Autoconsommation photovoltaïque et Domotique sont au menu des réjouissances. Vous l’aurez compris je vous propose aujourd’hui de traiter d’un dossier essentiel pour les ménages Français : L’Energie ou en tous cas son coût. Nous allons dans cet article essayer d’y voir plus clair sur certaines zones d’ombres autour du soleil, de l’énergie et du photovoltaïque. Comme nous sommes passionné de domotique, nous ferons forcement référence à ce que peuvent apporter nos dispositifs modernes de comptages et de pilotages d’appareils dans nos maisons.

Cette article vous propose d’éclaircir les points clés utiles à la mise en oeuvre d’une installation photovoltaïque en autoconsommation. Qui plus est, démystifier la complexité de ce type projet résidentiel.

Le premier point à préciser est la différence entre une installation en mode « vente » et une installation en mode « autoconsommation ».

• En mode « vente », 100% de votre production est injectée sur le réseau de distribution avec un prix d’achat au kWh.
• En autoconsommation, votre installation photovoltaïque est prévue pour consommer votre production localement dans votre habitation. On peut cependant dans ce deuxième mode, vendre à moindre valeur l’excédant de production non consommée localement.

Remarque importante : Il existe sur la toile pléthore d’articles et dossiers qui peuvent paraître parfois complètement opposés dans leurs propos ou raisonnement. Il faut considérer la date de l’article pour mieux comprendre les divergences. En effet, dans le domaine photovoltaïque, il a eu depuis quelques années beaucoup de changements réglementaire, économique et d’innovation technologique qui ont un impact direct sur la perception de ce domaine. Pour cela, il faut replacer ces articles dans leur contexte d’origine, et ne pas forcement comparer leur contenu aussi simplement.

Edit du 7 avril 2018 – Erratum : Afin de convenir aux exigences terminologiques de la profession « photovoltaïque » en autoconsommation résidentielle (Particuliers), les termes « revente » et « rachat » ont été corrigés en faveur de « vente » et « achat ». Veuillez nous excuser de cette imprécision.

1. L’énergie et la domotique

Il y a quelques de temps déjà le blog Abavala se faisait écho des évolutions marketing du phénomène « SmartHome ». Une Smart Home devrait selon Coldwell Banker et CNET, avoir une connexion Internet (câble, satellite, fibre ou ADSL), au moins 3 catégories de fonctionnalités et l’une d’entre elle doit obligatoirement être la sûreté ou la gestion de la température. Avec les fonctions possibles suivantes :

• Eclairage (ampoules connectées ou systèmes complets d’éclairage) ;
• Sécurité (détecteur d’incendies, détecteurs de monoxyde de carbone, veilleuses) ;
• Loisir (smart TV et servies de streaming) ;
• Électroménager (smart réfrigérateurs, smart lave-vaisselles, smart lave-linges) ;
• Chauffage / Climatisation (systèmes connectés de chauffage, ventilation et climatisation, smart ventilateurs ou évents) ;
• Extérieur (capteur pour plantes et systèmes intelligents d’arrosage) ;
• Sûreté (verrous connectés, smart alarmes ou caméras) ;
• Température (thermostats connectés).

On le voit bien ici, pas de notions directes d’économies énergétiques. Il semblerait donc que la composante énergétique soit intégrée uniquement de manière transversale à tous les éléments listés ci-dessus, sans être finalement un objectif de valeur essentielle.
Cette approche me plait guère car elle est représentative de la consommation énergétique nord américaine avec un prix d’achat peu élevé de l’électricité.

Nous pouvons le voir dans le graphique suivant :

Remarque : Le graphique est assez ancien 2012, cependant le groupe des pays en bas de liste reste toujours le peloton de tête de l’énergie à bas coût.

En effet, le Canada est son puits infini d’énergie hydro-électrique (plutôt propre) ainsi que les Etats-unis et son penchant pour les énergies fossiles sont eux moins touché par la problématique. La facture annuelle d’une habitation là-bas coûte aussi cher qu’en France mais en consommant presque deux fois plus.

Pour rappel, les fondamentaux à la française avant la définition de « Coldwell Banker » étaient de définir la valeur ajoutée de la domotique avec quatre axes d’améliorations de votre logement :

• le confort (automatisation, personnalisation, et intelligence de votre système) ;
• les économies (connaitre vos consommations pour appliquer des stratégies économique adaptées) ;
• la sécurité (alarme incendie, inondation, intrusion, surveillance vidéo …) ;
• l’aide à l’autonomie (le contrôle de votre habitat depuis un terminal informatique).

Il semblerait donc que la valeur « économie d’énergie » disparaisse pour Coldwell Banker et CNET à l’approche du marketing et de la « consumerisation ».

Il semblerait aussi que les 15% d’économie d’énergie potentielle avec la domotique uniquement, ne soit pas une valeur importante. Le fait même de savoir combien consomme un appareil sur la facture annuelle est une prise de conscience ayant un impact direct sur nos futurs manières de consommer cette énergie avec cet appareil.

Alors ne pas considérer l’aspect énergétique comme une valeur fondamentale pour la « Smarthome » semble être très adapté à une population encore peu sensible à l’impact carbone, et à la nécessite de consommer l’énergie de manière raisonnée.

