Etude de faisabilité technico-économique de la filière photovoltaïque raccordée réseau au Sénégal

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1 République du Sénégal Ministère de l'energie et des Mines --- Direction de l'energie République Fédérale d Allemagne Ministère Fédéral de la Coopération Economique et du Développement --- Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit GTZ(GmbH) Promotion de l Electrification Rurale et de l Approvisionnement Durable en Combustibles Domestiques PERACOD Etude de faisabilité technico-économique de la filière photovoltaïque raccordée réseau au Sénégal

2 Sommaire Introduction... 1 Contexte de l étude... 2 I- Contexte mondial 2 II- Contexte Sénégalais 3 1ère partie : Analyse de programmes photovoltaïques raccordé réseau européens Description des systèmes photovoltaïques raccordés réseau... 1 I- Composition d un système photovoltaïque 1 II- Configurations d un générateur raccordé réseau 2 III- Schémas de raccordement des installations 4 Eléments de réussite d un programme photovoltaïque raccordé réseau... 7 I- Contexte Européen 7 II- 1er élément : Un système d aide adéquat 8 III- 2ème élément : Un cadre réglementaire favorable au développement du photovoltaïque 11 2ème partie : Eléments technico-économiques pour la réalisation d une analyse de faisabilité Sénégalaise Technologies et architectures du photovoltaïque raccordé réseau... 2 I- Technologie des modules photovoltaïques 2 II- Technologies de l onduleur 3 III- Architectures photovoltaïques raccordées réseau 6 Gammes de puissances photovoltaïques retenues... 9 I- Etude de dimensionnement 9 II- Etude de coûts des installations retenues 1 III- Gammes photovoltaïques retenues 4 Méthodologie employée pour l analyse économique... 1 I- Hypothèses économiques de l étude 1 II- Paramètres économiques utilisés 2 II- Détermination du coût de production du kwh photovoltaïque à long terme 4 III- Etude de la rentabilité des gammes photovoltaïques 5

3 3ème partie : Faisabilité d un programme photovoltaïque raccordé réseau au Sénégal Situation du photovoltaïque vis-à-vis des autres moyens de production sénégalais... 1 I- Coûts de production du photovoltaïque raccordé 2 II- Remarques 2 La nécessité de soutiens financiers, mais quelle configuration adopter?... 4 I- Cas de la subvention 4 II- Cas du prêt bonifié 5 III- Solution privilégiée : Le prêt bonifié et le tarif de rachat compensatoire 6 La nécessité d un cadre réglementaire précis... 7 Etude de cas sénégalaise... 8 I- Hypothèses de l étude de cas 8 II- Détermination des tarifs de rachats 10 III- Influence du taux d intérêt sur le Temps de Retour 14 IV- Influence de la durée du tarif de rachat compensatoire sur le temps de retour 15 V- Financement des tarifs de rachat 16 Analyse critique et bilan de l étude...fehler! Textmarke nicht definiert.

4 Table des figures Contexte de l étude Figure 1 : Evolution de la production mondiale des cellules photovoltaïques en MWc/an... 2 Figure 2 : Puissance installée des systèmes photovoltaïques, par segment de marché et par pays en Figure 3 : Evolution du prix du module photovoltaïque... 3 Figure 4 : Situation d un parc de production sénégalais résolument thermique... 4 Figure 5: Courbe de production photovoltaïque quotidienne et courbes de charge spécifiques ère partie : Analyse de programmes photovoltaïques raccordé réseau européens Figure 6 : Composition d un système photovoltaïque raccordé réseau... 1 Figure 7 : Principe de fonctionnement de la connexion sécurisée... 3 Figure 8 : Principe de fonctionnement de la connexion pure... 4 Figure 9 : Schéma de raccordement «injection des excédents de production»... 5 Figure 10 : Schéma de raccordement «injection de la totalité de la production»... 5 Figure 11 : Tarifs de rachat pratiqués en Allemagne et en Espagne Figure 12 : Comparaison des politiques allemande et française Figure 13 : Technologies des modules photovoltaïques ème partie : Eléments technico-économiques pour la réalisation d une analyse de faisabilité Sénégalaise Figure 14 : Principe de fonctionnement de l onduleur assisté... 3 Figure 16 : Principe de fonctionnement de l onduleur autonome Haute Fréquence... 5 Figure 17 : Architecture à un onduleur centralisé... 7 Figure 18 : Architecture à plusieurs onduleurs centralisés... 7 Figure 19 : Architecture à onduleurs «string»... 7 Figure 20 : Architecture à onduleurs centralisés en «master/slave»... 8 Figure 21: Comparaison des méthodes de dimensionnement... 9 Figure 22 : Panel d onduleurs adaptés à une puissance de 5 kwc Figure 23 : Choix de l onduleur 5 kwc Figure 24 : Coût spécifique des installations photovoltaïques en fonction de la puissance développée... 1 Figure 25 : Courbes de coûts du champ photovoltaïque... 2

