieur audit seuil maximal, l'augmentation par un élément de leurre de la capacité énergétique potentielle du réservoir jusqu'à ce que le seuil de puissance injectable sur le réseau obtenu soit égal au seuil maximal ;  Step (b) comprises, if said power threshold for injection on the network is greater than said maximum threshold, the increase by a decoy element of the potential energy capacity of the reservoir until the power threshold for injection on the network obtained is equal to the maximum threshold;
· l'étape (a) comprenant la réception desdites données descriptives d'un état du réseau électrique par un boîtier depuis un réseau de communication le boîtier étant connecté audit élément de gestion ou au module de contrôle ; Step (a) comprising receiving said data describing a state of the electrical network by a box from a communication network, the box being connected to said management element or to the control module;
• le réseau comprend un réseau local comprenant des moyens locaux de production d'énergie renouvelable connecté en aval d'un compteur, les données instantanées prévisionnelles quantifiant un surplus ou un déficit d'énergie d'origine renouvelable au sein réseau étant des données de consommation fournies par le compteur ;  The network comprises a local network comprising local means for producing renewable energy connected downstream of a meter, the projected instantaneous data quantifying a surplus or a deficit of renewable energy within the network being consumption data. provided by the meter;
• le module de contrôle est configuré pour ignorer la consigne de puissance lorsqu'une température de l'eau du réservoir est supérieure à un seuil prédéfini.  • the control module is configured to ignore the power setpoint when a tank water temperature is higher than a predefined threshold.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un système comprenant : According to a second aspect, the invention relates to a system comprising:
- un réservoir d'eau ;  - a water tank;
- un dispositif de chauffage de l'eau du réservoir, le dispositif comprenant un moyen de chauffage alimenté par un réseau électrique ;  a device for heating the water of the tank, the device comprising a heating means powered by an electrical network;
- une sonde de température configurée pour émettre un signal représentatif de la température de l'eau du réservoir ; a temperature probe configured to emit a signal representative of the water temperature of the tank;
- un module de contrôle régulant en puissance le moyen de chauffage dudit dispositif de chauffage ; le système étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément de gestion configuré pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes. a control module regulating in power the heating means of said heating device; the system being characterized in that it further comprises a management element configured for implementing the method according to one of the preceding claims.
PRESENTATION DES FIGURES PRESENTATION OF FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :Other features, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be read with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 a est un schéma d'un premier mode de réalisation d'un système pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention ; FIG. 1a is a diagram of a first embodiment of a system for implementing the method according to the invention;
- la figure 1 b est un schéma d'un deuxième mode de réalisation d'un système pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention ;  FIG. 1b is a diagram of a second embodiment of a system for implementing the method according to the invention;
- les figures 2a-2d précédemment décrites représentent des exemples de courbes de charge, de production et des écarts d'une journée d'été obtenues lors de la mise en œuvre de procédés connus ; FIGS. 2a-2d previously described represent examples of load curves, production curves and day-day differences obtained during the implementation of known methods;
- les figures 3a-3c représentent des exemples de courbes de charge, de production et des écarts d'une journée d'été obtenues lors de la mise en en œuvre du procédé selon l'invention.  FIGS. 3a-3c show examples of load curves, production curves and summer day differences obtained during the implementation of the method according to the invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DETAILED DESCRIPTION
Architecture générale General Architecture
La figure 1a représente l'architecture générale d'un mode de réalisation préféré du système 1 pour la mise en œuvre du procédé de modification de la consommation énergétique d'un réservoir d'eau, selon l'invention. Ce système est typiquement un Chauffe-Eau Joule (CEJ) domestique, bien que l'invention ne soit pas limitée à ces derniers (44% des habitats en sont équipés). FIG. 1a represents the general architecture of a preferred embodiment of the system 1 for implementing the method for modifying the energy consumption of a water tank, according to the invention. This system is typically a domestic Joule water heater (CEJ), although the invention is not limited to these (44% of the habitats are equipped with it).
Le système 1 comprend ainsi : - le réservoir d'eau 10 sur la capacité énergétique duquel on va jouer (communément appelé « ballon » d'eau chaude) ;The system 1 thus comprises: - The water tank 10 on the energy capacity of which we will play (commonly called "balloon" hot water);
- un dispositif de chauffage 1 1 de l'eau du réservoir 10, le dispositif 1 1 comprenant un moyen de chauffage alimenté par un réseau électrique 2 ; - A heater 1 1 of the water tank 10, the device 1 1 comprising a heating means powered by an electrical network 2;
- une sonde de température 20 configurée pour émettre un signal représentatif de la température de l'eau du réservoir 10 ;  a temperature sensor 20 configured to emit a signal representative of the temperature of the water of the tank 10;
- un module de contrôle 12 dudit dispositif de chauffage 1 1 en fonction dudit signal émis par la sonde 20.  a control module 12 of said heating device 1 1 as a function of said signal emitted by the probe 20.
Le moyen de chauffage électrique du dispositif de chauffage 1 1 est généralement une résistance, d'où le chauffage de l'eau par effet joule. Alternativement, il peut s'agir par exemple d'une pompe à chaleur complète dont la source chaude est en échange thermique avec l'eau du réservoir 10 (et la source froide en échange thermique par exemple avec l'air extérieur), de sorte à permettre un chauffage de l'eau avec une efficacité supérieure à 100%, avec éventuellement une résistance d'appoint. The electric heating means of the heating device 1 1 is generally a resistance, hence the heating of the water Joule effect. Alternatively, it may be for example a complete heat pump whose hot source is in heat exchange with the water of the tank 10 (and the cold source in heat exchange for example with the outside air), so to allow heating of the water with an efficiency higher than 100%, possibly with a supplementary resistance.
De façon préférée, le dispositif 1 1 est intégralement électrique (il ne comprend ainsi que des moyens de chauffage alimentés par le réseau 2, et pas de brûleurs à gaz par exemple). L'énergie de chauffage fournie à l'eau est alors entièrement d'origine électrique. Le système n'est toutefois pas limité à cette configuration et le dispositif 1 1 peut alternativement comprendre en outre un moyen de chauffage alternatif (non-électrique) tel qu'un brûleur, un échangeur avec un collecteur solaire, etc.  Preferably, the device 1 1 is entirely electric (it thus includes only heating means powered by the network 2, and no gas burners for example). The heating energy supplied to the water is then entirely of electrical origin. The system is however not limited to this configuration and the device 1 1 may alternatively further comprise an alternative heating means (non-electric) such as a burner, an exchanger with a solar collector, etc.
Le réseau 2 est un réseau à grande échelle qui relie une pluralité de sources électriques. Comme expliqué précédemment, il s'agit à la fois d'énergie d'origine non-renouvelable (nucléaire et/ou fossile) et d'origine renouvelable (solaire, éolien, etc.). L'énergie d'origine renouvelable présente des problèmes de variabilité et de prévisibilité, alors que l'énergie d'origine non-renouvelable est d'une meilleure disponibilité.  The network 2 is a large-scale network that connects a plurality of electrical sources. As explained above, it is at the same time of energy of non-renewable origin (nuclear and / or fossil) and of renewable origin (solar, wind, etc.). Renewable energy presents problems of variability and predictability, while non-renewable energy is more readily available.