2. Autoconsommation photovoltaïque

C’est quoi l’autoconsommation photovoltaïque ? Je cite la définition du Groupement des Particuliers Producteurs d’Electricité Photovoltaïque.

Produire soi-même une partie de son électricité pour sa propre consommation, un peu comme on cultive les légumes de son potager, c’est possible, tant réglementairement que techniquement.

Outre la satisfaction de produire et d’utiliser une énergie renouvelable, cette production est devenue intéressante financièrement. L’augmentation croissante du coût des énergies « traditionnelles » et la baisse du prix des matériels ont rendu possible la production d’une partie de son énergie pour moins cher qu’on ne l’achète aux fournisseurs classiques.

L’autoconsommation est un moyen de réduire ses coûts de consommation électrique, en complément des autres moyens existants : optimisation de l’isolation, rénovation énergétique, choix d’appareils moins énergivores, changement des habitudes …

3. Les utilisateurs

A ce jour, il y a les technophiles et leurs maisons connectées d’un côté, et les respectueux de l’environnement aux maisons bioclimatique, BEPAS et BEPOS à forte efficacité énergétique de l’autre côté. Il existe aussi des personnes à l’intersection des deux mondes.

La convergence des deux mondes est complexe, car les technophiles veulent bousculer les habitudes métiers du bâtiments, cela même si les normes et réglementations ont déjà bien changer les méthodes de constructions, et même si nos ancêtre concevez naturellement des maison bioclimatique à leur époque.

A de rares exceptions près, il semble dommage de ne pas suffisamment considérer l’instrumentation de la maison comme essentielle à l’optimisation et la rationalisation de la gestion d’énergétique de nos domiciles.

Comme ce débat est complexe et épineux, commençons par dépassionner le sujet en anticipant les futurs commentaires de lecteurs aux approches parfois très différentes ou tranchées.

Beaucoup diront que pour faire des économies d’énergies, il suffit de moins consommer et de ne pas perdre d’énergie avec une isolation parfaite. C’est effectivement la base, mais nos besoins en énergie ne se limitent pas au chauffage et ne cessent d’augmenter.

Nos usages de l’énergie électrique n’ont fait qu’augmenter avec l’apparition d’usages moderne comme l’électroménager et le confort auquel nous aurions du mal à renoncer pour vivre comme il y a cinquante ans.

En se projetant un peu dans le futur proche, d’ici 10 ans par exemple, de nouveaux besoins vont se généraliser comme par exemple les bornes de recharges résidentielles pour voiture électrique. D’un seul coup nous aurons besoins de 25% à 50% d’énergie électrique supplémentaire. Il est donc facile de comprendre que nos besoins ne font qu’augmenter. Je cite l’étude INSEE « La consommation des ménages depuis cinquante ans » :

Depuis cinquante ans, les Français ont, sauf en 1993, consommé un peu plus chaque année, si bien qu’aujourd’hui le volume annuel de consommation par personne est trois fois plus élevé qu’en 1960.

Réduire nos consommations reste effectivement très logique, mais faire baisser la quantité de Kilowatt/heure ou de fluides fossiles ne réduit plus la facture en raison d’une augmentation constante du coût des énergies. Dans cette logique, les efforts que nous mettrons en oeuvre seront bon pour l’écologie (émissions de co2) mais seront sapés par les augmentations régulières des énergies.

L’énergie renouvelable et plus précisément l’énergie potagère solaire est un sujet très passionnant, mais à ce jour encore, il y a toujours autant de détracteurs amenant morosité, confusion et visions parfois pessimistes sur le secteur photovoltaïque. Mettons de côté les écolo-sceptiques qui ne veulent se remettre en cause depuis bien plus de vingt ans.

Il y a,

• Ceux qui ont un opérateur local alternatif vantant 80% d’EnR dans leur mix énergétique mais ne voulant pas en savoir plus quant au bouquet d’énergies.
• Ceux qui ne voient que les panneaux photovoltaïque bas coûts et basse qualité Chinois et leur empreinte carbone.
• Ceux qui ne comprennent pas qu’on va payer toujours plus cher pour démanteler pendant 50 ans au mieux les centrales nucléaires.
• Ceux qui travaillent chez Areva, Enedis alias ERDF et qui ont une affinité directe ou indirecte assumées ou pas avec les lobbies Nucléaire.
• Ceux qui sont bien conscient que l’énergie n’est pas si chère en France.
• Ceux qui radin ou pas ne veulent plus subir les augmentations et si possible réduire la facture.
• Ceux convaincus par la connaissances du photovoltaïque, fans des EnR, de l’énergie potagère, les aficionados du photovoltaïque.
• Ceux persuadés que le photovoltaïque n’est pas écologique.
• Ceux qui préfèrent trouver des excuses pour ne jamais rien faire ou tenter.
• Ceux qui retiendront uniquement les affaires douteuses où l’arnaque a été au rendez-vous.
• Ceux qui ne savent pas que l’on peut consommer ce qu’on produit.
• Ceux qui n’écoutent que les « influenceurs » de leur entourage immédiat.
• Ceux qui ont été abusé par des sociétés peu scrupuleuses aux méthodes de vente forcées.
• Ceux qui ne savent pas et qui voudraient comprendre, pour qui cet article sera opportun.
• Et j’en oublie certainement…

4. Comprendre

Rien ne vaut de se faire une idée par soi-même en s’intéressant profondément au sujet avant d’émettre un point de vue souvent déplacé ou parfois absurde. D’abord on ne peut nier que le photovoltaïque apporte et apportera une part toujours plus grande dans le mix énergétique mondiale. Ou alors en France seulement ;).

