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
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
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
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 20-20-20) 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
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
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
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
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
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
Le taux d autoconsommation Le profil de production et consommation Application domestique Taux d autoconsommation: 20-40 % 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
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
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
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
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
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
Merci de votre attention Atelier technique PV-NET Mardi 3 décembre 2013 Marc Niell Ingénieur chargé d affaires Activité R&D et international