Autoconsommation d énergie photovoltaïque

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1 Autoconsommation d énergie photovoltaïque Principe et intérêt de l autoconsommation de l électricité photovoltaïque Atelier technique PV-NET Mardi 3 décembre 2013 Marc Niell Ingénieur chargé d affaires Activité R&D et international

2 Sommaire Contexte: Les trois variables Intérêt de l autoconsommation L approche de l autoconsommation: Différences entre le modèle classique et le nouveau modèle Architectures électriques Modèles d affaires pour l autoconsommation La parité réseau en France Le taux d autoconsommation: Profils de production et de consommation Maximisation de l autoconsommation Pilotage de la charge Systèmes de stockage: électrochimique et thermique Les obstacles au développement 2

3 Contexte Les trois variables Baisse du LCOE du kwh photovoltaïque Augmentation du prix de l électricité Réduction, voire disparition, des tarifs d achat Formule à 3 variables et une constante (Baisse LCOE + Augmentation prix élec. + Réduction soutien financier) * Constante Solaire = Autoconsommation 3

4 Contexte Intérêt de l autoconsommation Sur le plan économique: Côté consommateur: LCOE PV < prix électricité (parité réseau) autoconsommer devient moins chère que consommer du réseau Réduction des coûts de raccordement et des taxes sur les revenus Consommation d énergie verte moins chère que celle vendue par les opérateurs fournissant de l électricité verte Côté gestionnaire de réseau: Diminution des pertes liées au transport et à la distribution Lissage de la courbe de charge avec les systèmes de gestion intelligente de la charge et/ou avec les systèmes de stockage Sur le plan environnemental : Atteinte des objectifs nationaux (Grenelle de l Environnement), européens (Objectif ) et internationaux (Kyoto) Sur le plan social: Augmentation de l autonomie énergétique Emplois locaux Prise de conscience sur le coût réel de l énergie Incitation aux mesures d efficacité énergétique 4

5 Approche L approche de l autoconsommation Produire et autoconsommer de l énergie photovoltaïque est l avenir Mais, quelle est la différence entre le modèle classique de production photovoltaïque et la nouvelle approche de l autoconsommation 5

6 Approche Modèle classique et nouveau modèle Mode injection total ou partielle Mode autoconsommation (avec ou sans injection du surplus) Différences? Point de vue physique ou électrique L électricité est consommée par le consommateur le plus proche de la source de production (producteur et voisins) L électricité est consommée par le consommateur le plus proche de la source de production (producteur et voisins) NON Point de vue de l architecture électrique Injection total: 2 points de raccordement, 2 compteurs (dont 1 bidirectionnel) Injection du surplus: 1 point de raccordement, 1 seul compteur bidirectionnel Injection du surplus: 1 point de raccordement, 1 seul compteur bidirectionnel NON Point de vue financier Vente totale ou vente du surplus avec tarif d achat et sans limitation Net-metering, vente du surplus avec une éventuelle limitation (production<consommation) OUI Point de vue du statut Producteur (maximiser la production et les recettes) Autoconsommateur (minimiser l écart production consommation et les factures) OUI 6

7 Approche Architectures électriques Modalités de production photovoltaïque Vente totale Autoconsommation avec / sans injection du surplus Autoconsommation avec stockage et (injection du surplus le cas échéant) 7

8 Approche Modèles d affaires Vente totale avec tarif d achat Vente du surplus avec tarif d achat > prix électricité Modèle classique: production pure sans limitation Vente au prix du marché de l électricité (installations de grande puissance) Nouvelle approche: autoconsommation avec limitation d injection Pas d injection (100% autoconsommation ou blocage injection) Vente du surplus avec tarif d achat < prix électricité (TTC) et > au LCOE (Allemagne) Vente du surplus au prix du marché de l électricité Net-metering sans péage et avec péage Prime pour kwh autoconsommé (Italie) Péage pour kwh autoconsommé (projet de loi en Espagne) Le "net metering" consiste à donner au producteur un crédit pour chaque kwh produit en sus de sa consommation et injecté sur le réseau. Energie facturée = kwh consommés Crédits obtenus * En général, l obtention de crédits est limité aux kwh consommés pendant une période donnée (1 heure, 1 jour, 1 mois ou 1 an) 8

