En tant qu'ingénieur électricien, j'explique souvent aux propriétaires que l'installation de panneaux solaires et l'achat d'un véhicule électrique ne sont que les deux premières étapes d'un processus en trois temps. La troisième étape, et sans doute la plus intéressante techniquement, consiste à optimiser la production et la consommation d'énergie. Sans gestion intelligente, vous risquez de réinjecter de l'énergie solaire propre dans le réseau pour une somme dérisoire, tout en payant un prix élevé pour recharger votre voiture la nuit. C'est une perte d'efficacité que nous refusons catégoriquement.
Automatiser la recharge des véhicules électriques n'est pas qu'une question de confort ; c'est un exercice fondamental d'équilibrage de la charge et d'optimisation énergétique. En tirant parti d'un matériel performant comme l'onduleur Fronius Primo Gen 24 Plus et en le pilotant via Home Assistant, nous pouvons créer un système en boucle fermée qui réagit en temps réel à l'ensoleillement. Dans ce guide, je vous présenterai les principes d'ingénierie de la gestion intelligente de l'énergie, les fonctionnalités spécifiques de l'écosystème Fronius et comment configurer une logique qui privilégie l'autoconsommation aux importations sur le réseau.
Argumentaire technique en faveur de l'automatisation de la recharge intelligente
Avant de commencer à raccorder des fils ou à écrire du code YAML, il est essentiel de comprendre le profil de consommation électrique. Un véhicule électrique (VE) représente probablement la plus grosse consommation électrique de votre domicile. Une borne de recharge de niveau 2 standard consomme environ 7 à 11 kW. Pour vous donner une idée, cela équivaut à faire fonctionner simultanément trois ou quatre climatiseurs centraux.
Si vous branchez votre véhicule sans discernement, vous générez d'importantes variations de la demande. L'automatisation de la recharge des VE permet d'atténuer ces pics de consommation. L'objectif est de moduler dynamiquement la puissance de charge (ampérage) en fonction de la production solaire excédentaire disponible.
L'équation de l'autoconsommation
Du point de vue de l'efficacité, l'autoconsommation est l'indicateur clé. Chaque kilowattheure (kWh) que vous produisez et utilisez immédiatement est un kWh que vous n'avez pas à acheter auprès du fournisseur d'électricité.
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Production : Votre installation photovoltaïque produit du courant continu (CC).
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Conversion : Le générateur Fronius Primo Gen 24 Plus convertit ce courant en courant alternatif.
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Déduction de la consommation de base : Votre maison utilise une partie de ce courant pour l’éclairage, le réfrigérateur et les appareils en veille.
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Excédent : Il s’agit de notre variable. « Production solaire – Consommation domestique = Puissance de charge disponible ».
Notre objectif d’automatisation est de minimiser l’injection d’électricité sur le réseau en stockant précisément cet excédent dans la batterie du véhicule électrique.
Pleins feux sur le matériel : Fronius Primo Gen 24 Plus
Dans le monde des onduleurs solaires, j'ai un faible pour le Fronius Primo Gen 24 Plus. Bien plus qu'un simple onduleur, c'est un gestionnaire d'énergie sophistiqué. Pour nos besoins d'automatisation, il excelle pour plusieurs raisons :
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API ouverte et Modbus TCP : Contrairement à certains écosystèmes fermés, Fronius offre un excellent accès aux données locales. Nous pouvons récupérer les données de production en temps réel via JSON ou Modbus sans dépendre d'un serveur cloud. Cela réduit la latence, un point crucial pour synchroniser la vitesse de charge avec le passage des nuages.
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Gestion de l'énergie intégrée : Le Gen 24 Plus intègre des fonctionnalités permettant de contrôler les charges externes via des broches d'E/S numériques. Nous prévoyons toutefois de les remplacer par Home Assistant pour un contrôle plus précis.
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Capacité hybride : Si vous utilisez également une batterie domestique stationnaire, cet onduleur gère le couplage CC. Cela complexifie notre logique d'automatisation (priorité : Maison > Batterie > Véhicule électrique > Réseau), que nous aborderons plus loin.
Pour que ce système fonctionne, l'installation du compteur intelligent Fronius à votre point de raccordement est indispensable. Sans lui, l'onduleur connaît sa production, mais pas la consommation de la maison, ce qui rend impossible la gestion intelligente de l'énergie.
Le cerveau : Intégration de l’assistant domestique
Home Assistant (HA) est la norme du secteur pour la domotique open source. Il permet de s'affranchir des limitations des applications propriétaires et de créer une logique personnalisée.
Intégration de Fronius à Home Assistant
La première étape consiste généralement à importer les données de votre onduleur dans HA.
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Activer l'API : Connectez-vous à l'interface web de votre Fronius et assurez-vous que l'« API solaire » est activée.
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Intégration HA : Dans Home Assistant, accédez à Paramètres > Appareils et services > Ajouter une intégration > Fronius.
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Points de données : Une fois la connexion établie, vous verrez les entités
ac_power(votre production) etpower_flow_channel_p_grid(les échanges d'énergie avec le réseau).
Intégration du chargeur pour véhicule électrique
Pour automatiser la recharge, HA doit également communiquer avec votre borne de recharge murale. Que vous utilisiez un chargeur compatible OCPP, un connecteur mural Tesla ou un go-eCharger, vous avez besoin d'une intégration prenant en charge :
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Activation/Désactivation de la charge
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Réglage dynamique du courant : possibilité de modifier l'ampérage de 6 A à 32 A par commande logicielle.
Sans réglage dynamique du courant, le suivi solaire est impossible ; le chargeur ne s'active que lorsque l'ensoleillement est maximal, ce qui est bien trop limité pour une utilisation plus précise.
