Capteur SmartGateways / Siconia pour routeur photovoltaïque

Routeur Multi Source

Solution Triphasée adaptée à la Belgique

Routeur Multi Source
SmartPhone ou PC

Un routeur Photovoltaïque a besoin de connaître avec précision la puissance échangée avec le réseau public en entrée de maison. Nous avons deux situations :

  • de la consommation avec de la puissance ou énergie soutirée
  • de la surproduction avec de la puissance ou énergie injectée

Pour mesurer le niveau de puissance et connaître son sens de transfert, il faut connaître à tout instant la tension électrique et le courant électrique derrière le disjoncteur principal.

La passerelle SmartGateways connectée au compteur électrique Siconia permet de collecter la mesure de la puissance et le sens de transfert. On peut en extraire les données en temps réel, plusieurs fois par seconde, par Wifi.

Merci à Nicolas et Thomas de m’avoir ouvert un accès distant sur le SmartGateways afin de développer et tester cette solution depuis chez moi.

Modularité

La description générale du routeur avec toutes les entrées de mesure possible est donnée ici : https://f1atb.fr/fr/realisation-dun-routeur-photovoltaique-multi-sources-multi-modes-et-modulaire/

Dans une configuration d’un système connecté SmartGateways il se décompose en trois fonctions :

  • la mesure de puissance fournie par le « SmartGateways « 
  • le traitement à l’aide d’un microcontrôleur ESP32,
  • les actionneurs avec un triac ou des relais pour alimenter différentes charges. Avec en option de contrôle, un capteur de température.

Mesure de puissance

La mesure de puissance s’effectue par une mesure de tension et une mesure de courant à l’entrée de la maison. Les données sont collectées toutes les 400ms environ pour la voie qui mesure la puissance en entrée de maison via le Wifi à l’adresse :
http://<IP_du SmartGateways>/smartmeter/api/read

Le SmartGateways renvoi un message au format Json.

Traitement

Pour effectuer les mesures et les traitements, L’ESP32 est un microcontrôleur adapté à notre besoin. Il comprend :

  • des entrées analogiques pour mesurer des tensions,
  • des entrées/sorties numériques pour actionner un relais ou un triac si besoin,
  • des liaisons séries
  • une bonne capacité de calcul
  • une liaison WIFI pour faire du reporting à distance sur une page web ou un système de domotique.
ESP32 – Wroom – Development Board

Actionneurs

Gradateur – Triac

Pour ajuster le courant à injecter vers le chauffe-eau ou un chauffage, on utilise un gradateur de chez RobotDyn composé d’un Triac et d’un système de détection du passage à zéro de la tension. Il existe en 16A ou 24A et est disponible chez Aliexpress.
Attention, le refroidisseur d’origine du Triac est largement sous-dimensionné sachant qu’il devra fonctionner pendant plusieurs heures. Remplacez-le par un plus grand en dessoudant et déplaçant le Triac. Pensez à raccorder le refroidisseur au fil de terre pour la sécurité.

Pour en savoir plus : https://f1atb.fr/triac-gradateur-pour-routeur-photovoltaique/

Relais

Ce projet permet l’ajout de relais sur les GPIOs libres de votre choix pour commander un ou plusieurs dispositifs suivant l’état de consommation ou injection de puissance au niveau de la maison.

Vous pouvez connecter un relais solide (SSR). Il en existe de nombreux de 10, 25 ou 40A. Ils doivent être commandables en 3.3V.

Depuis la version 8 du routeur, on peut les utiliser pour doser finement la puissance transmise comme avec un Triac. Voir ici : https://f1atb.fr/fr/routeur-photovoltaique-modes-de-regulation/

Schéma global SmartGateways

Le schéma ci-dessous décrit le câblage électrique du routeur en version entrée « SmartGateways » similaire aux versions Enphase, Shelly Em ou ESP extérieur. C’est une solution très intéressante par sa simplicité de réalisation. Quelques modules à interconnecter avec des fils d’électricien et des fils Dupont femelles.

Les LEDs + résistances visibles sur d’autres schémas sont remplacés par des modules LEDs précâblés. Ainsi, on évite les soudures.

Pour cette installation en triphasé sans neutre , on peut piloter 3 relais avec le même signal. On a une régulation asynchrone en mode Multi-Sinus ou Train de Sinus.

Schéma routeur avec 3 relais pour une installation triphasée sans neutre avec la passerelle SmartGateways.

Page données brutes

Cette page regroupe des données brutes de mesures collectées auprès SmartGateways comme les tensions, puissances etc..

Un tableau, fourni des informations sur l’ESP32, pour suivre son fonctionnement. En particulier, on surveille le niveau du WIFI afin qu’il ne passe pas en dessous des -80 dBm.

Page paramètres

Une page est dédiée au paramétrage du système.

En premier, définir le capteur de mesure : SmartGateways

Donnez ensuite l’adresse IP de votre SmartGateways sur le réseau local. Exemple : 192.168.0.208

Il est possible de personnaliser le routeur et les données en attribuant un nom.

Montage

Le système en configuration « SmartGateways » est simple à monter. Avec les différents modules utilisés, il n’y a pas de soudure ou presque.
Les composants sont principalement achetés sur Aliexpress en chine. La merveille d’ESP32 est de design chinois. Cela fonctionne très bien, vérifiez simplement que le mode d’expédition proposé vous assure une livraison dans les 10 à 30 jours à venir. Parfois en payant 1 euro de plus, on arrive à accélérer l’envoi.

Des exemples de montage sont visibles ici : https://f1atb.fr/exemples-montage-routeur-photovoltaique-f1atb/

Longue distance

Pour ceux qui ont une grande maison avec le routeur loin du WIFI, l’utilisation d’un ESP32 avec une antenne déportée permet de doubler la portée du WIFI. On peut typiquement faire du 50m, là où votre smartphone ne captera plus le Wifi.

On l’achète chez Aliexpress (module ESP32 Wroom 32U) :

La sortie antenne sur connecteur SMA permet d’y rajouter une rallonge coaxiale pour placer l’antenne dans un endroit dégagé.

Liste des courses

Ci-dessous la visualisation des modules à acheter, principalement chez Aliexpress. Il faut y rajouter une boite en plastique d’électricien ou autre pour les loger.

C’est un montage simple ne nécessitant pas de compétence en montage d’électronique. Juste un peu de câblages et de mécanique pour fixer les éléments

SmartGateways.nl

Code Source

Le code source du logiciel à implanter dans l’ESP32 est disponible ici : https://f1atb.fr/routeur-photovoltaique-simple-a-realiser/#source

Sécurité

En travaillant sur ce projet en 230V, vous acceptez d’assumer la responsabilité de votre propre sécurité et de prendre toutes les précautions nécessaires pour éviter les accidents électriques.

Responsabilité

Articles sur le photovoltaïque

F1ATB André

Radio Amateur - Domotique - Photovoltaïque

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2 réponses

  1. Olivier dit :

    Bonjour André, merci de partager vos réalisations qui s’améliorent sans cesse.

    Pour celle ci, on espère qu’il existera un jour une version qui sera compatible avec les compteurs français…

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