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L'I.N.E.S., institut National de l'Energie Solaire, met à disposition une page dédiée aux différents simulateurs solaires en ligne qu'ils ont développés ou qu'ils préconisent.
Pour l'utilisation des simulateurs solaires thermiques, nous y revenons dans nos pages chauffe-eau /chauffage.
Nous allons ici nous intéresser au simulateur photovoltaïque en "site isolé" selon l'expression, c'est à dire à l'électricité produite pour une installation "Hors réseau".
Nous vous présentons ci-dessous l'utilisation du simulateur européen pour faire du dimensionnement hors réseau (ancienne appellation : 'site isolé').
Ce simulateur est basé sur une consommation quotidienne fixe tous les jours de l'année.
Si l'on a une utilisation discontinue, on pourra donc procéder, en analysant correctement la situation, en appliquant des coefficients de proportionnalité (autrement dit en faisant des règles de trois pour parler 'à l'ancienne'). Par exemple, s'il s'agit d'un cabanon utilisé seulement le week-end, les panneaux rechargent toute la semaine on peut donc en première approche en mettre 2/7 de ce qui ressort de la simulation.
Comme c'est l'hiver qui est la période critique en termes de production, on se focalisera donc, sauf cas particulier, sur les consommations des mois d'hiver, et on inclinera les panneaux de manière à ce qu'ils soient face au soleil d'hiver, donc presque verticaux. Généralement, pour l'Europe, la période délicate va de Novembre à Février. Anciennement, la société Tecsol proposait en ligne un simulateur qui modulait les consommations mois par mois en fonction de la saison, on voyait en particulier les consommations d'éclairage augmenter l'hiver , celles de réfrigération diminuer. On ajustera donc ses besoins en fonction de ses particularités si besoin, mais en général, les consommations en Décembre vont très bien. Pour déterminer vos consommations, la méthode est indiquée à cette page.
Pour accéder au simulateur européen : https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/fr/tools.html
1 - Choisissez la langue,
2 - Indiquez la localisation : ville + Pays , exemple ; aix en provence zi les milles France ou la latitude et la longitude. Si le simulateur ne comprend pas, essayez d'en dire un peu moins ou de choisir un village voisin. Une fois qu'il a trouvé, attention, vérifiez que vous êtes bien au bon endroit en dézoomant : surtout si vous habitez Chateauneuf... Je me suis fait piéger une fois, avec un nom de village beaucoup moins répandu, j'étais arrivé à 500 km de l'endroit voulu...
3 - sélectionnez 'hors réseau'. L'écran qui s'affiche est alors :
Remplissez alors les données : votre consommation en wattheures par jour ( ici 2 kWh). Pour déterminer ce besoin, vous avez un guide sur notre page de dimensionnement d'une installation photovoltaïque.
Ensuite on démarre avec sensiblement la même puissance en watts crête de panneaux que la consommation (j'ai mis un peu moins, 1500 Wc (watt crête en français, Wp pour Watt peak en anglais).
Au niveau de la batterie, on prend sensiblement 10 jours de consommation en capacité batteries dans le nord, moins dans le sud (ici j'ai mis 4 jours, je sais que cela suffit dans la région). A quoi cela correspond-il ? prenez le nombre de watts heure et divisez par la tension, vous obtiendrez le nombre d'Ah (ampères heures). S'il est trop élevé (plus d'environ 1000 Ah) , on regardera au moment du choix des produits s'il est économique de passer de 12 à 24 puis à 48 volts. Quand vous en serez là, vous pouvez nous appeler pour confirmer.
On ajuste l'angle (inclinaison) des panneaux et l'azimut (orientation par rapport au sud). Le mieux c'est 65° (environ 200%) plein sud. Selon les régions et surtout la puissance par rapport aux besoins, l'influence de l'angle n'est pas forcément rédhibitoire.