Dans l'hypothèse où l'utilisateur du système 1 comprend une source personnelle d'énergie renouvelable (par exemple des panneaux photovoltaïques de toit), comme dans le cas particulier représenté sur la figure 1 b, on comprend que le réseau 2 englobe à la fois le réseau électrique global 2a et le réseau électrique local de l'utilisateur 2b (en d'autres termes que les centrales distantes et les panneaux solaires locaux peuvent aussi bien l'un que l'autre alimenter le dispositif de chauffage 1 1 ). Une source d'énergie est définie dans le réseau local 2b si elle est connectée en aval du compteur électrique 31 . Inversement une source d'énergie est définie dans le réseau global 2a si elle est connectée en amont du compteur électrique 31 . On va pour le moment considérer le réseau électrique 2 comme un tout, mais pour certains modes de réalisation décrits plus loin on tiendra compte du réseau local 2b. Assuming that the user of the system 1 comprises a personal source of renewable energy (eg panels roof photovoltaic generators), as in the particular case shown in FIG. 1 b, it is understood that the network 2 encompasses both the global electricity network 2a and the local electrical network of the user 2b (in other words that the remote central and local solar panels can both feed the heater 1 1). An energy source is defined in the local network 2b if it is connected downstream of the electric meter 31. Conversely, a power source is defined in the global network 2a if it is connected upstream of the electric meter 31. We will for the moment consider the electrical network 2 as a whole, but for some embodiments described below we will take into account the local network 2b.
Le système 1 est régulé en température. Pour cela il comprend une ou plusieurs sondes de température 20 (qui seront décrites plus en détail plus loin) et un module de contrôle 12 du dispositif de chauffage 1 1 . La ou les sondes 20 envoient en permanence ou par intermittence un signal représentatif de la température de l'eau du réservoir 10. Ce signal peut être un envoi de données représentant numériquement la température, ou comme on verra plus loin un signal électrique dont un paramètre est fonction de la température.  System 1 is temperature regulated. For this it comprises one or more temperature probes 20 (which will be described in more detail below) and a control module 12 of the heating device 11. The probe or probes 20 continuously or intermittently send a signal representative of the temperature of the water of the reservoir 10. This signal may be a sending of data representing the temperature numerically, or as will be seen below an electrical signal having a parameter is a function of the temperature.
Le module de contrôle 12 est typiquement une carte électronique qui déclenche ou non le chauffage en fonction de la température de l'eau et de nombreux autres paramètres éventuels (programmation, saison, plages horaires, heures creuses/heures pleines, usages habituels de l'utilisateur, etc.).  The control module 12 is typically an electronic card that triggers or not the heating according to the temperature of the water and many other possible parameters (programming, season, time periods, off-peak hours / full hours, usual uses of the user, etc.).
De façon générale, un chauffe-eau Joule comprend le plus souvent deux températures de seuil (dont la valeur peut varier selon le moment et des réglages personnels) : une première température de seuil qui est la température « minimale » et une deuxième température de seuil qui est la température « maximale » (le premier seuil est inférieur au deuxième seuil). Ces deux seuils sont quelques degrés autour (par exemple +/- 4°C) d'une température de « confort » qui est la température moyenne souhaitée, réglée par l'utilisateur (l'intervalle 50-65°C est courant). Le module de contrôle 12 est ainsi configuré pour activer le dispositif de chauffage 1 1 lorsque le signal reçu est représentatif d'une température inférieure au premier seuil prédéfini, et/ou configuré pour désactiver le dispositif de chauffage 1 1 lorsque le signal reçu est représentatif d'une température supérieure au deuxième seuil prédéfini. In general, a Joule water heater usually includes two threshold temperatures (the value of which may vary depending on the moment and personal settings): a first threshold temperature which is the "minimum" temperature and a second threshold temperature which is the "maximum" temperature (the first threshold is lower than the second threshold). These two thresholds are a few degrees around (for example +/- 4 ° C) a temperature of "comfort" which is the desired average temperature set by the user (the interval 50-65 ° C is current). The control module 12 is thus configured to activate the heater 1 1 when the received signal is representative of a temperature below the first predefined threshold, and / or configured to disable the heater 1 1 when the received signal is representative a temperature higher than the second predefined threshold.
Ainsi, tant que le dispositif de chauffage 1 1 est arrêté et que l'on est entre les deux seuils rien ne se passe. Si la température baisse (avec le temps ou parce que l'utilisateur tire de l'eau chaude) et passe en-dessous du premier seuil, le dispositif de chauffage 1 1 est activé, et ce jusqu'à atteindre le deuxième seuil (température maximale, supérieure au premier seuil). La température se remet ensuite à baisser, etc. En d'autres termes, il y a une alternance de phases de « refroidissement » pendant lesquelles la température descend du deuxième seuil au premier seuil (voir au-delà si l'utilisateur continue d'utiliser de l'eau chaude), et de phases de « chauffe » pendant lesquelles la température monte sous l'effet du dispositif 1 1 allumé d'une température inférieure ou égale au premier seuil jusqu'au deuxième seuil.  Thus, as the heater 1 1 is stopped and that is between the two thresholds nothing happens. If the temperature drops (over time or because the user draws hot water) and goes below the first threshold, the heater 1 1 is activated, until the second threshold (temperature is reached). maximum, greater than the first threshold). The temperature then goes down again, and so on. In other words, there is an alternation of "cooling" phases during which the temperature drops from the second threshold to the first threshold (see above if the user continues to use hot water), and "Heating" phases during which the temperature rises under the effect of the device 1 1 lit from a temperature less than or equal to the first threshold to the second threshold.
Comme expliqué avant, cette configuration peut dépendre d'autres paramètres, et il peut y avoir plus de deux seuils, éventuellement mobiles, par exemple de façon à optimiser la consommation d'énergie pendant les heures creuses (les chauffe-eau sont souvent prévus pour remonter l'eau en température préférentiellement au petit matin, de sorte à maximiser l'utilisation des heures creuses et avoir de l'eau chaude en quantité au moment de se doucher).  As explained before, this configuration may depend on other parameters, and there may be more than two thresholds, possibly mobile, for example in order to optimize energy consumption during off-peak hours (water heaters are often provided for to raise the temperature of the water preferentially in the early morning, so as to maximize the use of the off-peak hours and to have hot water in quantity at the moment of showering).
En pratique, les premier et deuxième seuils sont souvent la conséquence d'un phénomène d'hystérésis autour d'une valeur médiane, qui définit ces deux seuils. L'écart induit est alors d'environ 3°C.  In practice, the first and second thresholds are often the consequence of a hysteresis phenomenon around a median value, which defines these two thresholds. The induced difference is then about 3 ° C.
La présente invention n'est limitée à aucune configuration en particulier, on comprendra que, de façon générale, le module de contrôle 12 régule la température du réservoir 10 via l'activation/désactivation du dispositif de chauffage 1 1 en fonction de signaux qui lui sont émis, signaux pouvant représenter des températures et/ou des consignes de fonctionnement. The present invention is not limited to any particular configuration, it will be understood that, in general, the control module 12 regulates the temperature of the tank 10 via the activation / deactivation of the heater 1 1 according to signals that it are emitted, signals which can represent temperatures and / or operating instructions.
Régulation en puissance Power regulation
Le présent dispositif de chauffage 1 1 est un dispositif à régulation de puissance, c'est-à-dire qu'il adapte la puissance des moyens de chauffage par effet Joule en fonction de différents besoins. The present heater 1 1 is a power control device, that is to say it adapts the power of the heating means by Joule effect according to different needs.
Le module de contrôle 12 régule ainsi en puissance le moyen de chauffage par effet Joule du dispositif de chauffage 1 1 .  The control module 12 thus regulates the heating means by the Joule effect of the heating device 11.