5 Figure 26 : Courbes de coûts des onduleurs... 2 Figure 27 : Analyse de coûts d une installation de 5 kwc... 3 Figure 28 : Comparaison de notre structure de coût avec la littérature photovoltaïque... 4 Figure 29 : Coûts spécifiques des gammes Basse Tension... 4 Figure 30 : Coûts spécifiques des gammes Moyenne Tension... 5 Figure 31 : Passage d un cash-flow variable à un cash-flow constant (1)... 3 Figure 32 : Passage d un cash-flow variable à un cash-flow constant (2) ème partie : Faisabilité d un programme photovoltaïque raccordé réseau au Sénégal Figure 33 : Coûts de production du photovoltaïque raccordé réseau au Sénégal... 2 Figure 34 : Remarque sur les coûts de production calculés... 3 Figure 35 : Cash-flow d une installation de 5 MWc subventionnée à 71%... 5 Figure 36 : Détermination du tarif de rachat pour la gamme de puissance inférieure à 5 kwc Figure 37 : Détermination du tarif de rachat pour la gamme de puissance comprise entre 5 et 500 kwc Figure 38 : Détermination du tarif de rachat pour la gamme de puissance comprise entre 500 kwc et 2 MWc Figure 39 : Détermination du tarif de rachat pour la gamme de puissance comprise entre 2 et 5 MWc Figure 40 : Influence du taux d intérêt sur le temps de retour des gammes Basse Tension Figure 41 : Influence du taux d intérêt sur le temps de retour des gammes Moyenne Tension Figure 42 : Influence de la durée du tarif de rachat sur le temps de retour des gammes Basse Tension Figure 43 : Influence de la durée du tarif de rachat sur le temps de retour des gammes Moyenne Tension... 15

6 Introduction Au jour d'aujourd'hui, le plus grand challenge de l'afrique de l'ouest est d'atteindre un taux de croissance lui permettant de faire face à cet épouvantable fléau que représente la pauvreté. Depuis la fin des années 1970, les pays de la sous région ont donc essayé de mettre en place des plans d'ajustement engendrant des réformes dans les secteurs clé des pays. L accès à l'énergie des populations représentant un moteur fort de développement, le secteur de l'électricité n'y a pas échappé. Depuis les années 1990, la Côte d'ivoire suivie par le Sénégal, le Mali, la Gambie et le Bénin ont donc entamé de grandes réformes : Le Sénégal a ainsi tenté de privatiser depuis 1998, la société d'etat SENELEC (chargée de la production, du transport et de la distribution de l énergie électrique sur tout le territoire de la république du Sénégal), ouvert son marché aux producteurs indépendants, mais aussi décidé de faire des énergies renouvelables, un générateur de développement du pays. Ainsi, une Stratégie Nationale de Relance des Energies Renouvelables pour la Lutte contre la Pauvreté a été établie, identifiant des objectifs énergétiques clairs pour chaque filière renouvelable. Plusieurs acteurs interviennent pour appuyer les propositions qui ont été faites. Le programme PERACOD (Promotion de l Electrification Rurale et de l Approvisionnement Durable en Combustibles Domestiques) en fait partie. Ce dernier intervient dans le domaine de l énergie et de la foresterie au niveau des zones prioritaires de la coopération allemande. C est un programme sectoriel de la coopération sénégalo-allemande agissant en tant que prestataire de service et mandaté par le BMZ (Ministère Fédéral de la Coopération Economique et du Développement). En même temps ce programme apporte une contribution au niveau national en tant qu appui conseil au niveau des Directions de tutelles que sont la Direction de l Energie (DE) et la Direction des Eaux et Forêts (DEFCCS), ainsi qu au niveau de l Agence Sénégalaise d Electrification Rurale (ASER). Le Programme comporte trois composantes, à savoir une composante «Planification Energétique Nationale», une composante «Combustibles Domestiques et Aménagement Participatif des Forêts» et une composante «Electrification Rurale», qui a été chargée de mener une étude de faisabilité sur la filière photovoltaïque raccordée réseau, étude qui est synthétisée dans ce document. Cette étude a été réalisée sur 6 mois et se scinde en trois étapes : L étape initiale, prévue sur une durée de 4 semaines, prévoyait d étudier l existant européen en matière de photovoltaïque raccordé réseau. La seconde étape, consistant à élaborer des gammes de puissance photovoltaïque était prévue sur 10 semaines. La troisième étape, consistant à analyser économiquement la solution photovoltaïque raccordée réseau était prévue sur 10 semaines.

