Panorama des solutions photovoltaïques

Les panneaux photovoltaïques sont utilisés pour des applications diverses, aussi les utilise-t-on avec des équipements différents, adaptés chacun à une situation :

Les installations photovoltaïques raccordées au réseau : vers l’autoconsommation.

Dans ces installations, des panneaux solaires photovoltaïques alimentent des onduleurs qui injectent l’énergie dans le réseau. Sauf pour les installations sécurisées, elles ne produisent que si le réseau fonctionne normalement (230 Volts +- 10%, 47,5 Hz à 50,2 Hz ou 50,4 ou 50,6 Hz selon la VDE 126 et suivantes).

Les installations photovoltaïques en revente totale

Lorsque ces installations sont branchées directement sur le réseau, on parle d’installations de production photovoltaïques en injection réseau. Elles couvrent une large gamme de puissance : de quelques kWc de panneaux (petite installation chez un particulier) à plusieurs MWc pour les champs « industriels ». Le but est alors de revendre l’électricité produite. Cette approche est restée très intéressante pendant une logue période grâce à la fixation d’un tarif largement subventionné dans le cadre d’une obligation d’achat. Cette approche avait pour but de mettre sur pied la filière photovoltaïque.

Les installations en autoconsommation 

Aujourd’hui, le prix de rachat est tombé nettement au dessous du tarif conventionné.

Il est donc plus intéressant de consommer l’électricité que l’on produit : on parle d’autoconsommation.

Comme pour les installations en  injection réseau totale (revente totale), le surplus de production est généralement injecté sur le réseau. 

On peut choisir de le revendre, ou pas. Le tarif actuel n’incite pas à se lancer dans l’administratif de la chose.

Certains onduleurs permettent de ne pas injecter sur le réseau : ils peuvent ajuster leur production au besoin de l’habitation.

On cherche en fait à optimiser son niveau d’autoconsommation : on consommera dans la journée, lorsqu’on produit, en alimentant le chauffe-eau solaire, en lançant les machines, etc.

Les routeurs

Pour gérer plus finement l’utilisation de la production photovoltaïque, les routeurs ont fait leur apparition. Ces équipements permettent d’alimenter un ou plusieurs appareils au moment où l’on produit beaucoup pour consommer au maximum l’énergie que l’on peut produire.

Il existe toute une gamme de routeurs, depuis les plus simples (ils alimentent un résistance de chauffe-eau par exemple) aux plus complets. Ces derniers sont paramétrables pour alimenter de manière temporisée certains équipements à cycle (lave linge, lave vaisselle selon les modèles), ou des batteries de voiture électrique.

Les batteries virtuelles

Alternativement aux routeurs, on peut aussi choisir d’utiliser un prestataire de service qui va, grâce au compteur Linky (enfin un avantage ?), garder en compte pour vous l’énergie que vous avez injecté sur le réseau  pour vous la restituer. Vu la robustesse du réseau , sauf cas particulier, cela parait être LA solution pour optimiser son autoconsommation. Pour être à l’optimum, on choisira alors d’installer les panneaux dont la production couvrira sa consommation annuelle, on paiera donc in fine les prestations mais plus d’énergie.

Plus de détails à cette page.

Installations photovoltaïques raccordées réseaux sécurisées installations avec onduleurs hybrides.

Dans ce cas, on parle de systèmes avec batteries. On les met en place pour deux raisons : tendre vers l’autonomie énergétique ou se protéger des coupures de courant.

Tendre vers l’autonomie énergétique 

C’est une notion très attrayante :  l’indépendance à moindre coût, le sentiment de gagner sa liberté. On produira la journée, on stockera dans la batterie ce qu’on ne consomme pas immédiatement, on utilisera la nuit ce qui a été stocké dans la batterie. Mais on reste connecté au réseau qui fournira l’appoint d’énergie pendant les périodes pluvieuses et en hiver : cela évite de surdimensionner l’installation. Soyons clairs, cette solution n’est pas très écolo : on utilise une batterie physique alors qu’on pourrait grâce à une batterie virtuelle s’en passer. Il est néanmoins probable qu’à terme, si l’on n’organise pas la production et la consommation de manière à absorber la production diurne en temps réel, ce mode de stockage sera pertinent.

