HEMS photovoltaïque : définition, fonctionnement et solutions
Un HEMS photovoltaïque (Home Energy Management System) est un système de gestion de l’énergie d’un logement qui mesure la production solaire, la consommation électrique et les échanges avec le réseau, puis pilote certains équipements afin d’optimiser l’utilisation de l’énergie disponible.
Concrètement, un HEMS peut utiliser un surplus photovoltaïque pour chauffer un ballon d’eau chaude, piloter une pompe à chaleur, recharger un véhicule électrique ou faire fonctionner d’autres équipements au moment où l’électricité solaire est disponible.
L’objectif principal d’un HEMS photovoltaïque est donc de synchroniser la consommation du logement avec sa production solaire, afin d’augmenter l’autoconsommation et de limiter les achats d’électricité sur le réseau.
Qu’est-ce qu’un HEMS photovoltaïque ?
HEMS signifie Home Energy Management System
HEMS signifie Home Energy Management System, soit « système de gestion de l’énergie domestique ».
Un HEMS combine généralement :
- des systèmes de mesure ;
- un logiciel de gestion énergétique ;
- des algorithmes d’optimisation ;
- des interfaces de communication ;
- des moyens de pilotage des équipements.
Il ne s’agit donc pas uniquement d’un système de monitoring.
Un monitoring permet principalement de mesurer et afficher la production et la consommation. Un HEMS utilise ces informations pour prendre des décisions de gestion énergétique.
À quoi sert un HEMS avec des panneaux solaires ?
Une installation photovoltaïque produit principalement pendant la journée, alors que la consommation d’un logement ne suit pas nécessairement ce profil.
Sans pilotage, une partie de la production solaire peut donc être injectée sur le réseau alors que certains usages pourraient être déplacés vers les heures de production.
Un HEMS peut par exemple détecter :
- 4 kW de production photovoltaïque ;
- 1 kW de consommation instantanée ;
- donc environ 3 kW de surplus disponible.
Il peut alors utiliser ce surplus pour déclencher ou augmenter la consommation d’un équipement compatible.
Le HEMS cherche ainsi à déplacer certaines consommations vers les périodes de production solaire.
HEMS, EMS, domotique, monitoring et routeur solaire : quelles différences ?
Ces termes sont proches mais ne désignent pas exactement la même chose.
| Solution | Fonction principale | Optimisation énergétique | Plusieurs usages |
|---|---|---|---|
| Monitoring solaire | Mesurer et visualiser | Non | Non |
| Domotique | Automatiser la maison | Pas nécessairement | Oui |
| Routeur solaire | Utiliser un surplus PV | Oui | Généralement limité |
| EMS | Gérer l’énergie d’un système | Oui | Oui |
| HEMS | Gérer l’énergie d’un logement | Oui | Oui |
Un routeur solaire est généralement spécialisé dans l’utilisation d’un surplus photovoltaïque pour une charge donnée, souvent un chauffe-eau.
Un HEMS adopte une approche plus globale : il peut coordonner plusieurs équipements et arbitrer entre différents usages selon les priorités et contraintes configurées.
Comment fonctionne un HEMS photovoltaïque ?
1. Mesurer la production photovoltaïque
Le HEMS doit connaître la puissance produite par l’installation solaire.
Cette donnée peut être récupérée :
- directement auprès de l’onduleur ;
- via un compteur d’énergie ;
- via des capteurs électriques ;
- ou en combinant plusieurs sources de mesure.
Le choix de cette architecture est important pour la compatibilité avec les différents fabricants d’onduleurs.
2. Mesurer la consommation du logement
Le système doit également connaître la consommation du logement et, idéalement, les flux d’importation et d’injection sur le réseau.
Il peut ainsi déterminer si le logement :
- consomme plus qu’il ne produit ;
- consomme toute sa production solaire ;
- dispose d’un surplus ;
- injecte de l’électricité sur le réseau.
Le SMA Sunny Home Manager 2.0 mesure par exemple les flux au point de raccordement au réseau et peut intégrer la production d’onduleurs tiers via un compteur SMA Energy Meter.
3. Calculer le surplus disponible
À partir de ces données, le HEMS estime la puissance disponible pour les usages pilotables.
Exemple :
Production solaire : 5 kW
Consommation du logement : 1,5 kW
Surplus disponible : 3,5 kW
Le système peut alors décider d’utiliser tout ou partie de ces 3,5 kW pour un équipement compatible.
4. Arbitrer entre plusieurs usages
C’est l’un des principaux intérêts d’un HEMS par rapport à un simple routeur solaire.
