Offre Photovoltaïque en autoconsommation

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1 Offre Photovoltaïque en autoconsommation DIRECT SOLAR 2 rue Odette Jasse MARSEILLE- Sarl au capital de RCS Marseille : A PE 4690 Z Site internet :

2 Vue d ensemble Un système photovoltaïque est une chaîne de composants qui vont du module photovoltaïque au disjoncteur de raccordement au réseau électrique. Le courant continu disponible aux bornes du module peut être utilisé de différentes manières en raccordant ces bornes à un circuit électrique qui l achemine vers un ensemble de composants qui forment un "système photovoltaïque" conçu et dimensionné en fonction de l application et de l usage qui est fait de l électricité produite. Dans les systèmes raccordés au réseau, l électricité produite en courant continu est transformée en courant alternatif par l onduleur puis comptabilisée par un compteur de production électrique préalablement installé par le gestionnaire du réseau (ERDF ou une entreprise locale de distribution, ELD) avant d être injectée sur le réseau. Plusieurs options de branchements sont possibles (voir article Raccordé au réseau : photovoltaïque lié au bâti). Bien qu une installation photovoltaïque requière peu de composants, ceux-ci doivent être choisis judicieusement pour répondre aux attentes du maître d ouvrage en termes de production, d efficacité de l investissement et d intérêt environnemental. Dans le cas du photovoltaïque, on peut garder en tête que tout kilowattheure "perdu" du fait d un mauvais dimensionnement ne sera pas vendu, ni consommé, et cela sur les 20 ou 30 ans de durée de vie de l installation. Chaque étape du système entraîne une perte d énergie vis-à-vis de l énergie solaire reçue par les modules. Si le rendement de ces derniers constitue les pertes les plus importantes (rendements de 6 à 18%, selon la technologie), il ne faut pas omettre de prendre en compte les éléments en aval impactant la performance du système. Ainsi, il sera inutile de chercher le module qui aura quelques points de rendement supplémentaires si l on n est pas sûr de pouvoir en profiter à l aide d un onduleur correctement choisi et des câbles de calibre suffisant. Le cas d une centrale photovoltaïque, raccordée au réseau On retrouve généralement les divers équipements suivants : 2

3 Une structure porteuse ou de fixation dont la fonction est : - Supporter le poids des panneaux - Résister aux contraintes environnementales. Les panneaux photovoltaïques dont la fonction est de: - Convertir le rayonnement solaire en courant continu - Assurer une fonction de couverture (projet en toiture) Les modules sont au cœur du système. Les photovoltaïciens regroupent les autres composants dans leur jargon sous le terme "B.O.S." pour "Balance of system" : Les composants de distribution courant continu (DC) ou alternatif (AC) (câbles, connectiques, protections, etc.) dont la fonction est de : - Raccorder les chaînes de panneaux entre elles - Protéger les chaînes de panneaux et les intervenants des risques électriques et atmosphériques - Assurer l acheminement du courant produit vers les postes de conversion L onduleur dont la fonction est de : - Convertir le courant continu en courant alternatif - Protéger les circuits de distribution DC et les intervenants des risques électriques et atmosphériques - Générer un courant alternatif de qualité - transformer la basse tension en moyenne tension Le système de supervision dont la fonction est de : - Suivre le fonctionnement et la performance de l installation - Permettre d optimiser la production (détection d anomalie) Le compteur de production dont la fonction est de : - Suivre la production du système Le système peut aussi être équipé de batteries, destinées à stocker l électricité. 3