Le simulateur propose d'utiliser 60% de la batterie, donc de laisser une charge résiduelle de 40%. C'est confortable avec des batteries plomb car on verra dans l'ajustement de la taille batterie qu'on fera en sorte que ça arrive rarement. Avec des batteries lithium, on dispose de beaucoup moins d'informations sur l'impact de la profondeur de décharge. Il est raisonnable de ne pas mettre moins de 20%. En site isolé, hormis problèmes de poids ou d'encombrement, nous privilégions actuellement les batteries plomb dès qu'il n'y a pas d'impossibilité.
En cliquant sur le bouton ' Visualiser résultat', vous déclenchez le calcul et générez les résultats.
Vous avez accès à 3 courbes :
- bouton 'Energie PV : on visualise la production, part stockée et non stockée (quand les batteries sont pleines), En voyant cette courbe, on peut penser qu'il y a beaucoup trop de panneaux, mais ce n'est pas forcément le cas : c'est la courbe de performance qui vous permet de décider (ici, il se trouve qu'elle est excellente). Ce que nous dit cette courbe, c'est qu'en site isolé, il est fréquent de ne pas consommer tout ce que l'on produit, même en hiver, parce que le challenge c'est de ne pas tomber en panne quand il y a plusieurs jours de mauvais temps consécutifs. Du coup, si l'on est capable de limiter ses consommations au périodes critiques, on diminue notablement la taille et donc le coût de l'installation.
- la performance : batterie chargée ou déchargée. Il faut éviter la zone rouge le plus possible. Dans le cas présent ce n'est pas bon, c'est plus qu'excellent, et donc trop cher.
- la charge batterie : Avec seulement 10% du temps la décharge inférieur à 76% de charge, on a une excellente configuration pour des batteries plomb (en OpzS, on est à plus de 20 ans d'espérance de vie, cf notre page dédiée aux batteries). On peut donc réduire la batterie si problème de place ou de budget. Là, on est à peine à 6% c'est luxueux.
Lorsque vous passez le curseur sur les courbes, les valeurs s'affichent.
Vous pouvez aussi obtenir ces résultats sous la forme d'un pdf en cliquant sur le bouton pdf, ou en cvs, lisible sous Libreoffice ou Excel par exemple.
Maintenant la même installation à Lille donne ce résultat, un peu court.
Ensuite, on commence à chercher. L'objectif est d'obtenir une situation de performance entre les deux courbes ci-dessus : trop verte, ce sera cher ; trop rouge, il faut un groupe électrogène - si oui, le schéma juste au dessus peut convenir- ou la batterie fatiguera plus vite (sauf utilisation occasionnelle). En général la batterie, c'est ce qu'on est content de ne pas changer ou alors le plus tard possible. C'est ce qui coûte cher et c'est ce que les vendeurs mal intentionnés vous mettront à portion congrue. Classiquement, c'est quasiment la moitié du prix de l'installation.
On diminue donc la batterie pour réduire le coût, et dès qu'on a plus 10 à 15% de probabilité de charge au dessous de 76% en fin de journée, on compense avec des panneaux (moins onéreux aujourd'hui). Si on ne compense plus sans augmenter beaucoup les panneaux, on arrête (avec les panneaux, il y a aussi les coffrets et les régulateurs de charge qui augmentent en coût).
Pratiquement, on se rend compte que si l'on a 10 à 15% de probabilité d'état de charge inférieur à 80 %, on aura souvent autour de 10 à 15% des jours avec la batterie vide en hiver, ce qui veut concrètement dire qu'on devra lever le pied sur les consommations. Ce n'est pas forcément ce qu'on a envie de faire à cette saison, on a besoin d'éclairage et on est souvent mieux dedans que dehors. Sauf à avoir une alternative : groupe électrogène, éolienne...
Une fois que cela est fait , on peut étudier d'autres solution pour voir si une configuration différente changerait la donne :
On peut modifier les paramètres par rapport à la configuration si on a choisi de mettre les panneaux sur le toit à 30% = 17° dans le sud, on peut regarder ce qui se passerait si on les inclinait à 65° au sol ou en brise soleil au dessus des fenêtres, ...
