Autoconsommation totale sans injection

On parle d'autoconsommation totale lorsque l'installation est raccordée sur une installation de consommation, elle-même raccordée au réseau, et que le producteur s'engage à ne rien injecter sur le réseau public.

En cas de présence d'excédent, il est nécessaire :

• d'opter pour une configuration en injection du surplus (avec ou sans vente voir ci-dessous) ou
• d'installer un dispositif technique garantissant l'absence d'injection sur le réseau.

A noter que ce type de dispositif à un coût, sans compter la perte de production en résultant.

Autoconsommation partielle avec injection du surplus (avec ou sans vente)

Dans le cas de l'injection du surplus (avec ou sans vente), l'installation est raccordée au réseau avec un seul compteur (Linky ou PME-PMI) qui permet de compter dans les deux sens (production et consommation).

L'électricité est :

• soit consommée instantanément par le producteur
• soit injectée sur le réseau pour être :
  • vendue ou
  • cédée sans rémunération au gestionnaire de réseau, ce qui est autorisé pour les puissances installées inférieures ou égales à 3 kVA (article L315-5 du code de l'énergie)

Déclaration au gestionnaire de réseau

Quel que soit le mode d'injection au réseau, il est obligatoire de déclarer l'installation au gestionnaire de réseau.

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.

Comparaison des modèles économiques d'autoconsommation

L'outil en ligne "Evaluer mon devis" permet de comparer les différents modèles économiques d'autoconsommation avec les conditions tarifaires mises à jour.

Réduction de la facture de consommation d'électricité

Le modèle économique de l'autoconsommation repose principalement sur les économies financières générées sur la facture d'électricité.

La facture d'électricité est composée :

• de  parts fixes, assises sur la puissance souscrite (puissance d'abonnement)
• de parts variables, assises sur la consommation d'électricité

Parts fixes

En règle générale, les parts fixes ne génèreront pas d'économies en cas d'autoconsommation.

Ce n'est que si la puissance souscrite est diminuée (possible si la production photovoltaïque assure la compensation de puissance dans les périodes de pics de consommation).

Parts variables

Ce sont sur les parts variables que pourront être générées les principales économies : pour tout kWh autoconsommé, le fournisseur ne facturera pas d'énergie fournie et ne collectera ni l'accise sur l'électricité (ex-CSPE, ex-TCFE) ni la composante de soutirage du TURPE, selon les conditions d'exonération (voir l'article dédié à ce sujet) .

Attention, ce n'est pas le taux d'autoconsommation, et encore moins celui de couverture, qui vous donnera le montant attendu de la réduction de la facture ! C'est bien le taux d'autoproduction qu'il faudra prendre comme référence pour évaluer la réduction de la facture sur la part variable liée à la consommation.

• Exemple de taux de réduction de facture

  Vous consommez 4 000 kWh par an ; vous envisagez d'installer un système photovoltaïque qui produira 2 000 kWh par an et que vous pourrez autoconsommer à hauteur de 20% :

  • Taux de couverture : 2 000/4 000 = 50%
  • Taux d'autoconsommation = 20%
  • Taux d'autoproduction = (2000*20%)/4 000 kWh = 10%

  La réduction de la facture n'est ni de 50% ni de 20% ni même de 10% : votre facture sera réduite de 10% sur la part variable.

Modèle économique avec ou sans vente

Vente du surplus

Selon la quantité d'électricité en excédent, il faut envisager la vente du surplus :

• surplus ≤ 10 %, les kWh peuvent ne pas être vendus sans remettre en cause le modèle économique ;
• surplus entre 10 et 20%, les kWh peuvent être valorisés à un prix de marché (5 c€/kWh)
• surplus supérieur à 20 %, les kWh doivent être valorisés à un prix supérieur au prix de marché (10 à 15 c/kWh)

Bénéfice de dispositifs de soutien

A ce jour, plusieurs dispositifs de soutien à l'autoconsommation existent :

• primes à l'investissement et/ou tarif d'achat du surplus pour les petites puissances (≤ 500 kWc) sur bâtiment ( voir article sur l'arrêté tarifaire )
• complément de rémunération de l'autoconsommation et du surplus pour les moyennes puissances (≥ 500 kWc) sur bâtiment ( voir article sur les appels d'offres )
• subventions à l'investissement selon des appels à projet régionaux ( voir l'article sur les aides régionales )

Comparaison des différents coûts selon le mode d'injection au réseau

Quel que soit le mode de raccordement choisi (injection ou non), il est obligatoire de se déclarer auprès du gestionnaire de réseau et de payer les frais de raccordement et d'accès au réseau.

