Cédric JUNG

Création d’un routeur solaire

2022-11-27T23:45:40+01:00

Introduction

Dans cet article je vais détailler de manière vulgarisée comment je me suis retrouvé à créer mon propre routeur solaire, système permettant de consommer de l’énergie électrique en fonction de la puissance produite par les panneaux solaires.

Suite au début de la crise énergétique en 2022, avec mon père, nous nous sommes demandé si la technologie des panneaux solaire n’était pas mature et si nous ne pouvions pas installer nos propres panneaux solaires sans avoir à passer par un installateur. C’est ce que nous avons fait et c’est ce qui nous a permis d’économiser 10 000€, le seul problème par rapport à une installation par un professionnel étant que n’ayant pas les certifications requisent pour vendre notre excédent de production. Il nous faut donc utiliser au maximum notre poduction pour pouvoir avoir un retour sur investissement plus rapide.

Système d’affichage

Dans un premier temps j’ai conçu un système d’affichage de la puissance consommée totale, consommée sur le réseau, et produite.

Ainsi nous pouvions savoir si c’était le bon moment dans la journée pour activer la machine à laver (l’idée étant toujours de consommer au maximum tout ce qui est produit par les panneaux solaires).

Sur le graphique ci-dessous nous pouvons voir une production typique d’une journée d’automne nuageuse, avec à 11h l’allumage du four pour le poulet du dimanche.

J’ai aussi créé une version simplifiée pour avoir accès en un coup d’oeil à la production instantanée.

Le tout se base sur l’utilisation d’un module ShellyEM sorte d’ampèremètre et voltmètre combinés pour faire simple qui me permet donc d’obtenir les puissances sur lesquels je travaille.

Techniquement le serveur permettant de créer cette interface graphique est constitué d’un noyau en Node.js stockant ses informations notamment dans une base de données InfluxDB. Le code source du serveur se trouve sur Github.

Système de stockage de l’énergie produite en excès

Par la suite, on a pu constater que ce fonctionnement en regardant uniquement ne permettait pas de “matcher” la courbe de production: ainsi on donnait gratuitement de l’énergie au réseau. Cela est un grand désavantage au niveau du retour sur investissement de notre installation. Mais cela va au-delà puisque à terme, si des systèmes tels ne sont pas mise en place, il peut y avoir des congestions au niveau du réseau. En effet, il faut savoir qu’historiquement le réseau est conçu dans un seul sens: de la centrale électrique vers le consommateur. Or aujourd’hui si chacun installe sa propre installation solaire, il se pourrait que certains jours d’été, il y ait trop de courant au niveau local qui ne pourrait pas être distribué vers d’autres noeuds de consommations comme les industries par exemple.

Même si de la recherche est faite dans ce domaine en France comme en Europe, il semble qu’il y ait une très faible volonté politique de penser au long terme et de planifier les installations de panneaux solaires: installations qui sont font de manière libre et donc hératiques. L’idée de “smart grid” paraît donc bien loin en France.

C’est ainsi, pour revenir à notre sujet, qu’est venue l’idée de consommer intelligemment de l’énergie produite en excès.

Il existe trois moyens de consommer beaucoup d’énergie électrique à l’échelle d’une maison:

lancer des appareils qui consomment beaucoup d’énergie tels que machine à laver, four, lave-linge…
stocker de l’énergie sous forme de batterie pour l’employer plus tard
stocker de l’énergie sous forme d’eau chaude:
- chacun a un chauffe-eau et il faut bien l’activer une fois par jour pour pouvoir avoir de l’eau chaude au moment voulu
- d’autres comme nous avons en plus une pompe à chaleur disposant d’un ballon d’eau chaude pour le chauffage au sol

Le premier choix est beaucoup trop complexe à mette en place et suppose que le système sache que nous avons besoin de lancer une machine à laver. Le deuxième requière l’achat d’un nouveau système onéreux et qui demande une certaine maintenance (remplacement des batteries) et des précautions notamment concernant les risques d’incendie.

Nous avons donc décidé de nous concentrer sur la troisième option: chauffer de l’eau.

