PRÉFACE
L'électricité a parcouru un long chemin depuis sa découverte jusqu'à son utilisation généralisée sous les appellations d'« électricité » et d'« énergie électrique ». L'un des exemples les plus marquants est la controverse entre courant alternatif (CA) et courant continu (CC). Les protagonistes sont deux génies contemporains : Edison et Tesla. Or, il est intéressant de constater que, du point de vue des générations actuelles, ce débat n'est ni définitivement clos ni définitivement tranché.

Bien que la plupart des sources d'énergie et des systèmes de transport électrique fonctionnent actuellement en courant alternatif, le courant continu est omniprésent dans de nombreux appareils électriques et équipements terminaux. En particulier, la solution d'alimentation CC pour toute la maison, plébiscitée ces dernières années, combine les technologies de l'Internet des objets (IoT) et l'intelligence artificielle pour garantir une maison connectée. Suivez le réseau Charging Head Network ci-dessous pour en savoir plus sur le courant continu pour toute la maison.

INTRODUCTION AU CONTEXTE

Le courant continu (CC) domestique désigne un système électrique utilisant le courant continu dans les habitations et les bâtiments. Le concept de « CC pour toute la maison » a été proposé face aux limites de plus en plus évidentes des systèmes à courant alternatif (CA) traditionnels et à l'importance croissante accordée aux enjeux environnementaux et à la réduction des émissions de carbone.

SYSTÈME DE CLIMATISATION TRADITIONNEL

Actuellement, le système de distribution d'énergie le plus répandu au monde est le système à courant alternatif. Ce système fonctionne grâce aux variations de courant induites par l'interaction des champs électriques et magnétiques. Voici les principales étapes de son fonctionnement :

GénérateurLe point de départ d'un réseau électrique est le générateur. Un générateur est un appareil qui convertit l'énergie mécanique en énergie électrique. Son principe de base consiste à générer une force électromotrice induite en coupant des fils conducteurs par un champ magnétique tournant. Dans les réseaux électriques à courant alternatif, on utilise généralement des générateurs synchrones, dont les rotors sont entraînés par une source d'énergie mécanique (eau, gaz, vapeur, etc.) pour générer un champ magnétique tournant.

Génération de courant alternatifLe champ magnétique tournant du générateur induit des variations de la force électromotrice dans les conducteurs électriques, générant ainsi un courant alternatif. La fréquence de ce courant est généralement de 50 ou 60 Hz, selon les normes des réseaux électriques en vigueur dans les différentes régions.

Transformateur élévateur : Le courant alternatif traverse des transformateurs dans les lignes de transport d'électricité. Un transformateur est un appareil qui utilise le principe de l'induction électromagnétique pour modifier la tension d'un courant électrique sans en changer la fréquence. Lors du transport d'électricité, le courant alternatif haute tension est plus facile à acheminer sur de longues distances car il réduit les pertes d'énergie dues à la résistance.

Transmission et distributionLe courant alternatif à haute tension est acheminé vers différents lieux par des lignes de transport, puis sa tension est abaissée par des transformateurs afin de répondre aux besoins des différents usages. Ces systèmes de transport et de distribution permettent un transfert et une utilisation efficaces de l'énergie électrique entre différents usages et lieux.

Applications de l'énergie CAChez l'utilisateur final, le courant alternatif est fourni aux habitations, aux entreprises et aux installations industrielles. Dans ces lieux, il alimente divers équipements, tels que l'éclairage, les radiateurs électriques, les moteurs électriques, les appareils électroniques, etc.

De manière générale, les réseaux électriques à courant alternatif (CA) se sont imposés à la fin du siècle dernier grâce à leurs nombreux avantages, tels que la stabilité et la contrôlabilité du courant alternatif et la réduction des pertes de puissance sur les lignes. Cependant, avec les progrès scientifiques et technologiques, le problème de l'équilibrage de l'angle de puissance des réseaux CA est devenu critique. Le développement de ces réseaux a conduit à la création de nombreux dispositifs de puissance, comme les redresseurs (convertissant le courant alternatif en courant continu) et les onduleurs (convertissant le courant continu en courant alternatif). La technologie de commande des convertisseurs a également atteint un stade de développement avancé, et la vitesse de coupure du courant continu est désormais équivalente à celle des disjoncteurs CA.

Cela permet de faire disparaître progressivement de nombreux défauts du système CC, et les bases techniques d'un système CC pour toute la maison sont en place.

ECONCEPT ÉCOLOGIQUE ET À FAIBLES ÉMISSIONS DE CARBONE

Ces dernières années, face à l'émergence des problèmes climatiques mondiaux, notamment l'effet de serre, les questions de protection de l'environnement ont suscité un intérêt croissant. Le chauffage domestique en courant continu, mieux compatible avec les systèmes d'énergies renouvelables, présente des avantages considérables en matière d'économie d'énergie et de réduction des émissions, ce qui explique l'intérêt grandissant qu'il suscite.

De plus, grâce à sa structure de circuit « direct-à-direct », le système à courant continu permet d'économiser de nombreux composants et matériaux, et il est également parfaitement cohérent avec le concept de « faible émission de carbone et de respect de l'environnement ».

CONCEPT D'INTELLIGENCE GLOBALE DE LA MAISON

L'application du courant continu (CC) à l'échelle de la maison repose sur le développement et la promotion d'une domotique intelligente. Autrement dit, l'utilisation des systèmes CC en intérieur est fondamentalement basée sur l'intelligence et constitue un moyen important de renforcer cette « domotique intelligente ».