7 Contexte de l étude L idée d une étude de la filière photovoltaïque raccordée réseau au Sénégal s insère parfaitement dans une réalité mondiale mais aussi nationale : Au niveau mondial, le photovoltaïque fait désormais partie de ces technologies modernes et incontournables pour produire une électricité propre et respectueuse de l environnement. Au niveau national, les autorités sénégalaises ont entamé de profondes réformes du secteur de l énergie visant à assurer un développement pérenne du pays, au travers notamment d un renforcement du rôle des Energies Renouvelables. I- Contexte mondial Depuis les années 1990, le photovoltaïque a connu une croissance très forte en raison de la volonté de certains états de prendre en compte l épuisement des ressources fossiles et les problèmes environnementaux générés par les moyens de production conventionnels. Ainsi la production et l installation de modules photovoltaïques ont été décuplées en une douzaine d années : Figure 1 : Evolution de la production mondiale des cellules photovoltaïques en MWc/an Cette croissance a été engendrée par l octroi de soutiens financiers des gouvernements et la mise en place de lignes de production par des entreprises liées notamment au secteur pétrolier (BP et Shell). Ainsi, le segment des systèmes décentralisés raccordés réseau et intégrés dans les bâtiments a connu un développement relativement important au regard des autres applications photovoltaïques, notamment au Japon, en Allemagne, en Suisse et aux Pays Bas :

8 Figure 2 : Puissance installée des systèmes photovoltaïques, par segment de marché et par pays en 2001 Cet engouement pour le photovoltaïque dans les Pays Développés a permis, non seulement d acquérir une maturité technologique (y compris pour les installations de grande puissance), mais aussi une baisse constante des coûts de production des modules, composant le plus onéreux d une installation : Figure 3 : Evolution du prix du module photovoltaïque Une dynamique photovoltaïque est donc en train de se créer un peu partout dans le monde. L engouement et les engagements de certains gouvernements, la maturité technologique et la baisse des coûts de production qui sont généralement associées au développement d une activité, laissent à penser que de plus en plus de pays privilégieront la solution photovoltaïque. Et le Sénégal, en raison de son contexte favorable ne devrait pas y échapper II- Contexte Sénégalais De par sa législation, sa situation énergétique actuelle, son passé en matière d expérience photovoltaïque et son ensoleillement, le Sénégal offre un cadre privilégié au développement de la filière raccordée réseau. A- Du point de vue énergétique