Construction de la logique d'automatisation
Passons maintenant à la partie intéressante : la logique. Nous souhaitons créer une automatisation qui surveille en continu la valeur d'injection sur le réseau. Voici le pseudo-code que j'utilise pour réduire la consommation d'énergie du réseau :
Boucle de calcul
Déclencheur : Toutes les 30 secondes (ou en cas de variation de la puissance du réseau).
Condition : La voiture est-elle branchée ? La batterie est-elle en dessous du seuil cible ?
Action :
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Calcul de l'ampérage disponible : Utiliser la puissance du réseau (une valeur négative indique généralement une injection).
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Formule : Puissance disponible (W) / Tension (230 V) = Ampérage disponible.
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Hystérésis (Tampon) : Pour éviter que le chargeur ne s'allume et ne s'éteigne constamment, nous appliquons un tampon. Par exemple, le courant de charge n'augmente que si le surplus est supérieur à 2 ampères pendant plus d'une minute.
Seuil minimal : Les normes de charge J1772 et Type 2 requièrent généralement un minimum de 6 ampères (environ 1,4 kW) pour démarrer la charge. Si votre surplus n'est que de 500 W, l'automatisation devra patienter ou puiser une petite quantité d'énergie sur le réseau/la batterie pour atteindre ce minimum de 6 A.
Gestion de la charge multiphasée
Si vous utilisez une connexion triphasée (courante avec le Fronius Symo, mais possible avec certaines configurations utilisant le Primo), la commutation entre la charge monophasée et triphasée est essentielle. Le mode monophasé permet un contrôle précis de 1,4 kW à 7,4 kW. Le mode triphasé démarre à environ 4,1 kW.
Avertissement : Tous les véhicules électriques et chargeurs ne prennent pas en charge la commutation de phase dynamique pendant la charge. Toute tentative de commutation sur un matériel non compatible peut endommager le chargeur embarqué (OBC) du véhicule. Vérifiez toujours les capacités de l'OBC de votre véhicule électrique avant d'automatiser la commutation de phase.
Optimisation de la tarification en fonction des heures d'utilisation (TOU) et de l'interaction avec la batterie
Si votre Fronius Primo Gen 24 Plus est équipé d'une batterie domestique, la gestion de la charge se complexifie. Par défaut, la priorité est généralement donnée à la charge de la batterie domestique. Cependant, la recharge d'un véhicule électrique (VE) nécessite une puissance élevée.
Scénario : Il est 10h00. La production solaire est à son maximum.
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Logique standard : La batterie domestique se charge à pleine puissance. Le VE ne reçoit aucune charge tant que la batterie domestique n'est pas pleine.
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Logique optimisée : Si vous savez que vous aurez besoin de votre voiture à 14h00, vous pouvez limiter la charge de la batterie domestique via Home Assistant afin de rediriger immédiatement la puissance vers le VE.
Arbitrage des tarifs heures pleines/heures creuses
L'automatisation de la recharge des VE ne se limite pas à l'énergie solaire. Si vous bénéficiez d'un tarif heures pleines/heures creuses avec des tarifs de nuit avantageux, votre automatisation Home Assistant devrait inclure un mode « Boost nocturne ».
Logique : Si l’heure est comprise entre minuit et 4 h du matin ET que les prévisions solaires pour le lendemain sont faibles, la batterie se recharge à 80 % sur le réseau.
Ainsi, vous ne risquez jamais de vous retrouver avec une batterie déchargée par temps nuageux, tout en bénéficiant du tarif le plus bas possible.
Réduction de la consommation fantôme et de la latence du système
Un problème fréquent que je rencontre dans les systèmes d'automatisation DIY est la « consommation fantôme » due à une interrogation trop fréquente. Si votre système réveille la voiture toutes les minutes pour vérifier son niveau de charge (SoC), les ordinateurs de bord restent constamment actifs. Cela peut vider la batterie 12 V et entraîner un gaspillage d'énergie.
Bonnes pratiques :
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Surveillance passive : Privilégiez les données du chargeur (le câble est-il branché ?) plutôt que de réveiller la voiture via son API.
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Intervalles d'interrogation : Si vous utilisez l'API de la voiture, configurez l'intervalle d'interrogation entre 15 et 30 minutes lorsque le véhicule est inactif.
De plus, assurez-vous que vos boucles d'automatisation restent locales. En utilisant l'intégration locale Fronius Modbus TCP plutôt que l'API cloud, vous maintenez la latence de contrôle sous la seconde. Cela évite au système de consommer de l'énergie du réseau pendant 30 secondes, le temps que le serveur cloud traite l'information indiquant qu'un nuage masque le soleil.
L'intégration du Fronius Primo Gen 24 Plus avec Home Assistant transforme la recharge de votre véhicule électrique, d'une dépense passive à un atout actif pour la gestion intelligente de l'énergie de votre maison. Bien qu'une configuration initiale et une bonne compréhension des interactions entre ampérage, tension et puissance soient nécessaires, le résultat est une véritable prouesse technique : une voiture fonctionnant presque exclusivement à l'énergie solaire.
N'oubliez pas : l'objectif est de trouver le juste équilibre. Ne cherchez pas à optimiser chaque watt au détriment de l'utilisation de votre véhicule. Commencez par une logique simple de recharge solaire excédentaire, testez-la minutieusement pour garantir la sécurité, puis ajoutez progressivement des fonctionnalités plus complexes comme la priorisation des batteries et la gestion des heures d'utilisation. Conduisez prudemment et rechargez intelligemment.