La maison intelligente désigne la connexion de divers appareils et systèmes domestiques grâce à des technologies avancées et des systèmes intelligents permettant un contrôle centralisé, l'automatisation et la surveillance à distance, améliorant ainsi le confort, la praticité et la sécurité de la vie à domicile, tout en optimisant l'efficacité énergétique.

FONDAMENTAL

La mise en œuvre des systèmes domotiques intelligents repose sur plusieurs aspects clés, notamment les capteurs, les appareils connectés, les communications réseau, les algorithmes et systèmes de contrôle intelligents, les interfaces utilisateur, la sécurité et la protection de la vie privée, ainsi que les mises à jour et la maintenance des logiciels. Ces aspects sont détaillés ci-dessous.

Technologie des capteurs

Un système domotique complet repose sur divers capteurs qui surveillent l'environnement domestique en temps réel. Parmi ces capteurs environnementaux, on trouve des capteurs de température, d'humidité, de luminosité et de qualité de l'air, permettant de mesurer les conditions intérieures. Des détecteurs de mouvement et des capteurs magnétiques pour portes et fenêtres détectent les déplacements et l'état des ouvertures, fournissant ainsi des données essentielles pour la sécurité et l'automatisation. Enfin, des détecteurs de fumée et de gaz permettent de surveiller les incendies et les gaz nocifs, contribuant ainsi à une meilleure sécurité du domicile.

Appareil intelligent

Divers appareils intelligents constituent le cœur du système domotique. Éclairage intelligent, électroménager, serrures connectées et caméras offrent des fonctionnalités contrôlables à distance via Internet. Connectés à un réseau unifié grâce à des technologies de communication sans fil (Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, etc.), ces appareils permettent aux utilisateurs de les contrôler et de les surveiller à distance, où qu'ils soient et à tout moment.

Télécommunication

Les appareils du système domotique sont connectés à Internet pour former un écosystème intelligent. La technologie de communication réseau garantit leur fonctionnement optimal et offre la possibilité d'un contrôle à distance. Grâce aux services cloud, les utilisateurs peuvent accéder à distance à leur système domotique pour surveiller et contrôler l'état des appareils.

algorithmes intelligents et systèmes de contrôle

Grâce à l'intelligence artificielle et aux algorithmes d'apprentissage automatique, le système domotique analyse et traite intelligemment les données collectées par les capteurs. Ces algorithmes permettent au système d'apprendre les habitudes de l'utilisateur, d'ajuster automatiquement le fonctionnement des appareils et d'assurer une prise de décision et un contrôle intelligents. La programmation des tâches et des conditions de déclenchement permet au système d'exécuter automatiquement des actions dans des situations spécifiques et d'améliorer son niveau d'automatisation.

Interface utilisateur

Pour faciliter l'utilisation du système domotique, plusieurs interfaces sont proposées : applications mobiles, tablettes et ordinateurs. Grâce à ces interfaces, les utilisateurs peuvent contrôler et surveiller leurs appareils à distance. De plus, la commande vocale, via un assistant vocal, permet de piloter les appareils connectés par la voix.

AVANTAGES DU SYSTÈME DE CLIMATISATION POUR TOUTE LA MAISON

L'installation de systèmes à courant continu dans les habitations présente de nombreux avantages, que l'on peut résumer en trois points : un rendement élevé de transmission d'énergie, une forte intégration des énergies renouvelables et une grande compatibilité des équipements.

EFFICACITÉ

Tout d'abord, dans les circuits intérieurs, les équipements électriques fonctionnent souvent à basse tension, et le courant continu ne nécessite pas de transformations de tension fréquentes. Réduire le recours aux transformateurs permet de diminuer efficacement les pertes d'énergie.

Deuxièmement, les pertes dans les fils et les conducteurs lors du transport de courant continu sont relativement faibles. Comme les pertes par effet Joule du courant continu sont indépendantes du sens du courant, elles peuvent être maîtrisées et réduites plus efficacement. Ceci permet au courant continu d'afficher un rendement énergétique supérieur dans certains cas particuliers, tels que le transport d'énergie sur de courtes distances et les réseaux d'alimentation locaux.

Enfin, grâce aux progrès technologiques, de nouveaux convertisseurs électroniques et des technologies de modulation ont été introduits afin d'améliorer le rendement énergétique des systèmes à courant continu. Les convertisseurs électroniques performants permettent de réduire les pertes de conversion d'énergie et d'améliorer encore le rendement énergétique global des réseaux électriques à courant continu.

INTÉGRATION DES ÉNERGIES RENOUVELABLES

Dans un système domotique complet, les énergies renouvelables seront également intégrées et converties en électricité. Ceci permet non seulement de respecter l'environnement, mais aussi d'optimiser l'utilisation de la structure et de l'espace de la maison pour garantir l'approvisionnement énergétique. Par ailleurs, les systèmes à courant continu (CC) sont plus faciles à intégrer aux sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie solaire et éolienne.

COMPATIBILITÉ DES APPAREILS

Le système à courant continu (CC) offre une meilleure compatibilité avec les équipements électriques intérieurs. De nombreux appareils, tels que les éclairages LED et les climatiseurs, fonctionnent actuellement avec des variateurs CC. Par conséquent, les systèmes d'alimentation CC permettent une gestion et un contrôle intelligents plus aisés. Grâce aux technologies électroniques avancées, le fonctionnement des équipements CC peut être contrôlé avec une grande précision et une gestion intelligente de l'énergie est possible.

