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[Conférence Tecsol] (1/2) Pertinence du stockage couplé à l’autoconsommation photovoltaïque ?

Pour donner suite au plan «Place au soleil » annoncé par le secrétaire d’état Sébastien Lecornu en décembre 2017, le bureau d’étude solaire Tecsol a organisé la 3ème édition de la conférence “Autoconsommation, stockage et mobilité : la nouvelle équation solaire” le 5 Juillet dernier.

Les consultants du blog EnergyStream ont ainsi eu le plaisir de participer à cette conférence et d’aborder 2 sujets clés de l’actualité énergétique :

  • Pertinence du stockage couplé à l’autoconsommation photovoltaïque ?
  • Les interfaces entre véhicule électrique et autoconsommation 

À la suite de notre analyse des freins et leviers au développement de l’autoconsommation, nous vous proposons un retour sur le premier volet de cette conférence.

Intervenant Entreprise Fonction
Nicolas Ott BCM Energy Directeur du développement
Alexandra Batlle Tecsol Chargée de développement
Justine Bain Thouverez Cabinet LLC & Associés Avocate associée
Geneviève Bubel EWS – Régie énergie de Zurich Project Manager Business Development M&A & Innovation
Christophe Bourgueil Eaton Directeur Commercial & Marketing international

 

Principe et technologies des systèmes de stockage couplés à l’autoconsommation

Le développement massif des énergies renouvelables est une réalité grâce à des coûts de production du photovoltaïque avoisinant ceux du nucléaire. Pour pallier à leur intermittence, les moyens de production nécessitent d’être couplés à des systèmes de stockage qui représentent un marché tout aussi colossal sur le globe.

La technologie la plus adaptée aux systèmes d’autoconsommation est la batterie. Les batteries Lithium-Ion, en particulier, dont le prix a été divisé par cinq en sept ans atteignant les 500 euros du kWh installé. Des prix qui ont néanmoins tendance à stagner à l’heure actuelle à cause de deux principaux facteurs :

  • Une difficulté d’approvisionnement en matières premières à cause d’une demande exponentielle sur le marché
  • Un palier technologique difficile à franchir et tout particulièrement pour les caractéristiques d’autonomie et de durée de vie

Au niveau réglementaire, aucun cadre n’a été défini autour des systèmes de stockage. Par exemple, aucune mesure évoque l’emplacement dédié à une batterie sur le réseau dédié aux particuliers. Si bien qu’il est aujourd’hui plus avantageux d’installer une batterie en aval du compteur afin d’éviter de payer les taxes provenant du TURPE sur l’électricité stockée et potentiellement reconsommée.

Le schéma ci-dessous illustre ce type de dispositif avec un système d’autoconsommation et un système de stockage situé  en amont du compteur pour le consommateur, au même titre que les consommations en électricité effectuées par les appareils domestiques ou un véhicule électrique par exemple.

Ce couplage permettrait aux autoconsommateurs de diminuer jusqu’à un tiers leur facture d’électricité afin de consommer l’énergie produite localement aux heures de pointe.

Mais le couplage de batteries et de systèmes d’autoconsommation est-il vraiment rentable ? Pour tenter d’y répondre, deux études de cas nous sont présentées.

Etude de cas de Prémian

Pour cette étude, une batterie a été couplée à une centrale photovoltaïque au sol dans la commune de Prémian. Celle-ci a été construite sur deux hypothèses de puissances photovoltaïques différentes.

  • Première hypothèse 

Dans cette hypothèse, pour une puissance photovoltaïque faible, une batterie de 20kWh a été envisagée. Même si la batterie a réussi à stocker trois quarts de l’énergie produite, le surplus de production d’énergie provenant des panneaux reste faible ce qui diminue fortement l’intérêt du stockage.

 

  • Deuxième hypothèse

Dans le cas d’une puissance au sol deux fois plus importante, une batterie de 500kWh a été envisagée. Le surplus de production est donc important et valorisable grâce à la batterie de forte puissance. Cependant, seulement la moitié de l’énergie est stockée à cause d’un déphasage entre les phases de production et celles de consommation. On remarque donc tout l’intérêt pour un autoconsommateur de maximiser son taux d’autoconsommation : c’est-à-dire de consommer l’énergie produite localement au moment où il en a le plus besoin.