Ensuite, et c'est généralement là que vous devrez passer la main (mais vous pouvez nous appeler avant, on vous accompagnera), il faut choisir la tension , ajuster le nombre de panneaux et leur câblage aux contraintes techniques (coffrets, régulateurs de charge, ...) Pour obtenir l'installation la plus économique.
Pour un projet photovoltaïque, il y a plusieurs aspects administratifs à considérer :
- la déclaration préalable de travaux auprès de la mairie,
- l'attestation de conformité, qui peut être une attestation sur l'honneur dans certains cas ou une attestation délivrée par le CONSUEL, nécessaires pour pouvoir se raccorder au réseau,
- la demande de raccordement dans le cas où vous êtes raccordé au réseau et souhaitez le rester, ce qui malgré les contraintes administrative présente certains avantages,
- enfin le contrat de revente ou de batterie virtuelle dans le cas où ces options vous intéressent.
La déclaration préalable de travaux
La 'déclaration préalable de travaux' est en fait une demande d'autorisation. La mairie dispose en standard d'un mois pour répondre. Elle peut étendre ce délai en cas de besoin.
Le formulaire est téléchargeable sur cette page du site service-public.fr .
Si la demande est faite dans le cadre d'une demande de permis de construire, le délai est de deux mois, il peut être augmenté par la mairie en cas de besoin.
Les formulaires sont accessibles à partir de cette page.
Plus généralement, vous trouverez l'ensemble des informations concernant les autorisations d'urbanisme à cette page.
Dans quels cas doit-on faire une déclaration de travaux ?
Commençons par indiquer le cas dispensé de déclaration de travaux le plus courant :
une installation au sol de moins de 3 kWc et n'étant pas dans le périmètre d'un 'Bâtiment de France'.
Sinon, vous devez faire une déclaration préalable de travaux à votre mairie dans les cas suivants :
- lorsque l'installation est installée sur votre habitation ou en contact avec votre habitation (pergola par exemple). Ceci est logique puisque qu'une telle déclaration est nécessaire pour tous les travaux qui modifient l'aspect de la maison. C'est par exemple le cas pour repeindre ses volets ou ses façades, même si on a tendance à oubliez ce genre de règle. Essayer de pendre vos volets couleur vermillon avec des pois jaunes, je pense qu'on ne manquera pas de vous rappeler. Cette déclaration est en fait une demande d'autorisation, la mairie contrôle que votre projet respecte la règlementation nationale, régionale (par exemple : réserves naturelles), locale (par exemple : PLU).
- lorsqu'une installation est dans le périmètre d'un édifice classé 'Bâtiments de France', en zone dite ABF (architecte des bâtiments de France).
Critères d'acceptation d'une demande d'installation photovoltaïque :
Le principe de l'obtention d'une autorisation se comprend fort bien : s'assurer que les travaux envisagés ne dénaturent pas l'environnement. Dans le cas de panneaux solaires (thermiques ou photovoltaïques d'ailleurs), j'ai vu des installations que j'ai trouvées particulièrement moches, avec des panneaux en surélévation toiture qui gâchaient un peu le paysage. Assurer une homogénéité architecturale parait de bon sens.
Néanmoins, il existe encore des blocages, qui ont d'ailleurs amené le législateur à ... légiférer : un permis de construire ou d'aménager ne peut s'opposer à la production d'énergie renouvelable correspondant aux besoins de la consommation domestique, elle même estimée à 3 kWc par tranche de 100 m2 de plancher. Il peut par contre exiger de ne pas faire de surélévation.