DOMAINES D'APPLICATION

Les nombreux avantages du système à courant continu que nous venons d'évoquer ne se manifestent pleinement que dans certains domaines spécifiques. Ces domaines concernent l'environnement intérieur, et c'est pourquoi le système à courant continu pour toute la maison peut s'avérer particulièrement performant dans les espaces intérieurs d'aujourd'hui.

BÂTIMENT RÉSIDENTIEL

Dans les bâtiments résidentiels, les systèmes d'alimentation en courant continu (CC) pour l'ensemble de la maison peuvent fournir une énergie efficace pour de nombreux équipements électriques. L'éclairage représente un domaine d'application important. Les systèmes d'éclairage LED alimentés en CC permettent de réduire les pertes de conversion d'énergie et d'améliorer l'efficacité énergétique.

De plus, le courant continu peut également être utilisé pour alimenter des appareils électroniques domestiques, tels que des ordinateurs, des chargeurs de téléphones portables, etc. Ces appareils fonctionnent eux-mêmes en courant continu sans étape de conversion d'énergie supplémentaire.

BÂTIMENT COMMERCIAL

Les bureaux et les locaux commerciaux des immeubles de bureaux peuvent également bénéficier de systèmes d'alimentation CC pour l'ensemble du bâtiment. L'alimentation CC des équipements de bureau et des systèmes d'éclairage contribue à améliorer l'efficacité énergétique et à réduire le gaspillage d'énergie.

Certains appareils et équipements commerciaux, notamment ceux nécessitant une alimentation en courant continu, peuvent également fonctionner plus efficacement, améliorant ainsi l'efficacité énergétique globale des bâtiments commerciaux.

APPLICATIONS INDUSTRIELLES

Dans le secteur industriel, les systèmes d'alimentation en courant continu (CC) pour l'ensemble de la maison peuvent être utilisés pour les équipements des chaînes de production et les ateliers électriques. Certains équipements industriels fonctionnent en courant continu. L'utilisation de ce type d'alimentation permet d'améliorer l'efficacité énergétique et de réduire le gaspillage d'énergie, notamment pour les outils électriques et les équipements d'atelier.

SYSTÈMES DE RECHARGE ET DE STOCKAGE D'ÉNERGIE POUR VÉHICULES ÉLECTRIQUES

Dans le domaine des transports, les systèmes d'alimentation en courant continu peuvent être utilisés pour recharger les véhicules électriques et ainsi améliorer l'efficacité de la recharge. De plus, les systèmes d'alimentation en courant continu pour toute la maison peuvent être intégrés aux systèmes de stockage d'énergie par batteries afin de fournir aux ménages des solutions de stockage d'énergie performantes et d'améliorer encore leur efficacité énergétique.

TECHNOLOGIES DE L'INFORMATION ET COMMUNICATIONS

Dans le domaine des technologies de l'information et des communications, les centres de données et les stations de base de communication constituent des cas d'application idéaux pour les systèmes d'alimentation CC à l'échelle du bâtiment. Étant donné que de nombreux équipements et serveurs des centres de données fonctionnent en courant continu, les systèmes d'alimentation CC contribuent à améliorer les performances globales du centre de données. De même, les stations de base et les équipements de communication peuvent également utiliser l'alimentation CC pour améliorer l'efficacité énergétique du système et réduire leur dépendance aux réseaux électriques traditionnels.

COMPOSANTS DU SYSTÈME CC POUR TOUTE LA MAISON

Comment construit-on un système CC pour toute une maison ? En résumé, un système CC pour toute une maison peut être divisé en quatre parties : une source de production d’énergie CC, un système de stockage d’énergie, un système de distribution d’énergie CC et des équipements électriques associés.

DC SOURCE D'ALIMENTATION

Dans un système à courant continu (CC), le point de départ est la source d'alimentation CC. Contrairement aux systèmes à courant alternatif (CA) traditionnels, l'alimentation CC d'une maison ne repose généralement pas entièrement sur un onduleur pour convertir le courant alternatif en courant continu, mais privilégie une source d'énergie renouvelable externe comme source d'énergie principale ou unique.

Par exemple, une couche de panneaux solaires sera installée sur la façade d'un bâtiment. La lumière sera convertie en courant continu par les panneaux, puis stockée dans le système de distribution d'énergie ou directement transmise à l'équipement terminal. Il est également possible d'installer une petite éolienne sur la façade d'un bâtiment ou d'une pièce pour convertir l'énergie produite en courant continu. L'énergie éolienne et l'énergie solaire sont actuellement les sources d'énergie en courant continu les plus courantes. D'autres sources pourraient apparaître à l'avenir, mais toutes nécessitent des convertisseurs pour être converties en courant continu.

DC SYSTÈME DE STOCKAGE D'ÉNERGIE

En règle générale, le courant continu produit par les sources d'alimentation CC n'est pas directement transmis à l'équipement terminal, mais stocké dans le système de stockage d'énergie CC. Lorsque l'équipement a besoin d'électricité, le courant est libéré du système de stockage d'énergie CC pour alimenter l'appareil.