Ainsi sur mon système de visualisation, j’ai dû mettre en place un système activation de résistance électrique de nos ballons de pompe à chaleur. Je dispose donc de deux dispositifs contenant des résistances différentes:

R1 consommant 500W (chauffage au sol)
R2 consommant 1800W (eau chaude)

Ainsi avec ces deux valeurs on peut avoir une approche très simple sur la puissance excédentaire P:

activer avec un relais la résistance R1 quand 500W < P < 1800W
activer avec un relais la résistance R2 quand 1800W < P < 2300W
activer avec un relais R1 et R2 quand P > 2300W

C’est la première solution que j’ai implémenté ayant déjà tout les composants:

NodeMCU
Relais
Alimentation 5V

Voici deux exemples de journées avec une activation basique de la résistance R1:

Vers un système de réglage de la puissance plus fin

Ce système de règles basiques a l’avantage d’être simple à mettre en place. Cependant il présente de nombreux désavantages:

pour P<500W on perd toute la puissance excédentaire produite, ce qui est dommage puisque la majorité de nos excédents en hiver sont de moins de 500W.
le système une fois programmé est assez figé
en été nous ne chauffons pas la maison et donc nous n’allons pas allumer la résistance R1

Ainsi l’idée est venue d’utiliser un système utilisant un module électrique triac pour faire varier la puissance consommée. Je me suis inspiré de la solution de Philippe de Craene qui utilise le Dimmer module for 16/24A 600V High Load, 1 Channel, 3.3V/5V logic. J’ai utilisé le même compostant comme on peut le voir sur le schéma suivant.

Exemple de variation de la puissance fournie à une lampe:

Malheureusement il est à noter que nous ne pouvons pas contrôler de cette façon la puissance de nos pompes à chaleur et autres chauffes eau: vu que ceux-ci ne sont pas des appareils résistifs. Nous nous contentons donc d’utiliser des résistances électriques ayant un rendement moindre. Cependant il faut rappeler ici que notre but est de consommer l’énergie électrique excédentaire, d’un point de vue économique pour nous, nous n’avons pas de problématique économique à faire cela.

Les détails de ce système de réglage de la puissance d’un appareil sont disponibles sur Github. Pour une vision plus “physique” de la chose j’ai rédigé une note accompagné d’une feuille de calcul.

Résumé

Finalement on peut résumer le système de distribution de la puissance avec ce diagramme:

Vision globale vulgarisée:

Ajout du 06/01

Après quelques ajustements j’ai enfin pu mettre en place ma vision d’un système activant plusieurs résistances durant les vacances de Noël.

De 10h45 à 11h45 et de 12h15 à 13h, on voit que la consommation totale prend la dynamique de production des panneaux solaires à l’aide de l’activation des résistances du R1 et R2.

On voit plusieurs pic en réinjection qui sont le résultat d’un retard puisque les décisions ont un retard de 4s. Cette valeurs de quelques secondes est lié à ma volonté de faire un système distribué (je ne veux pas qu’il y ait trop de requêtes). Deux solutions à cela, dimminuer cette valeur en la passant à 2s par exemple, ou alors, mettre au point un système plus complexe de contrôle (en utilisant un système PID ou autre résultant d’une modélisation plus fine).

Recommandation

Je recommande ces deux vidéos de André BUHART qui explique plus en détail comment un tel système peut fonctionner. Il se trouve qu’il a partager son projet en même temps que moi.

Rétrospective de mon année 2020

2020-12-31T07:45:40+01:00

Les premiers mois de l’années ont été plutôt paisible. En effet, j’ai préparé les concours aux grandes écoles d’ingénieurs qui se sont finalement déroulés en raison de l’épidémie fin juin. Je me souviens avoir beaucoup progressé en Maths et en Physique en mars-avril confiné chez moi à Phalsbourg.

J’en oublierai presque que j’ai participé à l’élection municipale de ma commune Phalsbourg. Même si ma liste est arrivée deuxième sur cinq, j’en garde un bon souvenir. Cette expérience m’a permis de mieux comprendre les rouages politiques. J’en fais depuis bon usage.

De mai à aout, j’ai comme d’habitude repris le chemin des sentiers, à vélo seul ou accompagné, comme à pied avec de belles anecdotes, découvertes et rencontre.

Je ne dois aussi pas oublier le succès de notre application au déconfinement du fait de quelques articles dans les DNA et de l’envie de nature du fait du confinement.

Le plus exotique cette année a été la découverte du Luxembourg ou encore une randonnée à cheval de 3 heures fin aout.

En juillet, j’ai réalisé deux interviews à l’occasion desquelles j’ai rencontré Jacky du Club Vosgiens de Dabo : France 3, Mirabelle TV
J’ai d’ailleurs donné un coup de main au Club Vosgiens de Dabo en aout.

Le samedi 15 aout j’ai eu les résultats de mes concours, j’ai été admis à l’École Centrale de Lille. À cette occasion, je veux remercier ceux qui m’ont soutenue durant ces deux années de prépa qui présentaient beaucoup de travail et d’investissement.

Le 7 aout, j’ai guidé une randonnée avec des jeunes enfants de 10-12ans avec des animateurs du Réseau Animation Jeunesse du Pays de Saverne. Cela fut vraiment sympathique et donne de l’espoir.