Se protéger des coupures d’alimentation

Lorsqu’on veut non seulement produire tout ou partie de son électricité mais aussi se protéger de coupures de courant, on devra être en mesure d’une part de charger des batteries et d’autre part de produire du courant alternatif même quand le réseau est absent.

Pour sécuriser une installation contre les pannes du réseau, il faut disposer d’énergie stockée localement pour qu’elle se substitue à celle que ne délivre plus le réseau. La batterie est donc obligatoire. Elle doit être dimensionnée de manière à pouvoir produire la puissance dont on a besoin durant le temps nécessaire. Toute la difficulté réside dans cette détermination : une batterie coûtant d’autant plus cher qu’elle est grosse, il faut choisir avec soin les éléments que l’on veut absolument sécuriser (l’éclairage, les circulateurs de chauffage surtout pour les chaudières et poêles bouilleurs à bois, éventuellement la box et les ordinateurs s’il s’agit d’un bureau, etc). La durée peut elle être beaucoup plus problématique à définir : plus elle est longue et plus la batterie est importante, d’autant qu’à partir d’un certain temps, il faut réalimenter par exemple les congélateurs.

La question à ce stade est donc une question de coût : quel budget veut-on mettre pour pallier les coupures. Personnellement, j’ai eu l’opportunité de trouver un groupe électrogène et je n’ai rien contre les bougies, je n’ai donc pas installé de sécurisation à la maison, même si l’on a chaque année une ou deux coupures durant plus d’une heure et jusqu’à 8 heures. Je devrais peut être installer au moins une petite batterie pour sécuriser le poêle bouilleur si la panne survient durant son fonctionnement, cela éviterait d’en faire une bouilloire (ce qui est impressionnant, on entend le gaz cavaler dans les tuyaux inox).

On voit que ces deux objectifs se rejoignent

La batterie peut n’être utilisée qu’en cas de coupure de courant, mais on peut aussi l’utiliser pour augmenter son auto-consommation : la charge en journée et l’utiliser la nuit pour éviter de prélever sur le réseau autant que possible. De mon point de vue, sauf problématique particulière de coupures fréquentes (ex : chaudière qui ne redémarre pas) ou gênantes (ex : serveur informatique HS, une partie des données est perdue…), la batterie virtuelle est une solution moins onéreuse et beaucoup plus souple.

Dans le cas où l’on a choisi d’utiliser la batterie et le réseau en même temps, si la demande est trop élevée ou que la batterie est complètement déchargée :

1 – certains de ces onduleurs basculent sur le réseau pour fournir l’énergie demandée. C’est le cas des onduleurs d’entrée de gamme : ils alimentent le réseau domestique comme le fait une installation hors réseau, et lorsque la batterie est vide, ou la puissance demandée trop importante, ils basculent vers le réseau. La plupart de ces kits ne peut pas injecter du tout sur le réseau, ce qui veut dire qu’une partie de l’énergie que l’on pourrait produire ne l’est pas parce que les batteries sont pleines et qu’on n’a pas besoin de tout ce que les panneaux pourraient produire.

2 – certains onduleurs peuvent prélever sur le réseau ou le groupe uniquement la quantité d’énergie manquante par rapport au besoin des consommateurs.

Pour remplir ces fonctions, les onduleurs utilisent des technologies différentes. Les coûts des équipements sont donc fonction de leurs possibilités.

Certains équipements remplissent aussi le rôle de régulateur de charge. On parle alors d’onduleurs hybrides.

Généralement, ces onduleurs premier prix font le buzz, mais sont de gros consommateurs d’énergie : plus d’1 kWh par jour, c’est à dire autant qu’un réfrigérateur. Ils ne disposent pas d’un mode économique (mise en veille lorsqu’il n’y a pas de consommation) fonctionnelles sur une installation domestique moderne. Nous ne les conseillons que dans des cas très particuliers.

A noter que de tels kits peuvent aussi être utilisés si l’on veut sécuriser le fonctionnement d’une installation.

Les installations solaires autonomes, aussi dites hors réseau ou ‘site isolé’

Ces installations sont prévues pour alimenter un ou des équipements non raccordés au réseau : cela peut être une habitation, un relais téléphonique , des antennes émettrices, …

Ces équipements ne sont en général pas prévus pour être raccordés au réseau de manière permanente. Ils doivent donc assurer d’une part la production d’énergie, d’autre part son stockage et enfin sa restitution au moment ou on en a besoin, soit sous forme de courant continu (généralement pour de petites installations) soit sous forme de courant alternatif.