Le système de stockage d'énergie en courant continu fonctionne comme un réservoir qui reçoit l'énergie électrique convertie par la source d'alimentation en courant continu et la fournit en continu aux équipements terminaux. Il convient de noter que, puisque la transmission en courant continu s'effectue entre la source d'alimentation et le système de stockage, elle permet de réduire le nombre d'onduleurs et de nombreux autres composants, ce qui diminue le coût de conception du circuit et améliore la stabilité du système.

Par conséquent, le système de stockage d'énergie CC pour toute la maison est plus proche du module de charge CC des véhicules à énergies nouvelles que le système solaire traditionnel à couplage CC.

Comme illustré ci-dessus, un système solaire traditionnel à couplage CC nécessite l'injection de courant dans le réseau électrique et comporte donc des modules d'onduleurs solaires supplémentaires. En revanche, un système solaire domestique à couplage CC avec alimentation CC intégrée ne requiert ni onduleur, ni transformateur, ni autres dispositifs, et offre un rendement et une production d'énergie élevés.

DC SYSTÈME DE DISTRIBUTION D'ÉNERGIE

Au cœur d'un système d'alimentation CC domestique se trouve le système de distribution CC, qui joue un rôle essentiel dans une maison, un bâtiment ou tout autre établissement. Ce système est chargé de distribuer l'énergie de la source aux différents appareils terminaux, assurant ainsi l'alimentation électrique de toutes les parties de l'habitation.

EFFET

Distribution de l'énergie : Le système de distribution d'énergie CC est responsable de la distribution de l'énergie électrique provenant de sources d'énergie (telles que des panneaux solaires, des systèmes de stockage d'énergie, etc.) vers divers équipements électriques de la maison, notamment l'éclairage, les appareils électroménagers, les équipements électroniques, etc.

Amélioration de l'efficacité énergétique : La distribution d'énergie en courant continu permet de réduire les pertes de conversion et d'améliorer ainsi l'efficacité énergétique de l'ensemble du système. L'intégration d'équipements fonctionnant en courant continu et de sources d'énergie renouvelables permet notamment une utilisation plus efficace de l'énergie électrique.

Prise en charge des appareils CC : L’une des clés d’un système CC pour toute la maison est la prise en charge de l’alimentation des appareils CC, évitant ainsi la perte d’énergie liée à la conversion du CA en CC.

CONSTITUER

Tableau de distribution CC : Le tableau de distribution CC est un dispositif essentiel qui distribue l’énergie produite par les panneaux solaires et les systèmes de stockage d’énergie aux différents circuits et appareils de la maison. Il comprend des composants tels que des disjoncteurs CC et des stabilisateurs de tension afin de garantir une distribution stable et fiable de l’énergie électrique.

Système de contrôle intelligent : Afin d’assurer une gestion et un contrôle intelligents de l’énergie, les systèmes CC domestiques sont généralement équipés de systèmes de contrôle intelligents. Ceux-ci peuvent inclure des fonctionnalités telles que la surveillance de la consommation d’énergie, la commande à distance et la configuration automatisée de scénarios pour améliorer les performances globales du système.

Prises et interrupteurs CC : Pour être compatibles avec les appareils fonctionnant en courant continu, les prises et interrupteurs de votre domicile doivent être équipés de connexions CC. Ces prises et interrupteurs permettent d’utiliser des appareils alimentés en courant continu en toute sécurité et avec un maximum de praticité.

DC ÉQUIPEMENT ÉLECTRIQUE

Il existe tellement d'appareils électriques d'intérieur fonctionnant en courant continu qu'il est impossible de tous les énumérer ici ; on peut seulement les classer approximativement. Avant cela, il est nécessaire de comprendre quels appareils nécessitent une alimentation en courant alternatif et lesquels nécessitent une alimentation en courant continu. De manière générale, les appareils électriques de forte puissance requièrent des tensions plus élevées et sont équipés de moteurs à forte charge. Ces appareils fonctionnent en courant alternatif ; on peut citer par exemple les réfrigérateurs, les climatiseurs anciens, les lave-linge, les hottes aspirantes, etc.

Il existe également des équipements électriques qui ne nécessitent pas de moteurs de forte puissance et dont les circuits intégrés de précision ne peuvent fonctionner qu'à des tensions moyennes et basses, et utilisent une alimentation en courant continu, comme les téléviseurs, les ordinateurs et les magnétophones.

Bien sûr, cette distinction n'est pas exhaustive. De nombreux appareils à forte puissance peuvent désormais être alimentés en courant continu. Par exemple, des climatiseurs à fréquence variable fonctionnant en courant continu sont apparus, utilisant des moteurs à courant continu plus silencieux et plus économes en énergie. En règle générale, le choix entre courant alternatif et courant continu pour un équipement électrique dépend de sa structure interne.

PCAS PRATIQUE DE LA MAISON ENTIÈRE À DC

Voici quelques exemples de systèmes d'alimentation électrique domestique centralisée (DC) à travers le monde. On constate qu'il s'agit essentiellement de solutions à faible émission de carbone et respectueuses de l'environnement, ce qui démontre que le principal moteur de ces systèmes reste la protection de l'environnement et que les systèmes DC intelligents ont encore un long chemin à parcourir.