Il existe aussi des points de blocage aux environs de certains bâtiments classés, la panneaux solaires ne s'intègreraient pas dans l'environnement. Alors que les voitures et les parkings oui, apparemment. Là encore, des règlements ont limité les possibilités de refus, en rendant l'avis des ABF non contraignant en cas de non "covisibilité" avec le bâtiment classé. Il y a donc matière à négocier en cas de refus, les autorités compétentes ayant tendance à suivre l'avis qu'il soit négatif ou positif, même s'il n'est que consultatif.
Il est en tous cas attristant, sinon révoltant, de constater de telles positions d'arrière garde aujourd'hui. Peut-être faudrait-il imposer que les DIF de certains ABF soient orientés vers la sensibilisation aux ENR... ;-).
Sur le sujet, voyez cette page du site photovoltaïque.info.
Qu'est-ce qu'une Batterie Virtuelle ?
Certains fournisseurs d'énergie proposent aux personnes possédant une installation photovoltaïque raccordée au réseau sans revente, donc en autoconsommation, d'optimiser leur autoconsommation via une 'batterie virtuelle'. La batterie virtuelle 'se recharge' lorsque la production excède la consommation, on la décharge lorsqu'on consomme plus qu'on produit.
La courbe ci-dessus est un exemple tiré du rapport de la GPPEP (voir notre page sur l'autoconso) qui illustre un fonctionnement en auto-consommation : la courbe bleu représente la consommation, la courbe rouge la production.
Lorsque la courbe bleue est au-dessus de la courbe rouge, on consomme de l'énergie prise sur le réseau, lorsque la courbe rouge est au-dessus de la bleue, on consomme sa production et on injecte l'excédent sur le réseau.
Dans le cas présent, on a peu d'excédent, et on voit que la production est faible : au maximum de 6 à 700 watts. C'est une installation parfaitement dimensionnée pour de l'autoconsommation sans batterie virtuelle : inutile d'investir pour que la production soit donnée au réseau.
Maintenant si l'on met par exemple 3 kWc de panneaux (une dizaine de panneaux de 300 wc par exemple), la courbe rouge sera beaucoup plus haute.
Dans ce cas, prendre un contrat avec batterie virtuelle peut être judicieux :
- on pourra consommer le soir ce que l'on a produit durant la journée, et même selon l'importance de la production :
- on pourra consommer l'hiver ce qu'on a produit l'été.
Comment cela fonctionne-t-il ?
Grâce au tristement célèbre compteur Linky, votre fournisseur d'énergie dispose des informations précises de l'énergie injectée sur le réseau et consommée en temps réel. Il tient donc les comptes et stocke virtuellement pour vous l'énergie que vous injectez sur le réseau. Virtuellement car dans la pratique, cette énergie alimentera vos voisins.
Dans la pratique, le prix de l'électricité est décomposé, comme sur votre facture, en 3 parties : le prix de l'énergie, les frais d'utilisation du réseau et les taxes.
Avec une batterie virtuelle, on ne paie pas le coût de l'énergie qu'on a produite, qu'on l'aie consommée immédiatement ou de manière différée, mais on paie les frais d'utilisation du réseau et les taxes lorsqu'on consomme l'énergie qu'on a stockée sur le réseau.
Un exemple inspiré d'un projet sur une chèvrerie en Ariège que je traite au moment où j'écris. Une consommation de l'ordre de 18000 kWh par an, un champ de 15 kWc de panneaux, soit environ 50 panneaux de 300 wc.
On a dimensionné le champ photovoltaïque légèrement en dessous du besoin, environ 300 kWh,dans cette première approche. En parallèle, le client regarde quelles économies d'énergie il pourrait faire, par exemple en utilisant de l'eau chaude fournie par un chauffe-eau solaire. Dans le cas d'une batterie virtuelle, il n'est pas utile de surproduire, les propositions actuelles ne prévoient pas de rachat de la surproduction.Rien n'empêche de faire une autre installation pour revendre, si l'on n'a pas envie de donner son énergie au fournisseur. Rien n'empêche non plus de tirer une rallonge jusque chez son voisin pour alimenter son électroportatif lorsqu'il travaille au jardin par exemple. Cela dépend surtout des relations qu'on a avec son voisin.