Pour cela, l'homme du métier peut par exemple utiliser des actionneurs de puissance tels que décrits dans l'une ou l'autre des demandes FR1452015 et FR1452022. Ces actionneurs de puissance sont des composants permettant de modifier la puissance du moyen de chauffage auquel ils sont associés. En particulier, un actionneur de puissance modifie l'intensité et/ou la tension (en particulier seulement la tension) du courant sur une branche de sorte à doser la puissance effective consommée par le moyen de chauffage associé entre 0 et 100% de sa valeur nominale (i.e. sa puissance maximale). En d'autres termes, à chaque moyen de chauffage de puissance nominale P£ est associée une puissance effective Pefft = At * Pu où At est un ratio de puissance de l'actionneur, compris entre 0 et 1 . For this, those skilled in the art may for example use power actuators as described in either of the applications FR1452015 and FR1452022. These power actuators are components for modifying the power of the heating means with which they are associated. In particular, a power actuator modifies the intensity and / or the voltage (in particular only the voltage) of the current on a branch so as to measure the effective power consumed by the associated heating means between 0 and 100% of its value. nominal (ie its maximum power). In other words, to each heating means of nominal power P £ is associated an effective power Peff t = A t * P u where A t is a power ratio of the actuator, between 0 and 1.
Dans le présent système, les actionneurs de puissance permettent de réguler en puissance le dispositif de chauffage 1 1 en fonction de données descriptives d'un état dudit réseau électrique 2 (voir plus loin). Pour cela, chaque actionneur de puissance est contrôlé par le module de contrôle 12 de sorte à réguler en puissance le moyen de chauffage. Par contrôle, on entend que le module de contrôle 12 est adapté pour déterminer et imposer les ratios de puissance At des actionneurs de puissance en fonction des consignes qu'il reçoit. L'intérêt des actionneurs de puissance est de rendre régulable en puissance un dispositif tout-ou-rien classique. Alternativement, le dispositif de chauffage 1 1 peut être un équipement électronique à puissance variable recevant un signal de la part du module de contrôle 12. In the present system, the power actuators make it possible to regulate the power of the heating device 11 according to descriptive data of a state of said electrical network 2 (see below). For this, each power actuator is controlled by the control module 12 so as to regulate the power of the heating means. By control, it is meant that the control module 12 is adapted to determine and impose the power ratios A t of the power actuators according to the instructions it receives. The advantage of power actuators is to make a conventional on-off device power-adjustable. Alternatively, the heating device 11 may be a variable power electronic equipment receiving a signal from the control module 12.
On comprendra toutefois que la présente invention n'est limitée à aucune façon particulière de réguler en puissance les moyens de chauffage, et on comprendra qu'il suffit que le système soit configuré de sorte que le module de contrôle 12 régule en puissance le moyen de chauffage du dispositif de chauffage 1 1 . Mécanisme de gestion  It will be understood, however, that the present invention is not limited to any particular way of regulating the power of the heating means, and it will be understood that it is sufficient for the system to be configured so that the control module 12 regulates the power of the heating the heater 1 1. Management Mechanism
Les données descriptives de l'état du réseau électrique 2 sont transmises à un élément de gestion 30 connecté au module de contrôle 12. Cet élément de gestion 30 est configuré pour contrôler le module de contrôle 12 en fonction d'au moins des données descriptives d'un état dudit réseau électrique 2. The descriptive data of the state of the electrical network 2 are transmitted to a management element 30 connected to the control module 12. This management element 30 is configured to control the control module 12 as a function of at least descriptive data. a state of said electrical network 2.
En d'autres termes, l'élément de gestion 30 agit comme un module de pré-traitement des données descriptives de l'état du réseau 2.  In other words, the management element 30 acts as a module for pre-processing data describing the state of the network 2.
L'élément de gestion 30 peut s'intégrer à un module de contrôle 12 d'un chauffe-eau existant, et ne nécessite pas de modification structurelle. En particulier, il n'y a que peu de modifications du module de contrôle 12 qui ne réalise qu'un « post-traitement » (on verra plus loin en quoi il consiste). Il est ainsi facile et peu coûteux de modifier les équipements existants. Dans le cas de chauffe-eau neufs, l'élément de gestion 30 peut être directement intégré au module de contrôle 12 comme une fonction supplémentaire, ou à un gestionnaire d'énergie du foyer, afin d'éliminer la nécessité de boîtier supplémentaire (en d'autres termes le module de contrôle 12 traite directement les données descriptives de l'état du réseau électrique 2).  The management element 30 can integrate with a control module 12 of an existing water heater, and does not require structural modification. In particular, there are only a few modifications of the control module 12 which only performs "post-processing" (see below what it consists of). It is thus easy and inexpensive to modify existing equipment. In the case of new water heaters, the management element 30 can be directly integrated into the control module 12 as an additional function, or to an energy manager of the fireplace, in order to eliminate the need for additional housing (in particular in other words, the control module 12 directly processes the data describing the state of the electrical network 2).
Ces données désignent de façon générale toutes les informations sur la charge du réseau 2, le taux d'énergie d'origine renouvelable, les prévisions de variation de ce taux, la production/consommation en général, etc. These data generally indicate all the information on the network load 2, the energy rate of renewable origin, the forecasts of variation of this rate, production / consumption in general, etc.
Ces données peuvent être des données génériques obtenues localement, par exemple d'origine météorologique, qui peuvent indiquer dans quelle mesure les moyens de production d'énergie renouvelable vont être productifs, mais de façon préférée il s'agit de données plus complexes fournies depuis un réseau de communication 3 (typiquement le réseau internet, mais également le réseau électrique 2) via un boîtier 31 , 32, en particulier en temps réel.  These data can be generic data obtained locally, for example of meteorological origin, which can indicate to what extent the means of production of renewable energy will be productive, but preferably it is more complex data provided for a long time. communication network 3 (typically the internet network, but also the electrical network 2) via a housing 31, 32, in particular in real time.
Dans le cadre du présent procédé, ces données comprennent des données relatives à la courbe des écarts (CDE) évoquée précédemment qui peut être obtenue à partir des informations du ou des compteurs électriques 31 (selon le schéma de raccordement des panneaux photovoltaïques (PV)). Plus généralement, les données reçues par l'élément de gestion 30 comprennent des données quantifiant le surplus ou le déficit d'origine non renouvelable au sein du réseau 2. Ces données sont d'une part des données instantanées (production moins consommation en temps réel), et d'autre part des données prévisionnelles, en particulier des données prévisionnelles journalières (courbe des écarts estimée sur la journée du lendemain). Ces données de prévision peuvent être des données estimées par des modèles, ou tout simplement les données de la veille.  In the context of the present method, these data comprise data relating to the aforementioned deviation curve (CDE) which can be obtained from the information of the electric meter (s) 31 (according to the connection diagram of the photovoltaic panels (PV)) . More generally, the data received by the management element 30 includes data quantifying the surplus or deficit of non-renewable origin within the network 2. These data are on the one hand instantaneous data (production less consumption in real time ), and on the other hand forecast data, in particular daily forecast data (estimated deviation curve for the next day). These forecast data can be model-estimated data, or simply the previous day's data.