La maison zéro émission en Suède

Projet de construction de bâtiments à énergie nouvelle dans la zone de démonstration de Zhongguancun

Le projet de bâtiments à énergies nouvelles de Zhongguancun est un projet pilote mené par le gouvernement du district de Chaoyang à Pékin, en Chine, visant à promouvoir les bâtiments écologiques et l'utilisation des énergies renouvelables. Dans le cadre de ce projet, certains bâtiments sont équipés de systèmes d'alimentation en courant continu (CC) pour l'ensemble du bâtiment, associés à des panneaux solaires et à des systèmes de stockage d'énergie. Cette initiative vise à réduire l'impact environnemental du bâtiment et à améliorer son efficacité énergétique grâce à l'intégration des énergies nouvelles et de l'alimentation en courant continu.

Projet résidentiel à énergie durable pour l'Expo 2020 de Dubaï, Émirats arabes unis

Lors de l'exposition universelle de Dubaï en 2020, plusieurs projets ont présenté des maisons à énergie durable utilisant des énergies renouvelables et des systèmes de chauffage et de climatisation centralisés. Ces projets visent à améliorer l'efficacité énergétique grâce à des solutions énergétiques innovantes.

Projet expérimental de micro-réseau CC au Japon

Au Japon, certains projets expérimentaux de micro-réseaux ont commencé à adopter des systèmes d'alimentation en courant continu pour l'ensemble de la maison. Ces systèmes sont alimentés par l'énergie solaire et éolienne, et fournissent du courant continu aux appareils et équipements de la maison.

La Maison du Centre de l'Énergie

Ce projet, fruit d'une collaboration entre l'Université London South Bank et le Laboratoire national de physique du Royaume-Uni, vise à créer une maison à énergie zéro. Cette maison utilise l'énergie électrique en courant continu, combinée à des systèmes photovoltaïques et de stockage d'énergie, pour une consommation énergétique optimale.

RASSOCIATIONS INDUSTRIELLES PERTINENTES

La technologie de la maison connectée vous a déjà été présentée. Elle bénéficie en effet du soutien de plusieurs associations professionnelles. Charging Head Network a recensé les associations pertinentes du secteur. Nous allons ici vous présenter celles qui sont liées à la gestion intégrée des alimentations électriques dans la maison.

CHARGE 

FCA

L'Alliance pour la recharge rapide (FCA), dont le nom chinois est « Association de l'industrie de la recharge rapide aux bornes de Guangdong », a été créée en 2021. La technologie de recharge rapide aux bornes est essentielle au déploiement à grande échelle des technologies de nouvelle génération (notamment la 5G et l'intelligence artificielle). Dans un contexte mondial de neutralité carbone, la recharge rapide aux bornes contribue à réduire les déchets électroniques et le gaspillage d'énergie, favorisant ainsi la protection de l'environnement et le développement durable du secteur. Elle offre une expérience de recharge plus sûre et plus fiable à des centaines de millions de consommateurs.

Afin d'accélérer la normalisation et l'industrialisation de la technologie de recharge rapide pour terminaux, l'Académie des technologies de l'information et des communications, Huawei, OPPO, vivo et Xiaomi ont pris l'initiative de lancer une action conjointe avec tous les acteurs de la chaîne de valeur de la recharge rapide pour terminaux (machines complètes, puces, instruments, chargeurs et accessoires). Les préparatifs débuteront début 2021. La création de cette association permettra de fédérer les acteurs de la chaîne de valeur, de mettre en place un socle industriel pour la conception, la recherche et le développement, la fabrication, les tests et la certification des systèmes de recharge rapide pour terminaux, de stimuler le développement des composants électroniques essentiels, des puces haut de gamme, des matériaux de base clés et d'autres domaines, et de contribuer à la création de pôles industriels innovants de classe mondiale pour les terminaux.

FCA promeut principalement la norme UFCS. UFCS signifie « Spécification universelle de charge rapide » et son nom chinois est « Norme de charge rapide fusionnée ». Il s'agit d'une nouvelle génération de charge rapide intégrée, fruit d'une collaboration entre l'Académie des technologies de l'information et des communications, Huawei, OPPO, vivo, Xiaomi et de nombreux fabricants de terminaux et de puces, ainsi que des partenaires industriels tels que Silicon Power, Rockchip, Lihui Technology et Angbao Electronics. L'objectif de cette norme est d'établir des standards de charge rapide intégrés pour les terminaux mobiles, de résoudre les problèmes d'incompatibilité liés à la charge rapide et de créer un environnement de charge rapide, sûr et compatible pour les utilisateurs finaux.

L'UFCS a récemment tenu sa deuxième conférence de tests, au cours de laquelle les tests préliminaires de conformité des entreprises membres et de compatibilité des fabricants de terminaux ont été finalisés. Grâce à ces tests et aux échanges de synthèse, nous avons conjugué théorie et pratique afin de résoudre les problèmes d'incompatibilité liés à la recharge rapide, de promouvoir le développement harmonieux de la recharge rapide aux bornes et de collaborer avec de nombreux fournisseurs et prestataires de services de qualité tout au long de la chaîne de valeur pour faire progresser les normes technologiques de recharge rapide. L'UFCS poursuit ainsi son industrialisation.

USB-IF

En 1994, l'organisation internationale de normalisation, initiée par Intel et Microsoft et connue sous le nom d'USB-IF (USB Implementers Forum), est une association à but non lucratif fondée par un groupe d'entreprises ayant développé la spécification du bus USB (Universal Serial Bus). L'USB-IF a été créée pour fournir un organisme de soutien et une plateforme d'échange pour le développement et l'adoption de la technologie USB. Elle encourage le développement de périphériques USB compatibles de haute qualité et promeut les avantages de l'USB ainsi que la qualité des produits conformes aux normes.ng.

