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Puissance et énergie

Efficacité énergétique - January 10, 2018
              La confusion entre puissance et énergie est fréquente alors que ce sont deux grandeurs bien différentes. Il est vrai que les unités associées à ces grandeurs ne simplifient pas la compréhension.                 En fait, la puissance est la variation (production ou consommation) d’énergie au cours d'une durée, c’est un débit d’énergie. Le lien entre énergie et puissance est le même que celui entre distance et vitesse : la vitesse (la puissance) est la variation de la distance (l’énergie) pendant un certain temps. Les relations s’écrivent :                   S’agissant des unités de référence, la distance s’exprime en mètres (m) et le temps en secondes (s), pour obtenir une vitesse en mètres par seconde (m/s). Il est également courant d’exprimer la distance en kilomètres (km) et le temps en heures (h), ce qui donne une vitesse en kilomètres par heure (km/h). L’usage a donc parfois associé plusieurs unités différentes à une même grandeur.                 De même, l’unité de référence de l’énergie étant le joule (J), celle du temps toujours la seconde (s), nous obtenons l’unité de la puissance en joules par seconde (J/s) qui est appelé le watt (W). Les multiples du watt sont utilisés, notamment le kilowatt (kW) qui équivaut à mille watts.                 C’est maintenant que les unités usuelles de l’énergie apparaissent et compliquent la compréhension. En effet, la relation entre puissance et énergie peut également s’écrire :                                               Energie = Puissance * durée                 Dans cette relation, si la puissance est exprimée en kilowatts et la durée en heures, l’énergie s’exprime en kilowattheures (kWh) c’est-à-dire des kilowatts multipliés par des heures. Et c’est cette unité que vous retrouvez sur votre facture d’électricité ou de gaz (si vous êtes un gros consommateur industriel, il peut s’agir d’un autre multiple du wattheure, le mégawattheure (MWh)). C’est cette construction un peu étrange de l’unité qui est source de confusion (ainsi que l’usage de dire kilomètre-heure au lieu de dire kilomètre par heure, tandis que les kilowattheures sont bien des kilowatts multipliés par des heures ( i.e. des kilowatts pendant des heures) et non pas des kilowatts par heure). La construction est étrange car l’énergie, qui n’a pas de notion de temps, donne la puissance lorsqu’elle est divisée par une durée (le watt correspond au joule par seconde), et on retrouve l’énergie en multipliant la puissance par une durée (un wattheure correspond donc à un joule divisé par une seconde et multiplié par une heure, soit 1Wh = 3 600J). Cette unité traduit donc que de l’énergie est de l’énergie divisée par une durée et multipliée par une autre durée, ce qui est inutilement compliqué. Toujours est-il que le wattheure et ses multiples sont les unités les plus fréquemment utilisées pour parler d’énergie.                 Mais, pour compliquer encore un peu, l’énergie peut s’exprimer en une myriade d’unités différentes . En général, elles sont utilisées pour deux raisons. Soit parce que des usages se sont imposés dans certains domaines, c’est le cas de la calorie en nutrition ou en thermique, de la tonne équivalent pétrole (tep) ou de la tonne équivalent charbon (tec), ou encore de la British Thermal Unit (Btu)… soit que s’agissant de toutes petites quantités d’énergie, il est plus simple d’avoir une unité adaptée, c’est le cas de l’électron-volt (eV).                 Pour faire bonne figure face à toutes ces unités d’énergie, la puissance a également une autre unité courante, celle-ci est bien connue des automobilistes, le cheval-vapeur. Un chaval-vapeur équivaut à 736 watts.                 Sur une facture d'énergie, en général, la part fixe (l'abonnement) est lié à la puissance souscrite, car c'est elle qui dimensionne les besoins en infrastructures de réseau, tandis que la part variable est liée à la consommation énergétique mesurée (avec un prix du kilowattheure). Des taxes et contributions indépendantes du fournisseur d'énergie représentent également une part importante de la facture. Le site du médiateur national de l'énergie propose une explication détaillée d'une facture d'électricité et d'une facture de gaz (il faut cliquer sur "verso" pour voir la partie la plus intéressante des spécimens de facture).                 Pour les plus courageux, l’énergie est une grandeur qui caractérise la capacité de modifier l’état d’un système et, pour reprendre l’analogie du début, la vitesse (puissance) instantanée est la dérivée temporelle de la distance (de l’énergie) :    