Dans un premier mode de réalisation, le boîtier 31 est un compteur électrique intelligent (par exemple LINKY) disposant d'un émetteur Télé- Information Client (TIC) intégré ou non. Les données utilisées peuvent notamment être les champs de la TIC tels que par exemple : l'état binaire d'un ou plusieurs contact(s) virtuel(s), l'index tarifaire de la grille fournisseur et/ou distributeur en cours, le prix de l'électricité, le préavis de pointe mobile et/ou une ou plusieurs pointe(s) mobile(s), etc. Dans ce cas, et si le réseau local 2b comprend une source d'énergie d'origine renouvelable, les données instantanées quantifiant le surplus ou le déficit d'origine renouvelable sont le sens de l'intensité instantanée, les variations des index EAIT (énergie injectée) et EAST (énergie soutirée sur le réseau) au niveau du compteur bidirectionnel 31 lorsque le PV est raccordé en aval du compteur 31 (cas de la figure 1 b). Alternativement, les données instantanées quantifiant le surplus ou le déficit d'origine renouvelable sont les variations des index EAIT au niveau d'un compteur de production et EAST au niveau d'un compteur de consommation (cf. troisième mode de réalisation). In a first embodiment, the housing 31 is an intelligent electricity meter (for example LINKY) having a Transmitter Telecom Client (TIC) integrated or not. The data used may in particular be the ICT fields such as for example: the binary state of one or more virtual contacts, the tariff index of the supplier grid and / or current distributor, the price of electricity, mobile peak notice and / or mobile tip (s), etc. In this case, and if the local network 2b includes a source of energy of renewable origin, the instantaneous data quantifying the surplus or the deficit of renewable origin are the sense of the instantaneous intensity, the variations of the EAIT indexes (energy injected) and EAST (energy withdrawn from the grid) at bidirectional meter 31 when the PV is connected downstream of the counter 31 (case of Figure 1 b). Alternatively, the instantaneous data quantifying the surplus or deficit of renewable origin are the variations of the EAIT indexes at the level of a production meter and EAST at the level of a consumption meter (see third embodiment).
Dans un deuxième mode de réalisation, le boîtier 32 est un équipement d'accès à internet de type « box » d'un fournisseur d'accès à Internet. Le boîtier 32 est connecté à l'élément de gestion 30 par des moyens de connexion réseau tels que le Wi-Fi, une liaison Ethernet, le CPL, etc. les données peuvent être alors des données construites pour l'utilisateur du système 1 : par exemple, il peut lui être affecté une certaine quantité d'énergie d'origine renouvelable du réseau 2 à consommer (par exemple simulant la présence de panneaux photovoltaïques), et le boîtier 32 reçoit en temps réel les données de production de cette source d'énergie d'origine renouvelable. Peuvent être également reçues des données météorologiques complètes (vitesse du vent, ensoleillement, etc.), des données pré-traitées sur des serveurs d'un fournisseur d'électricité pour optimiser la charge globale, etc.  In a second embodiment, the housing 32 is a "box" type internet access equipment of an Internet access provider. The box 32 is connected to the management element 30 by network connection means such as Wi-Fi, an Ethernet link, the PLC, and so on. the data can then be data built for the user of the system 1: for example, he may be assigned a certain amount of renewable energy from the network 2 to consume (for example simulating the presence of photovoltaic panels), and the housing 32 receives in real time the production data of this energy source of renewable origin. Can also be received complete weather data (wind speed, sunshine, etc.), data pre-processed on servers of an electricity supplier to optimize the overall load, etc.
Dans un troisième mode de réalisation, le boîtier 32 est un gestionnaire d'énergie connecté via une liaison filaire/radio à un ou plusieurs compteurs électriques 31 associés à des points de production d'énergie d'origine renouvelable (en particulier si l'énergie d'origine renouvelable a un ou plusieurs points de livraison locaux dédiés). La liaison peut être mono ou bidirectionnelle. L'accès à des compteurs permet un suivi en temps réel complet de la production d'énergie d'origine renouvelable et de la consommation du ou des logements, d'où la disponibilité des données instantanées et prévisionnelles mentionnées.  In a third embodiment, the housing 32 is a power manager connected via a wired / radio link to one or more electric meters 31 associated with renewable energy production points (in particular if the energy renewable origin to one or more dedicated local delivery points). The link can be mono or bidirectional. Access to meters allows full real-time monitoring of renewable energy production and consumption of the dwelling (s), hence the availability of the instantaneous and forecast data mentioned.
La présente invention n'est ni limitée à un type particulier de données descriptives d'un état dudit réseau électrique 2, ni à une manière de fournir ces données. Procédé The present invention is not limited to any particular type of data descriptive of a state of said power grid 2, nor to a way of providing such data. Process
La présente invention concerne un procédé de modification de la consommation énergétique d'un réservoir d'eau 10 (d'un système 1 tel que décrit précédemment). Par modification de la consommation énergétique, on entend variation de la quantité d'énergie stockée en tant que chaleur dans ce réservoir 10. On verra plus loin que l'on peut éventuellement également modifier la capacité énergétique d'un réservoir d'eau 10. Par capacité énergétique du réservoir 10, on entend la quantité maximale d'énergie stockable sous forme thermique via l'eau chaude. The present invention relates to a method for modifying the energy consumption of a water tank 10 (of a system 1 as described above). By changing the energy consumption is meant variation of the amount of energy stored as heat in this tank 10. It will be seen later that one can also possibly change the energy capacity of a water tank 10. By energy capacity of the tank 10 is meant the maximum amount of energy stored in thermal form via hot water.
Comme expliqué, le procédé commence par une étape (a) de réception des données descriptives d'un état d'un réseau électrique 2, comprenant des données instantanées et des données prévisionnelles quantifiant un surplus ou un déficit d'énergie d'origine renouvelable au sein du réseau 2. As explained, the method begins with a step (a) of receiving data describing a state of an electrical network 2, including instantaneous data and forecast data quantifying a surplus or deficit of renewable energy at within the network 2.
Grâce à ces données, l'élément de gestion 30 calcule un seuil de puissance injectable sur le réseau 2 en fonction d'une capacité énergétique potentielle du réservoir d'eau 10 et desdites données prévisionnelles.  With these data, the management element 30 calculates an injectable power threshold on the network 2 as a function of a potential energy capacity of the water reservoir 10 and said forecast data.
Par seuil de puissance injectable sur le réseau, on entend un niveau de surplus d'énergie d'origine renouvelable acceptable à l'échelle de l'habitation (mais excédentaire par rapport aux possibilités de stockage). En d'autres termes, là où les systèmes mentionnés précédemment proposaient de maximiser l'autoconsommation au maximum, le présent procédé propose au contraire de laisser volontairement une certaine puissance être injectée sur le réseau, mais à un niveau qui sera soit minimum et compatible avec les contraintes des infrastructures électriques. Il est à noter que ce seuil peut tout à fait être nul (c'est-à-dire qu'on revient à l'autoconsommation maximale) si le niveau de production d'énergie d'origine renouvelable est suffisamment faible (par exemple journées d'hiver en cas d'énergie renouvelable d'origine photovoltaïque) pour qu'une consommation intégrale de cette énergie soit possible. Le résultat est visible sur la figure 3a. Dans l'exemple représenté, le seuil est calculé à 491 W. Comme on peut le voir, de l'énergie est en permanence injectée dans le réseau 2, mais à un niveau faible et de façon constante. Ainsi, on consomme la même quantité d'énergie qu'avant, mais de façon mieux répartie le long de la journée et on évite le pic de fin d'après-midi. Cette étape (b) peut être faite une fois par jour (le matin, par exemple 6h), mais il est à noter qu'elle peut être répétée pour affiner la valeur du seuil. By threshold of injectable power on the network, we mean a renewable energy surplus level of renewable origin acceptable at the scale of the dwelling (but in excess of the storage possibilities). In other words, where the systems mentioned previously proposed maximizing self-consumption as much as possible, the present method proposes on the contrary to voluntarily leave a certain power to be injected on the network, but at a level which will be either minimum and compatible with the constraints of the electric infrastructures. It should be noted that this threshold can be completely zero (that is to say, one returns to the maximum self-consumption) if the level of production of energy of renewable origin is sufficiently low (for example days in the case of renewable energy of photovoltaic origin) so that an integral consumption of this energy is possible. The result is visible in Figure 3a. In the example shown, the threshold is calculated at 491 W. As can be seen, energy is permanently injected into the network 2, but at a low level and constantly. Thus, we consume the same amount of energy as before, but more evenly distributed throughout the day and we avoid the peak late afternoon. This step (b) can be done once a day (in the morning, for example 6h), but it should be noted that it can be repeated to refine the value of the threshold.