La technologie lancée par l'USB-IF (USB) compte actuellement plusieurs versions de spécifications techniques. La plus récente est l'USB 4.0. Le débit maximal de cette norme a été porté à 80 Gbit/s. Elle adopte une nouvelle architecture de données, la norme de charge rapide USB PD, et les normes relatives à l'interface USB Type-C et aux câbles seront également mises à jour.

WPC

Le nom complet du WPC est Wireless Power Consortium (Consortium pour l'énergie sans fil), et son nom chinois est « Wireless Power Consortium ». Fondé le 17 décembre 2008, il est le premier organisme de normalisation au monde dédié à la promotion de la technologie de recharge sans fil. En mai 2023, le WPC comptait 315 membres. Ces membres coopèrent autour d'un objectif commun : assurer la compatibilité totale de tous les chargeurs et sources d'énergie sans fil à travers le monde. À cette fin, ils ont élaboré de nombreuses spécifications pour la technologie de recharge rapide sans fil.

Avec l'évolution constante de la technologie de recharge sans fil, son champ d'application s'est étendu des appareils portables grand public à de nombreux nouveaux domaines, tels que les ordinateurs portables, les tablettes, les drones, les robots, l'Internet des véhicules et les cuisines intelligentes sans fil. Le WPC a développé et maintient une série de normes pour diverses applications de recharge sans fil, notamment :

Norme Qi pour les smartphones et autres appareils mobiles portables.

La norme Ki pour appareils de cuisine sans fil supporte une puissance de charge jusqu'à 2200 W.

La norme relative aux véhicules électriques légers (LEV) permet de recharger sans fil plus rapidement, plus sûrement, plus intelligemment et plus facilement les véhicules électriques légers tels que les vélos et les scooters électriques, à domicile comme en déplacement.

Norme de recharge sans fil industrielle pour une transmission d'énergie sans fil sûre et pratique permettant de recharger les robots, les AGV, les drones et autres machines d'automatisation industrielle.

On compte aujourd'hui plus de 9 000 produits de recharge sans fil certifiés Qi sur le marché. Le WPC vérifie la sécurité, l'interopérabilité et l'adéquation des produits grâce à son réseau de laboratoires d'essais indépendants et agréés à travers le monde.

COMMUNICATION

CSA

La Connectivity Standards Alliance (CSA) est une organisation qui développe, certifie et promeut les normes Matter pour la maison connectée. Elle succède à la Zigbee Alliance, fondée en 2002. En octobre 2022, l'alliance comptera plus de 200 entreprises membres.

La CSA fournit des normes, des outils et des certifications aux innovateurs de l'IoT afin de rendre l'Internet des objets plus accessible, sécurisé et utilisable¹. L'organisation se consacre à la définition et à la sensibilisation du secteur, ainsi qu'au développement global des meilleures pratiques de sécurité pour le cloud computing et les technologies numériques de nouvelle génération. CSA-IoT rassemble les plus grandes entreprises mondiales pour créer et promouvoir des normes ouvertes communes telles que Matter, Zigbee, IP, etc., ainsi que des normes dans des domaines comme la sécurité des produits, la confidentialité des données, le contrôle d'accès intelligent et bien plus encore.

Zigbee est une norme de connexion IoT lancée par la CSA Alliance. Il s'agit d'un protocole de communication sans fil conçu pour les réseaux de capteurs sans fil (WSN) et les applications de l'Internet des objets (IoT). Conforme à la norme IEEE 802.15.4, il fonctionne dans la bande de fréquence 2,4 GHz et se caractérise par une faible consommation d'énergie, une faible complexité et une portée réduite. Promu par la CSA Alliance, ce protocole est largement utilisé dans les maisons connectées, l'automatisation industrielle, la santé et d'autres domaines.

L'un des objectifs de conception de Zigbee est d'assurer une communication fiable entre un grand nombre d'appareils tout en maintenant une faible consommation d'énergie. Il convient aux appareils fonctionnant sur batterie et nécessitant une longue autonomie, tels que les nœuds de capteurs. Le protocole propose différentes topologies, notamment en étoile, maillée et arborescente, ce qui le rend adaptable aux réseaux de tailles et de besoins variés.

Les appareils Zigbee peuvent former automatiquement des réseaux auto-organisés, sont flexibles et adaptables, et s'ajustent dynamiquement aux changements de topologie du réseau, comme l'ajout ou la suppression d'appareils. Cela facilite le déploiement et la maintenance de Zigbee dans les applications pratiques. En tant que protocole de communication sans fil ouvert, Zigbee offre une solution fiable pour connecter et contrôler divers objets connectés.

Bluetooth SIG

En 1996, Ericsson, Nokia, Toshiba, IBM et Intel ont décidé de créer une association industrielle : la « Bluetooth Technology Alliance », plus connue sous le nom de « Bluetooth SIG ». Ensemble, ils ont développé une technologie de connexion sans fil à courte portée. L’équipe de développement espérait que cette technologie de communication sans fil permettrait de coordonner et d’unifier les efforts dans différents secteurs industriels, à l’instar du Bluetooth King. C’est pourquoi cette technologie a été baptisée Bluetooth.