Si plusieurs équipements peuvent consommer l’énergie disponible, le système peut appliquer des priorités.
Par exemple :
- maintenir le confort du logement ;
- chauffer l’eau sanitaire ;
- recharger le véhicule électrique ;
- faire fonctionner la pompe de piscine ;
- charger une batterie ;
- limiter l’injection sur le réseau.
Les possibilités exactes dépendent du HEMS et des équipements intégrés.
Le Sunny Home Manager 2.0 permet notamment de définir des priorités individuelles par équipement et de gérer différents types de consommateurs.
5. Piloter les équipements
Le HEMS transmet ensuite une commande à l’équipement concerné.
Selon les produits, le pilotage peut utiliser :
- un contact sec ;
- un relais ;
- Modbus ;
- une API ;
- EEBUS ;
- SEMP ;
- OCPP pour certaines bornes de recharge ;
- une interface propriétaire.
La compatibilité doit toutefois être vérifiée équipement par équipement : deux appareils utilisant le même protocole ne donnent pas nécessairement accès aux mêmes fonctions.
6. Anticiper la production et la consommation
Les HEMS les plus avancés ne réagissent pas uniquement au surplus instantané.
Ils peuvent également utiliser :
- les prévisions météorologiques ;
- les prévisions de production photovoltaïque ;
- les habitudes de consommation ;
- les tarifs de l’électricité ;
- le niveau de charge d’une batterie ;
- les besoins prévus du logement.
SMA indique par exemple utiliser les prévisions météo et l’analyse de la consommation pour anticiper la disponibilité de l’énergie solaire.
Enphase utilise également les prévisions de production et de consommation ainsi que les tarifs énergétiques dans IQ Energy Management.
Que peut piloter un HEMS photovoltaïque ?
Chauffe-eau
Le chauffe-eau est particulièrement adapté au pilotage photovoltaïque car sa consommation peut généralement être décalée dans la journée.
Le HEMS peut favoriser son fonctionnement pendant les périodes de forte production solaire.
Chauffe-eau thermodynamique
Un chauffe-eau thermodynamique peut également être intégré lorsqu’il dispose d’une interface de pilotage compatible.
Pompe à chaleur
Certaines pompes à chaleur peuvent être intégrées à un HEMS via des interfaces spécifiques. Le protocole le plus utilisé est le SG ready, poussé par un consortium européen, la BWP
Le pilotage doit cependant respecter les contraintes de fonctionnement du fabricant : couper brutalement l’alimentation d’une pompe à chaleur n’est pas équivalent à utiliser une interface de commande prévue pour cet usage.
Borne de recharge pour véhicule électrique
La recharge d’un véhicule électrique représente une consommation importante et potentiellement décalable.
Un HEMS peut notamment :
- démarrer la recharge en présence de surplus solaire ;
- moduler la puissance de recharge ;
- programmer la recharge ;
- arbitrer entre solaire, batterie et réseau.
SMA et Enphase proposent tous deux des fonctions de gestion de la recharge dans leurs systèmes énergétiques.
Chauffage électrique
Certains équipements de chauffage peuvent être intégrés lorsqu’ils disposent d’une interface de pilotage compatible.
Pompe de piscine
La pompe de piscine constitue également une charge intéressante à déplacer vers les périodes de production photovoltaïque.
Batterie
Une batterie et un HEMS ont deux fonctions différentes.
La batterie stocke l’électricité. Le HEMS décide comment gérer les différents flux d’énergie.
Les deux peuvent donc être complémentaires.
Quels sont les avantages d’un HEMS photovoltaïque ?
Augmenter l’autoconsommation
Le premier objectif d’un HEMS photovoltaïque est généralement d’augmenter la part de la production solaire consommée directement dans le logement.
Le HEMS ne produit pas davantage d’électricité : il cherche à mieux synchroniser production et consommation.
Le gain réel dépend donc du profil de production, du profil de consommation et des équipements pilotables.
Réduire les achats d’électricité
Lorsqu’un surplus solaire est utilisé directement par un équipement, le logement peut éviter d’acheter cette énergie au réseau au même moment.
L’intérêt économique dépend notamment :
- du prix de l’électricité ;
- de la rémunération du surplus injecté ;
- de la quantité d’énergie déplacée ;
- du coût du système HEMS.
Automatiser la gestion énergétique
Sans HEMS, l’utilisateur doit programmer lui-même certains équipements pour profiter de sa production solaire.