Dans cette étape (b), l'élément de gestion 30 commence par estimer la capacité énergétique potentielle du réservoir d'eau 10. Par capacité énergétique potentielle, on entend la quantité d'énergie encore stockable par le réservoir 10. En supposant que le volume d'eau dans le réservoir 10 est constant (l'eau chaude soutirée est remplacée par de l'eau à température ambiante), cette capacité potentielle est par exemple fonction d'un signal représentatif de la température de l'eau du réservoir 10 généré par une sonde de température 20. En particulier elle peut être donnée par la formule Estockage = m * Cp * (Tconsigne - Tmoyenne), où m est la masse d'eau stockée (par exemple 200 kg), Cp la capacité thermique massique de l'eau (1 ,163 Wh.kg"1K"1), Tconsigne la température de consigne (par exemple 65°C) et Tmoyenne la température moyenne mesurée par la sonde 20 (par exemple 55°C à un moment donné). La prise de température peut être instantanée, mais il est préférable d'avoir une température moyenne sur quelques minutes par exemple pour éviter des erreurs. Il est possible de retirer à cette capacité potentielle une estimation de l'énergie qui va être soutirée sur la journée, ou tout simplement réitérer le calcul de cette capacité potentielle plusieurs fois dans la journée. In this step (b), the management element 30 begins by estimating the potential energy capacity of the water reservoir 10. Potential energy capacity is the amount of energy still stored by the reservoir 10. Assuming that the water volume in the tank 10 is constant (the hot water withdrawn is replaced by water at room temperature), this potential capacity is for example a function of a signal representative of the water temperature of the tank 10 generated by a temperature probe 20. In particular it can be given by the formula E storage = m * Cp * (T setpoint - average T), where m is the mass of water stored (for example 200 kg), Cp la Specific heat capacity of water (1, 163 Wh.kg "1 K" 1), T set the set temperature (e.g. 65 ° C) and T mean the average temperature measured by the sensor 20 (e.g. 55 ° C at some point). The temperature can be instantaneous, but it is preferable to have an average temperature over a few minutes for example to avoid errors. It is possible to remove from this potential capacity an estimate of the energy that will be drawn off during the day, or simply reiterate the calculation of this potential capacity several times a day.
Cette capacité potentielle ainsi que les données prévisionnelles permettent de calculer ce seuil. Le seuil doit être tel que l'intégrale du surplus d'énergie au-delà du seuil doit approximer la capacité potentielle estimée (en restant inférieure). En termes plus mathématiques, si CDEprev(t) désigne le surplus/déficit d'énergie d'origine renouvelable prévu à instant t de la journée à venir, alors Estockage = iCDEpre t>seuil .CDEprev t - seuiï)dt. This potential capacity and the forecast data make it possible to calculate this threshold. The threshold must be such that the integral of the energy surplus beyond the threshold must approximate the estimated potential capacity (remaining lower). In more mathematical terms, if CDE pre v (t) is the surplus / deficit of renewable energy expected at time t of the day ahead, so E storage = i CDEpre t> threshold. CDEprev t - seuiï) dt.
En pratique, l'aire entre la courbe des écarts de référence (pointillés) et la courbe des écarts obtenue grâce au procédé doit être le plus proche possible de la capacité énergétique potentielle. La valeur de seuil peut être obtenue par dichotomie entre 0 et la puissance crête installée. Partant par exemple d'une valeur médiane (ou du seuil déterminé pour la journée précédente), l'énergie à stocker est calculée pour cette valeur de seuil et comparée avec la capacité potentielle estimée du réservoir 10 : si la valeur calculée est supérieure à la capacité potentielle, alors le seuil doit être rehaussé, et inversement. Quelques itérations suffisent à obtenir une valeur acceptable de seuil. Il est à noter que, comme la capacité potentielle, il peut être actualisé plusieurs fois dans la journée.  In practice, the area between the reference deviation curve (dotted line) and the deviation curve obtained through the process should be as close as possible to the potential energy capacity. The threshold value can be obtained by dichotomy between 0 and the peak power installed. Starting for example from a median value (or the threshold determined for the previous day), the energy to be stored is calculated for this threshold value and compared with the estimated potential capacity of the reservoir 10: if the calculated value is greater than the potential capacity, then the threshold must be raised, and vice versa. Some iterations are sufficient to obtain an acceptable threshold value. It should be noted that, like the potential capacity, it can be updated several times during the day.
Dans une étape (c), l'élément de gestion 30 génère de façon dynamique une consigne de puissance en fonction dudit seuil de puissance injectable et desdites données instantanées. Plus précisément, une consigne P(t) est calculée à tout instant de sorte à consommer l'écart entre le surplus actuel d'énergie d'origine renouvelable et le seuil. Par exemple, pour un seuil à 491W, si le surplus à un instant t est de 1500W, alors la consigne sera fixée à 1009W.  In a step (c), the management element 30 dynamically generates a power setpoint as a function of said injectable power threshold and said instantaneous data. More precisely, a set point P (t) is calculated at any time so as to consume the difference between the current surplus of renewable energy and the threshold. For example, for a threshold at 491W, if the surplus at a time t is 1500W, then the setpoint will be set to 1009W.
De façon connue, ladite consigne est émise dans une étape (d) à destination du module de contrôle 12 du dispositif de chauffage 1 1 de l'eau du réservoir 10, de sorte à réguler en puissance le moyen de chauffage en fonction de la consigne de puissance (en d'autres termes imposer la consigne de puissance).  In known manner, said set point is emitted in a step (d) to the control module 12 of the heater 1 1 of the water tank 10, so as to regulate the power of the heating means according to the setpoint of power (in other words impose the power instruction).
Il est à noter que la consigne de puissance peut être ignorée si elle est de nature à perturber le confort de l'utilisateur.  It should be noted that the power setpoint can be ignored if it is likely to disturb the comfort of the user.
Des tests ont montré que dans l'exemple de référence évoqué, le gain sur le pic d'injection annuel est de 12%. Par ailleurs, le surplus injecté sur le réseau à une puissance supérieure à 1000W représente 188 kWh/an au lieu de 1480 kWh/an. Seuil maximal Tests have shown that in the reference example mentioned, the gain on the annual injection peak is 12%. In addition, the surplus injected into the grid at a power greater than 1000W represents 188 kWh / year instead of 1480 kWh / year. Maximum threshold
De façon préférée, il peut être prévu un seuil maximal de puissance injectable sur le réseau 2 (il peut être compris dans les données descriptives de l'état du réseau 2 reçues et être déterminé en fonction d'un état plus global du réseau). Ce seuil maximal est un seuil de référence de puissance injectée sur le réseau 2, correspondant à un niveau acceptable de contraintes sur les infrastructures électriques. En dessous de ce seuil, les infrastructures sont considérées protégées. Preferably, a maximum threshold of injectable power can be provided on the network 2 (it can be included in the data describing the state of the network 2 received and be determined according to a more global state of the network). This maximum threshold is a power reference threshold injected into the network 2, corresponding to an acceptable level of constraints on the electrical infrastructures. Below this threshold, infrastructures are considered protected.