9 Parité réseau La parité réseau en France Définition de parité réseau: le coût moyen du kwh photovoltaïque pendant la vie de l installation (25 ans) est inférieur au prix de l électricité de l année en question La parité réseau dépend des hypothèses établies lors du calcul du LCOE PV et de l estimation de l évolution du prix de l électricité La parité réseau dépend de l ensoleillement, donc de la région 9

10 Le taux d autoconsommation Le profil de production et consommation Application domestique Taux d autoconsommation: % Profil de production photovoltaïque Application tertiaire Taux d autoconsommation: 50-80%, voire 100% Si la parité réseau est atteinte, et pour certains modèles d affaires (cas de l Allemagne), l augmentation du taux d énergie autoconsommée devient intéressant

11 Le taux d autoconsommation Maximisation de l autoconsommation: le pilotage de charge Application domestique sans pilotage de charge (30% autoconsommation) Application domestique avec pilotage de charge (50% autoconsommation) 11

12 Le taux d autoconsommation Maximisation de l autoconsommation: le stockage électrochimique L énergie produite pendant la journée est prioritairement autoconsommée et le surplus stockée dans les batteries Le soir, la batterie fournie l énergie stockée pendant la journée avec le réseau en appui En général, stockage de faible capacité pour les applications domestiques (4-10 kwh) avec une autonomie < 1 jour 12

13 Le taux d autoconsommation Maximisation de l autoconsommation: le stockage électrochimique Avantages Inconvénients - Augmentation du taux d autoconsommation - Augmentation de la complexité du système - LCOE PV (PV + batteries) moins chère si le prix de l électricité est élevé (Allemagne) - LCOE PV (PV + batteries) plus chère si le prix de l électricité est faible (France) - Système de backup en cas de coupure (intéressant pour les réseaux insulaires) - Augmentation des coûts d entretien et de remplacement Alternatives au stockage électrochimique: Utiliser le réseau comme système de stockage de capacité infinie (netmetering) Le stockage thermique 13

14 Le taux d autoconsommation Maximisation de l autoconsommation: le stockage thermique Stockage d eau chaude: Le surplus électrique du système photovoltaïque est utilisé pour produire de l eau chaude avec un chauffe-eau électrique Stockage d eau froide ou glace: La production électrique du système photovoltaïque est utilisée pour produire et stocker de l eau froide ou de la glace avec une machine frigorifique 14

15 Les obstacles au développement Les obstacles au développement Barrières détectées Prix de l électricité du réseau public inférieur au LCOE PV Inexistence du modèle net-metering ou d autres modèles d incitation de l autoconsommation Inexpérience avec le modèle d autoconsommation où le consommateur devient son propre producteur d énergie Calcul complexe de la rentabilité du système et du temps de retour sur l investissement Solutions envisageables - Aides sur l investissement initial pour les systèmes d autoconsommation afin de diminuer le LCOE PV - Changement du modèle tarifaire (tarif progressif, tarif variable) Dispositions pour intégrer le modèle net-metering en France qui permettent des échanges électriques gratuits entre le réseau public et le consommateur afin de pouvoir valoriser toute l énergie produite. - Campagnes de promotion du modèle d autoconsommation à l échelle domestique et tertiaire. - Ajout d'une composante autoconsommation dans les conseils diffusés au public Le temps de retour sur l investissement d un système d autoconsommation dépend de plusieurs paramètres. Parmi eux, le coût initial du système, l ensoleillement, le profil de consommation, le prix de l électricité du réseau public et l augmentation annuelle de celui-ci. Des méthodologies standards et simples doivent être établies pour calculer la rentabilité de ce type de système en fonction des principaux paramètres. 15

16 Merci de votre attention Atelier technique PV-NET Mardi 3 décembre 2013 Marc Niell Ingénieur chargé d affaires Activité R&D et international