4 L'autoconsommation L'autoconsommation est de plus en plus souvent présentée comme une solution pour le développement futur des énergies renouvelables électriques «de proximité» en général et du photovoltaïque en particulier. Ses promoteurs mettent en avant le fait qu'elle permettrait de soulager la CSPE acquittée par les consommateurs et de limiter l'impact de la production sur le réseau de distribution, notamment en termes de besoin de renforcement. Toutefois, une lecture attentive des nombreuses déclarations et présentations sur le sujet montre que la définition de cette notion n'est pas homogène et que la compréhension de toutes les implications d'un système qui la favoriserait est loin d'être partagée par tous les interlocuteurs. Les réflexions présentées ici s'inscrivent dans le contexte actuel, mais elles pourraient être modifiées par des évolutions à venir comme une accélération de la pénétration du photovoltaïque sur le réseau, une augmentation sensible des prix de vente, régulés ou non, de l'électricité, le développement de nouveaux usages comme les véhicules électriques ou encore l'émergence de nouvelles technologies de stockage (hydrogène, méthanation). Rappels de quelques principes physiques Du point de vue de la physique, l'électricité suit toujours le chemin le plus court de moindre résistance pour aller du point où elle est produite vers le point de consommation le plus proche. Lorsqu'un système photovoltaïque produit de l'électricité, ce sont toujours les appareils en fonctionnement au même moment à proximité immédiate qui seront alimentés en priorité, indépendamment du type de raccordement et de l'existence ou non d'un contrat d'achat. Dans le cas d'un système installé sur un bâtiment équipé d'un compteur électrique de consommation, trois situations peuvent se présenter : le producteur bénéficie d'un contrat d'achat en «vente de la totalité» : le système est raccordé directement au réseau public de distribution via un compteur de production posé par le gestionnaire de réseau (ERDF ou ELD) en parallèle du compteur de consommation (un nouveau raccordement est créé), toute la production est mesurée ; le producteur bénéficie d'un contrat d'achat en «vente de surplus» : le système est raccordé au tableau du circuit électrique intérieur et un compteur de production est poséen série sur le raccordement existant, tête-bêche par rapport au compteur de consommation ; seule la partie de la production qui n'est pas directement consommée à l'intérieur du bâtiment est mesurée ; le producteur ne bénéficie d'aucun contrat d'achat et se trouve en situation d'«autoconsommation totale»: tout en restant soumis pour des raisons de sécurité à une obligation de déclaration et à une convention d'exploitation avec le gestionnaire de réseau, le système peut être raccordé en un point quelconque du circuit intérieur, les 4

5 frais de raccordement sont nuls, la production n'est pas mesurée par le GRD et les éventuels excédents sont en définitive donnés gratuitement au réseau. Dans le premier cas, l'électricité qui est injectée dans le réseau public peut revenir instantanément dans le circuit intérieur pour être consommée immédiatement si un appareil est en fonctionnement dans le bâtiment : d'un point de vue physique, il n'y a donc aucune différence avec les deux autres cas, seul le mode de valorisation économique varie. Cela permet notamment au producteur de bénéficier de l'obligation d'achat et des tarifs associés dont il faut rappeler qu'ils ont été mis en place pour offrir aux producteurs d'électricité renouvelable une visibilité et une stabilité suffisante pour leur permettre d'investir sans risque dans une filière dont le développement a été jugé d'intérêt général. Qu'est-ce que l'autoconsommation? L autoconsommation peut se définir en première approche comme la part de la production qui est consommée dans le bâtiment où elle est produite. On peut considérer qu'il existe toujours une part d'autoconsommation «spontanée» correspondant au fonctionnement naturel (sans intervention particulière) des appareils durant les périodes de production, qui dépend des équipements et des activités des occupants. Pour une production donnée, cette part sera d'autant plus élevée qu'un plus grand nombre d'appareils sera en fonctionnement dans le bâtiment au moment où la production est la plus importante, c'est-à-dire en journée et plutôt en été. Le taux moyen d'autoconsommation spontanée peut aller jusqu'à 40 % si une gestion intelligente est mise en place via une «box énergie» associée à des actionneurs et programmateurs pour les différents appareils ; dans le secteur tertiaire, cette part peut s'élever à 70 % voire 100 % du fait de la meilleure synchronisation de la consommation et de la production. Dans le cas présenté en Figure 2, le taux d'autoconsommation spontanée sur l'année complète est de 100 % lorsque le potentiel photovoltaïque de la toiture est maximisé. Figure 1 : Profil hebdomadaire de consommation d'électricité et production photovoltaïque pour une maison individuelletype avec chauffage et ECS électriques (suivant un signal heures pleines/heures creuses) au mois de mars lorsqueconsommation et production photovoltaïque sont fortes. Source : Hespul. 5