Si le seuil calculé à l'étape (b) n'atteint pas ce seuil maximal (c'est à dire que le CEJ est capable de respecter un niveau d'injection d'énergie d'origine renouvelable sur le réseau 2 plus bas que ce seuil, en d'autres termes que si le CEJ respecte ce seuil, il n'utilise pas la totalité de sa capacité énergétique), il peut être prévu (si l'utilisateur ou l'opérateur du réseau 2 l'ordonne) de limiter la consigne de puissance générée à l'étape (c). Dans un cas extrême, il peut être prévu (comme l'on voit sur la figure 3b) de prendre le maximum entre le seuil calculé et le seuil maximal prédéfini (en d'autres termes, si le seuil calculé est inférieur au seuil maximal il est remplacé par le seuil maximal). Alternativement, il peut tout à fait être par exemple prévu que le maximum entre le seuil calculé et une moyenne (ou une autre combinaison) des deux seuils est prise.  If the threshold calculated in step (b) does not reach this maximum threshold (ie the EJC is able to meet a level of renewable energy injection on grid 2 lower than this threshold, in other words that if the EJC meets this threshold, it does not use all of its energy capacity), it can be provided (if the user or the operator of the network 2 orders it) to limit the power setpoint generated in step (c). In an extreme case, it can be expected (as seen in Figure 3b) to take the maximum between the calculated threshold and the predefined maximum threshold (in other words, if the calculated threshold is below the maximum threshold it is replaced by the maximum threshold). Alternatively, it may for example be provided that the maximum between the calculated threshold and an average (or other combination) of the two thresholds is taken.
Cela permet de réduire le déplacement de la consommation du chauffe-eau de la nuit vers le jour, en particulier pour bénéficier du tarif heures creuses, tout en limitant au maximum le pic de production. Cette solution permet par exemple, quelques jours avant une journée extrêmement chaude anticipée, de garder une partie de la capacité de stockage disponible et de permettre de gérer cette dernière journée de façon optimale.  This reduces the shift in consumption of the water heater from night to day, in particular to benefit from the off-peak tariff, while limiting the peak of production as much as possible. This solution allows for example, a few days before an extremely hot day anticipated, to keep some of the available storage capacity and to manage the last day optimally.
Notons que l'arbitrage entre autoconsommation « forcée » et injection sur le réseau (i.e. modification du seuil calculé si ce dernier est inférieur au seuil maximal) pourrait ainsi dépendre d'un tarif d'obligation d'achat variable tantôt supérieur ou inférieur au prix de vente. La stratégie serait alors la minimisation de la facture énergétique du client (dépenses - recettes). Note that the arbitrage between "forced" self-consumption and injection on the network (ie modification of the calculated threshold if it is below the maximum threshold) could thus depend on a tariff of obligation purchase price sometimes higher or lower than the selling price. The strategy would then be the minimization of the customer's energy bill (expenses - revenues).
Soit SPV le surplus de puissance d'origine renouvelable, TaChat(t) et Pvente(t) le tarif d'achat et le prix de vente à l'instant t. Lorsque la source d'énergie d'origine renouvelable est raccordée en aval du compteur 31 (cas de la figure 1 b), déplacer le fonctionnement du CEJ des HC (Heures Creuses, i.e. le moment où le prix de vente d'électricité est minimal) vers t pour autoconsommer Spv(t) est intéressant si TaChat(t) < Pvente(HC). A supposer que le seuil calculé est inférieur au seuil maximal, il peut ainsi être prévu que le remplacement du seuil calculé par le seuil maximal (calcul du maximum des deux seuils) n'est mise en œuvre que si la condition ci- dessus n'est pas respectée. En effet, si TaChat(t) < Pvente(HC) il est intéressant dans tous les cas d'autoconsommer au maximum (pas de comparaison nécessaire des seuils et donc pas de limitation de la consigne de puissance), alors que si TaChat(t) > PVente(HC) il devient intéressant d'autoconsommer seulement jusqu'au seuil maximal (pour garantir un niveau d'injection acceptable sur le réseau 2), et de garder la « réserve » de capacité énergétique pour les heures creuses afin d'alléger la facture du client. L'enclenchement dépend aussi du taux de couverture du surplus renouvelable. Let SPV be the surplus of renewable origin power, T aC hat (t) and Pvente (t) the purchase price and the sales price at time t. When the source of energy of renewable origin is connected downstream of the meter 31 (case of Figure 1 b), move the operation of the CEJ of the HC (Hollow Hours, ie the moment when the price of sale of electricity is minimal ) to t for self-consumption Spv (t) is interesting if T aC hat (t) <Ptyte (HC). Assuming that the calculated threshold is below the maximum threshold, it can thus be expected that the replacement of the threshold calculated by the maximum threshold (calculation of the maximum of the two thresholds) is implemented only if the above condition does not exist. is not respected. Indeed, if T aC hat (t) <Ptyte (HC) it is interesting in all cases to self-consume at most (no necessary comparison of the thresholds and therefore no limitation of the power setpoint), whereas if T aC hat (t)> P V ente (HC) it becomes interesting to self-consume only up to the maximum threshold (to guarantee an acceptable injection level on network 2), and to keep the "reserve" of energy capacity for off-peak hours to lighten the customer's bill. Engagement also depends on the rate of coverage of the renewable surplus.
Dans tous les cas, comme évoqué avant, la consigne de puissance peut être ignorée si elle est de nature à perturber le confort de l'utilisateur.  In any case, as mentioned before, the power setpoint can be ignored if it is likely to disturb the comfort of the user.
Les tests réalisés par la demanderesse montrent ainsi que dans l'exemple de référence le surplus injecté sur le réseau à une puissance supérieure à 1000W ne représente plus que 35 kWh/an.  The tests carried out by the applicant thus show that in the reference example the surplus injected into the network at a power greater than 1000W only represents 35 kWh / year.
Dans le cas où le seuil calculé à l'étape (b) est au-delà du seuil maximal (en d'autres termes le CEJ est insuffisant seul pout atteindre la consommation souhaitée), il peut être prévu des mécanismes de délestage additionnels : limitation de la production (écrêtement), recours à des moyens de stockage auxiliaires tels que des batteries (stationnaire ou embarquée dans un véhicule, et auxquelles les stratégies de charge peuvent également s'appliquer), etc. In the case where the threshold calculated in step (b) is beyond the maximum threshold (in other words the EJC is insufficient only to achieve the desired consumption), additional load shedding mechanisms may be provided: of production (clipping), recourse to auxiliary storage means such as batteries (stationary or embedded in a vehicle, and to which charging strategies may also apply), etc.
L'idée est ainsi d'absorber au fil de l'eau le surplus supérieur à la consigne de puissance grâce au pilotage, et à de mettre en œuvre en deuxième ressort un mécanisme d'écrêtement/stockage complémentaire de la production si ce premier levier s'avère insuffisant afin de garantir un non dépassement.  The idea is thus to absorb over the water the surplus greater than the power setpoint through piloting, and to implement in the second spring a mechanism of clipping / storage complementary to the production if this first lever is insufficient to ensure that it is not exceeded.