Comparaison pour les installations ≤ 36 kVA

Les profils de consommation en résidentiel ne sont pas très favorables à l'autoconsommation dans la mesure où :

• la forte production a lieu au milieu de la journée (habitants au travail ou à l'école) et en période estivale (congés d'été) ;
• la forte consommation a lieu en fin de journée, lorsque l'ensoleillement est faible (retour à la maison en soirée, éclairage hivernal, etc.)

Avant toute réalisation, il est nécessaire de connaître les données de consommation de votre logement, à différentes périodes de l'année et lors des périodes d'occupation et d'inoccupation de votre logement.

Une autoconsommation "naturelle" en moyenne de 20 à 30 %

Une étude allemande de l'Institut de recherche en économie écologique de Berlin (IÖW), datée de 2011, traduite par l' office franco-allemand de la transition énergétique), a évalué l'autoconsommation du flux électrique atteignable pour des ménages allant de deux à quatre personnes, sur des installations de 3 à 5 kWc avec des productions de 800 à 1000 kWh/kWc annuels, et sur différents profils de consommation, sans système de stockage. On atteint des valeurs moyennes de l'ordre de 20% de l'électricité produite qui est consommée par le producteur.

A quel prix faut-il augmenter le taux d'autoconsommation ?

Diminution de la puissance crête

La solution la plus simple pour augmenter le taux d'autoconsommation est de diminuer la puissance crête de l'installation. Cela a pour inconvénient :

• de diminuer la contribution du système aux objectifs de la transition énergétique (sous-dimensionnement par rapport au potentiel de la toiture) ;
• d'augmenter le coût de l'installation en €/Wc (coût du matériel plus élevé en petite quantité)

Pilotage des charges de consommation

Il est possible d'atteindre des taux plus élevés en ajustant la consommation, notamment au moyen de minuteurs pour décaler la demande d'énergie du ménage au moment des pics de production.

Les pilotages de charge restent cependant limités. On note à ce jour :

• pilotage des appareils ménagers (lave-vaisselle, lave-linge, etc.) si compatibles et prêts à utilisation au moment voulu
• pilotage des chauffe-eaux électriques (attention, tous les produits ne sont pas compatibles)

Il existe aussi des appareils « intelligents », notamment de prévisions d'ensoleillement, mais qui n'augmentent que très peu le pourcentage d'autoconsommation. A l'heure actuelle, il reste beaucoup plus économique d'ajuster sa consommation avec des minuteurs ou des changements de comportement qu'avec des appareils dits « intelligents » dont les prix peuvent être très élevés.

Ajout d'un dispositif de stockage

D'après l'étude de l'institut de recherche en économie écologique de Berlin (IÖW), l'utilisation de systèmes de stockage de petites et de moyennes tailles (inférieurs à 7,5 kWh) entraîne une forte progression du taux d'autoconsommation qui peut atteindre 40% voire plus de 90%. Compte tenu de la productivité faible du photovoltaïque durant les mois hivernaux dans les scénarios examinés par l'étude citée, l'autonomie énergétique complète est impossible. Toujours selon la même étude, les coûts des systèmes de stockage restent onéreux, de l'ordre de 1000 €/kWh de capacité de stockage pour les batteries lithium-ion par exemple et avec un rendement escompté plus faible que celui des installations qui pratiquent l'autoconsommation sans stockage. Même si avec une durée de vie de 20 ans indiquée par les fabricants, l'utilisation d'un système de stockage de 5kWh peut se révéler viable bientôt, il reste qu'au vu de leur prix, il peut être plus pertinent de mutualiser un dispositif de stockage à l'échelle d'un bâtiment, d'un quartier ou d'un système électrique. D'autre part, à l'échelle d'un quartier, le profil de consommation du fait du foisonnement des usages entre le tertiaire et le résidentiel (sauf dans le cas de lotissements) correspond mieux au profil de production, en limitant les pertes d'électricité dues à la distribution.

Les profils tertiaires et industriels sont en règle générale plutôt adaptés à l'autoconsommation photovoltaïque.

Attention cependant à bien prendre en compte : 

• les périodes d'inoccupation des bâtiments notamment lors des périodes de forte production, qui peuvent baisser le taux d'autoconsommation ;
• le prix d'électricité qui peut être faible (inférieur au coût de production photovoltaïque).

Lorsque l'on étudie une offre en autoconsommation totale ou partielle, on peut avoir en tête les points de vigilance suivants :

• Éviter de sous-dimensionner largement une installation PV pour atteindre un pourcentage élevé d'autoconsommation
• 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
• 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.
• Limiter l'injection de l'électricité photovoltaïque sur le réseau (de distribution) seulement si les contraintes du réseau local le justifient
• 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

Exemple de cas types de profils

Les profils présentés ci-dessous sont 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.

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)

  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)
  

  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

  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.

Limitation de la puissance injectée

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 peut 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.

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.

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.