Dans cette configuration, si le contrat a été signé en Décembre, le client paiera de Décembre à Mars les frais liés à l'utilisation du réseau et les taxes pour l'électricité qu'il a utilisée lorsqu'il consommait plus qu'il ne produisait, par exemple la nuit. Ce chiffre n'est pas visible sur le schéma ci-dessus, il est vraiment fonction de ce qui se passe à l'instant T. On a donc intérêt à faire fonctionner les gros équipements successivement au milieu de la journée pour coller au mieux à la production. Ce n'est pas toujours possible et/ou on n'a pas forcément envie de le faire.
En Avril et Mai, il devra payer les kWh qu'il a consommés mais pas produit (environ 650 kWh à fin Mai).
Ensuite, la courbe verte remonte, il ne paiera plus l'énergie puisqu'il l'a produite, mais seulement les frais pour ce qu'il consomme quand il ne produit pas assez.
Au bilan des 12 mois, il aura produit environ 300 kWh de moins qu'il a consommés. Mais comme il en a payé 650, cela veut dire qu'il commence l'année avec une batterie chargée de 350 kWh.
Si tout se répète à l'identique l'année suivante, il devra payer le prix de 300 kWh (650 kWh consommés en plus de la production entre 12 et 05 moins 350 kWh que contenait la batterie virtuelle début Décembre) qui lui manquent entre Avril et mai, en plus des frais et taxes. Et de même, il terminera l'année avec une batterie chargée à 350 kWh.
Qu'est-ce que ça coûte ?
Il existe un panel d'offres, construites sur différents modèles. Certains vous 'vendent' une batterie virtuelle, plus ou moins cher, d'autres louent, etc. Ce vocabulaire camoufle deux choses : les frais de mise en service et les frais de gestion.
Et d'autre part, comme expliqué plus haut, on ne vous restitue pas l'énergie 'gratuitement' : le stockage à un coût. En réalité, vous payez d'une part l'utilisation du réseau (pour aller chez votre voisin) et d'autre part les taxes sur l'énergie (que vous avez produite). Je n'ai pas besoin de faire de commentaire, vous les ferez pour moi. Au bilan c'est autour de 45% du prix du kwh TTC qui vous restent à payer, c'est donc 55% d'économisé.
J'ai apprécié l'approche et les conditions de la Société Urban Solar, une start-up Lyonnaise. Je n'ai pas fait une étude approfondie de la concurrence, Urban Solar utilise comme les autres une approche marketée qui sent bon la peinture verte, mais leur offre est claire et les frais de dossier ("le prix de la batterie virtuelle") raisonnables. Voyez à cette page : tarifs conventionnés, +1 euro/mois/kwc au moment où j'écris.
En pratique : si vous faites installer, prévenez l'installateur, il intégrera le coût de la mise en service dans l'offre et selon le cas renseignera pour vous ou vous laissera renseigner les données demandées par Urban Solar ou le fournisseur qu'il a retenu pour être autorisé à récupérer vos données/ consommation/production auprès des gestionnaires de réseau.
Nous on préfère que vous installiez nos produits, appelez-nous, on vous donnera le coût de la mise en service, et selon l'installation les différents éléments à fournir. On peut vous proposer la prestation, mais jusqu'à présent, nos clients ont aimé faire directement leur dossier administratif avec le fournisseur.
Une fois l'installation photovoltaïque faite, prenez l'abonnement correspondant chez le fournisseur. Vous n'avez pas plus d'engagement et pouvez résilier à tout moment, donc si vous trouvez mieux, rien ne vous empêche de changer. En théorie, on ne fait ça que lorsqu'on sait qu'on est dans les clous, cela veut dire que la concurrence est ouverte.