Le Bluetooth (technologie Bluetooth) est une norme de communication sans fil à courte portée et à faible consommation, adaptée à diverses connexions d'appareils et à la transmission de données, avec un appariement simple, une connexion multipoint et des fonctions de sécurité de base.

La technologie Bluetooth permet d'établir des connexions sans fil pour les appareils de la maison et constitue un élément important de la technologie de communication sans fil.

ASSOCIATION SPARKLINK

L'association SparkLink a été officiellement créée le 22 septembre 2020. Cette alliance industrielle, résolument tournée vers la mondialisation, a pour objectif de promouvoir l'innovation et l'écosystème industriel de la technologie de communication sans fil à courte portée de nouvelle génération SparkLink, et de développer rapidement de nouvelles applications pour des scénarios tels que les véhicules intelligents, les maisons connectées, les terminaux intelligents et l'industrie 4.0, répondant ainsi aux exigences de performance les plus élevées. L'association compte actuellement plus de 140 membres.

La technologie de communication sans fil à courte portée promue par l'association Sparklink est appelée SparkLink (son nom chinois est « Éclair d'étoile »). Ses caractéristiques techniques sont une latence ultra-faible et une fiabilité ultra-élevée. Grâce à une structure de trame ultra-courte, au codec Polar et au mécanisme de retransmission HARQ, SparkLink atteint une latence de 20,833 microsecondes et une fiabilité de 99,999 %.

WI-FI ALLIANCE

La Wi-Fi Alliance est une organisation internationale regroupant plusieurs entreprises technologiques qui s'engage à promouvoir le développement, l'innovation et la normalisation des technologies de réseaux sans fil. Fondée en 1999, elle a pour principal objectif de garantir la compatibilité des appareils Wi-Fi de différents fabricants, favorisant ainsi la popularisation et l'utilisation des réseaux sans fil.

La technologie Wi-Fi (Wireless Fidelity) est une technologie principalement promue par la Wi-Fi Alliance. En tant que technologie de réseau local sans fil (WLAN), elle est utilisée pour la transmission de données et la communication entre appareils électroniques par le biais de signaux sans fil. Elle permet à des appareils (tels que des ordinateurs, des smartphones, des tablettes, des objets connectés, etc.) d'échanger des données à portée limitée sans nécessiter de connexion physique.

La technologie Wi-Fi utilise les ondes radio pour établir des connexions entre les appareils. Sans fil, elle élimine le besoin de connexions physiques, permettant aux appareils de se déplacer librement dans un rayon donné tout en maintenant la connectivité réseau. Le Wi-Fi utilise différentes bandes de fréquences pour transmettre les données. Les bandes les plus couramment utilisées sont celles de 2,4 GHz et 5 GHz. Ces bandes sont divisées en plusieurs canaux permettant la communication entre les appareils.

La vitesse du Wi-Fi dépend de la norme et de la bande de fréquence. Grâce au développement continu de cette technologie, la vitesse du Wi-Fi a progressivement augmenté, passant de quelques centaines de kilobits par seconde (Kbps) à plusieurs gigabits par seconde (Gbps) aujourd'hui. Les différentes normes Wi-Fi (telles que 802.11n, 802.11ac, 802.11ax, etc.) prennent en charge des débits de transmission maximaux différents. De plus, les transmissions de données sont protégées par chiffrement et protocoles de sécurité. Parmi eux, WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2) et WPA3 sont des normes de chiffrement courantes utilisées pour protéger les réseaux Wi-Fi contre les accès non autorisés et le vol de données.

SNORMALISATION ET CODES DE CONSTRUCTION

Un obstacle majeur au développement des systèmes électriques domestiques en courant continu réside dans l'absence de normes et de codes du bâtiment harmonisés à l'échelle mondiale. Les systèmes électriques traditionnels des bâtiments fonctionnent généralement en courant alternatif ; par conséquent, les systèmes domestiques en courant continu nécessitent de nouvelles normes en matière de conception, d'installation et d'exploitation.

L'absence de normalisation peut engendrer des incompatibilités entre les différents systèmes, complexifier le choix et le remplacement des équipements, et freiner le développement et la popularisation du marché. Le manque d'adaptabilité aux normes de construction constitue également un défi, le secteur du bâtiment étant souvent basé sur des conceptions traditionnelles en courant alternatif. Par conséquent, l'installation d'un système domestique complet en courant continu pourrait nécessiter des ajustements et une redéfinition des normes de construction, ce qui prendra du temps et exigera des efforts concertés.

ECOÛTS ÉCONOMIQUES ET CHANGEMENT TECHNOLOGIQUE

Le déploiement d'un système électrique domestique en courant continu peut engendrer des coûts initiaux plus élevés, notamment liés à des équipements plus sophistiqués, des systèmes de stockage d'énergie par batteries et des appareils compatibles avec le courant continu. Ces coûts supplémentaires expliquent en partie la réticence de nombreux consommateurs et promoteurs immobiliers à adopter ce type de système.

De plus, les équipements et infrastructures traditionnels en courant alternatif sont tellement répandus et bien établis que le passage à un système en courant continu pour toute la maison nécessite une conversion technologique majeure. Celle-ci implique une refonte du réseau électrique, le remplacement des équipements et la formation du personnel. Ce changement pourrait engendrer des coûts d'investissement et de main-d'œuvre supplémentaires pour les bâtiments et infrastructures existants, limitant ainsi le rythme de déploiement des systèmes en courant continu pour toute la maison.

