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L’autoconsommation dans le tertiaire et l’industrie

Cet article est directement issu de la note sur l’autoconsommation dans le tertiaire et l’industrie écrite et publiée par HESPUL (téléchargeable en bas de page). Les éléments de cette note ont été présentés en avril 2015 lors d’un petit déjeuner organisé par Hespul.

L’autoconsommation peut se définir au sens physique et/ou au sens économique.

L’article présente des cas types d’autoconsommation dans le tertiaire (bureaux, plateforme logistique et crêche) basés sur des données réelles de consommation et des données simulées de production. Il est important de rappeler que chaque cas est unique et devra faire l’objet d’une étude spécifique.

Les schémas de raccordement, présentés par la suite, illustrent la différence entre injection (flux physique) et vente (flux économique). Dans la version complète de la note, une solution d’autoconsommation physique avec vente de la totalité de la production et valorisation économique d’une partie de l’autoproduction est plus détaillée.

Enfin, la dernière partie propose de s’interroger sur les raisons objectives de limiter l’injection physique et de trouver des solutions à moindre coût pour augmenter la capacité d’accueil du réseau.


Sommaire :

Glossaire

  • Autoconsommation (%) = Production consommée sur place divisé par la production totale
  • Autoproduction(%) = Consommation produite sur place divisé par la consommation totale
  • Couverture (%) = Production annuelle/consommation annuelle
  • Injection = production totale - production consommée sur place
  • Soutirage = consommation totale – consommation produite sur place
  • Vente = part d’énergie produite mesurée au point de comptage. Celle-ci peut être différente de la part mesurée au point de livraison.

Cas types

Chaque cas type est illustré par une courbe de charge hebdomadaire au mois de mars et une au mois d’août (violet), correspondant à des périodes où des contraintes peuvent apparaître (faible consommation, forte production), du lundi au dimanche. Pour chaque cas type, deux simulations d’autoconsommation/autoproduction ont été effectuées en utilisant d’une part, la puissance crête maximale qui peut être installée en toiture (bleu) et, d’autre part, la puissance crête maximale pouvant être installée pour atteindre un taux d’autoconsommation de 100 % (vert).

On admet ici une tolérance inférieure à 0,5 % de la production annuelle qui est injectée sur le réseau (en énergie), pour permettre de représenter le compromis à trouver entre autoconsommation et autoproduction : plus la puissance crête augmente, plus le taux d’autoconsommation baisse et le taux d’autoproduction (et de couverture) augmente.

Secteur tertiaire - bureaux (avec climatisation électrique)

Profil hebdomadaire de consommation d’électricité et production PV pour un bâtiment de bureaux (abonnement de 110kVA) au pas 10 min, au mois d’août  - PNG - 77.8 ko
Profil hebdomadaire de consommation d’électricité et production PV pour un bâtiment de bureaux (abonnement de 110kVA) au pas 10 min, au mois d’août
Profil hebdomadaire de consommation d’électricité et production PV pour un bâtiment de bureaux (abonnement de 110kVA) au pas 10 min, au mois de mars - PNG - 62.4 ko
Profil hebdomadaire de consommation d’électricité et production PV pour un bâtiment de bureaux (abonnement de 110kVA) au pas 10 min, au mois de mars

L’installation de 58,8 kWc correspond au potentiel maximal de la toiture, le taux d’autoconsommation est de 60% et le taux d’autoproduction de 37,5%.

Les éléments qui permettraient d’envisager un schéma en autoconsommation totale dans le secteur tertiaire bureaux sont généralement :

  • taux d’autoconsommation assez élevé (entre 50 % et 100 %)
  • présence d’un exploitant sur site
  • équipement de programmation et pilotage existants
  • gisement de flexibilité important côté consommation

Secteur : Tertiaire avec charges frigorifiques importantes (stockage de produits frais)

Profil hebdomadaire de consommation d’électricité et production photovoltaïque pour un site commercial avec charges frigorifiques importantes, au pas horaire, au mois d’août - PNG - 75.3 ko
Profil hebdomadaire de consommation d’électricité et production photovoltaïque pour un site commercial avec charges frigorifiques importantes, au pas horaire, au mois d’août
Profil hebdomadaire de consommation d’électricité et production photovoltaïque pour un site commercial avec charges frigorifiques importantes, au pas horaire, au mois de mars - PNG - 66.9 ko
Profil hebdomadaire de consommation d’électricité et production photovoltaïque pour un site commercial avec charges frigorifiques importantes, au pas horaire, au mois de mars

Les éléments qui permettraient d’envisager un schéma en autoconsommation totale dans le secteur tertiaire avec charges frigorifiques importantes sont généralement :

  • taux d’autoconsommation très élevé (90-100%) en exploitant la totalité de la toiture
  • présence d’un exploitant sur site
  • équipement de programmation et pilotage existants
  • gisement de flexibilité important côté consommation

Secteur : Tertiaire éducation – Crèche

Profil hebdomadaire de consommation d’électricité et production photovoltaïque pour une crêche de 1700m2, au pas 10 min, au mois d’août - PNG - 72.9 ko
Profil hebdomadaire de consommation d’électricité et production photovoltaïque pour une crêche de 1700m2, au pas 10 min, au mois d’août
Profil hebdomadaire de consommation d’électricité et production photovoltaïque pour une crêche de 1700m2, au pas 10 min, au mois de mars - PNG - 66.9 ko
Profil hebdomadaire de consommation d’électricité et production photovoltaïque pour une crêche de 1700m2, au pas 10 min, au mois de mars

L’installation de 40 kWc correspond au potentiel maximal de la toiture, le taux d’autoconsommation est de 50% et le taux d’autoproduction de 40,4%.

