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Synthèse système photovoltaïque et autoconsommation

Toutes les notions de base sur le photovoltaïque et l'autoconsommation

Synthèse système photovoltaïque et autoconsommation

Message par MICES » 05 Décembre 2015, 16:29

Un petit résumé du cas particulier de l'autoconsommation avec une installation photovoltaïque

Le photovoltaïque, c'est simple. Très simple. Trop simple ! C'est probablement sont unique défaut. En effet, il suffit d'un ou plusieurs modules (panneau solaire photovoltaïque), d'un onduleur (qui converti le courant continu des modules en un courant alternatif compatible avec le réseau) et d'une prise. Schématiquement, on a :
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Le principe physique en action est également très simple. De l'énergie lumineuse (des photons) est transférée à des électrons qui sont ainsi mis en mouvement (c'est l'effet photoélectrique mis en évidence en 1839 par Becquerel et expliqué en 1887 par Hertz). En les canalisant correctement dans une cellule (photopile), on obtient un courant utilisable.

N'importe qui est donc en mesure de produire du courant. Soit directement chez soi en installant quelques modules sur son toit ou dans son jardin, soit indirectement en participant financièrement à la mise en œuvre d'une installation comme avec les Centrales Villageoises par exemple. On comprend que cela puisse gêner l'état plus soucieux de préserver les intérêts des lobbies que des citoyens (c'est la parenthèse « révolutionnaire » !).

Produire du courant, d'accord, mais pour quoi faire ? C'est là que les choses commencent à se compliquer car plusieurs objectifs sont possibles et que l'on doit tenir compte des contraintes réelles (contraintes géographiques, urbaines, financières, …) et immatérielles (réglementation, objectif personnel, …). Il convient donc d'optimiser son installation par rapport à tous ces éléments.

On ne produit pas du courant pour le simple plaisir de le produire (quoique ! ...). On produit du courant car on a des consommations. En effet, sans consommation, le courant est simplement perdu et en fait « non produit ». Si on ne branche rien derrière le panneau solaire, il ne sortira aucun courant même s'il est en plein Soleil. Cela ne l’abîmera pas, il sera simplement un petit peu plus chaud. Les consommations sont donc nécessaires. Elles peuvent être locales privées (tous les appareils électriques de la maison) ou plus éloignées (les voisins et tout ce qui est relié via le réseau électrique). On peut donc choisir de produire pour ses propres besoins (installation en autoconsommation pure), pour le réseau (installation en vente totale) ou pour les deux (installation en vente du surplus). Physiquement, ces trois types d'installation sont identiques : on produit du courant et il est consommé par le consommateur le plus proche. D'un point de vue financier, dans le premier cas on réduit sa facture électrique, dans le second on vend du courant (à un certain tarif d'achat fixé par un contrat) et dans le troisième cas on a un mix des deux premiers.

Schématiquement, on pourrait résumer le bilan financier de production comme suit :
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Le principal souci qu'on a, c'est que la production n'est pas forcément en phase avec la consommation. A midi, au maximum de production, on n'a pas forcément l'utilité de tout le courant produit et la nuit on n'a plus de production. On doit donc trouver un moyen de « stocker » électricité. Or l'électricité en l'état ne se stocke pas. On a besoin d'un vecteur, d'un intermédiaire pour réaliser cette opération. Le moyen le plus connu est la batterie mais il existe des dizaines d'autres moyens (chimique, cinétique, thermique, gravitaire, pression, gaz, …) plus ou moins adaptés selon les buts recherchés.

Je laisse de coté la problématique du stockage pour ne regarder que le coté production par rapport à une consommation et voir comment on l'optimise.

Dans le cas ou on vend tout son courant ou uniquement son surplus, le problème est simple à résoudre. En fonction de ses moyens financiers, on fera une installation dans la mesure du possible orientée plein Sud afin d'optimiser sa production. Suivant sa situation géographique et ses contraintes locales, il est assez facile de déterminer son productible annuel avec PVGis.

Si par contre on souhaite produire uniquement pour sa propre consommation (autoconsommation), il est nécessaire de commencer par une étude de son profil de consommation afin de déterminer la puissance qu'il faut installer. En effet, on a besoin de savoir combien on consomme durant la journée et en particulier au midi solaire, moment où l'on produira le plus. Il faut toujours garder en mémoire la forme en cloche de la production photovoltaïque.
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Comme on le voit sur l'illustration, on a un pic de 220 W à midi mais qui ne dure pas longtemps.

Le profil de consommation lui ressemble plutôt à ceci :
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On remarque immédiatement les forts pics de puissance qui correspondent aux démarrages des appareils comme le chauffe-eau électrique (en HC la nuit et en début d'après-midi), la cafetière le matin ou le four le soir. On observe également une puissance quasi-constante comme un bruit de fond d'environ 200 W. Cette puissance résiduelle correspond à tous les petits appareils électriques (comme les veilles, la box Internet, …) qui fonctionnent en permanence.
Si on installe un module de 250 Wc, on couvrira donc juste ce bruit de fond durant un petit moment au midi solaire. On n'aura aucun surplus sur le réseau mais on n'aura pas beaucoup réduit sa consommation provenant du réseau électrique. On peut envisager de mettre un peu plus de puissance. Avec 1 kWc, on aurait ceci :
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On voit qu'on couvre beaucoup plus de consommation mais qu'en contre-partie on aura plus de surplus (la zone hachurée). Idéalement, on se dit que si on pouvait réduire le pic bleu de consommation et l'étaler sur une plus longue période (par exemple réduire de moitié la puissance et doubler le temps de fonctionnement ce qui correspondrait exactement à la même énergie), on serait en bien meilleure adéquation. Pour cela, il faudrait réduire la puissance du chauffe-eau ou bien utiliser un réducteur de puissance.
On peut imaginer installer encore plus de puissance à condition de déplacer le pic se trouvant la nuit et en modulant la puissance du chauffe-eau en fonction de sa production. Par contre, sans un système complexe de stockage, il n'est pas question d'envisager d'effacer les consommations du matin et du soir.

On le voit, pour déterminer la puissance à installer et l’optimiser pour éviter d'avoir trop de surplus (qui va gratuitement sur le réseau, mais ce n'est pas un mal en soi), on doit réfléchir à ses consommations ainsi qu'à ses habitudes (par exemple, prendre l'habitude de démarrer une machine à laver au midi solaire). Une étude plus complète pour déterminer sa puissance à installer se trouve .

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