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Préconisations pour l’intégration au réseau électrique

Après avoir vu, à l’échelle du bâtiment, les préconisations nécessaires pour optimiser la production d’énergie photovoltaïque et respecter l’ensemble des critères réglementaires et fonctionnels, cette partie vise à définir des préconisations en vue de faciliter l’intégration sur le réseau électrique des systèmes photovoltaïques.

Ces considérations sont applicables en particulier pour des projets d’aménagement, qui offrent les conditions nécessaires pour appréhender ce qui pourrait être fait en amont de la création d’un réseau afin de maximiser l’accueil futur d’une production photovoltaïque.

Elles sont issues du guide publié par Hespul "Prise en compte de l’énergie dans les projets d’aménagement : de l’urbanisme de planification aux projets opérationnels" et en particulier de la fiche pratique "Photovoltaïque et optimisation des réseaux de distribution dans un projet d’aménagement", proposée en téléchargement en bas de page.


Sommaire :

Cas de création d’un réseau

Caractéristiques et cheminement du réseau de distribution

La puissance des installations photovoltaïques est une caractéristique très importante puisqu’elle détermine la tension de livraison du réseau qui va devoir être créé.

Les réseaux de distribution possèdent 2 niveaux de tension :

  • La basse tension (BT) correspondant à la tension 230 / 400 Volts,
  • La moyenne tension, appelée HTA, et correspondant à une tension de 20 000 Volts.

Quelques règles simples permettent de connaître la tension de livraison du réseau à créer en fonction de la puissance des installations :

  • une installation photovoltaïque dont la puissance est comprise entre 0 et 120 kW sera toujours raccordée en BT,
  • entre 120kW et 250kW elle sera raccordée en BT mais nécessitera un départ dédié relié au poste de distribution publique,
  • enfin au-dessus de 250 kW, elle devra être raccordée au réseau HTA.

Il faut donc avoir à l’esprit ces notions lors de la réalisation des études qui seront réalisées par le gestionnaire du réseau de distribution, en général ERDF, pour vérifier que le dimensionnement du réseau ait bien été effectué en tenant compte de la présence future des installations photovoltaïques et éviter des modifications ultérieures de ce dernier afin d’optimiser les coûts des travaux de voirie et de raccordement des installations.

L’objectif de cette démarche peut se résumer de façon simpliste à vérifier que « le bon réseau passe au bon endroit » comme l’illustre l’exemple suivant.

L’illustration ci-dessous représente deux bâtiments alignés le long d’une voie. Un réseau HTA (en orange) chemine en pied d’immeuble. Un des 2 bâtiments est équipé d’un poste de distribution publique contenant un transformateur HTA/BT (en jaune).

Tracé existant du réseau - PNG - 19.4 ko
Tracé existant du réseau
Source HESPUL

Un troisième bâtiment est planifié de l’autre coté de la voirie, mais lors d’une seconde phase il est prévu de l’équiper d’une installation photovoltaïque de 300 kW. Il devra donc être raccordé au réseau HTA.

Tracé réalisé trop tard : nécessité de casser la voirie terminée. - PNG - 17.3 ko
Tracé réalisé trop tard : nécessité de casser la voirie terminée.
Source HESPUL

Pour cela, il sera nécessaire de casser la voirie, qui avait été réalisée seulement quelques années auparavant. Ces travaux entraînent un coût conséquent pour la collectivité et le producteur et une gêne dans le domaine public. Or cette situation aurait pu être facilement évitée en faisant preuve d’anticipation en phase de création de ce réseau.

En effet, comme le montre la troisième illustration, il aurait été plus judicieux, à la condition de connaître l’existence de cette installation PV au moment des études de dimensionnement de ce réseau, de tenir compte de cette future installation et, en conséquence de faire passer la ligne HTA de l’autre côté de la voirie (en rouge) pour faciliter son raccordement, en diminuer les coûts et limiter les travaux sur des ouvrages de voirie neufs.

Tracé optimal du réseau, conçu en amont - PNG - 14.1 ko
Tracé optimal du réseau, conçu en amont
Source HESPUL

Cas nécessitant un « départ dédié »

Une installation de puissance comprise entre 120 kW et 250 kW sera raccordée au réseau à basse-tension (BT) mais, compte tenu de la puissance en jeu, ce raccordement ne sera pas réalisé sur le réseau BT cheminant à proximité du bâtiment comme cela est le cas pour les installations de plus faible puissance. En effet, le raccordement d’une installation de puissance comprise entre 120 kW et 250 kW sera réalisé grâce à un jeu de câbles reliant directement l’installation PV au poste de distribution public appelé « départ dédié ».

Il est également possible d’anticiper ces situations afin d’éviter d’avoir à intervenir de nouveau sur des voiries neuves pour raccorder de telles installations PV. Lors de la réalisation du réseau de distribution et des voiries, il suffit de positionner des fourreaux laissés en attente entre les installations PV et le poste de distribution publique. Ces fourreaux pourront ensuite être très utiles pour créer les départs dédiés sans avoir à intervenir en voirie.

Cas d’un départ dédié.  - PNG - 16.9 ko
Cas d’un départ dédié.
Source HESPUL

Afin d’éviter de futures interventions sur la voirie, il est pertinent d’anticiper en créant des fourreaux (traits pointillés orange) pour les futurs départ dédiés, même si les installations photovoltaïques ne sont pas encore existantes. Les pointillés gris représentent le départ BT qui va alimenter en consommation les bâtiments.