En septembre, j’ai intégré l’École Centrale de Lille. J’y ai vu de belles choses, j’y ai rencontré de magnifiques personnes pendant les deux mois où j’y étais avant d’être confiné à nouveau chez moi à Phalsbourg. Parmi eux il y a notamment ma marraine (dans les écoles d’ingénieurs un système de parrainage inter-promotion est souvent mise en place par les étudiants) et ses amis.

En octobre après un passage sur Est FM avec Découverto, j’ai rencontré Théo de Pfalzweyer qui nous a fait visiter l’ancien champ de tir, très peu connu.

Au mois de novembre, j’ai développé l’application iOS de Découverto en une semaine. Un bug d’Apple m’a simplement empêché de la publier rapidement.

En décembre, j’ai rejoint le conseil de développement du pays de Sarrebourg afin d’y représenter l’association Découverto.

Les derniers jours de l’année, avec le déconfinement, ont encore été riches en rencontre, de nouvelles aventures s’offrent à moi.

Je vous souhaite une bonne année 2021. En espérant qu’on ne m’empêche pas de travailler à nouveau.

Débutants en ESP8266, mes conseils

2019-07-31T12:45:40+02:00

Cet article reprend une de mes conversations avec un ami physicien novice avec les cartes ESP8266. Certaines parties ne sont donc alors pas entièrement détaillés au vu de nos connaissances communes, et de sa capacité à trouver des informations. Je venais de lui parler de l’ESP8266 qu’il ne connaissait pas.

L’ESP8266 est une puce arduino qui propose du wifi (quand il y a un problème, il est plus simple de juste chercher “esp8266” sur google, au lieu du nom de la carte: on obtient plus de résultats).

Cette puce s’intègre ensuite sur différentes cartes pour qu’elle soit plus pratique à connecter.

Le plus simple et plus pratique sont les cartes nodemcu https://amzn.to/2MmnVJW (sur AliExpress c’est moins cher).

Il faut faire attention: quand on programme sur Arduino la pin 1 correspond à la GPIO1 alors qu’ici les numéros changent: quand un cable est branché sur D1 alors dans le code il faut programmer 5 (cf schéma au dessus).

Il faut aussi faire attention à l’alimenter en 3.3V ou alors en USB. Ce que j’utilise pour cela: https://amzn.to/2K0Pqar (sur AliExpress c’est moins cher).

Il faut installer un plugin (fait en 5 min) sur l’éditeur Arduino pour compiler vers le nodemcu ou autre objet.

Liens utiles:

http://tvaira.free.fr/esp8266/nodemcu-lolin-esp8266.html (aller directement à la partie arduino pour la partie code autant utiliser un autre tutoriel, il n’est pas obligatoire d’utiliser une class comme il l’a fait)
https://projetsdiy.fr/esp8266-serveur-web-interface-graphique-html/ (il a l’air vraiment bien fait)

On peut voir mon évolution (d’abord j’ai commencé à utiliser l’ESP-01 puis le nodemcu) ici. J’ai eu des conversations avec des gens que j’ai recopiées sur ce lien, ça peut peut-être aider. Il y a aussi mes schémas. C’est le système pour ouvrir la porte de garage. Il peut être intéressant pour commencer de voir ce que j’ai fait dans ce projet, pour le nodemcu regardez ce fichier: nodemcu.ino. Il faudra se familiariser avec la notion de serveur/client si vous voulez communiquer depuis un navigateur internet avec votre nodemcu.

Moi je renvoie la réponse au format JSON car c’est pour un logiciel que j’ai crée moi-même après, mais on peut directement créer une page internet sur l’ESP8266 comme expliqué ici.

On peut trouver d’autres didacticiels, là j’ai cherché naïvement, je ne connais pas votre niveau, des choses peuvent être omises dans ces didacticiels, je ne le verrai pas vu que je connais par cœur le fonctionnement de ces machines.

J’ai un gros projet “Sensorio” utilisant des ESP8266 disponible ici: Sensorio Je conseil cette vidéo qui montre la puissance de ce système, je peux in fine afficher des valeurs de mes capteurs sur un appareil dans le salon, sans même qu’ils ne se connaissent eux-même. J’ai fait très peu de documentation dessus, c’est un projet très gros mais qui me permet de gagner du temps au final et d’avoir par le même site accès à la quantité d’eau disponible pour mes wc, ou à la température extérieure, ou encore bientôt à la consommation d’électricité de ma pompe à chaleur, et cela n’importe où dans le monde. C’est un serveur hébergé sur un Raspberry qui va recevoir et traiter toutes les données des différents capteurs ESP8266 que j’ai. Chaque capteur est accompagné d’un schéma et du code pour le réaliser.

