Autoconsommation solaire photovoltaïque

Une installation solaire photovoltaïque transforme le rayonnement solaire en électricité. Et elle le fait généralement sans que l’énergie solaire puisse être stockée. Il faut donc consommer l’électricité au moment même où elle est produite.

Une installation mal dimensionnée (trop grand ou trop petite) est bien souvent le résultats de mauvais conseils. À l’inverse, une installation solaire bien dimensionnée peut être rentable économiquement tout en étant écologiquement pertinente. Comment la dimensionner correctement ?

Les exemples ci-dessous sont tirées de mesures réelles, effectuées au domicile familial, en moyenne-montagne, dans des conditions climatiques difficiles. Il s’agit d’une installation en façade sud, verticale, optimisée pour l’hiver. La puissance installée est de 2 kWc.

Les statistiques de l’installation sont consultables en temps-réel sur https://enlighten.enphaseenergy.com/pv/public_systems/vTWL667358.

Production solaire photovoltaïque

Production solaireLe graphique ci-contre montre la puissance fournie par les panneaux solaires (en jaune) le 16 juillet 2015, qui commence vers 6:30 du matin pour s’effacer définitivement à 21:00. On voit aussi un pic à 13:45, ponctué par un ou deux trous dus à de légers passages nuageux ce jour-là.

On comprend aisément qu’aucune puissance n’est disponible la nuit entre 21:00 et 6:30. On voit tout aussi clairement que la puissance disponible varie au cours de la journée, et en fonction de la météo.

Il s’agit maintenant de déterminer combien on utilise de la puissance électrique et surtout quand.

Combien utilise-t-on de puissance et quand ?

Production solaire et consommation de baseLe graphique ci-contre intègre une surface bleue indiquant la consommation de base de la maison (routeur internet, ventilation mécanique, réfrigérateur, congélateur, etc.) Cette indication peut grandement varier d’un ménage à l’autre et n’est indiquée ici qu’à titre d’illustration. Elle correspond toutefois à la consommation réelle de notre domicile.

On voit ici que la consommation de base est couverte en totalité par la production solaire entre 9:00 et 18:00, alors qu’elle n’est couverte que partiellement en dehors de ces heures, voire pas du tout la nuit. La couverture de la consommation par la production solaire est appelée « autoconsommation » (en vert sur le graphique) : c’est la consommation directe de l’électricité qui est produite à ce moment-là par l’installation solaire.

Il est inutile de doubler la taille de l’installation : l’autoconsommation n’en serait que bien peu augmentée !

Puisqu’il ne s’agit ici que de la consommation de base, il faut prendre en compte le solde de la consommation (cuisine, machines à laver, etc.) Prenons l’exemple de la cuisine.

Consommation de puissance pour la préparation d’un repas

Production solaire et consommation cuisineL’immense barre rouge du graphique ci-contre représente la consommation d’une plaque de cuisson utilisée pour cuire des pâtes. Il était question de porter le contenu de la casserole à ébullition, puis de le maintenir en température pendant une quinzaine de minute. Avec des plaques à induction, porter 1.5 litres d’eau à ébullition demande une puissance de 3200 watts pendant 3 minutes. Maintenir cette eau suffisamment chaude pour faire cuire des pâtes demande 700 watts pendant 15 minutes (c’est la partie un peu plus large, en bas, qui est couverte en quasi-totalité par la production solaire).

On comprend que la puissance nécessitée par la plaque de cuisson dépasse largement ce que l’installation solaire peut fournir. On pourrait bien sûr augmenter la taille de cette dernière pour couvrir une plus grande partie de la puissance nécessitée par la cuisinière, mais cela impliquerait une surproduction le reste du temps (la surface résiduelle en jaune) et des coûts démesurés.

On comprend donc qu’on ne doit pas forcément tenter de maximiser l’autoconsommation comme on l’entend souvent. Le raisonnement par l’absurde permet d’affirmer qu’une minuscule installation solaire (un panneau de 10 cm par 10 cm) permettrait d’atteindre 100% d’autoconsommation, puisque toute la production (infime) serait utilisée… On n’est pourtant pas beaucoup plus avancé.

L’inverse n’est pas vrai non plus : il serait bien difficile de rentabiliser une immense installation solaire. Aujourd’hui, le courant solaire est racheté à un tarif qui varie d’un canton à l’autre mais qui se situe bien souvent à moins de la moitié du prix du courant vendu par les distributeurs. Bien qu’on gagne à revendre le courant excédentaire plutôt que de le perdre, il vaudrait toutefois bien mieux l’utiliser directement.

Si les distributeurs d’électricité cessent de racheter le courant excédentaire, l’excédent de production provoquera une perte économique conséquente, et un retour sur investissement sera dès lors impossible. Même si l’électricité excédentaire continue d’être rachetée, produire beaucoup d’énergie en journée et rien la nuit n’est pas très consistant puisque du courant est aussi consommé la nuit.

Conclusion

Lorsqu’une installation solaire photovoltaïque est bien dimensionnée, il y a simultanéité entre la production et la consommation, ainsi qu’une adéquation entre puissance produite et puissance consommée. Avec une gestion intelligente de la consommation, on peut encore augmenter cette simultanéité et donc améliorer le rendement de l’installation.

Pour atteindre ces buts, il faut appliquer certains changements dont certains demandent quelques efforts. Par exemple, il peut s’agir de faire la lessive la journée plutôt que le soir, ou d’utiliser un programme économique souvent bien plus long. Cela implique des changements organisationnels. On peut aussi faire cuire de l’eau en mettant la plaque sur “6” plutôt que sur “9”, ce qui implique là aussi une durée plus longue, mais une demande en puissance bien plus faible… et donc une meilleure utilisation de l’énergie solaire.

Comme souvent lorsque l’on veut économiser l’énergie, il faut s’adapter au rythme de la nature : prendre le temps de faire les choses bien, et les faire avec le soleil.

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