6 Figure 2: Profil hebdomadaire de consommation d'électricité et production photovoltaïque pour un site commercial avec stockage de froid au mois de mars lorsque consommation et production photovoltaïque sont fortes. Source : Hespul. Il est possible d'augmenter le taux d'autoconsommation de trois façons différentes : limiter la puissance du système photovoltaïque pour qu'une part plus importante de la production soit consommée dans le bâtiment augmenter le nombre et/ou la puissance des appareils en fonctionnement en période de production pour favoriser l'autoconsommation instantanée stocker une partie de la production dans le bâtiment pour la consommer plus tard dans une logique d'autoconsommation différée Privilégier l'autoconsommation et l'autoproduction dans le secteur tertiaire Comme dit précédemment, il y a fort à penser que de nombreux sites tertiaires pourraient atteindre un taux d'autoconsommation proche de 100 % sans pilotage, surtout en présence d'équipements de froid ou de rafraîchissement qui génèrent une demande synchrone avec la production PV ; l'espace disponible en toiture ou en façade et la performance thermique du bâtiment seront décisifs pour obtenir un taux important d'autoproduction. Consommation et production PV d'un bâtiment commercial avec stockage de froid Figure 5: Profil hebdomadaire de consommation d'électricité et production photovoltaïque pour un site commercial avec stockage de froid au mois d'août lorsque consommation et production photovoltaïque sont fortes.source : Hespul. 6

7 La Figure 5 présente un profil type hebdomadaire d'un bâtiment commercial avec stockage de froid dont la puissance crête de l'installation PV dépasse de 25 % la puissance maximale annuelle appelée par le site. La période choisie est critique puisqu'il y a forte production et relativement faible consommation (même site que pour la Figure 2). Inciter au stockage seulement lorsqu'il permet d'augmenter la capacité d'accueil du réseau Une étude du Fraunhofer Institute publiée en 2013 s'est intéressée, à partir de la modélisation de différents types de réseaux de distribution à l'impact sur ces derniers de moyens de stockage associés à des systèmes photovoltaïques, avec pour objectif principal la stabilité de la tension. La conclusion est que «l'utilisation d'une batterie photovoltaïque axée sur les besoins du réseau permet de réduire le pic d'injection de tous les systèmes d'environ 40 %», ce qui permet d'augmenter d'autant la capacité d'accueil et de créer une situation «gagnant-gagnant». A l'inverse, la gestion «traditionnelle» d'une batterie axée sur l'optimisation pour le producteur-consommateur dans le cadre de la prime d'autoconsommation ne permet pas de soulager le réseau électrique du fait que la batterie est en général déjà chargée au maximum avant même que l'installation n'atteigne son pic de production. Les deux schémas de la figure 2: source de la référence non trouvée illustrent clairement tout l'intérêt que peut avoir pour le gestionnaire de réseau un stockage «intelligent» basé sur une logique de coopération entre les acteurs. 7