9 Le Sénégal a longtemps bâti sa politique de développement énergétique sur la base de l offre prépondérante de services d énergie de tendance fossile. Son parc de production, réparti en 5 sites principaux est essentiellement thermique puisque composé à 26% de centrales à gaz, à 34% de centrales à vapeur et 25% de centrales diesel : Centrales Type de centrale Puissance installée (MW) Puissance exploitable (MW) Diesel % 26% Tubine à gaz Cycle combiné GTI Diesel Vapeur Bel Air 1 Vapeur Turbine à Gaz Vapeur % 25% Structure d'équipement de production Cap des Biches III Diesel Turbine à Gaz Kahone Diesel % GTI Saint Louis 2% Kahone 4% Bel Air Cap des Biches Saint- Diesel % Louis 22% GTI Turbine à Gaz Total Répartition des équipements selon les sites Figure 4 : Situation d un parc de production sénégalais résolument thermique Cette politique de développement, quoique résolument économique, n est pas viable à long et même moyen terme puisque : Elle accroît la dépendance énergétique du Sénégal qui doit augmenter ses importations d hydrocarbures. Elle a un impact négatif sur toute l économie Sénégalaise à cause de la hausse permanente du prix des hydrocarbures. Elle ne résout pas les problèmes de pics de consommation, intervenant généralement les après-midi d été très chauds L intérêt du photovoltaïque d un point de vue énergétique se fait donc sentir au Sénégal, notamment si l on considère que l ensoleillement est une matière première au même titre que le pétrole ou le gaz naturel : Pour un gestionnaire de réseau, le photovoltaïque permet en effet de diversifier sa production d électricité, de mettre en avant un bilan écologique favorable ou encore de lisser les pics de consommation en journée puisque la courbe de production photovoltaïque coïncide aux courbes de consommation d un immeuble de bureaux, ou d une climatisation :

10 Figure 5: : Courbe de production photovoltaïque quotidienne et courbes de charge spécifiques 1 Pour un producteur, la connexion d une installation photovoltaïque permet de diminuer une facture électrique ou de générer des revenus. Dans une optique plus fine, on peut aussi envisager que le photovoltaïque combatte en partie les problèmes de pauvreté et de croissance économique que le gouvernement sénégalais s est engagé de résoudre, puisqu une installation pourrait engendrer des retombées financières et économiques à une collectivité ou un particulier. B- Du point de vue des acquis En raison d une situation géographique lui faisant bénéficier d un ensoleillement important de 3000 heures par an et d une énergie totale moyenne égale à 5,7 kwh/m²/jour, le Sénégal a tout intérêt de poursuivre les «tentatives» (certes entrecoupées d échecs) qu il a entreprises depuis les années 1980 en matière de photovoltaïque autonome. A ce jour, quelques 2MWc de puissance crête ont été installés dont : Une dizaine de centrales solaires pour une puissance cumulée de 250 kwc systèmes photovoltaïques familiaux pour électrifier notamment les îles du Saloum. Cependant, tous ces projets réalisés sans réelle harmonisation et cadre précis, n ont jamais su faire jouer pleinement au photovoltaïque son rôle de développement économique et social du pays C- Du point de vue législatif Le Sénégal se trouve dans une phase transitoire de développement du secteur de l énergie. Depuis 1998, les autorités ont en effet entamé de profondes réformes visant à assurer un développement pérenne du pays. La loi du 14 Avril 1998 a donc vu le jour. Cette Loi a pour objet de garantir un approvisionnement électrique au moindre coût et d assurer l accès à l électricité des populations rurales. Elle propose les mesures suivantes : La privatisation de la SENELEC, autrefois entreprise d état mais bientôt écartée de son monopole d achat et de transport de l électricité. Elle sera en effet cantonnée à la production et la gestion des lignes électriques. L ouverture du marché aux initiatives privées pour la production, la distribution et la vente d électricité. L obtention d'une permission du Ministre de l'énergie pour réaliser une activité de production, de transport ou de distribution dans le secteur électrique excédant une puissance de 50 kw, exception faite des installations militaires, des centrales nucléaires et des oeuvres de production réalisées dans le cadre d'accords entre États. La création de la Commission de Régulation du Secteur de l Electricité (CRSE), chargée de la régulation des activités de production, de transport, de distribution et de vente d énergie électrique. Elle a pour objectif de promouvoir le développement rationnel de l offre d énergie électrique, veiller à l équilibre économique et 1 Source ADEME.