Monitoring des compteurs généraux

Green Systèmes - December 19, 2017
Cet article vise à présenter les avantages d’un relevé régulier, par exemple toutes les dix minutes, des compteurs généraux (électricité, gaz, eau, fioul, chaleur, vapeur…). En effet, ce suivi permet, pour un faible investissement, de recueillir de précieuses informations lorsque les flux ne sont pas connus. Très souvent les mesures réalisées seront à l’origine d’une prise de conscience d’économies potentielles conséquentes et de l’intérêt de travailler sur les consommations au sein de la structure concernée.                 Le monitoring des compteurs généraux fourni une quantité importante de données (environ mille données par valeur mesurée et par semaine au pas de dix minutes, un compteur électrique peut fournir plusieurs données à chaque pas de temps : consommation d’énergie active, consommation d’énergie réactive…). Le traitement de ces données à l’aide d’outils statistiques et de graphiques permet :               -  de mesurer la consommation en dehors des périodes travaillées (souvent il s’agit d’une consommation étonnamment élevée par rapport à la consommation lors des heures travaillées, d’autant plus surprenante qu’il s’agit d’une consommation généralement improductive),               -  de détecter des fuites ou des dysfonctionnements,               -  d’étudier la variation de la consommation par rapport à des facteurs d’influence (par exemple l’influence de la température extérieure sur les besoins de chauffage est une image de la performance thermique globale des bâtiments et de l’installation de chauffage). Il est par exemple presque toujours possible d’estimer la part de la consommation énergétique à attribuer au chauffage sans sous-comptage, quelque soit la nature du chauffage ( gaz, fioul, électrique…). Ceci est valable pour d’autres facteurs d’influence à étudier pour chaque cas particulier.                 Bien sûr, malgré l’apport important des données issues des compteurs généraux, du sous-comptage sera indispensable pour affiner l’analyse et suivre plus finement les flux. Pour continuer avec l’exemple du chauffage, un sous-comptage est indispensable pour pouvoir séparer la consommation liée aux performances de la chaudière et la consommation liée à la distribution du chauffage et à la performance thermique du bâtiment (isolation, ventilation…). De même, si le système de production de chaleur sert également à produire l’Eau Chaude Sanitaire (ECS), il faut également un sous-comptage spécifique pour évaluer la consommation d’énergie liée à l’ECS. Ce sous-comptage spécifique qui permet d’évaluer la performance de la chaudière offre également un suivi de cette performance dans le temps, d’identifier des dérives et donc de garder un outil à un très bon niveau d’efficacité et de faire de la maintenance prédictive.                 C’est pourquoi Green Systèmes a développé  une offre spécifique pour un suivi sans fil des compteurs généraux (concernant l’électricité et le gaz, aussi bien pour les compteurs anciens que pour les nouveaux compteurs Linky et Gazpar, il suffit que la sortie TIC  - Télé Information Client - soit disponible ; pour les compteurs d’eau, il faut pouvoir ajouter un module communiquant), afin que vous puissiez très facilement débuter votre démarche d’amélioration vis-à-vis de vos consommations.  


Les Degrés Jour Unifiés (DJU)

Efficacité énergétique - November 22, 2017
D ans l’article sur les Indicateurs de Performance Énergétique (IPÉ) , à travers l’exemple du chauffage est apparu la nécessité de caractériser la rigueur d’une météo pour un lieu donné. C’est le rôle des Degrés Jour Unifiés (DJU) et c’est pourquoi l’IPÉ relatif au chauffage est généralement exprimé en kWh/(m².DJU) (les m² pouvant être remplacés par des m3). Les kWh représentent l’énergie consommée pour le chauffage, les m² la surface (ou les m3 le volume) et les DJU la température extérieure.               En effet, les DJU reflètent l’écart entre la température moyenne d’une journée et une température de référence. Il n’existe pas de DJU négatifs, donc si l’écart entre la température moyenne et la température de référence est négatif, zéro DJU sont comptabilisés pour ce jour. La référence des DJU de chauffe est prise à 18°C (il est considéré que la consigne de chauffe est à 19°C et que les apports gratuits représentent 1°C). Il est possible de calculer des Degrés Jour avec une référence différente, par exemple à 13°C, pour des cas particuliers tels que des ateliers industriels (d’une part le process dégage généralement de l’énergie, et la température de confort est plus basse du fait de l’activité physique). Il suffit d’additionner les DJU sur une période pour évaluer la rigueur climatique de cette période.               De même, les Degrés Jour de refroidissement reflètent les températures élevées, mais ils sont peu pertinents pour évaluer les besoins de climatisation. En effet, les besoins en climatisation ou en refroidissement sont beaucoup plus influencés par de nombreux facteurs (apports internes, exposition, rayonnement solaire, humidité…) que les besoins de chauffage.               Vous pouvez obtenir gratuitement un historique de Degré Jours partout dans le monde en chauffage et en refroidissement en choisissant votre température de référence, en anglais et avec des explications détaillées sur les Degrés Jours et leurs applications). Le saviez-vous ? 7% de consommation de chauffage par degré de consigne de chauffage               Il est courant d’évaluer autour de 7% (de 6% à 10%) la variation de consommation en chauffage par degré de consigne. En France, sur la période de chauffe (il n’y a pas de règle, mais début aux alentours du 15 octobre et fin entre le 15 avril et début juin, soit environ 7 mois ou 230 jours) d’un hiver moyen, on dénombre entre 2000 et 3000 DJU sur la majeure partie du territoire (valeurs extrêmes de 1100 à 5000). 1°C pendant les 230 jours de chauffe correspond à 230 DJU, ce qui représente environ 7% des 2000 à 3000 DJU moyens. CQFD