Mécanisme de leurre Mechanism of lure
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré (représenté par la figure 1 b) le système 1 comprend en outre un élément de leurre 21 (qui est typiquement confondu avec l'élément de contrôle 30) disposé entre la sonde 20 et le module de contrôle 12. L'élément de leurre 21 et l'élément de gestion 30 peuvent être distincts et reliés à un gestionnaire d'énergie commun 31 (comme dans le cas de la figure 1 b). In a particularly preferred embodiment (represented by FIG. 1b) the system 1 further comprises a decoy element 21 (which is typically coincident with the control element 30) disposed between the probe 20 and the control module 12 The decoy element 21 and the management element 30 may be distinct and connected to a common energy manager 31 (as in the case of Figure 1b).
Dans tous les cas, cet élément de leurre 21 est configuré pour intercepter et modifier le signal émis par la sonde 20 de sorte à modifier (en particulier augmenter) la capacité énergétique potentielle du réservoir d'eau 10, en fonction des données descriptives d'un état dudit réseau électrique 2.  In any case, this decoy element 21 is configured to intercept and modify the signal emitted by the probe 20 so as to modify (in particular increase) the potential energy capacity of the water reservoir 10, according to the descriptive data of a state of said electrical network 2.
En d'autres termes, l'élément de leurre 21 fausse volontairement les mesures de température de la sonde 20, de sorte à duper le module de contrôle 12 et altérer la régulation de la température du réservoir 10. Le signal est en fait intercepté par l'élément de leurre 21 , modifié et renvoyé au module de contrôle 12. Ce dernier le traite comme étant un signal authentique issu de la sonde 20.  In other words, the decoy element 21 voluntarily distorts the temperature measurements of the probe 20, so as to trick the control module 12 and alter the regulation of the temperature of the tank 10. The signal is in fact intercepted by the lure element 21, modified and returned to the control module 12. The latter treats it as an authentic signal from the probe 20.
Par exemple, pendant une phase de chauffe de l'eau (et donc de remontée en température du réservoir 10), l'élément de leurre 21 peut modifier le signal envoyé par la sonde 20 de sorte à faire croire au module de contrôle 12 que l'eau est moins chaude qu'elle ne l'est réellement. Cela permet ainsi de dépasser le deuxième seuil de température, et d'influer sur le calcul de la capacité énergétique potentielle (qui dépend de la mesure de température de la sonde 20). For example, during a water heating phase (and therefore temperature rise of the tank 10), the decoy element 21 can modify the signal sent by the probe 20 so as to make the control module 12 believe that the water is less hot than it really is. This makes it possible to exceed the second temperature threshold, and to influence the calculation of the potential energy capacity (which depends on the temperature measurement of the probe 20).
Ce mécanisme se combine très avantageusement avec le calcul du seuil de puissance injectée de l'étape (b) : si le seuil calculé dépasse le seuil maximal, il peut être prévu une augmentation « artificielle » de la capacité énergétique potentielle via leurre, de sorte à diminuer le seuil obtenu par calcul (jusqu'à passer sous le seuil maximal). La dichotomie peut être utilisée.  This mechanism combines very advantageously with the calculation of the power threshold injected in step (b): if the calculated threshold exceeds the maximum threshold, an "artificial" increase in the potential energy capacity via decoy can be provided, so to reduce the threshold obtained by calculation (until passing under the maximum threshold). The dichotomy can be used.
Un tel mode « surchauffe » peut être utilisé pour augmenter la consommation du CEJ et donc la quantité d'énergie stockée. Dans ce mode, l'élément de leurre 21 est configuré pour que le signal reçu par le module de contrôle 12 soit représentatif d'une température plus basse que la température réelle de l'eau du réservoir 10, lorsque les données descriptives d'un état dudit réseau électrique 2 sont caractéristiques d'une surabondance actuelle et/ou d'un déficit futur d'énergie d'origine renouvelable au sein dudit réseau électrique (en d'autres termes si la production d'origine renouvelable est à la baisse à court terme), de sorte à augmenter la capacité énergétique du réservoir d'eau 10.  Such "overheating" mode can be used to increase the consumption of the CEJ and thus the amount of energy stored. In this mode, the decoy element 21 is configured so that the signal received by the control module 12 is representative of a temperature lower than the actual temperature of the water of the reservoir 10, when the descriptive data of a state of said electricity grid 2 are characteristic of a current glut and / or a future energy deficit of renewable origin within said electricity grid (in other words if the production of renewable origin is decreasing at short term), so as to increase the energy capacity of the water tank 10.
En particulier, si le seuil de puissance injectable sur le réseau 2 est supérieur audit seuil maximal, l'élément de leurre 21 peut être utilisé pour augmenter la capacité énergétique potentielle du réservoir 10 jusqu'à ce que le seuil de puissance injectable sur le réseau 2 obtenu soit égal au seuil maximal.  In particular, if the injectable power threshold on the network 2 is greater than said maximum threshold, the decoy element 21 can be used to increase the potential energy capacity of the reservoir 10 until the power threshold for injection on the network 2 obtained is equal to the maximum threshold.
Grâce à la surchauffe, le deuxième seuil de température est franchi et de l'eau à 5, voire 15°C au-delà de la température de confort est stockée. Cela permet de gérer des journées de très forte production, du type de celle représentée sur la figure 3c. Les tests réalisés par la demanderesse montrent ainsi que dans l'exemple de référence, le surplus injecté sur le réseau à une puissance supérieure à 1000W ne représente cette fois plus que 15 kWh/an, soit seulement 1 1 h en cumulé.  Thanks to the overheating, the second temperature threshold is crossed and water at 5 or 15 ° C above the comfort temperature is stored. This makes it possible to manage days of very high production, of the type of that represented in FIG. 3c. The tests carried out by the plaintiff thus show that in the reference example, the surplus injected into the network at a power greater than 1000 W represents this time only 15 kWh / year, or only 1 1 h cumulatively.
On connaît de nombreuse façon de mettre en œuvre cet élément de leurre et on se rapportera par exemple à la demande FR1363229 susmentionnée. Si le module de contrôle 12 est une carte électronique évoluée permettant soit d'adapter la température de consigne en fonction des contraintes du système électrique ou de la recevoir sous forme de valeur ou d'allure (typiquement d'un gestionnaire d'énergie), l'élément de leurre 21 peut être directement inclus dans le module de contrôle 12 (en tant qu'élément logiciel). There are many known ways to implement this element of decoy and we will refer for example to the application FR1363229 above. If the control module 12 is an advanced electronic card allowing either to adjust the set temperature according to the constraints of the electrical system or to receive it as a value or pace (typically a power manager), the decoy element 21 can be directly included in the control module 12 (as a software element).