8 autoconsommation source : Hespul 8

9 L offre Photovoltaïque de DIRECT SOLAR Le pré-diagnostique simplifié Pré-diagnostique évalué sur plan ou informations fournies par le client. Il permet de déterminer la pertinence du projet et d en évaluer la rentabilité approximative et la faisabilité. Tarif pour une installation > 9kwc< 36 kwc HT Tarif pour une installation >36kwc< 100kwc.450 HT Tarif pour une installation >100 kwc..650 HT Le CCTP (cahier des clauses techniques particulières) Il se concrétise par la visite sur le site d un technicien qui fera l ensemble des relevés nécessaires à la réalisation d une étude technique et financière. Tarif pour une installation > 9kwc< 36kwc % du coût global de la centrale photovoltaïque (minimum de perception HT). Tarif pour une installation >36kwc< 100kwc.. 5 % du coût global de la centrale photovoltaïque (minimum de perception HT). Tarif pour une installation >100kwc.de 5 à 3 % du coût global de la centrale photovoltaïque (minimum de perception HT). Le CCAP (cahier des clauses administratives particulières) C est le traitement administratif de l ensemble des pièces préalable à la réalisation des travaux : dossier Mairie, dossier financier, dossier ERDF. Tarif pour une installation > 9kwc< 36kwc HT Tarif pour une installation >36kwc< 100kwc HT Tarif pour une installation >100kwc HT Dossier de demande de subvention C est le traitement administratif de l ensemble des pièces pour l obtention de la subvention thermique et photovoltaïque..25 % du montant obtenu (minimum de perception HT). Le cahier des charges photovoltaïque C est la maîtrise d œuvre des travaux comprenant : - Mise en place des intervenants et approvisionnements des matériels - Autocontrôle de l installation - Consuel - Mise en service 9

10 - Aide à la facturation EDF-OA Tarif..sur devis Exemple de pré diagnostique simplifié x Bosch Solar Energy AG Bosch Solar Module c- Si M EU x SMA Solar Technology AG Sunny Boy 3000HF 15 ; 0 3,0kW Site : Agen Jeu de données météorologiques : Agen Puissance PV : 3,00 kwp Surface totale/d'absorption PV : 19,72 / 19,74 m² Irradiation générateur PV: Énergie PV produite (c.a.): Energie revendue: kwh 3 582,2 kwh 3 582,2 kwh Rendement système: 12,3 % Taux de puissance: 81,2 % Rendement onduleur: 92,9 % Puissance utile gén. PV : 13,3 % Rendement spécifique annuel: kwh/kwc Emissions CO2 évitées: kg/a Les résultats se calculent selon une modélisation mathématique. Les rendements effectifs du système PV variable en fonction des conditions météorologiques, de l'efficacité des modules, de l'onduleur, et d'autres facteurs. Le diagramme ci-dessus est un croquis et ne remplace en aucun cas un plan technique du système PV. 10

11 Exemple de pré diagnostique simplifié (suite) Données du système Puissance PV :3,00 kwp prise en service du système :01/11/2012 Degradation-totale:8,00 % Alimentation d'électricité : Conception de revente : Pour les premières 20 années Ensuite: Revente totale 0,3539 /kwh 0,3539 /kwh Paramètres de rentabilité période considérée 20 Années Taux d'intérêt du capital : 0,00 % Toutes Indications sans impôt sur le chiffre d'affaires Bilan des frais Coûts d'exploitation 60,00 /a paiements uniques ,00 Rémunération revente 1ère année : 1 339,78 /a Résultats après la méthode de valeur en capital Montant du capital : ,86 Durée d'amortissement: 11,2 Années Rendement 5,8 % Coût de production de courant 0,20 /kwh 11

12 Sommaire du pré diagnostique complet 1 Termes de la consultation de la mission Contexte de l opération Un contexte de travaux Un contexte géographique favorable Schéma d implantation Etude photovoltaïque Intégration à la toiture Relevé des ombres lointaines Gisement solaire théorique d Aix en Provence (13) Impact des ombres proches Produits proposés Maintenance Rapport de projet Calcul de rentabilité du projet Proposition tarifaire Contrat de maintenance et entretien Contrat d assurance Assistance administrative à la mise en service Annexes : CONTACTS GLOSSAIRE ANNEXES

13 Nos coordonnées : Votre interlocuteur privilégié : Bruno Martin : DIRECT SOLAR 2 rue Odette Jasse MARSEILLE- Sarl au capital de RCS Marseille : A PE 4690 Z Site internet : Service Commercial :

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