Mesurer ses consommations

Selon la nature de l'énergie concernée, mesurer une consommation consiste à :
  • énergie électrique : mesurer l'intensité du courant consommé et celculer l'énergie correspondante en prenant en compte la tension électrique du réseau utilisateur
  • énergie hydro-carbure : mesurer un volume de gaz ou de fioul

Dans le cas d'installation de type pompe à chaleur, l'énergie restituée est calculée sur la base de la mesure de la différence de température du fluide caloporteur entre l'entrée et la sortie de la pompe et du débit de ce fluide. Cependant, ce qui intéresse le consommateur est en général l'énergie absorbée par le système, qui est de nature électrique.

Comptage d'énergie électrique

Il y a principalement deux solutions techniques :
  • la mesure directe des courants,
  • la désaggrégation de signaux.

Mesure directe

Elle est effectuée la plupart du temps au niveau des postes TGBT ou en sortie du disjoncteur principal pour la consommation globale, ou bien au niveau des départs des tableaux divisionnaires pour des sous-comptages par usage ou par secteur de distribution.

Les courants électriques sont mesurés au moyen de transformateurs d'intensité, le plus généralement constitués d'un tore agissant comme bobinage secondaire d'un transformateur électro-magnétique, ou d'un capteur à effet Hall, présentant une meilleure précision. Par simplification, nous désignerons par "capteur" indifféremment l'un ou l'autre des types de technologie de mesure.

Ce capteur peut être :
  • externe : il est relié par un câble de type signal faible au module électronique déporté, chargé du conditionnement du signal et du calcul des mesures correspondantes
  • interne : il est intégré au module électronique de conditionnement

Dans la plupart des cas, le module de conditionnement se présente sous la forme d'un boitier destiné à être fixé sur un rail DIN dans le tableau électrique (ou dans un tableau annexe à proximité). Il est en général prévu pour gérer de 1 à 3 capteurs selon les modèles, permettant ainsi des mesures triphasées.

Il existe des produits disposant de canaux de mesure en plus grand nombre, se présentant alors souvent sous forme de boitiers indépendants à installer extérieurement au tableau électrique. Ceci étant, l'offre évolue en permanence, et de nouveaux produits directement intégrables sur rail DIN peuvent apparaître.

Dans tous les cas, le calcul de l'énergie consommée passe par celui de la puissance absorbée, et requiert également la mesure de la tension des phases instrumentées. De ce fait, un grand nombre de compteurs d'énergie peuvent également fournir d'autres paramètres :

  • tension de phase
  • fréquence
  • facteur de puissance (ou cosinus phi)
  • puissance active
  • puissance réactive
  • énergie active
  • énergie réactive

Qu'ils soient externes ou internes, les capteurs doivent être traversés par le câble dans lequel circule le courant à mesurer. Le capteur interne oblige à modifier le câblage du circuit instrumenté. On lui préfère donc généralement les modèles à capteur externe, dont l'installation est beaucoup moins intrusive. Cette installation est en outre facilitée si les capteurs sont de type "pince" ou "ouvrant", ne nécessitant pas le débranchement temporaire du câble instumenté pour devoir le passer dans un capteur fermé. Il est cependant plus difficile de réaliser des capteurs ouvrants précis, du fait des problèmes posés par les perturbations du circuit magnétique qui resultent de l'interruption physique du noyau au niveau de la fermeture. Les capteurs ouvrants sont donc à réserver à une installation temporaire (pour un audit par exemple) ou s'il est totalement impossible d'interrompre la distribution électrique.

Concernant la mise à disposition de la mesure de l'énergie, on rencontre principalement deux familles :

  • les produits générateurs d'impulsion, par fermeture d'un circuit externe à chaque comptage
  • d'une unité énergétique (généralement le Wh)
  • les produits à interface numérique

La première catégorie nécessite un équipement secondaire qui va compter les impulsions et les totaliser, puis rendre cet index accessible au système utilisateur. Cet équipement secondaire fait souvent partie de la seconde catégorie.

Les appareils de la seconde catégorie transmettent les mesures ou les rendent accessibles au travers d'un réseau de communication auquel les matériels sont connectés. On trouve ainsi des produits supportant les différents types de réseau de terrain couramment répandus, tels que Modbus, KNX, Bacnet,... La diffusion grandissante de la communication IP en dehors des seuls systèmes IT favorise également l'avènement de produits connectables sur réseau Ethernet, simplifiant ainsi le déploiement dans le cas de bâtiments disposant d'une infrastructure de réseau informatique. On trouve également des produits communiquant par radio, et selon les mêmes protocoles de communication que ceux pré-cités.

Mesure indirecte

Elle consiste à appliquer des algorithmes de traitement du signal à un signal global (par exemple un départ groupé) pour en extraire les sous-signaux que le composent sur la base de leurs signatures propres. Ces signatures sont caractéristiques de classes d'équipements, telles que :

  • opendata_measure_resitive
  • moteur,
  • alimentations à découpage,
  • éclairages électro-luminescents,
  • ...

Cette technique s'appelle la désaggrégation et est celle utilisée par la société Qualisteo, partenaire du projet OpeNRJ.

Comptage volumétrique

Comme évoqué précédemment, ce type de mesure s'applique aux sources d'énergie basées sur des fluides, tels que gaz, fioul ou autre hydrocarbure. Elle met en oeuvre des compteurs délivrant des impulsions par unité volumique consommée, de la même manière que les compteurs d'eau communiquants déployés de plus en plus fréquemment par les entreprises de distribution d'eau.

Focus sur la solution Qualisteo

Comptage non-intrusif

QUALISTEO a mis au point une solution de mesure innovante, non-intrusive, qui permet depuis un seul point de mesure> (le TGBT : Tableau Général Basse Tension) de réaliser une cartographie énergétique de n’importe quel site SANS compteurs.

Schema recapitulatif
Décomposition Algorithimique du Signal Electrique

Vue compteur électrique
Vue compteur électrique
Vue Qualisteo
Vue Qualiste

Décomposition du signal

L’innovation réside dans la décomposition du signal électrique et dans la précision du calcul grâce aux algorithmes mis au point par QUALISTEO.

QUALISTEO propose ainsi une décomposition par zones (étages, ateliers …), appareils (moteurs, convecteurs, climatiseurs …) et usages (éclairage, chauffage …) qui permet de :

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  • Identifier les potentiels d’économies
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