A contre courant, d’une vision productiviste du développement des énergies renouvelables, INGEKO Energies a voulu explorer le concept de l’autoconsommation photovoltaïque sans stockage comme moyen d’améliorer l’efficacité énergétique du bâtiment.

Pour concrétiser un projet expérimental, le BET s’est associé avec SUNCONCEPT -installateur photovoltaïque guyanais. Le programme d’étude, entièrement financé sur les fonds propres des deux entreprises, a été soldé à fin 2014.

Principe de l’autoconsommation sans stockage

Le fonctionnement est particulièrement simple : il nécessite un consommateur (un bâtiment),  un système de production intégré (un générateur photovoltaïque) et un réseau de distribution électrique.

1. L’énergie produite par le générateur photovoltaïque est directement injectée dans le bâtiment, sans passer par le réseau EDF. Elle est instantanément consommée pour les différents usages électriques.
2. La fourniture en électricité est complété par le réseau EDF en cas d’ensoleillement ponctuellement insuffisant la journée et la nuit : la sécurité d’approvisionnement est donc garantie.
3. L’excédent éventuel de production (par exemple, en journée de la fin de semaine), peut-être mis à disposition du réseau électrique pour d’autres besoins (rémunération possible dans le cadre d’un contrat d’achat).
4. Le générateur photovoltaïque peut également alimenter la recharge de véhicules électriques pour une mobilité à énergie renouvelable.

L’intérêt majeur du système est d’éviter l’utilisation d’un moyen de stockage de l’électricité dont le coût est encore très élevé à l’heure actuelle. En contre partie, un réseau électrique capable d’absorber une production photovoltaïque est nécessaire au fonctionnement. De ce fait, la solution n’est pas automatiquement transposable dans les sites isolés.

Étude expérimentale à Cayenne

L’étude  comporte une phase théorique (compréhension du couplage consommation/production, critères de dimensionnement, simulation…) et un volet expérimental avec l’installation d’un micro-générateur PV et l’instrumentation d’une maison à Cayenne.

Les mesures effectuées au cours du 2^è semestres 2014 ont permis de démontrer la fiabilité de l’approche théorique et de l’outil numérique de simulation.

 

Caractéristiques de dimensionnement

L’autoconsommation photovoltaïque, selon l’éthique développée par INGEKO-Energies et SUNCONCEPT, se caractérise de la manière suivante :

• simple : la conception technique est peu complexe, la mise en œuvre et la maintenance sont facilitées,
• économiquement soutenable : un prix réduit pour une efficacité maximale, la rentabilité est obtenue par l’économie de dépenses,
• vertueux : le système préserve l’intérêt de la maitrise de l’énergie et incite à une consommation responsable. Le système est d’autant plus efficace si la consommation est maitrisée.
• évolutif : le système peut évoluer après son installation selon les besoins en énergies et/ou les capacités financières de l’usager.

Notion de « potentiel d’auto-production photovoltaïque » :

Le principe d’autoconsommation induit un lien indissociable entre la production d’énergie et la consommation. Dans le cas d’un système sans stockage, la production photovoltaïque (fatale) doit correspondre au même instant à un besoin. En réalité, on obtient 3 situations distinctes :

• le jour – forte production : énergie PV excédentaire,
• le jour – faible production : énergie PV insuffisante,
• la nuit : pas de production PV, donc pas d’autoconsommation.

D’après cette dernière caractéristique (la nuit = production PV nulle), on peut déterminer une limite théorique uniquement liée au profil de consommation : le potentiel d’auto-production.

Ainsi, pour un usage donné et quelle que soit la puissance du générateur,  le besoin en électricité pouvant être satisfait par autoconsommation  photovoltaïque est déterminée par le produit : Consommation x potentiel auto-production. En conséquence, augmenter excessivement la taille du champ solaire n’améliore pas l’énergie autoconsommée, mais génère un excédent de production.

Performance économique du système Auto-consommation PV :

Le volet économique de l’étude a permis de consolider les règles de dimensionnement « au juste nécessaire » d’un générateur photovoltaïque en autoconsommation.

Le meilleur compromis est obtenu pour un taux d’autoconsommation (= production_consommée / production_d’énergie) de ~90%. L’analyse confirme qu’il n’y a aucun intérêt à sur-dimensionner le système photovoltaïque.

 

Application à d’autres bâtiments :

L’étude de sensibilité permet d’extrapoler les tendances et les résultats pour les situations les plus courantes : on remarquera que le système photovoltaïque en autoconsommation est intimement lié au type de bâtiment et à ses usages énergétiques.

 

Systèmes pour les bâtiment tertiaires

Sur la base des enseignements issus de la présente expérimentation, plusieurs projets ont émergé et ont fait l’objet d’une étude spécifique de dimensionnement en vue d’une réalisation, notamment dans le cadre d’une démarche « BEPOS – Bâtiment à Énergie Positive ».

(voir les réalisations)

simulation d’autoconsommation PV pour un bâtiment tertiaire

étude de sensibilité et recommandations de dimensionnement

 

ont participé activement à l’étude expérimentale :
Nabil NOUARI et Ayoub MENNOUNI – SUNCONCEPT
Perrine ORTOLAN – INGEKO Energies – ENSAM Mastère SYSER