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Gérer l'énergie avec Swarm Logic
Les climatiseurs et les systèmes de chauffage sont des exemples d'équipements énergivores qui s'allument et s'éteignent régulièrement dans les bâtiments commerciaux. Lorsque ces appareils sont tous allumés en même temps, la consommation d'énergie augmente et les propriétaires d'un immeuble se retrouvent avec des frais de pointe élevés sur leurs factures d'électricité.
Commutateur intelligent : Le contrôleur présenté ici pourrait améliorer l'efficacité énergétique des appareils du bâtiment. Les appareils communiquent sans fil et utilisent des algorithmes d'essaimage pour décider de manière collaborative comment gérer la consommation d'énergie.
Une startup basée à Toronto affirme avoir trouvé un moyen de réduire la consommation d'énergie en imitant le comportement d'auto-organisation des abeilles. Énergie PLUIE a développé un contrôleur sans fil qui se connecte au boîtier de commande d'un équipement du bâtiment et fonctionne comme un interrupteur d'alimentation intelligent. Une fois que plusieurs contrôleurs ont été activés, ils se détectent mutuellement à l'aide d'une norme de réseau appelée ZigBee et commencent à négocier les meilleurs moments pour allumer et éteindre l'équipement. Les appareils apprennent les cycles d'alimentation de chaque appareil et les reconfigurent pour maximiser l'efficacité collective.
L'objectif est d'éviter que tout se passe en même temps sans sacrifier la performance individuelle. Les appareils résolvent ce problème à l'aide d'un algorithme en essaim qui coordonne l'activité sans qu'aucun appareil ne donne d'ordre.
Chaque nœud pense par lui-même, déclare Mark Kerbel, cofondateur et PDG de REGEN Energy, qui a inventé l'algorithme propriétaire intégré à chaque appareil. Avant de prendre une décision, explique-t-il, un nœud examinera les circonstances des autres nœuds de son réseau. Par exemple, si un réfrigérateur doit s'allumer pour maintenir une température minimale, un nœud connecté à un ventilateur ou à une pompe restera éteint pendant 15 minutes supplémentaires pour maintenir la consommation d'énergie en dessous d'un certain seuil. Les appareils doivent satisfaire à la contrainte locale tout en satisfaisant simultanément à l'objectif du système, explique Kerbel, ajoutant qu'un bâtiment typique peut avoir entre 10 et 40 contrôleurs travaillant ensemble dans une seule ruche. Les appareils sont simples et rapides à installer et, du fait de l'absence d'intervention humaine, ne nécessitent aucune formation particulière à leur utilisation.
Il s'agit d'un changement radical par rapport au modèle de commande descendante associé aux systèmes d'automatisation des bâtiments actuels. Certains chercheurs affirment que l'approche décentralisée de la gestion de l'énergie offre un moyen moins coûteux et plus efficace de gérer l'offre et la demande dans un système électrique délicatement équilibré. En effet, certains pensent qu'il pourrait s'agir d'une prescription précoce pour un réseau intelligent émergent.
Vous voyez beaucoup plus d'intérêt pour cela à une échelle modeste, dit David Chassin , un scientifique du groupe de technologie énergétique du Pacific Northwest National Laboratory, qui dirige le GridWise initiative de réseau intelligent.
Les avantages pourraient aller au-delà des économies d'électricité pour les propriétaires de bâtiments. Le système électrique d'aujourd'hui est conçu pour une consommation de pointe, ce qui signifie que les centrales électriques sont construites pour satisfaire ces quelques minutes de chaque jour lorsque la demande d'électricité dépasse largement les moyennes quotidiennes. En réduisant la demande de pointe à grande échelle, les services publics peuvent maximiser le fonctionnement des centrales électriques existantes tout en réduisant le besoin de construire de nouvelles centrales pour une utilisation occasionnelle. Un autre avantage potentiel est la réduction des émissions de carbone, car les centrales électriques qui fournissent l'électricité de pointe ont tendance à être moins efficaces et alimentées au charbon et au gaz naturel.
George Pappas , professeur d'ingénierie électrique et des systèmes à l'Université de Pennsylvanie et expert en systèmes de contrôle distribués, affirme que la logique en essaim est une solution naturelle pour les applications énergétiques. REGEN est en avance sur ce point, dit Pappas.
Le fonctionnement à l'intérieur d'un bâtiment est une chose, mais ce qui est moins certain, c'est si l'on peut faire confiance à la logique en essaim pour gérer le réseau lui-même. Chassin dit que la communauté des ingénieurs se méfie naturellement des systèmes de contrôle décentralisés ou émergents pour le réseau car, bien qu'ils fonctionnent remarquablement bien dans certaines applications, l'approche n'est pas bien testée.
Kerbel a d'abord eu l'idée d'utiliser un algorithme en essaim pour gérer la consommation d'énergie en 2005. On nous a dit poliment que ce style de contrôle n'est tout simplement pas prêt et nécessite beaucoup plus de recherches académiques, dit-il. Il est difficile de sortir de la boîte de commandement et de contrôle et de permettre cet acte de foi, c'est-à-dire d'abandonner les capacités de prise de décision aux nœuds individuels du collectif.
C'est un biais qui Herbe Sinnock , directeur du Centennial Energy Institute, à Toronto, admet avoir. Il dit que les ingénieurs veulent généralement un retour d'information constant afin qu'ils puissent mesurer le fonctionnement du système et apporter des améliorations. La technologie de REGEN se passe de tout cela, mais il note que son application permettra quelques erreurs. Ce n'est pas comme s'ils positionnaient des barres de contrôle dans le cœur d'un réacteur nucléaire. Nous parlons d'affecter la température dans une pièce d'un demi-degré, il y a donc place à l'erreur, dit Sinnock.
L'institut Sinnock a travaillé avec REGEN pour évaluer les performances de ses appareils sur le terrain. Les tests ont jusqu'à présent démontré que les propriétaires de bâtiments (hôpitaux, hôtels, centres commerciaux, usines et autres grandes installations) pouvaient économiser jusqu'à 30 % sur leurs frais de pointe. Ces économies, affirme REGEN, couvrent plus que le coût de location des appareils, ce qui est une option pour les gros consommateurs d'électricité réticents à acheter la technologie à l'avance. Si les appareils sont achetés, le retour sur investissement est inférieur à trois ans, explique Kerbel.
La simplicité de l'installation est ce qui impressionne le plus Sinnock. En quelques heures, ils peuvent installer les appareils et déterminer leur environnement et leur environnement, dit-il. Pappas, quant à lui, dit qu'il s'attend à ce que ce type d'application suscite beaucoup plus d'intérêt au cours des prochaines années, soulignant un plan de relance économique américain qui appelle à davantage d'investissements dans l'efficacité énergétique et les technologies de réseau intelligent. Une grande partie du grand impact et des fruits à portée de main viendra de l'utilisation de cette approche, dit-il.