Pour concevoir ce type d’installation, il est nécessaire de faire un dimensionnement précis. Cela exige une définition correcte des besoins. Voici le lien pour notre page de conseils pour le dimensionnement d’un kit photovoltaïque hors réseau. Un mauvais dimensionnement causera une usure rapide des batteries voire une détérioration des équipements. Un dimensionnement trop généreux ou une approche trop gourmande en énergie amènera à un budget conséquent.

La composition de ces installations est plus variée que celle des installations injection réseau. On y trouvera par exemple, selon la configuration et de manière non exhaustive :

-un ou des panneaux, un ou des régulateurs de charge et de décharge, une ou des batteries, les câblages et coffrets de protection, ou bien :

– des panneaux, un régulateur de charge, des batteries ,un onduleur ou onduleur chargeur, les câblages et coffrets de protection, ou bien :

– des panneaux des batteries, un onduleur hybride, les câblages et coffrets de protection…

Les onduleurs de ces installations sont généralement prévus pour fonctionner sans être raccordés au réseau public, à la différence des onduleurs injection réseau. Pour certains d’entre eux, ils peuvent l’être, et, si l’on passe à l’acte, on parle de raccordement réseau sécurisé.

Les kits PVT ‘hybrides’

Les panneaux PVT sont des panneaux photovoltaïques dont la face arrière est équipé d’un réseau hydraulique pour collecter aussi de la chaleur. Le nom PVT signifie PhotoVoltaïque et Thermique.

Le but initial est de refroidir le panneau photovoltaïque qui produit plus à froid qu’à chaud.

• Si vous prenez la fiche technique d’un panneau, vous verrez qu’il existe un certain nombre de paramètres où la température intervient, par exemple le coefficient de température de Voc. En première approche, il indique la perte de tension quand la température augmente (réciproquement l’augmentation de tension quand la température baisse). Il faut faire attention en montagne de garder suffisamment de marge par rapport à la tension admissible des équipements : on peut gagner 15 à 20 % de tension (donc de puissance) s’il fait -20° par rapport aux valeurs nominales. De même, on perdra sous le soleil , lorsque le panneau est bien chaud, aux alentours de 65°, environ 15 à 20 % de tension (donc de puissance). Vous trouverez un petit entrefilet sur le sujet sur cette page de wikipédia. Donc pour faire de l’eau chaude sanitaire, le panneau hybride ne refroidira pas vraiment de manière efficace le panneau photovoltaïque, d’autant que pour y arriver, … il faut isoler le panneau.

J’y vois trois applications principales :

1 – C’est donc un panneau qui convient particulièrement bien au chauffage d’une piscine (le réseau fluide restera à une température relativement basse, celle de la piscine) ou à du chauffage par plancher chauffant, de préférence en plancher solaire direct (pour que la température du fluide reste voisine de celle du plancher, donc basse). Mais pour le chauffage, on ne refroidit les panneaux que l’hiver, et pas l’été quand ils sont le plus chaud.

2 – Ce produit est aussi judicieux sur les espaces limités : installés sur le toit de la cabine d’une péniche ou d’un bateau, il fournira à moindre encombrement à la fois de l’énergie électrique et un peu d’eau chaude.

3 – Enfin, il peut répondre aux exigences d’un Architecte des Bâtiments de France et présente un avantage visuel intéressant : on a un seul aspect de panneaux sur le toit.

En contrepartie, il présente quelques inconvénients :

Son coût, plutôt élevé, et son rendement thermique, plutôt faible.

On le voit souvent proposé dans des kits chauffe-eau, ce qui réduit la performance photovoltaïque des panneaux puisque pour chauffer de l’eau sanitaire, le panneau devra monter à plus de 60°. Du coup, ces panneaux sont isolés sur leur face arrière et finalement on fait en partie l’inverse de ce qui était prévu à l’origine : on isole pour qu’il chauffe mieux au lieu de refroidir le panneau photovoltaïque…

Si l’on en a la possibilité, hormis pour le chauffage de piscine et de plancher solaire direct, il est à notre avis plus judicieux et efficace de choisir des solutions séparées : l’une pour produire de l’énergie thermique, l’autre pour produire l’énergie électrique.