Avec un HEMS, cette gestion peut être automatisée.
Optimiser les tarifs de l’électricité
Certains HEMS peuvent également tenir compte des périodes tarifaires ou de tarifs dynamiques.
Le système peut alors arbitrer entre production solaire, batterie et réseau selon les objectifs économiques ou énergétiques définis.
SMA et Enphase proposent notamment des fonctions d’optimisation intégrant les tarifs de l’électricité.
HEMS ou routeur solaire : lequel choisir ?
Un routeur solaire est généralement adapté lorsqu’un seul usage, typiquement un chauffe-eau, doit être alimenté avec le surplus photovoltaïque.
Un HEMS devient plus intéressant lorsque plusieurs équipements doivent être coordonnés.
| Fonction | Routeur solaire | HEMS |
|---|---|---|
| Utiliser le surplus PV | ✓ | ✓ |
| Piloter un chauffe-eau | ✓ | ✓ |
| Piloter plusieurs équipements | Limité | ✓ |
| Prioriser plusieurs usages | Limité | ✓ |
| Piloter une borne EV | Selon modèle | Selon compatibilité |
| Piloter une PAC | Selon modèle | Selon compatibilité |
| Prévisions météo | Rarement | Selon solution |
| Tarifs électriques | Rarement | Selon solution |
| Gestion batterie | Limitée | Selon solution |
| Gestion globale de l’énergie | Non | ✓ |
Le choix dépend donc des fonctions réellement disponibles, et pas uniquement du nom donné au produit.
Comment choisir un HEMS photovoltaïque ?
Vérifier la compatibilité avec l’onduleur
Certains HEMS sont fortement intégrés à un écosystème d’onduleur.
D’autres peuvent récupérer les données de plusieurs fabricants ou utiliser une mesure indépendante.
Il faut donc vérifier la compatibilité modèle par modèle.
Vérifier comment sont mesurées production et consommation
Il faut identifier précisément :
- comment la production PV est mesurée ;
- comment la consommation est mesurée ;
- si l’import réseau est mesuré ;
- si l’injection est mesurée ;
- si la mesure dépend de l’onduleur.
Une mesure indépendante peut être intéressante pour un installateur qui travaille avec plusieurs marques.
Vérifier les équipements pilotables
Il faut regarder précisément les équipements compatibles :
- chauffe-eau ;
- chauffe-eau thermodynamique ;
- pompe à chaleur ;
- borne EV ;
- chauffage ;
- piscine ;
- batterie ;
- autres charges.
Il faut également vérifier le type de commande utilisé.
Vérifier les protocoles
Les HEMS peuvent utiliser différents protocoles et interfaces, notamment Modbus, EEBUS, SEMP, OCPP, API ou contact sec.
SMA propose par exemple des interfaces standard EEBUS et SEMP pour connecter certains équipements tiers à son système de gestion énergétique.
Vérifier le fonctionnement sans Internet
Il est pertinent de vérifier quelles fonctions restent disponibles lorsque la connexion Internet est interrompue.
Un système entièrement dépendant du cloud et un système capable de réaliser certaines fonctions localement n’ont pas les mêmes caractéristiques.
Regarder le coût total installé
Le prix du boîtier n’est qu’une partie du coût.
Il faut également prendre en compte :
- les capteurs ;
- les équipements de communication ;
- l’installation ;
- la configuration ;
- les éventuels abonnements ;
- la maintenance ;
- les intégrations nécessaires.
Comparatif des principales solutions HEMS photovoltaïques
Le marché comprend à la fois des HEMS intégrés aux écosystèmes des fabricants d’onduleurs et des solutions plus indépendantes.
| Solution | Positionnement | Production PV | Batterie | Borne EV | PAC | Indépendance vis-à-vis de l’onduleur |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Kano B | HEMS résidentiel multi-marques | ✓ | Selon intégration | ✓ | Selon intégration | Oui |
| SMA Sunny Home Manager 2.0 | HEMS de l’écosystème SMA | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | Partielle |
| Enphase IQ Energy Management | HEMS de l’écosystème Enphase | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | Limitée |
| SolarEdge Home | Écosystème énergétique SolarEdge | ✓ | ✓ | ✓ | Selon équipement | Limitée |
| MyLight | Gestion énergétique résidentielle | ✓ | Selon configuration | Selon intégration | Selon intégration | Selon configuration |
Les fonctionnalités et compatibilités pouvant évoluer, il faut vérifier la documentation du fabricant pour chaque installation.