Gazpar vers la Green Solution

Efficacité énergétique - November 10, 2017
Gazpar vers la Green Solution !   Comment connaître et monitorer la consommation de gaz en direct ?   Que ce soit pour le chauffage, l’eau chaude ou tout simplement la production, le gaz est une charge énergétique importante pour les entreprises.   « GRDF travaille depuis 2009 à l'arrivée du relevé automatique à distance en France. Depuis 2016 et jusqu'en 2022, 11 millions de clients gaz naturel seront ainsi équipés de compteurs communicants Gazpar. »   Avec l’arrivée de ce nouveau compteur, GRDF, qui est le gestionnaire du réseau de distribution de gaz, promet une meilleure connaissance des consommations de gaz lors de la connexion à l’espace client GRDF. De la même manière qu’avec le Linky (compteur communicant pour l’électricité mis en place par Enedis, qui est le gestionnaire du réseau de distribution d'électricité ), vous pouvez récupérer une donnée de consommation par jour. C’est un premier pas vers la connaissance de ses besoins... Nous considérons de façon générale que pour trouver les gisements d’économie d’énergie, suivre les performances d’un outil de production , le plus intéressant est de récupérer l’information de consommation de gaz en CONTINU. Dans la pratique, il s'agit d'un relevé de consommation régulier, en général toutes les 10 minutes. Avec les anciens compteurs, il  fallait interfacer un émetteur d’impulsion sur le compteur de gaz et de récupérer l’information via un datalogger ou un transmetteur d’impulsions.   Avec l’arrivée du gazpar, la question se posait de savoir comment nous allions pouvoir récupérer ces données ... Green Systèmes a planché sur la question. La solution est trouvée et fonctionnelle ! Vous la branchez et les données arrivent sur la Green Solution ! Il n'y a plus besoin d'acheter d'émetteur proposé par la fabricant, la sortie est disponible sur le Gazpar. Vous pouvez nous contacter pour plus d'informations.     


SmartBac is back !

Green Systèmes - October 27, 2017
SmartBac is back !   Il a fallu un weekend à Green Systèmes pour se repencher sur le développement du SmartBac et sortir le premier proto ! Le projet fut mis en standby après notre victoire au LoRa IoT Challenge pour différentes raisons. Mais les nombreuses sollicitations nous ont poussées à retrousser nos manches et à plancher à nouveau sur le sujet.   SmartBac ? Kesako ?   C’est un capteur innovant et plug&play qui permet d’alerter un éleveur d’un éventuel débordement ou défaut d’alimentation en eau de son abreuvoir . Voilà, c’est dit !     A mesure que l’équipe de Green Systèmes travaillait au développement de ce qui allait être notre premier prototype, nous nous sommes rendu compte que les avantages collatéraux étaient nombreux :    - Savoir quand les animaux vont s’abreuver peut être une donnée intéressante pour l’éleveur,    - Évaluer la qualité de l’eau,    - Mesurer la température de l'eau, …   La connectivité dans tout ça ?   Nous avons décidé d’utiliser LoRa et Sigfox pour relever les défauts de l’abreuvoir. Des kits de développements ont été utilisés :    - L’Airboard pour Objenious (LoRa),    - le LoRa starter kit pour Orange (LoRa),    - et le kit de Smart Everything pour Sigfox.  Avec tout ça, on devrait pouvoir créer un beau produit qui communique de (presque) n’importe où !   Deux jours, des chips et du saucisson   Thomas, Thibaut, Sylvain, Henri, Jessy et Benjamin ont bossé pour trouver la solution SmartBac. Trois techniques ont été envisagées pour récupérer l’information voulue. On s’est rendu compte qu’il ne fallait pas aller chercher la Lune pour obtenir le meilleur résultat : une technique vieille comme la découverte de l’électricité nous a suffit. EFFICACE ET PAS CHER !   Après moult réflexions et recherches, on se lance !   Chacun son boulot et on y va :    - un site web : http://smart-bac.com    - une interface        - Du code        - Un capteur testé dans le bureau        - De la bidouille        - Du smile :)        - Et enfin, le PROTO fixé solidement sur un abreuvoir ! Merci à Marc & Bruno ;)     Il nous reste maintenant à patienter et voir comment les vaches vont se comporter avec cette nouvelle curiosité et surtout, l’essentiel, comment notre capteur va nous offrir toutes les informations que nous désirons !   Affaire à suivre. Suite au prochain épisode ...!  


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