11 financier du secteur de l électricité, promouvoir la concurrence et la participation du secteur privé en matière de production, de transport, de distribution et de vente d énergie électrique. La création de l Agence Sénégalaise d Electrification Rurale (ASER), chargée de promouvoir et d administrer l électrification rurale sénégalaise. Elle a pour objectif de stimuler la demande et l offre de service en matière d électrification rurale par l intermédiaire de campagnes d informations, de services financiers et d ingénierie, de montage juridique, de maîtrise d ouvrage. Parallèlement à cette loi, une stratégie de relance des énergies renouvelables a été établie : Un premier document, dont l objectif global est de faire de ces dernières des alternatives viables pour combattre la pauvreté, a été rédigé 2. Il dresse un état des lieux de chaque filière renouvelable avant de fixer les objectifs à atteindre. Le photovoltaïque raccordé réseau est concerné puisqu un programme visant à installer 10 MWc d équipements sur 10 ans est envisagé. Dans un contexte évolutif, où l implication des producteurs indépendants et des énergies renouvelables est énoncée, un développement de la filière photovoltaïque raccordé réseau parait tout à fait concevable 2 Document intitulé «Stratégie nationale de développement des Energies Renouvelables pour la lutte contre la pauvreté»

12 1 ère partie : Analyse de programmes photovoltaïques raccordés réseau européens L analyse de l existant européen en matière de photovoltaïque raccordé réseau, fut la première étape de notre étude de faisabilité. Elle nous a semblé nécessaire pour appréhender le principe de fonctionnement, les spécificités et contraintes d une installation, et essentielle pour retirer les idées fortes et les causes de succès d un programme de développement. Dans cette partie, nous avons donc essayé d établir un état des lieux des dispositions techniques, législatives et financières du photovoltaïque raccordé réseau : Dans un premier temps, une description des systèmes photovoltaïques raccordés réseau a été réalisée. Dans un second, une analyse des éléments de réussite d un programme photovoltaïque a été menée.

13 Description des systèmes photovoltaïques raccordés réseau Même s il n existe pas encore de réglementation et de norme standard, le photovoltaïque raccordé réseau doit respecter certains principes. Les différents retours d expérience européens (et même mondiaux d ailleurs) ont en effet permis de dégager une composition, des configurations et des schémas de raccordement communs, qu il est nécessaire de connaître pour comprendre l intérêt du photovoltaïque raccordé I- Composition d un système photovoltaïque D une manière très simple, un générateur photovoltaïque raccordé réseau comprend les éléments suivants : Un ensemble de modules photovoltaïques assurant la conversion de l énergie solaire en énergie électrique Des organes = Un ensemble de sécurité Un dispositif onduleur protégeant le de comptage transformant réseau mesurant l énergie électrique, les l énergie photovoltaïque en personnes et injectée et courant alternatif l installation soutirée au solaire réseau Figure 6 : Composition d un système photovoltaïque raccordé réseau A- Premier élément : Le module photovoltaïque Les modules photovoltaïques sont composés d un ensemble de cellules mises en série, réalisant la conversion proprement dite de la lumière du soleil en électricité. Ils sont eux-mêmes associés en série et parallèle pour former un champ photovoltaïque d une puissance crête Pc définie selon des conditions spécifiques d éclairement, de température et de spectre solaire (1000W/m², 25 C et AM 1.5). Une grande proportion de modules est issue d un composant de base, le silicium, de composition cristalline. Les capteurs les plus utilisés actuellement sont des panneaux rectangulaires de quelques centimètres d'épaisseur, pesant quelques kilos et d'une surface comprise entre 0.5 et 3m².