SMA Sunny Home Manager
Le SMA Sunny Home Manager 2.0 surveille les flux énergétiques du logement et peut piloter des appareils, systèmes de stockage, pompes à chaleur et bornes de recharge. Il propose également des intégrations avec certains équipements tiers.
Enphase IQ Energy Management
IQ Energy Management est intégré à l’écosystème Enphase et utilise des prévisions de production et de consommation ainsi que les tarifs énergétiques pour optimiser les flux.
Enphase permet notamment d’intégrer une borne de recharge, une pompe à chaleur ou un ballon d’eau chaude résistif avec son IQ Energy Router.
SolarEdge Home
SolarEdge propose également un écosystème de gestion énergétique associant production photovoltaïque, stockage, recharge de véhicule électrique et gestion de certaines charges.
Kano B
Kano B est un HEMS photovoltaïque développé par Kano Energy et conçu pour fonctionner avec plusieurs marques d’équipements.
Son objectif est de centraliser la mesure de la production et de la consommation et de permettre le pilotage de plusieurs usages résidentiels.
Compatibilité Kano B : comment la vérifier ?
La compatibilité d’un HEMS ne doit pas être résumée à une simple liste de marques.
Pour chaque installation, il faut vérifier :
| Élément | À vérifier |
|---|---|
| Onduleur | Modèle exact |
| Production PV | API, Modbus ou mesure externe |
| Consommation | Compteur ou capteurs |
| Chauffe-eau | Type de commande |
| PAC | Interface disponible |
| Borne EV | Protocole compatible |
| Autres usages | Interface de pilotage |
| Communication | Wi-Fi, Ethernet, Modbus, API, etc. |
Kano B peut récupérer la production depuis certains onduleurs et utiliser une mesure indépendante lorsque nécessaire. Cette architecture permet à Kano de viser une approche multi-marques plutôt qu’un système exclusivement lié à un fabricant d’onduleurs.
Pour un installateur, la bonne question n’est donc pas seulement « quelle marque d’onduleur est compatible ? », mais :
« Quelles données puis-je récupérer et quels équipements puis-je piloter sur cette installation précise ? »
Kano B : un HEMS photovoltaïque pour les installations multi-marques
Mesurer production et consommation
Kano B est conçu pour récupérer les données énergétiques nécessaires à l’optimisation de l’installation photovoltaïque.
Selon l’équipement, les données peuvent être récupérées directement auprès de l’onduleur ou via une mesure électrique.
Piloter plusieurs usages
Kano B peut notamment être utilisé pour piloter :
- chauffe-eau ;
- chauffe-eau thermodynamique compatible ;
- pompe à chaleur compatible ;
- borne de recharge ;
- pompe de piscine ;
- chauffage électrique ;
- autres équipements disposant d’une interface de commande compatible.
L’objectif est de permettre au système d’arbitrer entre plusieurs usages plutôt que d’affecter systématiquement le surplus à une seule charge.
Une solution pensée pour les installateurs
Un installateur qui travaille avec plusieurs fabricants d’onduleurs peut avoir intérêt à utiliser une solution HEMS commune plutôt qu’un système de gestion différent pour chaque marque.
C’est précisément l’un des positionnements de Kano B : séparer la gestion énergétique du choix de l’onduleur.
HEMS photovoltaïque et TVA à 5,5 %
La TVA applicable aux installations photovoltaïques dépend de critères réglementaires précis.
Le rôle d’un système de gestion de l’énergie peut notamment être pertinent dans l’analyse de l’éligibilité aux conditions applicables à certaines installations.
Cette question mérite toutefois d’être traitée séparément, car elle dépend des textes et de la doctrine fiscale applicables.
Pour approfondir ce sujet, consultez notre dossier dédié : HEMS et TVA à 5,5 %.
Les erreurs à éviter lors du choix d’un HEMS
Confondre monitoring et gestion énergétique
Afficher la production et la consommation ne suffit pas à constituer un HEMS.
Un HEMS doit pouvoir utiliser ces informations pour gérer ou permettre de gérer les flux énergétiques.
Se fier uniquement à la liste des protocoles
Deux équipements compatibles Modbus ne sont pas nécessairement compatibles fonctionnellement.
Il faut vérifier les fonctions réellement accessibles.
Regarder uniquement le prix du boîtier
Le coût réel comprend le matériel, les capteurs, l’installation, la configuration et éventuellement les abonnements.
Penser qu’un HEMS augmente la production solaire
Un HEMS ne produit pas davantage d’électricité.
Il cherche à mieux utiliser l’électricité produite.