Dimensionnement du poste de distribution publique

Après avoir fait le nécessaire pour que le cheminement du réseau soit optimisé, il faut veiller à ce que le transformateur de distribution publique qui va alimenter le site soit également dimensionné de manière optimale pour lui permettre de supporter la Production Décentralisée d’Énergie (PDE).

À l’étranger, des expériences ont été menées pour évaluer la puissance maximale des installations photovoltaïques qui pouvaient être raccordées sur un poste de distribution publique. À Fribourg, la somme des puissances des installations photovoltaïques de l’opération « Solarsiedlung am Schlierberg » situées dans le quartier Vauban est de 400 kW et sont raccordées sur un transformateur de 400 kVA [1] !

Quartier de Fribourg-en-Brisgau - JPEG - 923.4 ko
Quartier de Fribourg-en-Brisgau

Cela signifie que la puissance injectable par des systèmes photovoltaïques peut donc bien avoisiner la puissance nominale du transformateur du poste de distribution publique mais sans jamais pouvoir la dépasser. Il est donc possible, en connaissant la somme des puissances des futures installations PV d’un site, de déterminer en première approche si la puissance du transformateur sera suffisante ou pas pour évacuer cette production locale.

Dimensionnement du réseau

Même lorsque le réseau est bien positionné et que le transformateur du poste de distribution publique est bien dimensionné, il reste un critère de dimensionnement très important qui peut empêcher de maximiser l’accueil d’une production photovoltaïque. Il s’agit de la section des conducteurs du réseau qui a une influence directe sur leur résistance, c’est-à-dire leur capacité à s’opposer ou pas au passage du courant électrique.

Traditionnellement le câblage du réseau est constitué de sections variables, plutôt importantes en sortie du transformateur et plus faibles aux autres extrémités du réseau au niveau des bâtiments.

Le schéma ci-dessous illustre cette configuration qui n’est pas favorable à l’intégration du photovoltaïque, car elle va conduire à une certaine résistance, qui sans rentrer dans une explication complexe (explication présentée dans le rapport ESPRIT, disponible en téléchargement en bas de page), peut générer des effets de sur-tension liés à une utilisation du réseau non pas pour distribuer l’énergie comme il a été conçu mais pour collecter de la production.

Câblage traditionnel d’un réseau - PNG - 16.7 ko
Câblage traditionnel d’un réseau
Source HESPUL

PDE : Production Décentralisée d’Énergie

Des études récentes [2] ont montré qu’une façon relativement simple d’augmenter la capacité d’un réseau de distribution consistait à ne pas en diminuer la section, notamment pour les tronçons situés loin du poste de distribution publique, mais au contraire de conserver des sections de câble constantes, comme sur l’illustration. Cette solution permet de diminuer la résistance du réseau et d’éviter ce phénomène complexe de surtension qui limite la capacité d’un réseau à accueillir de la production décentralisée.

Câblage préconisé - PNG - 14.3 ko
Câblage préconisé
Source HESPUL

PDE : Production Décentralisée d’Énergie

Cependant, ce phénomène est limité en milieu urbain, puisque les gestionnaires de réseau de distribution, notamment ERDF, conçoivent désormais le plus souvent des réseaux de forte section (240 mm2) et de faible longueur (250m maximum).

Cas d’un réseau existant

Un projet d’aménagement urbain peut également comporter un certain nombre de bâtiments existants d’ores et déjà alimentés par un réseau de distribution publique existant. Dans ce cas très précis, il peut être très utile de réaliser un pré-diagnostic de ce réseau afin d’évaluer la puissance maximale des installations photovoltaïques qui pourraient être mise en œuvre sur ces bâtiments existants dans le cadre d’une approche de planification énergétique.

Ceci va particulièrement être utile en phase d’avant projet de l’opération et en particulier lorsque les exploitants des installations photovoltaïques ne sont pas connus. En effet, les Gestionnaires de Réseaux de Distribution (GRD) ne réalisent des études de raccordement des installations de production que sur demande des producteurs exclusivement, qui dans le cas d’une opération d’aménagement, ne seront généralement connus que plusieurs années après les études préalables aux opérations d’aménagement.

Ce diagnostic du réseau existant consiste à localiser les postes de distribution publique HTA/BT et à en identifier la puissance nominale.

Dans l’exemple ci-dessous, un quartier existant dispose de 3 postes de distribution publique (DP) de 400 kW chacun. Cette analyse simplifiée permet de conclure qu’il n’est pas envisageable d’installer sur ce quartier des installations photovoltaïques dont la puissance cumulée dépasserait 1200 kW sans avoir à modifier de façon certaine les postes DP existants.

Cas d’un réseau existant. - PNG - 19.8 ko
Cas d’un réseau existant.
Source HESPUL

Cette valeur doit être vue comme une limite haute qui va certainement devoir être revue à la baisse à cause des autres caractéristiques physiques du réseau existant, notamment la longueur et la section des départs BT alimentant ce quartier.

Liens utiles

Liens internes

Publications

Liens externes

Notes

[1] ’Photovoltaics in the Urban Environment, Lessons Learnt from Large-scale Projects’, ISBN 978-1-84407-771-7, Earthscan, London, 2009

[2] ’Review, comment and influence standards and rules for network interconnection’, IEE PV Upscale, WP4-Deliverable 4.4, 2008

Dernière mise à jour : 13 octobre 2014
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