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Comprendre notre consommation d’électricité pour mieux la réduire - Par : Ghyslain Gagnon,

Comprendre notre consommation d’électricité pour mieux la réduire


Ghyslain Gagnon a remporté le Prix de l’invention la plus prometteuse lors du Gala Reconnaisse de l’ÉTS en 2013.

Ghyslain Gagnon
Ghyslain Gagnon Profil de l'auteur(e)
Ghyslain Gagnon est professeur au Département de génie électrique de l’ÉTS. Ses recherches portent sur le traitement de signal, l'apprentissage machine et la microélectronique.
Programme : Génie électrique 

Pousse sur circuit électronique

L’image d’en-tête a été achetée sur Istock.com et est protégée par des droits d’auteur.

Un manque d’outils performants

La consommation d’énergie dans les bâtiments est un facteur important dans la lutte aux changements climatiques. En effet, jusqu’à 32 % de la consommation d’énergie mondiale est liée aux bâtiments. Puisque les systèmes en jeux sont complexes, il est essentiel de recueillir des données précises et en temps réel sur la consommation d’énergie propre à chaque appareil dans les bâtiments. Ces données permettront de mieux comprendre les interactions entre les éléments de la structure d’un bâtiment, la météo, l’efficacité énergétique des différents appareils et les habitudes de vie des habitants. Or, les systèmes de mesure actuels, basés sur des transformateurs de courant, sont trop coûteux et complexes à installer pour permettre un déploiement à grande échelle.

Une nouvelle approche

Une équipe de chercheurs du Laboratoire de communications et d’intégration de la microélectronique (LACIME) de l’ÉTS s’est penchée sur ce problème. Le système qu’elle a fait breveter est basé sur des capteurs à effet Hall, qui, tout comme les transformateurs de courant, mesurent le champ magnétique induit par le courant électrique circulant dans un fil. Toutefois, cette technologie peut tenir dans un circuit intégré d’à peine quelques millimètres carrés. De plus, ces capteurs sont installés sur des circuits imprimés standards, donc devraient revenir à moins d’un dollar pièce. Une seule ombre au tableau : ils sont beaucoup moins précis que les transformateurs de courant.

Capteur à effet Hall

Capteur à effet Hall utilisé pour mesurer la consommation d’électricité en temps réel

En effet, la précision des mesures des capteurs à effet Hall dépend fortement de l’environnement dans lequel ils sont installés. Les mesures seront notamment influencées par les autres fils qui passent à proximité et l’épaisseur de l’isolation des fils. Chaque panneau électrique étant monté de façon unique, les interférences dans les mesures sont inévitables et imprévisibles. C’est là qu’entre en jeu la pierre angulaire du système du LACIME : le traitement du signal et l’apprentissage machine.

Déplacer la complexité de la mesure vers des algorithmes

Capteurs du LACIME installés dans un panneau électrique

Capteurs proposés installés dans un panneau

C’est en effet le pari qu’on fait les chercheurs : prendre des capteurs imprécis et bon marché et déplacer la complexité vers des algorithmes mathématiques et des systèmes intelligents.

En plus de nouvelles techniques de traitement de signal brevetées, les chercheurs du LACIME travaillent à incorporer des algorithmes d’apprentissage et à intégrer de l’information provenant d’objets connectés pour améliorer la robustesse du système.

À travers le monde, les distributeurs d’énergie utilisent une tarification modulée selon l’heure, la saison et la demande afin d’optimiser les systèmes de transport et de distribution d’énergie. Demain, la richesse de l’information de consommation d’énergie en temps réel permettra la mise en œuvre de bâtiments intelligents, plus efficaces, et d’un système de distribution d’énergie dynamique et autopiloté.

 

Ghyslain Gagnon

Profil de l'auteur(e)

Ghyslain Gagnon est professeur au Département de génie électrique de l’ÉTS. Ses recherches portent sur le traitement de signal, l'apprentissage machine et la microélectronique.

Programme : Génie électrique 

Laboratoires de recherche : LACIME – Laboratoire de communications et d'intégration de la microélectronique 

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