Mes réalisations sont souvent expliquées en vidéo ici.

Si vous avez beaucoup de temps et que vous êtes assez expérimenté: Je conseil l’ESP8266-01 si vous avez qu’une pin à utiliser c’est plus petit qu’un pouce (par contre pas de prise USB disponible, il faut utiliser un arduino pour le programmer avec les fiches RX TX)
Liens utiles ESP8266-01:

Ma première conférence

2018-07-03T23:55:40+02:00

Aujourd’hui, j’ai donné ma première présentation à un public autre qu’une salle de classe lors d’un exposé. Ce ne fut pas chose facile, non parce que j’étais stréssé mais, car je la donnais en anglais qui n’est pas ma langue natale. De plus, la conférence KarlsruheJS se déroule comme son nom l’indique à Karlsruhe en Allemagne, ce qui fait que j’ai mélangé certains mots d’anglais et d’allemand. J’ai même dit “two thousand and elf”.

Je vous recommande d’aller aux conférences de KarlsruheJS. Ces gens sont adorable.

Cet exposé portait sur react-native, et les diapositives sont ici.

Bestiaire Héraldique

2018-04-29T10:06:40+02:00

Voilà deux mois que je travaille avec l’association Découverto pour créer un système d’audioguide et depuis hier l’application Bestiaire Héraldique est finalement disponible sur le Google Play.

Suite à la lecture d’un article de journal à propos de moi, Découverto m’a contacté et nous nous sommes rencontré dans un bar puis j’ai commencé à développer l’application tandis qu’ils me fournissaient les données dont j’avais besoin: tracé GPS, explications audio et autres illustrations.

Nous développons déjà la prochaine application ensemble.

Comment fonctionne “Découvrir Phalsbourg” ?

2017-11-26T11:00:00+01:00

En juin, j’ai crée l’application Découvrir Phalsbourg, elle permet comme son nom l’indique de pouvoir découvrir l’Histoire de la ville de Phalsbourg simplement grâce à son portable. Cela suppose d’avoir des informations et des photographies afin que le visiteur se rende compte de la beauté de la ville ainsi que son importance passé et actuelle.

Pour cela, j’ai programmé l’application afin qu’elle lise un fichier spécifique. Ce fichier, dont on peut voir un extrait ci-après, contient les informations ainsi que les noms des photographies. Ainsi il suffit uniquement de modifier ce fichier pour ajouter un lieu ou une photographie.

On y précise aussi les coordonnées GPS dans x et y.

[
  ...,
  {
      "name":"Porte d’Allemagne",
      "text": "Elle date de 1680, elle permet l’accès de la forteresse de Phalsbourg par l’Est. Sur le fronton, on distingue l’écu du roi Louis XIV avec une fleur de lis. Une plaque en marbre blanc témoigne du passage de Goethe à Phalsbourg le 23 juin 1770. On peut encore distinguer une partie du fossé qui à l’époque était large de 33m et profond de 10.",
      "x":7.260498,
      "y":48.766534,
      "image": {
        "uri":"porte_de_allemagne",
        "height":341.5,
        "width":512
      },
      "more": [
        {
          "text": "La plaque indique « En souvenir de la visite de Goethe à Phalsbourg 25 Juin 1770 »",
          "image": {
            "uri":"goethe",
            "height":250,
            "width":375
          }
        }
      ]
   },
   ...
]

J’ai procédé de la même manière pour les sources.

En octobre, j’ai ajouté un bouton “En savoir plus”: lorsque l’on appuie sur ce bouton, cela affiche ce qui est contenu dans le more. Cela permet ainsi de pouvoir avoir plusieurs photographies pour un même lieu.

À présent, je continue à rajouter des informations, Phalsbourg est plein de surprise.

Le dépérissement des conifères vosgiens

2017-07-13T08:00:00+02:00

Lors de l’avant-dernière année du lycée en France, les lycéens doivent réaliser un Travail Personnel Encadré (TPE) en groupe de 2 à 4 personnes. Il faut alors choisir un sujet et trouver une problématique.

Avec deux amies, j’ai travaillé sur la problématique suivante que vous pouvez retrouver ci-dessus sur la page de couverture de notre dossier: « Le dépérissement des conifères vosgiens est-il encore lié principalement aux pluies acides ? »

Nous avons été récompensés par une note de 18/20 pour cette épreuve du baccalauréat.
Téléchargement du dossier

Nouveau site internet

2017-07-12T09:09:40+02:00

Aujourd’hui, j’ai décidé de créer un nouveau site internet partant de zero.

En effet, l’ancien devenait assez inutile et n’était pas traduit. Maintenant, je peux blogguer, partager d’autres passions pendant que je me présente à travers ce site.