14 B- Deuxième élément: L onduleur Le rôle de l onduleur est de transformer le courant continu fourni par le champ photovoltaïque en un courant alternatif ayant toutes les caractéristiques du courant alternatif fourni par le réseau électrique. L onduleur est un appareil électronique de haute technologie, géré par microprocesseur, garantissant que le courant produit répond exactement aux normes fixées par les compagnies d'électricité ou les autorités compétentes. Il se présente sous la forme d'un boîtier métallique, muni d'un radiateur. C- Troisième élément : Organes de sécurité et de raccordement Les organes de sécurité et de raccordement assurent des fonctions de protection vis-à-vis de l utilisateur, de l installation photovoltaïque et du réseau. Elles se déclinent sous 3 formes : La protection de découplage dont l objectif est de ne pas laisser sous tension un ouvrage en défaut. Elle permet ainsi de déconnecter l installation photovoltaïque du réseau électrique lorsqu un problème technique survient. La protection contre la foudre dont l objectif est de protéger autant que possible le générateur photovoltaïque des impacts directs (impacts sur la construction) et induits (impacts au sol, surtension véhiculée par le réseau électrique) de la foudre. La mise à la terre dont l objectif est de protéger les personnes et les équipements, d accroître la fiabilité des équipements et de réduire les risques de détérioration en cas de foudre. D- Quatrième élément : Le comptage de l énergie injectée et soutirée au réseau L un des principes du photovoltaïque raccordé étant de soutirer et de revendre l électricité au réseau de distribution, un comptage de l énergie injectée et soutirée doit être réalisé. Ce comptage s effectue par l intermédiaire d au moins deux compteurs, l un situé aux bornes aval du disjoncteur, l autre au point de livraison, c est-à-dire en entrée du réseau. II- Configurations d un générateur raccordé réseau Suivant l effet recherché, le générateur photovoltaïque raccordé réseau se décline selon deux variantes : La première, l installation de connexion sécurisée permet à la fois une production directe mais aussi autonome d énergie. Elle fournit ainsi de l électricité au producteur en toute occasion par l intermédiaire d un parc de stockage et permet d injecter sur le réseau de distribution une partie ou l intégralité de sa production tant que celui-ci n est pas défaillant.

15 La deuxième, l installation de connexion pure, permet une production d énergie «au fil du soleil». Elle fournit ainsi de l électricité au producteur et/ou au réseau de distribution durant la journée, tant que ce dernier n est pas défaillant. A- Principe de fonctionnement de l installation de connexion sécurisée La variante avec générateur de sécurisation a pour objet, en l absence du réseau électrique, d utiliser à la fois l énergie emmagasinée dans des batteries et celle fournie par les panneaux photovoltaïques pour alimenter des usages prioritaires d une installation. Cette solution permet d utiliser au maximum l énergie fournie par le champ photovoltaïque en assurant, en cas de défaillance du réseau, une alimentation instantanée d appareils secourus : En présence du réseau électrique, l énergie fournie par le champ photovoltaïque maintient en charge la batterie via un régulateur. Réseau électrique L excédent d énergie photovoltaïque fourni est converti en énergie alternative 230 V par un onduleur synchrone, pour être consommée par le producteur, ou réinjectée sur le réseau. Cette injection est possible tant que le réseau reste dans la plage de tolérance de tension et fréquence préfixée au niveau de l onduleur. En cas de défaillance du réseau électrique, les circuits non secourus ne sont plus alimentés. L onduleur s arrête de fonctionner en mode synchrone et bascule instantanément en mode autonome. Réseau électrique Les circuits secourus sont basculés automatiquement sur la sortie de l onduleur autonome. En conséquence, le système devient complètement autonome : Les appareils connectés sur les circuits secourus sont alimentés par l onduleur convertissant l énergie fournie par le panneau solaire et la batterie en énergie alternative 230 V. Au retour de la tension du réseau, les circuits non secourus et secourus sont alimentés instantanément par le réseau de distribution. L onduleur continue de fonctionner en mode autonome pendant quelques minutes pour ensuite basculer en mode synchrone Figure 7 : Principe de fonctionnement t de la connexion sécurisée B- Principe de fonctionnement de l installation de connexion pure