DCOMPATIBILITÉ DES APPAREILS ET ACCÈS AU MARCHÉ

Les systèmes domotiques en courant continu doivent être compatibles avec un plus grand nombre d'appareils disponibles sur le marché afin de garantir le bon fonctionnement des différents équipements, éclairages et autres dispositifs domestiques. Actuellement, de nombreux appareils fonctionnent encore en courant alternatif, et la promotion des systèmes domotiques en courant continu nécessite une collaboration entre les fabricants et les fournisseurs pour favoriser l'arrivée sur le marché d'un plus grand nombre d'appareils compatibles avec le courant continu.

Il est également nécessaire de collaborer avec les fournisseurs d'énergie et les réseaux électriques afin de garantir une intégration efficace des énergies renouvelables et leur interconnexion aux réseaux traditionnels. Les problèmes de compatibilité des équipements et d'accès au marché pourraient freiner la généralisation des systèmes de chauffage et de climatisation domestiques en courant continu, ce qui exige un consensus et une coopération accrus au sein de la filière.

SMARCHAND ET DURABLE

L'une des orientations futures du développement des systèmes CC domestiques consiste à privilégier l'intelligence et la durabilité. Grâce à l'intégration de systèmes de contrôle intelligents, ces systèmes peuvent surveiller et gérer plus précisément la consommation d'énergie, permettant ainsi des stratégies de gestion énergétique personnalisées. Le système peut donc s'adapter dynamiquement à la demande du foyer, aux prix de l'électricité et à la disponibilité des énergies renouvelables afin d'optimiser l'efficacité énergétique et de réduire les coûts.

Dans le même temps, le développement durable des systèmes d'alimentation CC pour toute la maison passe par l'intégration de sources d'énergie renouvelables plus diversifiées, telles que l'énergie solaire et éolienne, ainsi que par des technologies de stockage d'énergie plus performantes. Ceci contribuera à la mise en place d'un système d'alimentation domestique plus écologique, plus intelligent et plus durable, et favorisera le développement futur des systèmes d'alimentation CC pour toute la maison.

SNORMALISATION ET COOPÉRATION INDUSTRIELLE

Afin de favoriser une plus large diffusion des systèmes CC domestiques, une autre piste de développement consiste à renforcer la normalisation et la coopération industrielle. L'établissement de normes et de spécifications harmonisées à l'échelle mondiale permettrait de réduire les coûts de conception et de mise en œuvre des systèmes, d'améliorer la compatibilité des équipements et, par conséquent, de stimuler l'expansion du marché.

Par ailleurs, la coopération industrielle est un facteur clé du développement des systèmes CC résidentiels. Tous les acteurs, des constructeurs aux fournisseurs d'énergie, en passant par les ingénieurs électriciens et les fabricants d'équipements, doivent collaborer pour former un écosystème industriel complet. Ceci permet d'assurer la compatibilité des appareils, d'améliorer la stabilité du système et de stimuler l'innovation technologique. Grâce à la normalisation et à la coopération industrielle, les systèmes CC résidentiels devraient s'intégrer plus facilement aux bâtiments et aux réseaux électriques existants et trouver des applications plus nombreuses.

SRÉSUMÉ

Le courant continu (CC) pour toute la maison est un système de distribution électrique émergent qui, contrairement aux systèmes à courant alternatif (CA) traditionnels, alimente l'ensemble du bâtiment en courant continu, couvrant tous les équipements, de l'éclairage aux appareils électroniques. Les systèmes CC pour toute la maison offrent des avantages uniques par rapport aux systèmes traditionnels en termes d'efficacité énergétique, d'intégration des énergies renouvelables et de compatibilité des équipements. Premièrement, en réduisant les étapes de conversion d'énergie, les systèmes CC pour toute la maison améliorent l'efficacité énergétique et réduisent le gaspillage. Deuxièmement, le courant continu s'intègre plus facilement aux équipements d'énergies renouvelables tels que les panneaux solaires, offrant ainsi une solution énergétique plus durable pour les bâtiments. De plus, pour de nombreux appareils fonctionnant en courant continu, l'adoption d'un système CC pour toute la maison permet de réduire les pertes de conversion d'énergie et d'améliorer les performances et la durée de vie des équipements.

Les applications des systèmes domotiques à courant continu (CC) couvrent de nombreux domaines, notamment les bâtiments résidentiels et commerciaux, les applications industrielles, les systèmes d'énergies renouvelables et les transports électriques. Dans les bâtiments résidentiels, ces systèmes permettent d'alimenter efficacement l'éclairage et les appareils électroménagers, améliorant ainsi l'efficacité énergétique des habitations. Dans les bâtiments commerciaux, l'alimentation CC des équipements de bureau et des systèmes d'éclairage contribue à réduire la consommation d'énergie. Dans le secteur industriel, les systèmes domotiques à CC améliorent l'efficacité énergétique des équipements des chaînes de production. Parmi les systèmes d'énergies renouvelables, ils s'intègrent plus facilement aux équipements tels que les installations solaires et éoliennes. Dans le domaine des transports électriques, les systèmes de distribution d'énergie CC peuvent être utilisés pour recharger les véhicules électriques et optimiser ainsi leur recharge. L'expansion continue de ces applications indique que les systèmes domotiques à CC deviendront une solution viable et performante pour les installations électriques et de bâtiments.

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