Comparons la batterie virtuelle à la batterie réelle :
D'un point de vue écologique, la batterie virtuelle gagne largement : ni plomb, ni lithium, juste de l'information. Je ne fais pas le calcul du coût environnemental du transfert et du traitement de l'information : ce ne sont pas des Mo qui passent, mais des octets, au pire des des kilo octet, l'équivalent d'un mail ou deux.
D'un point de vue énergie électrique, elle sera consommée localement, par vous et/ou vos voisins, donc moins de pertes d'acheminement (pour vous donner un ordre d'idée, entre les centrales qui l'alimente et la pointe Finistère, il y a une perte d'énergie d'environ 15% lors du transport et des changements de tension, rien de tout ça sur une production injection réseau domestique).
La batterie réelle est onéreuse, mais elle permet facilement de stocker durant la journée ce que vous produisez pour l'utiliser la nuit, sans frais ni taxes. Par contre, elle ne permet pas de stocker l'été pour consommer l'hiver, sauf à investir dans des batteries gigantesques.
Et la solution hybride, batterie virtuelle + batterie réelle ?
C'est la solution pour aller plus loin. A mon avis, elle se réfléchit dans un second temps. Mais certains la choisissent directement.
Avec cette solution, on fonctionne de la manière suivante :
Lorsqu'on produit, on commence par couvrir ses besoins, puis recharger ses batteries physiques, les deux simultanément si l'on produit plus qu'on consomme ; une fois que c'est fait, on injecte sur le réseau à l'instant t ce qu'on ne consomme pas à l'instant t, donc on "recharge sa batterie virtuelle". Et lorsqu'on ne produit pas, on consomme d'abord, avec modération, l'énergie des batteries, puis au besoin l'énergie du réseau.C'est ce qui se passe dans les grandes lignes.
Après il y a les petites lignes : recharge-t-on les batteries quand il ne fait pas beau ? Du coup on consomme ? Et si on a un contrat EJP ? (là je crois bien que c'est non). Je développerai peut-être une autre fois, sachez que sur les onduleurs que nous proposons pour ce genre d'installation, on peut définir les heures et les intensités de la recharge des batteries physiques.
Comparativement à une installation hors réseau, un système 'hybride' avec batteries virtuelles et batteries réelles pourra donc être revu à la baisse ainsi que le dimensionnement de la batterie puisque le réseau est là pour compléter au besoin.
En conclusion :
Dans tous les cas, si vous envisagez ce type de solution, vous allez réfléchir à votre consommation. Et je parie que vous la réduirez. Vous trouverez un premier exemple dans la partie retour d'expérience de notre page 'autoconso'.
Un autre exemple plus radical :
un client m'appelle car il ne veut pas de linky, sa consommation quotidienne est de 32 kWh pour une famille de 5 personne et avec une activité professionnelle exercée depuis la maison. Mon commentaire : le prix des batteries va être faramineux.
Première phase : chauffe-eau solaire appoint poêle bouilleur : - 12kWh/jour , restent 20 kWh.
Deuxième phase : arrêter les équipements dont on ne se sert pas : box, Nas, etc, et supprimer/réduire les chauffages d'appoint électriques des salles de bains en installant des radiateurs sur le poêle bouilleur. On économise encore 8, restent 12 kWh/jour.
Troisième phase : là, je n'ai pas le détail des actions, mais le commentaire lorsque je pose la question est : "en deux mois de réflexion et avec nos échanges, nous avons décider d'aller vers la sobriété énergétique". On est à 6 kWh par jour, y compris l'activité professionnelle.
De nombreuses installations en site isolé sont moins énergivore, mais conçues des l'origine pour l'être, car c'est un choix de vie, les nouveaux entrants (les enfants?) n'auront pas de choix que de s'y plier. Dans le cas présent, on a divisé par 5 la consommation d'origine, avec enfants et ados, je trouve que c'est une sacrée performance.
Alors maintenant, c'est à vous de jouer ! Mais jouer n'est pas le mot juste, dans le contexte actuel.