La crise énergétique de l'Afrique du Sud a de nombreuses dimensions, du politique et économique au technique et à l'environnement. Récemment, la compagnie d'électricité du pays, Eskom, n'a produit qu'environ 60 % de sa capacité et a dû restreindre son utilisation pour éviter une panne régionale.

Le nouveau directeur général d'Eskom a affirmé l'importance de la gestion de la demande pour gérer la crise. Mais son approche consistant simplement à « subventionner les ampoules écoénergétiques » ne suffira pas. Le pays a besoin d'interventions drastiques et les éléments de la quatrième révolution industrielle sont disponibles pour rendre cela possible. Ce sont :la connectivité sans fil, l'internet des objets, analyse de données volumineuses, apprentissage automatique, intelligence artificielle et contrôle centralisé intelligent.

L'un des plus gros consommateurs d'énergie en Afrique du Sud est le chauffe-eau électrique, ou "geyser". Les 5,4 millions de chauffe-eau électriques installés dans les foyers et les bâtiments publics sud-africains consomment environ 40 GWh d'énergie par jour, drainant plus de 4 GW, 12% de la capacité opérationnelle du réseau électrique aux heures de pointe.

Ce qui a tendance à être négligé, c'est que ces chauffe-eau sont parfaits pour stocker l'énergie thermique. Ils absorbent l'énergie électrique lors du chauffage de l'eau, et évacuer l'énergie thermique plus tard lorsque l'eau chaude est utilisée, avec peu de perte entre les deux. Cela les rend bien adaptés pour aplanir les pics de demande matin et soir du réseau. Les allumer de manière centralisée pendant les heures creuses permettrait de répartir la demande d'électricité de manière plus uniforme tout au long de la journée.

Les avantages de la planification des appareils de chauffage ne s'arrêtent pas là cependant. Nos recherches ont montré que l'énergie qu'ils engloutissent, et les émissions qui en résultent, peut également être considérablement réduit en appliquant une planification optimale. Consultez également notre calculateur en ligne utile.

Deux questions épineuses rivalisent avec la demande et la gestion de l'énergie dans le chauffage de l'eau. L'un est la satisfaction du client. Le chauffe-eau le plus écoénergétique et le plus adapté à la demande est celui qui n'est jamais allumé, mais qui veut une douche froide ?

L'autre est la sécurité des clients. Un chauffe-eau fonctionnant à basse température peut favoriser la croissance de bactéries nocives. Nous avons détecté potentiellement mortel Legionella bactéries dans les chauffe-eau et les tuyaux en aval, et même dans les appareils de chauffage réglés à des températures élevées.

Ce qui doit être fait

L'arrêt en masse des chauffe-eau, appelé "contrôle d'entraînement, " est utilisé pour faire de la gestion de la demande depuis des décennies. Mais cette approche unidirectionnelle n'est pas suffisante pour assurer des économies d'énergie, et pourrait conduire à des utilisateurs mécontents.

Le problème peut être surmonté en utilisant les outils de la quatrième révolution industrielle. Ils peuvent réduire la quantité d'énergie que les clients utilisent pour chauffer l'eau, et donc la charge globale sur le réseau, sans sacrifier la satisfaction des utilisateurs ou encourager la maladie. Nous l'avons démontré dans notre article récemment publié sur le confort, pic de charge et d'énergie.

Un réseau de chauffe-eau intelligents est nécessaire pour tirer pleinement parti de la programmation des chauffe-eau. Ceux-ci mesurent et rendent compte de la consommation d'eau et d'énergie, contrôler à distance le programme de chauffage et la température de chaque chauffe-eau et peut apprendre les modèles de comportement de l'utilisateur.

Les chauffe-eau individuels pourraient être allumés et éteints de manière centralisée à des moments qui répartiraient la demande d'électricité de manière plus uniforme tout au long de la journée tout en garantissant des économies d'énergie optimales pour tous. Nous avons développé et utilisé un tel réseau dans nos recherches et démontré l'efficacité d'une telle solution.

En introduisant un contrôle optimal individualisé de la programmation de la température, nous avons montré que des économies d'énergie allant de 8% à 18% sont réalistes. Ceci sans tenir compte des économies supplémentaires qui en résulteront, car l'utilisation non intentionnelle d'eau chaude se fera à des températures plus basses.

Il exclut également les économies réalisées grâce aux informations à haute résolution des compteurs intelligents conduisant à un changement de comportement. En tenant compte de ces extras, nous avons observé des économies d'énergie de 29%, bien que dans un petit échantillon.

L'effet d'entraînement

Cette technologie a le potentiel de freiner l'habitude coûteuse du diesel de l'Afrique du Sud, réduire l'empreinte CO₂ du pays et réduire le seuil de déclenchement des pannes progressives d'au moins 2 GW.

Aussi, avec l'introduction accrue et la dépendance à l'égard de l'énergie solaire et éolienne imprévisible, un réseau de chauffe-eau intelligents à tolérance de retard pourrait aider à stabiliser le réseau.

Les assureurs sont susceptibles de jouer les intermédiaires entre l'usager et le service public, puisque les chauffe-eau intelligents limitent les dommages résultant de pannes mécaniques. Avec des milliers de radiateurs sous leur contrôle, ils pourraient alors vendre la gestion de la demande à grande échelle en tant que service au service public en difficulté, tout en offrant un service à valeur ajoutée aux clients. Quoi de plus, la modernisation des chauffe-eau existants créera des emplois pour les installateurs et stimulera la fabrication locale. Compte tenu de l'impact multidimensionnel des coupures de courant, tous les nouveaux chauffe-eau doivent être intelligents dès le départ.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.