Finalement, pour rentabiliser un couplage autoconsommation/batterie il est donc nécessaire d’avoir :

  • Un surplus de production conséquent (puissance de production importante)
  • Une courbe de consommation lisse (c’est-à-dire équitablement répartie) à l’échelle de la semaine pour libérer la capacité de la batterie

Par exemple, installer ces systèmes sur une école ne semble pas judicieux à cause d’une courbe de consommation trop variable entre la semaine et le week-end. En revanche le cas d’un supermarché utilisant des machines refroidissantes est bien plus intéressant car leurs consommations est à peu près constante sur l’ensemble de la semaine.

 

Retour sur les projets européens autour du stockage

Les expériences menées par Tesla

Les batteries Tesla répondent d’ores et déjà à plusieurs cas d’usages (de la couverture de pics journaliers chez les particuliers au lissage de la production en passant par la régulation de fréquence) grâce à des systèmes de batteries de l’ordre du kW jusqu’à la centaine de MW.

D’après l’intervenant de Tesla :

  • La durée d’installation est de plus en plus rapide pour les systèmes de grosses capacités
  • Le retour sur investissement est encore limité en France (autour des 10 ans)

Le système de financement des batteries en France n’est pas encore assez clair pour envisager des business model et cas d’usage évidents. A contrario en Allemagne, des subventions sont dirigées vers le stockage. Le prix de l’électricité étant élevé et le réseau étant mal dimensionné pour fournir de l’électricité dans le nord, le stockage permet d’éviter un investissement important dans le renforcement du réseau. Il en est de même pour l’Italie, des subventions ont vu le jour grâce à la convergence entre un prix d’électricité élevé, un ensoleillement important et une mauvaise stabilité du réseau.

Quelle seconde vie pour les batteries de véhicules électriques ? Le projet commun de Nissan et Eaton

L’utilisation de batteries Li-Ion de véhicules électriques pour une seconde vie au sein du réseau d’électricité à l’échelle locale et même chez les particuliers est le projet commun de Nissan et Eaton. Nissan étant le premier constructeur de véhicules électriques, cette collaboration de 2012 permet au constructeur de valoriser des batteries âgées de 4 à 7 ans. Une industrialisation des solutions et une mise sur le marché est à l’ordre du jour. Les packs de batteries intègrent 48 modules préalablement testés avec l’ajout d’un EMS (Energy Management System) permettant de piloter de manière intelligente les batteries installées sur le réseau (en fonction des pics de consommation et production par exemple).

Une Nissan Leaf en charge à Amsterdam

Le prix des systèmes de recyclage reste tout de même élevé pour des particuliers avec un coût entre 5000 et 10 000 euros pour une puissance de 3,6 à 6kW. Néanmoins, le stade ArenA d’Amesterdam s’est, par exemple, équipé de 3MW (61 racks de batteries neuves et de seconde vie) pour les cas d’usage suivants : secours, autoconsommation photovoltaïque, effacement des pics de consommation, régulation de fréquence pour le réseau et participation aux programmes de demande/réponse.

Le cas de la Suisse

Pour les particuliers suisses, des projets existent pour consommer la production photovoltaïque à un coût bien plus avantageux. Le principe est d’injecter le surplus de production photovoltaïque sur le réseau produit par une maison secondaire et de le récupérer dans la maison principale. Cette idée a émergé des clients du réseau de distribution suisse (EWZ) et est basée sur l’utilisation de la blockchain. Pour transposer ce système à la France, il faudrait d’abord disposer d’un cadre réglementaire clair et obtenir la confiance des autoconsommateurs dans la gestion de leurs données personnelles. Par ailleurs, l’obligation d’avoir le même distributeur d’électricité sur les deux propriétés est un point important à noter, à savoir que cela semble plus évident dans le cas du BtoB (les différents sites d’une entreprise utilisant souvant le même fournisseur d’électricité).

Pour le réseau électrique, il existe d’autres moyens de flexibilité comme la mise en route automatique des chauffe-eaux lors des surplus de production nucléaire la nuit, les demandes d’effacement aux industriels (par RTE) ou encore l’export des surplus de production vers l’Europe. L’intelligence artificielle aura également un rôle important dans le pilotage de ces systèmes et l’essor des véhicules électriques devrait être une brique complémentaire à ce gigantesque écosystème en construction.

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