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de modification de la consommation énergétique d'un réservoir d'eau (10), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de : A method of modifying the energy consumption of a water tank (10), the method being characterized in that it comprises steps of:
(a) réception de données descriptives d'un état d'un réseau électrique (2), comprenant des données instantanées et des données prévisionnelles quantifiant un surplus ou un déficit d'énergie d'origine renouvelable au sein du réseau (2) ; (b) calcul par un élément de gestion (30) d'un seuil de puissance injectable sur le réseau (2) en fonction d'une capacité énergétique potentielle d'un réservoir d'eau (10) et desdites données prévisionnelles ;  (a) receiving data describing a state of an electrical grid (2), including instantaneous data and forecast data quantifying a surplus or deficit of renewable energy within the network (2); (b) calculating by a management element (30) an injectable power threshold on the network (2) as a function of a potential energy capacity of a water reservoir (10) and said forecast data;
(c) génération par l'élément de gestion (30) d'une consigne dynamique de puissance en fonction dudit seuil de puissance injectable et desdites données instantanées ;  (c) generating by the management element (30) a dynamic power setpoint as a function of said injectable power threshold and said instantaneous data;
(d) émission de ladite consigne à destination d'un module de contrôle (12) d'un dispositif de chauffage (1 1 ) de l'eau du réservoir (10), le dispositif de chauffage (1 1 ) comprenant un moyen de chauffage alimenté par le réseau électrique (2) ;  (d) sending said setpoint to a control module (12) of a heater (1 1) of the water of the tank (10), the heating device (1 1) comprising a means for heating supplied by the electricity network (2);
(e) régulation en puissance dudit moyen de chauffage par le module de contrôle (12) en fonction de la consigne de puissance.  (e) power regulation of said heating means by the control module (12) as a function of the power setpoint.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l'étape (b) comprend l'estimation par l'élément de gestion (30) de ladite capacité énergétique potentielle du réservoir d'eau (10) en fonction d'un signal représentatif de la température de l'eau du réservoir (10) généré par une sonde de température (20). The method of claim 1, wherein step (b) comprises estimating by the management element (30) said potential energy capacity of the water reservoir (10) as a function of a signal representative of the temperature of the reservoir water (10) generated by a temperature sensor (20).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit signal représentatif de la température de l'eau du réservoir (10) est intercepté et modifié par un élément de leurre (21 ) disposé entre la sonde (20) et le module de contrôle (12) en fonction desdites données descriptives d'un état du réseau électrique (2) pour être représentatif d'une température plus basse que la température réelle de l'eau du réservoir (10), de sorte à augmenter la capacité énergétique potentielle du réservoir (10). The method according to claim 2, wherein said signal representative of the water temperature of the tank (10) is intercepted and modified by a decoy element (21) disposed between the probe (20) and the control module (12) according to said data describing a state of the electrical network (2) to be representative of a temperature lower than the actual temperature of the water of the tank (10), so as to increase the capacity potential energy of the tank (10).
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les données prévisionnelles quantifiant un surplus ou un déficit d'énergie d'origine renouvelable au sein du réseau (2) sont des données journalières, les étapes (a) et (b) étant mises en œuvre au moins une fois par jour. 4. Method according to one of the preceding claims, wherein the forecast data quantifying a renewable energy surplus or deficit within the network (2) are daily data, steps (a) and (b). being implemented at least once a day.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le seuil de puissance injectable sur le réseau (2) est tel que l'intégrale du surplus d'énergie à une puissance supérieure audit seuil est inférieure ou égale à ladite capacité énergétique potentielle du réservoir d'eau (10). 5. Method according to one of the preceding claims, wherein the injectable power threshold on the network (2) is such that the integral of the surplus energy at a power greater than said threshold is less than or equal to said potential energy capacity. of the water tank (10).
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (b) comprend la comparaison dudit seuil de puissance injectable sur le réseau (2) avec un seuil maximal fourni avec les données descriptives d'un état d'un réseau électrique (2). 6. Method according to one of the preceding claims, wherein step (b) comprises the comparison of said injectable power threshold on the network (2) with a maximum threshold provided with the descriptive data of a state of a network. electric (2).
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'étape (b) comprend la mise en route d'un dispositif auxiliaire de stockage d'énergie si ledit seuil de puissance injectable sur le réseau (2) est supérieur audit seuil maximal. 7. The method of claim 6, wherein step (b) comprises starting an auxiliary energy storage device if said injectable power threshold on the network (2) is greater than said maximum threshold.
8. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel l'étape (b) comprend, si ledit seuil de puissance injectable sur le réseau (2) est inférieur audit seuil maximal, le remplacement du seuil de puissance injectable sur le réseau (2) par une valeur supérieure comprise entre le seuil de puissance injectable sur le réseau (2) tel que calculé et le seuil maximal. 8. Method according to one of claims 6 and 7, wherein step (b) comprises, if said injectable power threshold on the network (2) is less than said maximum threshold, the replacement of the injectable power threshold on the network (2) by a higher value between the threshold of injectable power on the network (2) as calculated and the maximum threshold.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel ledit remplacement du seuil de puissance injectable sur le réseau (2) n'est mis en œuvre que si un prix d'achat d'électricité d'origine renouvelable est supérieur à un prix de vente minimal d'électricité. The method of claim 8, wherein said replacement of the injectable power threshold on the network (2) is implemented only if a purchase price of renewable electricity is greater than a selling price. minimal electricity.
10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9 en combinaison avec la revendication 3, dans lequel l'étape (b) comprend, si ledit seuil de puissance injectable sur le réseau (2) est supérieur audit seuil maximal, l'augmentation par un élément de leurre (21 ) de la capacité énergétique potentielle du réservoir (10) jusqu'à ce que le seuil de puissance injectable sur le réseau (2) obtenu soit égal au seuil maximal. The method according to one of claims 6 to 9 in combination with claim 3, wherein step (b) comprises, if said injectable power threshold on the network (2) is greater than said maximum threshold, the increase by a lure element (21) of the potential energy capacity of the reservoir (10) until the injectable power threshold on the network (2) obtained is equal to the maximum threshold.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape (a) comprenant la réception desdites données descriptives d'un état du réseau électrique (2) par un boîtier (31 ) depuis un réseau de communication (3), le boîtier (31 ) étant connecté audit élément de gestion (30) ou au module de contrôle (12). 11. Method according to one of the preceding claims, wherein step (a) comprising the reception of said data describing a state of the electrical network (2) by a housing (31) from a communication network (3), the housing (31) being connected to said management element (30) or to the control module (12).
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le réseau (2) comprend un réseau local (2b) comprenant des moyens locaux de production d'énergie renouvelable connecté en aval d'un compteur (31 ), les données instantanées prévisionnelles quantifiant un surplus ou un déficit d'énergie d'origine renouvelable au sein réseau (2) étant des données de consommation fournies par le compteur (31 ). 12. Method according to one of claims 1 to 10, wherein the network (2) comprises a local area network (2b) comprising local means for producing renewable energy connected downstream of a counter (31), the data predictive snapshots quantifying a renewable energy surplus or deficit within the grid (2) being consumption data provided by the meter (31).
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le module de contrôle (12) est configuré pour ignorer la consigne de puissance lorsqu'une température de l'eau du réservoir (10) est supérieure à un seuil prédéfini. 13. Method according to one of the preceding claims, wherein the control module (12) is configured to ignore the power setpoint when a water temperature of the tank (10) is greater than a predefined threshold.
14. Système (1 ) comprenant : 14. System (1) comprising:
- un réservoir d'eau (10) ; - un dispositif de chauffage (1 1 ) de l'eau du réservoir (10), le dispositif (1 1 ) comprenant un moyen de chauffage alimenté par un réseau électrique (2) ; - a water tank (10); - A heater (1 1) of the water tank (10), the device (1 1) comprising a heating means powered by an electrical network (2);
- une sonde de température (20) configurée pour émettre un signal représentatif de la température de l'eau du réservoir (10) ; a temperature probe (20) configured to emit a signal representative of the water temperature of the tank (10);
- un module de contrôle (12) régulant en puissance le moyen de chauffage dudit dispositif de chauffage (1 1 ) ; a control module (12) regulating in power the heating means of said heating device (1 1);
le système étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément de gestion (30) configuré pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes. the system being characterized in that it further comprises a management element (30) configured for implementing the method according to one of the preceding claims.
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