Suivi de l'énergie avec Home Assistant

Objectifs

Pour optimiser notre production et consommation d'électricité, on voulait les mesurer.

Nous avons déjà quelques données. 

• On a un compteur Linky qui affiche sur son écran la consommation électrique, la puissance instantanée et l'index de production solaire ré-injectée dans le réseau. 
• Notre fournisseur d'électricité ES fournit les chiffres de consommation par tranche de 30 minutes sur un site web. Mais elles sont disponibles uniquement le lendemain. 
• Les données de réinjection d'ES Obligation d'Achat sont fournies une fois par an.
• L'onduleur dispose d'une interface web qui affiche la production instantanée et la courbe de production.  

On voulait pouvoir combiner ces données, mais aussi accéder à des mesures temps réelles de la production et de la consommation, pour un meilleur suivi.

Comme on a d'autres projets de domotique, on s'est orienté vers le logiciel Home Assistant. Il s'agit d'un logiciel libre pour gérer la domotique. Il dispose d'intégrations avec des centaines de produits domotiques qui utilisent pour la plupart des protocoles propriétaires usuellement non-interopérables.

Installation

On a installé Home Assistant OS sur un serveur dédié, le boitier Home Assistant Yellow. Il s'agit d'un Raspberry Pi 4 avec un récepteur Zigbee. Zigbee est un protocole sans fil pensé pour la domotique. Les appareils qui émettent leurs données en Zigbee consomment nettement moins que ceux qui émettent en wifi ou bluetooth. Certains peuvent ainsi fonctionner pendant 10 ans sans changer les piles.

On l'a branché avec un câble RJ45 directement sur la box internet.

Le serveur Home Assistant Yellow et son wattmètre

On a acheté un compteur Lixee, appareil à brancher sur le port TIC du compteur électrique Linky, et qui communique avec Home Assistant en Zigbee. Après l'installation du module Zigbee Home Automation (ZHA), on peut lire l'index de consommation, la valeur instantanée de consommation, l'index de réinjection et la valeur instantanée de réinjection. A noter que les valeurs de réinjection n'étaient pas présentes, nous avons du contacter le propriétaire du Linky (Strasbourg Electricité Réseau à Strasbourg) pour passer le Linky en mode producteur (il était déja en mode standard).

Le compteur Linky en mode producteur, avec le Lixee en bas à droite

On a installée et configurée l'intégration SMA pour Home Assistant pour lire régulièrement les valeurs de production depuis l'onduleur solaire.

Tableau de bord énergie

Home Assistant propose par défaut un tableau de bord de suivi de l'énergie. Il suffit de lui indiquer sur quel équipement lire la consommation du réseau, la ré-injection et la production solaire pour obtenir de nombreux graphiques. 

Voici par exemple le tableau de bord énergie du 1er février, journée d'hiver fraîche mais très ensoleillée.

Sur le premier graphique, l'électricité qu'on achète au réseau est en bleu. La production solaire qu'on consomme est en jaune. Et la production solaire qu'on réinjecte est en violet. 

Le tableau présente aussi le taux d'autoconsommation (combien de l'électricité produite par les panneaux utilise-t-on), le taux d'autosuffisance (le ratio de l'électricité autoconsommée sur notre consommation totale), et le taux d'électricité bas-carbone (issu de Electricity Map dont on a déjà parlé ici).

Puissance instantanée

On voulait aussi voir en temps réel la production et la consommation, afin de décaler nos consommations sur les moments où on a une production nette d'électricité.

On a donc créé un nouveau tableau de bord qui nous montre la puissance instantanée produite par les panneaux, prise sur l'onduleur.

Pour la consommation, on affiche la puissance apparente en VA, puisque c'est la seule exposée par le Linky. A noter que celle-ci peut être très éloignée de la puissance efficace en W, celle qui nous est effectivement facturée. Elle peut servir pour donner un ordre d'idée, mais il serait mieux de mesurer directement la puissance efficace.

Projets

Voici quelques idées à faire avec Home Assistant pour améliorer nos mesures et économiser de l'énergie : 

• Mesurer la puissance efficace (via une dérivée de l'index de consommation ou par l'achat d'une pince ampèremétrique)
• Mesurer la consommation électrique des gros appareils individuellement
• Automatiser l'allumage du chauffe-eau en fonction de la production électrique
• Contrôler l'ouverture des volets électriques en fonction de l'heure et de la météo 
• Calculer la consommation de notre PAC ramenée aux DJU.

Bilan carbone

A noter que l'impact en terme de la production et consommation d'un petit serveur comme le Raspberry Pi reste limité, mais n'est pas nul. Sa production produit 6 kg de CO2. Mesuré avec un multimètre, il consomme 2 W, soit 17 kWh/an. Il n'utilise pas de services cloud. Pour une durée de vie de 10 ans, avec une intensité carbone en France autour de 50g CO2/kWh, en partant du principe que notre installation solaire est rentabilisée par ailleurs, il faut qu'il nous permette de décaler 280 kWh vers les heures de production solaire, soit l'équivalent de 28 cycles de chauffe-eau par an, ce qui est très envisageable.