16 Le générateur dit de connexion pure a pour objet, en présence du réseau électrique, de produire une électricité consommée par le propriétaire, ou revendue au réseau de distribution. Cette solution permet d utiliser l énergie fournie par le champ photovoltaïque tant qu il n y a pas de défaillance du réseau : En présence du réseau électrique, l onduleur convertit l énergie fournie par le champ solaire en énergie alternative 230 V. MPPT Réseau électrique Cette énergie est soit consommée par le producteur, soit injectée sur le réseau électrique, tant que ce dernier reste dans une plage de tolérance de tension et de fréquence préfixée. MPPT Réseau électrique En cas de défaillance du réseau électrique, l onduleur s arrête de fonctionner. L énergie produite par le champ photovoltaïque n est donc plus transformée en énergie alternative, et n est pas utilisable par le producteur. Au retour de la tension du réseau, les charges sont alimentées instantanément par le réseau de distribution. L onduleur bascule ensuite en mode synchrone pour réinjecter l énergie photovoltaïque fournie au réseau. Figure 8 : Principe de fonctionnement de la connexion pure III- Schémas de raccordement des installations En Europe, il existe deux schémas de raccordement pour les installations photovoltaïques : Le premier, utilisé dans le cadre de l injection des excédents de production, permet de consommer une partie de la production photovoltaïque et revendre le surplus au réseau de distribution. Le deuxième, utilisé dans le cadre de l injection de la totalité de la production, consiste à revendre la totalité de la production photovoltaïque au réseau de distribution. A- Cas de l injection des excédents de production Dans le cas de l injection des excédents de production, le générateur de production photovoltaïque est raccordé à la fois sur l installation intérieure et sur le réseau Basse Tension. Comme le client consomme une partie de sa production et soutire une partie de sa consommation, une installation doit être équipée de deux compteurs électroniques installés «tête bêche»:

17 Un compteur d injection mesure le solde «Production - Consommation» injectée au réseau. Un compteur de soutirage mesure le solde «Consommation Production» soutirée au réseau. A chaque moment, un seul compteur mesure : C est celui pour lequel le sens du solde entre les énergies consommées et produites dans l installation correspond à son câblage. Ce principe exclut l utilisation de compteurs réversibles et de compteurs électromécaniques car quelque soit le sens de transit de l énergie, aucun des compteurs ne doit décompter. Réseau Figure 9 : Schéma de raccordement «injection des excédents de production» B- Cas de l injection de la totalité de la production Dans le cas de l injection de la totalité de la production, le générateur photovoltaïque est raccordé au réseau par l intermédiaire d un point de livraison «production» distinct du point de livraison «consommation» utilisé pour les besoins en soutirage du producteur. Cette dissociation entre le point de livraison «consommation» et le point de livraison «production» conduit à étoiler le branchement en deux : D un côté, un branchement «production» comporte deux compteurs électroniques montés têtebêche: - un compteur câblé pour enregistrer l énergie injectée sur le réseau. - un compteur de non consommation pour enregistrer l énergie éventuellement consommée par l onduleur. De l autre côté, un branchement «consommation» comporte un seul compteur. Le type de compteur, électromécanique ou électronique est alors indifférent. Réseau Figure 10 : Schéma de raccordement «injection de la totalité de la production»

18 Configuration étudiée dans le cadre de notre étude Dans le cadre de notre étude, nous avons privilégié la solution de la connexion pure injectant la totalité de la production photovoltaïque car : La solution de la connexion sécurisée est réservée à des applications très précises et marginales, demandant un niveau élevé de fourniture électrique (circuit de surveillance, circuit de sécurité, hôpitaux ) Elle représente, comme nous allons le voir dans la suite de ce document la solution la plus rentable.