Ces graphiques montrent un profil de consommation qui tend à décourager le schéma d’autoconsommation totale. En effet, le talon de consommation est faible, notamment à cause de la fermeture en été, les charges sont peu flexibles (éclairage, bureautique, etc.) et ce type de site n’est généralement pas équiper de moyens de pilotage de la consommation.

Lorsque l’on étudie une offre en autoconsommation (ou en vente du surplus), on peut avoir en tête les points de vigilance suivants :

  1. Éviter de sous-dimensionner largement une installation PV pour atteindre un pourcentage élevé d’autoconsommation
  2. Être vigilant à ne pas inciter à la surconsommation : se focaliser sur le taux d’autoconsommation a tendance à encourager la surconsommation pendant les heures d’ensoleillement
  3. Assurer la rentabilité des projets : l’autoconsommation par définition est plus imprévisible puisqu’elle contient une incertitude sur la corrélation instantanée de la production et de la consommation.
  4. Limiter l’injection de l’électricité photovoltaïque sur le réseau (de distribution) seulement si les contraintes du réseau local le justifient
  5. Éviter les études de faisabilité complexes et coûteuses : une première expertise rapide peut permettre d’évaluer un temps de retour sur investissement, et comparer l’autoconsommation totale à d’autres solutions de raccordement

Distinction entre injection et vente

Pour comprendre la distinction entre injection et vente il faut s’intéresser aux différents raccordements. Car du point de vue de la physique, l’électricité suit toujours le chemin de moindre résistance pour aller du point où elle est produite vers le point de consommation le plus proche. Lorsqu’un système photovoltaïque produit de l’électricité, ce sont toujours les appareils en fonctionnement au même moment à proximité immédiate qui seront alimentés en priorité, indépendamment du type de raccordement et de l’existence ou non d’un contrat d’achat.

Présentation des différents schémas de raccordement et des options associées en France

La précédente distinction entre les notions de vente et d’injection conduit à plusieurs configurations possibles pour le raccordement au réseau. Le tableau ci-dessous en propose un récapitulatif, les cases laissées blanches correspondent à des options inexistantes.

Légende :

  • flèches noires : les flux économiques (et ne sont pas toujours représentatives des données comptabilisées au compteur)
  • flèches rouges et bleues : les flux physiques.
  • en vert  : installation privée 
  • en rouge : le réseau public de distribution
Schémas de raccordement possibles et demande de raccordement - PNG - 116.3 ko
Schémas de raccordement possibles et demande de raccordement

Pour rappel, la puissance de raccordement qu’il est demandé de préciser dans les formulaires de demande de raccordement n’est pas nécessairement la somme de la puissance des onduleurs. Il s’agit de la puissance maximale qui sera réellement injectée dans le réseau de distribution, elle peut donc être inférieure à la puissance cumulée des onduleurs.

Dans ce tableau il est important de noter que :

  • Il est aujourd’hui possible d’opter pour l’option "vente totale de la production" et d’injecter seulement le surplus sur le réseau public de distribution. Le principe est plus détaillé dans la note sur l’autoconsommation tertiaire et dans l’industrie ou dans l’article sur le raccordement indirect.
  • L’option " l’électricité produite sera entièrement consommée sur place" engage contractuellement le producteur à ne pas injecter d’électricité sur le réseau.
  • La configuration sans vente avec injection du surplus n’est pas autorisée. . Car l’injection d’électricité sur le réseau de distribution nécessite un responsable d’équilibre, fonction remplis par EDF OA dans le cadre de l’obligation d’achat. Note : l’ordonnance du 27 juillet 2016 viendra modifier cette obligation, selon les conditions d’un décret a venir.

La capacité d’accueil du réseau est considérable, particulièrement en zone urbaine, et ne justifie pas que l’on cherche à tout prix à limiter la puissance injectée. Mais dans le cas d’un réseau contraint on peu être amené à la limiter pour abaisser les coûts de raccordement. Au delà des options de raccordement et de la déclaration de la puissance injectée, il existe des solutions techniques pour limiter l’injection.

Limitation de la puissance injectée

Plusieurs solutions techniques existent, mais certaines ne sont pas en adéquation avec le développement de la filière photovoltaïque et les économies d’énergie : stockage, sous dimensionnement d’une installation en puissance crête et surconsommation pendant les heures de production.

Deux solutions d’écrêtement, statique et dynamique, permettent une limitation de l’injection avec une perte minime de la production.

Monotones de puissance d’installations photovoltaïques orientées plein sud à différentes latitudes en France. Source : HESPUL - PNG - 59.9 ko
Monotones de puissance d’installations photovoltaïques orientées plein sud à différentes latitudes en France. Source : HESPUL

La monotone de puissance montre les puissances de production par heure classées en fonction de la puissance pour une année. L’écrêtement statique à 70% de la puissance crête diminue la production annuelle (en kWh) de moins de 1% quand la capacité du réseau est largement augmentée puisque la puissance maximal injectée est 30% inférieure à la puissance crête. Une installation photovoltaïque produit à pleine puissance seulement quelques heures dans l’année : un écrêtement statique permet de préserver les capacités d’accueil existantes du réseau sans impact sur la production annuelle.

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Dernière mise à jour : 13 octobre 2016
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