Si vous voulez économiser sur votre facture d’électricité mensuelle et réduire vos émissions de gaz à effet de serre dans le même temps, vous pouvez acheter un nouveau réfrigérateur économe en énergie, ou un chauffe-eau ou un sèche-linge. Mais si vous ne pouvez remplacer l’un de ceux-ci, qui vous donnera le plus grand retour sur investissement? Le nouveau système du MIT peut identifier la quantité d’énergie utilisée par chaque appareil dans un foyer.
Vous pouvez essayer de comprendre cela en comparant les étiquettes sur la consommation d’énergie de vos appareils existants avec ceux des modèles que vous pourriez acheter – si vous avez encore vos vieilles étiquettes. Même alors, les chiffres peuvent différer de façon significative en fonction de votre utilisation réelle, en fonction de facteurs tels que l’âge, l’état, et votre climat local. Mais bientôt, il pourrait y avoir une manière beaucoup plus facile de comprendre exactement la quantité d’énergie utilisée par chaque appareil, éclairage, et dispositif dans votre maison, avec une précision extrême et à faible coût, grâce à des dispositifs et des logiciels développés par des chercheurs du MIT.
Les résultats de l’équipe, mis au point suite à plusieurs années de recherche intensive, sont décrits dans une série de documents, y compris celle publiée cette semaine dans le Journal IEEE Sensors, dans un document du professeur en génie électrique au MIT, Steven Leeb et des étudiants diplômés David Lawrence MEng et John Donnal .
Alors que de nombreux groupes ont travaillé sur le développement de dispositifs pour surveiller l’utilisation de l’électricité, le nouveau système du MIT a quelques avantages clés par rapport aux autres approches. D’abord, il ne comporte aucune installation complexe: pas de fils à déconnecter, et le placement des capteurs de la taille d’un timbre-poste sur la ligne d’alimentation en entrée ne nécessite aucune précision particulière – le système est conçu pour être auto-étalonné.
En second lieu, parce qu’il échantillonne les données très rapidement, les capteurs peuvent récupérer assez d’informations détaillées sur les pics et les motifs de la tension et du courant que le système peut, grâce à un logiciel dédié, faire la différence entre tous les différents types de lumière, moteur, et autres appareil dans la maison et montrer exactement quels sont ceux qui s’éteignent et s’allument, à quel moment.
Posséder vos propres données
Peut-être le plus important, le système est conçu de telle sorte que toutes les informations détaillées restent bien à l’intérieur du foyer de l’utilisateur, ce qui élimine les préoccupations au sujet de la vie privée que les utilisateurs potentiels pourraient avec les systèmes de contrôle de l’énergie. L’analyse détaillée, y compris le potentiel d’analyses spécialisées en fonction des besoins ou des intérêts spécifiques d’un utilisateur individuel, peut être fournie par des applications personnalisées qui peuvent être développées en utilisant le système de l’équipe du MIT.
Des tests du système ont montré son potentiel pour économiser de l’énergie et réduire les émissions de gaz à effet de serre – et même améliorer la sécurité. Une installation sur une base militaire utilisée pour des exercices de formation a révélé que de grandes tentes ont été chauffées toute la journée pendant les mois d’hiver, même si elles étaient inoccupées pendant la plupart des heures de la journée – un important gaspillage d’argent et de carburant (qui, dans un contexte de combat, pourrait être une préoccupation logistique importante).
Une autre installation de test, dans une maison, a trouvé une forme de tension anormale qui s’est révélé être un défaut de câblage, ce qui faisait que quelques tuyaux de plomberie en cuivre faisaient circuler une tension en direct potentiellement dangereuse.
« Pendant longtemps, la prémisse était que si nous pouvions avoir accès à une meilleure information [sur l’utilisation de l’énergie], nous serions en mesure de réaliser des économies importantes», assure Steven Leeb. Lui et ses étudiants ont abordé le problème depuis plus de 10 ans et peu à peu ont trouvé des moyens de contourner les redoutables problèmes impliqués dans la réalisation de cette tâche de base.
Le premier était la possibilité de suivre l’évolution de la tension et du courant sans couper la ligne principale d’alimentation entrant dans une maison ou une entreprise (un processus coûteux nécessitant un électricien agréé) ou de brancher chaque appareil dans un dispositif spécial de surveillance. D’autres groupes ont tenté d’utiliser des capteurs sans fil pour récupérer les champs magnétiques et électriques très faibles à proximité d’un fil, mais ces systèmes ont besoin d’un processus complexe d’alignement puisque les champs dans certains endroits peuvent s’annuler mutuellement.
L’équipe du MIT a résolu le problème en utilisant un réseau de cinq capteurs, chacun légèrement décalé par rapport aux autres, et un système d’étalonnage qui permet de suivre les données et chiffres de chaque capteur sur lequel il est positionné pour donner le signal le plus fort.
Interpréter le flux de données
L’astuce suivant était de trouver comment analyser les quantités de données circulant dans des capteurs à grande vitesse, afin de démêler quels bits correspondent à du courant et de la tension, et comment cette information pourrait être utilisée pour identifier les «signatures» d’équipements électroménagers spécifiques. Ceci est possible parce que chaque moteur ou appareil a des caractéristiques distinctives comme la vitesse et le niveau de tension qui varie ou fait un pic, au moment où le dispositif se met en marche, ou quand il fonctionne.
Après de nombreux essais en laboratoire, dans les maisons, une base militaire de Fort Devens à l’extérieur de Boston, et à bord du navire de la Garde côtière américaine Spencer, l’équipe a été en mesure de développer un catalogue de ces signatures, pour identifier chaque type de charge électrique.
Et enfin, étant donné la quantité prodigieuse de données brutes générées par le système, l’équipe a dû comprendre comment extraire l’information utile et l’afficher de manière à ce que les gens puissent facilement prendre des décisions en matière d’investissements énergétiques. Ils ont développé une interface qui permet aux utilisateurs de « zoomer » sur des segments de temps spécifiques, révélant suffisamment de données pour dire quand un réfrigérateur fonctionne ou pas, ou entre dans son cycle de dégivrage, ou combien de fois un chauffe-eau est mis sous tension et hors tension pendant la journée.
« Un groupe de grands acteurs sont entrés puis sortis de ce domaine», précise Steven Leeb, y compris des géants comme Google et Microsoft. Mais maintenant, dit-il, l’équipe du MIT a résolu les principaux problèmes et arrive avec un système pratique et très puissant. L’une des principales idées qu’ils avaient était que le maintien de la plupart des données à l’intérieur de la maison et l’envoi que de petits sous-ensembles à l’extérieur dans le Cloud pour le traitement, résolvait deux problèmes à la fois: Il élimine les problèmes de confidentialité liées à l’utilisation d’un tel système, et élimine aussi les énormes coûts de bande passante et de transmission de données qui seraient nécessaires si les données brutes étaient envoyées vers une installation centrale.
Une fois que le système sera développé en un produit commercial, il devrait coûter environ 25 à 30 dollars par maison. «Nous essayons de réduire les obstacles à l’installation», explique le co-auteur John Donnal, et ce capteur sans contact est assez simple pour que la plupart des utilisateurs à domicile l’installent eux-mêmes.
http://news.mit.edu/2016/wasting-power-home-app-0801