19 Eléments de réussite d un programme photovoltaïque raccordé réseau Par la diversité de ses programmes, l Europe fait office de référence en matière de photovoltaïque raccordé réseau. Que ce soit avec l Allemagne, et son parc de près de 800 MWc, ou avec la France, qui atteint péniblement les 9 MWc, l Europe dispose d une expérience riche en enseignements qu il est important de prendre en compte dans l espoir de dégager les éléments de réussite d un programme photovoltaïque I- Contexte Européen Le développement du photovoltaïque raccordé réseau en Europe trouve son origine dans la promulgation de directives européennes et de lois nationales. Ces dernières font suite à des années de discussions, débats, pourparlers, interrogations qui ont finalement abouti à la rédaction de documents officiels, sans lesquels le photovoltaïque ne connaîtrait pas cet essor. A- L ouverture des marchés Le 25 novembre 2002, l Union Européenne a adopté à l unanimité une directive concernant l ouverture totale à la concurrence des marchés européens de l électricité. Cette directive prévoit l ouverture des marchés de l énergie à partir de 2004 pour les entreprises et en 2007 pour les particuliers. Elle a pour but affiché de : Renforcer la compétitivité des entreprises européennes. Séparer juridiquement les entreprises produisant l électricité et les distributeurs. Mettre en place des gestionnaires de réseaux indépendants. Cette directive laisse donc le choix aux producteurs d investir ou non dans les Energies Renouvelables B- La promotion des énergies renouvelables Suite au sommet de Kyoto, l Union Européenne a émis le 27 septembre 2001 une directive (Directive 2001/77/CE) relative à la promotion de l'électricité produite à partir de sources d'énergie renouvelables. Cette directive a le mérite d avoir traduit les objectifs du Livre Blanc de 1997 en efforts concrets : L implantation de de systèmes photovoltaïques équivalents à 1 kwc dont en Europe et dans les Pays En Développement. Elle invite chaque Etat membre à fixer des objectifs nationaux et établir un cadre favorable au développement du photovoltaïque mais aussi des autres sources d énergie renouvelables. Différents projets, ont donc vu le jour, mettant en place différents cadres et régimes de soutien. Un premier bilan peut d ailleurs être dressé quant à la réussite ou non d un programme photovoltaïque : Un régime de soutien approprié et une réglementation claire semblent être les deux éléments clé à instaurer.

20 II- 1 er élément : Un système d aide adéquat Le premier élément de réussite d un programme photovoltaïque est la mise en place d un régime d aide adéquat permettant à la fois de lever la barrière de l investissement et de rendre le photovoltaïque rentable aux yeux des investisseurs. Pour cela différents mécanismes de soutien sont proposés, parmi lesquels : Les aides à l investissement. Les exonérations ou réductions fiscales. Le soutien direct des prix. A- Les aides à l investissement Les systèmes d aide à l investissement ont pour but d aider l investisseur à financer les coûts souvent élevés d une installation photovoltaïque. Ils se déclinent sous la forme de subventions directes ou de prêts à taux préférentiels aussi connus sous le nom de «prêts verts» La subvention directe La subvention directe, bien que relativement sûre du point de vue de l investisseur, possède de nombreux inconvénients : Elle fait directement ou indirectement appel au budget de l Etat. Elle revêt souvent un caractère non transparent, voire discriminatoire, ne serait-ce que par une inégalité des aides proposées selon les régions. Elle n offre pas toujours aux opérateurs une visibilité suffisante pour assumer les risques, faute de politiques publiques stables. Elle donne de «mauvaises habitudes» aux opérateurs, qui risquent de se consacrer plus à la recherche de subventions qu à leur métier proprement dit. Même si elle ne doit pas être rejetée définitivement en bloc, la subvention directe ne peut donc jouer qu un rôle temporaire dans le développement d un marché, notamment au moment de son ouverture et de son lancement. Le prêt vert Le prêt vert constitue une autre alternative pour aider au financement d une installation photovoltaïque. Il se distingue d un prêt ordinaire dans la mesure où le taux d intérêt et la durée de remboursement proposés aux investisseurs photovoltaïques sont avantageux : Dans le cas de l Allemagne, l Etat accorde aux investisseurs photovoltaïques, des prêts (disponibles auprès de banques de développement) remboursables sur 10 ou 20 ans et disposant d une subvention sur le taux d intérêt commercial de 4.5% 3. 3 Le taux d intérêt net se situe alors autour des 2% et peut par conséquent être réduit à zéro si le taux d intérêt descend sous la barre des 4.5%.

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