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Tendances et intérêts de l’énergie photovoltaïque

De Guide de l'Installation Electrique

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Règles générales de conception d'une installation électrique
Raccordement au réseau de distribution publique MT
Raccordement au réseau de distribution publique BT
Bien choisir une architecture de distribution électrique
La distribution BT
Protection contre les chocs et incendies électriques
La protection des circuits
L’appareillage BT : fonctions et choix
La protection contre les surtensions
Efficacité Energétique de la Distribution Electrique
Compensation d’énergie réactive
Détection et atténuation des harmoniques
Les alimentations et récepteurs particuliers
Les installations photovoltaïques
La norme NF C 15-100 dans l’habitat
Recommandations pour l'amélioration de la CEM
Mesure

Sommaire

Croissance mondiale du secteur solaire PV

Cette technologie permet de produire de l’électricité directement à partir de la lumière du soleil, qui constitue une source d’énergie renouvelable.

L’énergie photovoltaïque (PV) représente l’une des technologies les plus prometteuses pour relever le défi mondial de la dégradation climatique et répondre au besoin urgent d’une énergie verte renouvelable et d’un développement durable. L’énergie PV présente plusieurs avantages : l’énergie solaire est illimitée et disponible partout dans le monde, elle n’émet pas de gaz à effet de serre (GES) ou d’autres polluants pendant son exploitation et consomme peu ou pas d’eau. Les panneaux PV produisent sans bruit et nécessitent peu de maintenance. De plus, la production d’énergie à partir du soleil réduit la dépendance en matière d'importation d'énergie et doit améliorer à long terme la sécurité de l’approvisionnement énergétique et stabiliser le coût de production de l’électricité.

Poussée par les politiques d'énergie durable, par un engagement profond des pays et par le développement technologique et la réduction de coûts, la capacité PV installée connaît actuellement une croissance rapide. En 2016, la puissance PV cumulée a atteint 303 GW par rapport à seulement 40 GW en 2010.

Fig. P1Capacité photovoltaïque installée en 2016. Source : IEA-PVPS 2016 Snapshot of global Photovoltaic markets, avril 2017

Décentralisation de la production d’électricité

Les installations PV se divisent généralement en deux catégories principales :

  • Les installations PV à grande échelle qui injectent typiquement toute la production électrique dans le réseau. Ces installations PV à grande échelle sont plus rentables du fait de leur taille. Puisque ces installations PV à grande échelle sont de plus en plus nombreuses, les nouveaux codes électriques exigent qu’elles supportent activement le réseau et assurent sa stabilité
  • Les installations commerciales et résidentielles (intégrées sur toiture, parking ou bâtiment) où l’énergie produite peut être consommée localement ou revendue au réseau. Ces installations représentent aujourd’hui 50 % de la capacité PV installée.

Essor de l’autoconsommation

Deux options principales sont possibles pour la consommation d’énergie photovoltaïque :

  • L’exportation vers le réseau
  • L’autoconsommation

L’option d’exportation vers le réseau offre un contrat à long terme avec des tarifs garantis pour l’énergie PV exportée (politique de tarif de rachat).

Ce modèle était populaire par le passé car il était soutenu par une vaste campagne subventionnée visant à promouvoir le déploiement de l’énergie solaire. Avec la diminution des coûts des systèmes PV et l’augmentation de la capacité PV installée, les tarifs de rachat ont progressivement baissé dans bon nombre de pays et sont même passés en-dessous des tarifs d'électricité pour les utilisateurs finaux. Dans ce cas, l’autoconsommation devient plus rentable et remplace petit à petit l’exportation vers le réseau pour les bâtiments résidentiels, commerciaux et industriels. Les tendances en matière de tarif de rachat, de prix et de coût de l’électricité en Allemagne sont illustrées à la Fig. P2. En 2006, un client industriel en Allemagne était payé environ 40 cents par kWh pour revendre son énergie PV produite et achetait son électricité au tarif nettement inférieur d’environ 10 cents par kWh.

L’exportation de la production PV était avantageuse d’un point de vue financier et cette option était privilégiée. Dix ans plus tard, en 2016, le tarif de revente de l’énergie PV est inférieur au tarif de l’électricité, ce qui rend l’autoconsommation plus rentable.

Fig. P2Évolution des tarifs de rachat et du prix de l'électricité en Allemagne. Source : Recent Facts about Photovoltaics in Germany, Fraunhofer ISE, 2017

L’autoconsommation est le modèle économique selon lequel le bâtiment résidentiel, commercial ou industriel utilise l’électricité PV produite pour subvenir à ses propres besoins énergétiques et joue ainsi à la fois le rôle de producteur et de consommateur, qu’on appelle prosommateur. L’énergie solaire produite est consommée instantanément.

Si l’électricité PV produite dépasse la consommation du prosommateur, il existe plusieurs options pour donner de la valeur à la production PV excédentaire : elle peut être injectée dans le réseau ; elle peut être stockée pour être utilisée ultérieurement ; ou la consommation du prosommateur peut être décalée pour être en phase avec la production PV.

L’autoconsommation représente le modèle promu et soutenu par un nombre croissant de pays car les consommateurs participent ainsi activement à la transition énergétique et contribuent à l’objectif d’une part croissante d'énergie renouvelable dans le mix énergétique.

Les prosommateurs préfèrent également le modèle de l’autoconsommation pour plusieurs raisons :

  • Elle offre déjà ou offrira bientôt les plus grands avantages économiques
  • Elle permet aux prosommateurs de consommer leur propre énergie solaire
  • Elle permet une meilleure maîtrise des coûts énergétiques
  • Elle promet à l’avenir une plus grande indépendance vis-à-vis du réseau et des variations du prix de l'électricité.

Accès à l’énergie

La production d'énergie photovoltaïque reste un des seuls moyens de fournir de l’électricité à 2 milliards de personnes qui n’y ont encore pas accès. Elle représente une source d'approvisionnement massive, indépendante de tout réseau.

Afin de dimensionner correctement ces installations hors réseau, il faut d’abord identifier la courbe de charge requise et le nombre de jours où l’installation ne sera pas exposée à la lumière du soleil afin de quantifier les besoins de stockage en batteries. Cette information sert à déterminer la taille et le type de batteries nécessaires.

La surface des capteurs photovoltaïques doit être ensuite calculée pour s’assurer que les batteries peuvent être rechargées dans le pire des cas (jour le plus court de l’année).