Penser qu’un HEMS remplace une batterie
Une batterie stocke l’énergie.
Un HEMS gère les flux et décide comment utiliser l’énergie disponible.
Les deux technologies sont donc complémentaires.
FAQ sur les HEMS photovoltaïques
Qu’est-ce qu’un HEMS photovoltaïque ?
Un HEMS photovoltaïque est un système de gestion énergétique qui mesure la production solaire, la consommation et les flux avec le réseau afin d’optimiser automatiquement les usages électriques du logement.
À quoi sert un HEMS solaire ?
Il sert principalement à synchroniser certaines consommations avec la production photovoltaïque afin d’augmenter l’autoconsommation et potentiellement réduire les achats d’électricité.
Un HEMS est-il obligatoire avec des panneaux solaires ?
Non. Une installation photovoltaïque peut fonctionner sans HEMS.
Le HEMS est un système d’optimisation et d’automatisation.
Un HEMS fonctionne-t-il avec tous les onduleurs ?
Non. La compatibilité dépend du modèle d’onduleur, des interfaces disponibles et de l’architecture du HEMS.
Une solution capable d’utiliser une mesure indépendante peut toutefois être moins dépendante de la marque de l’onduleur.
Quelle différence entre HEMS et EMS ?
EMS signifie Energy Management System. HEMS signifie Home Energy Management System.
Un HEMS est donc un système de gestion énergétique spécifiquement destiné au logement.
Un HEMS est-il utile sans batterie ?
Oui.
Un HEMS peut déplacer certaines consommations vers les périodes de production solaire sans batterie.
Un HEMS augmente-t-il l’autoconsommation ?
Il peut l’augmenter en déplaçant certaines consommations vers les périodes de production photovoltaïque.
Le gain dépend toutefois du profil de production, du profil de consommation et des équipements pilotables.
Quelle différence entre HEMS et batterie ?
Une batterie stocke l’électricité.
Un HEMS gère les flux énergétiques.
Les deux peuvent donc être utilisés ensemble.
Quelle différence entre HEMS et routeur solaire ?
Un routeur solaire est généralement destiné à valoriser un surplus sur une charge spécifique.
Un HEMS peut coordonner plusieurs usages et prendre en compte davantage de paramètres énergétiques.
Quel HEMS choisir pour une installation photovoltaïque ?
Il faut principalement comparer :
- la compatibilité avec l’onduleur ;
- les méthodes de mesure ;
- les équipements pilotables ;
- les protocoles disponibles ;
- la capacité à coordonner plusieurs usages ;
- la gestion des batteries et tarifs ;
- l’architecture locale ou cloud ;
- la simplicité d’installation ;
- le coût total.
Pour un installateur qui travaille avec plusieurs marques d’onduleurs et souhaite piloter plusieurs usages résidentiels, une solution indépendante comme Kano B peut être particulièrement pertinente.
Quel HEMS photovoltaïque choisir ?
Il n’existe pas un HEMS universellement meilleur que les autres.
Le bon choix dépend principalement de l’installation et des objectifs :
- un seul chauffe-eau à piloter → un routeur solaire peut suffire ;
- plusieurs usages à coordonner → un HEMS est généralement plus adapté ;
- installation fortement intégrée à un fabricant → le HEMS de cet écosystème peut être pertinent ;
- installation multi-marques → une solution HEMS indépendante peut être plus intéressante ;
- photovoltaïque + batterie + borne EV + PAC → il faut privilégier une solution capable d’orchestrer l’ensemble des équipements.
Le critère essentiel est donc moins le nom du produit que sa capacité à mesurer, décider et piloter les bons équipements dans l’installation réelle.
En résumé
Un HEMS photovoltaïque est un système de gestion de l’énergie domestique qui mesure, analyse et pilote les flux énergétiques afin de mieux synchroniser la consommation avec la production solaire.
Pour comparer deux solutions, les critères les plus importants sont :
- mesure de la production et de la consommation ;
- compatibilité avec l’onduleur ;
- nombre et type d’équipements pilotables ;
- protocoles et interfaces ;
- capacité à coordonner plusieurs usages ;
- prévisions de production et de consommation ;
- gestion des batteries et tarifs ;
- architecture locale ou cloud ;
- simplicité d’installation ;
- coût total de possession.
Kano B se positionne sur ce marché comme un HEMS photovoltaïque indépendant des marques d’onduleurs, conçu pour permettre aux installateurs de mesurer et piloter plusieurs usages énergétiques résidentiels avec une même solution.
