Autoconsommation de panneaux photovoltaïque

Rédigé par Kevin Sartor - -

En Belgique, les "choses" bougent concernant le photovoltaïque et particulièrement les taxes/frais qui y sont liées. L'idée est de pousser les prosumers (un consommateur qui est également un producteur d'énergie) à consommer l'énergie qu'il produit pour limiter son prélèvement sur le réseau ainsi que son injection qui pourrait déséquilibrer le réseau. Alors qu'en est-il réellement de l'autoconsommation et comment faire pour l'améliorer.

 

Pour rappel, l'autoconsommation dont il est question généralement est la consommation de l'électricité au moment où elle est produite par des panneaux photovoltaïques (ou tout autre système de production). En règle générale, on estime à environ 30 à 40% la part de l'énergie produite par une installation photovoltaïque qui est autoconsommée dans les ménages [REF,REF2]. La CWaPe estime que cette autoconsommation est en moyenne de 37.76% [REF].

Cette fraction peut être plus importante pour les personnes travaillant (vivant) à domicile en journée, car leur consommation est réalisée plus fréquemment durant la période de production des panneaux. En effet, la production d'un panneau photovoltaïque se réalise évidemment durant la journée, heures durant lesquelles une partie de la population est en dehors de son domicile (travail, cours...).

Pour augmenter cette autoconsommation, il n'y a pas 36 moyens:

  • Une modification des habitudes du ménages: lancer des gros consommateurs (lave vaisselle, séchoir, lave-linge) en journée lorsque les panneaux photovoltaïques produisent davantage. Pour se faire, il est possible de consulter en Belgique la météo des énergies renouvelables de l'APERE (qui passe sur certains JT). De façon plus générale, il faut réduire la consommation nocturne et préférer la consommation diurne.
  • Un système de stockage tels une batterie ou un ballon d'eau chaude alimenté par un PV heater qui stocke l'énergie photovoltaïque sous forme thermique.

Hypothèses pour la suite

Il est proposé de considérer un ménage de 4 personnes consommant 3650 kWh par an (soit 10 kWh par jour) pour sa consommation électrique.

Ce ménage utilisera environ 220 fois sa machine à lessiver (selon les normes européennes dédiées à estimer la consommation des appareils).

Ce ménage a installé une installation de 4 kWc lui permettant de couvrir l'ensemble de ses besoins (pas de surdimensionnement) de "manière" annuelle (compteur qui tourne à l'envers).

Modification des habitudes du ménage

Grâce à la météo des énergies renouvelables de l'Apere, il est possible de connaitre à quelle période lancer un gros consommateur électroménager (lave vaisselle, lave linge ou séchoir).

N.B. Avec les électroménagers actuels, il est possible de planifier le moment où commence le cycle de l'électroménager directement dans la programmation de cet électroménager ou de pallier l'absence de cette fonctionnalité grâce à une prise disposant d'une horloge réglable.

Toutefois, le potentiel maximal de cette mesure est limité. Considérons une machine à lessiver (1 kWh par cycle [REF], le chauffage de l'eau représente environ 30 à 60% de la consommation totale du cycle) et une utilisation de 220 cycles de lavage par an soit environ 220 kWh. Cette mesure pourrait permettre une autoconsommation de 6% en plus si tous les cycles sont réalisés dans les bonnes conditions. Cependant, cela implique que l'ensemble des cycles aient été réalisés lorsque la production de l'installation PV était d'au moins 2000 W durant la période du chauffage de l'eau pour couvrir les besoins électriques de la résistance chauffante de la machine à lessiver, ce qui n'est en général pas le cas, car:

  • Il ne fait pas toujours beau lorsque l'on souhaite réaliser un cycle complet;
  • La production maximale d'une installation en hiver n'atteint pas souvent ce niveau de puissance (pour une installation PV classique).

Ce type de mesure permet donc d'améliorer l'autoconsommation mais cela reste limité. De plus, sans rien faire une partie de la consommation de la machine à lessiver est déjà autoconsommée et donc l'impact de la mesure est encore plus faible.

La remarque peut être étendue au lave-vaisselle. Dans le cas d'un séchoir, cela dépend de la technologie.

Systèmes de stockage

Les batteries: leur rôle est de stocker l'énergie électrique qui n'est pas consommée durant la journée pour la restituer la nuit (lorsque les panneaux ne fonctionnent pas) ou en journée lorsque la demande est plus élevée que la production des panneaux. Il s'agit donc d'un dispositif de stockage sous forme chimique. Le potentiel est de passer en général d'environ 30 à 70% d'autoconsommation selon les nombreuses études qui ont été réalisées sur le sujet [REF,REF2]. Cependant, en général le dispositif n'est actuellement pas rentable à cause du coût d'investissement élevé par rapport au coût de l'électricité. En effet, au prix de 0.29 €/kWh, la facture annuelle du ménage considéré est d'environ 1060€ dont a priori environ le tiers est produit et autoconsommé. Sachant que le surcoût de l'installation d'une batterie de 10 kWh est de l'ordre de 10 000€ [REF], le système est actuellement rentable en plus de 14 ans...

Soit, une étude simplifiée est réalisée dans le fichier Excel suivant et montre que pour la famille décrite ci-dessus et pour un système de stockage d'une capacité de 10 kWh, le ménage aurait pu espérer environ 70% d'autoconsommation et 73 % d'autosuffisance (c'est-à-dire que leur prélèvement sur le réseau aurait été d'environ 27%) pour l'année 2019.

Les hypothèses suivantes sont réalisées:

- pas de pertes (ce qui est faux);

- une utilisation totale de la capacité de la batterie;

- analyse réalisée jour par jour;

- données de production d'une installation de 4 kWc en 2019

- consommation identique tout au long de l'année

Cette étude, bien que simple, montre aussi que le stockage en été n'est pas assez conséquent et implique qu'environ 30% de l'énergie est réinjectée sur le réseau.

Dans le cas d'un ballon ECS, l'énergie électrique annuelle nécessaire pour la famille hypothétique avoisine les 3500 kWh. Toutefois, les résultats ne peuvent pas être transposés complètement à ce type de stockage. En effet, en général, la puissance de la résistance alimentant le ballon (2 ou 3 kW) est parfois inférieure à la puissance produite par les panneaux et n'est dès lors pas capable d'absorber l'entièreté de la puissance produite.

Remarques complémentaires

 Si on s'intéresse à la production mensuelle d'une installation photovoltaïque avec PVGIS, il est possible de montrer que l'autoconsommation les mois de novembre à février est plus délicate vu l'absence de production (ce tiers d'année ne représente que mois de 15% de la production alors que de mai à août le ratio est supérieur à 50%).

Les commentaires sont fermés. Vous pouvez me contacter pour toutes questions ou remarques via la page Contacts.