D’un point de vue écologique, on le sait bien maintenant il faut arrêter d’annoncer n’importe quoi. Il faut 3 ans à un panneau pour produire l’énergie utile à la compensation carbone de sa fabrication. Ce qui sur une durée de vie des panneaux d’au moins 25 ans est attractif. C’est une des énergies du top 3 les plus propre.

Le recyclage est aussi un sujet sensible et il existe une grosse littérature en ligne. Les réseaux de recyclage existent depuis déjà presque une décennie et une grande partie du produit est recyclé pour fabriquer d’autres panneaux Photovoltaïque (c’est donc assez vertueux si correctement appliqué).

Et le tellure de cadnium direz-vous ? C’est un sujet controversé ou la discorde est au rendez-vous. Mais à chaque fois on oublie notre situation actuelle avec nos centrales nucléaire nécessitant 40 à 50 ans de démantèlement sans obligation de résultat en termes de déchets radioactifs.

Avons-nous le choix et que faut-il préférer ? Soit on ne fait rien et on attend qu’une alternative énergétique 100% propre voit le jour, soit on fait quelques choses en acceptant le minimum de risque. De tout façon on le sait déjà, c’est un ensemble d’énergies dites propres qui constituent le bouquet du mix énergétique et non pas une seule énergie. C’est un ensemble de compromis que le futur nous imposera. L’actualité récente nous démontre jour après jour que certains pays comme le Portugal, l’Allemagne, le Costa-Rica et bien d’autres développent et expérimentent l’autonomie énergétique sans énergies fossiles.

Il faut comprendre aussi qu’il est délicat d’aborder un sujet aussi complexe faisant appel à beaucoup de connaissances sans un minimum de curiosité, de recherches et de documentations. Pour cela, vous trouverez en fin d’article une bibliographie internet pour approfondir ce petit dossier. Cet article n’a pas vocation à convaincre mais plutôt d’aider les presque convaincus à mettre le pied à l’étrier en faisant un petit tour d’horizon.

Voici une vidéo très pédagogique avec Jamy que je conseille. L’approche « vente » et « stockage batterie » sont critiquables mais cela reste une vidéo, qu’il faut remettre dans son contexte en 2012.

5. Types d’installations

Lorsque l’on veut se lancer dans l’aventure, on se trouve confronté aux différents cas d’usages des installations. Il existe en effet 3 catégories d’installations qui on un coût allant du simple au double en raison principalement des contraintes techniques et matériels, mais surtout en raison de la main d’oeuvre. Il faut savoir qu’il est tout çà fait possible d’envisager de faire soi-même en auto-installation.

Dans le cadre d’une installation en autoconsommation photovoltaïque la vente n’est pas recherchée. Pour cela les installations en intégration bâti ne sont pas imposer par la réglementation d’achat. Vous pouvez bien entendu installer en intégration au bâti, mais cela coûtera plus cher pour rien de mieux (au contraire) en dehors de considérations esthétiques (WAF).

Voici donc les 3 grands types d’installations possibles :

• Intégration au bâti (IAB) : Dans ce cas, les panneaux solaires sont incorporés au toit et doivent assurer la fonction d’étanchéité. C’est techniquement complexe en raison de la contrainte d’étanchéité, onéreux et était plutôt réservé à la production pour vente qu’à l’autoconsommation photovoltaïque. C’est un long amortissement avant retour sur investissement. Cette typologie d’installation est en voie de disparition.
• Intégration simplifiée au bâti (ISB) / Surimposition : La fonction d’étanchéité n’est pas obligatoire et les panneaux ne sont pas obligés de respecter la pente de la toiture. C’est une alternative à l’IAB réduisant les coûts d’installations mais aussi en réduisant la perspective du tarif d’achat.
• Au sol ou toit plat : C’est une déclinaison du type surimposition, mais cela offre surtout l’avantage d’être auto-installable sans compétence de couvreur en raison de la simplicité de pose à plat sur châssis dédié. Cela permet aussi une meilleure ventilation des panneaux pour ainsi avoir un meilleur rendement de production.

voici dans ce tableau les critères déterminant le choix entre types d’installations (1 = Mauvais, 2 = Intermédiaire, 3 = Bon) :

Vous l’aurez compris, rien ne sert de se lancer dans des travaux invasifs comme l’IAB lors que l’objectif est l’autoconsommation. Ce tableau n’est que le reflet de mon analyse de la situation et de ma volonté de faire par moi-même.

Attention, les élus locaux vont vous mentir au sujet des installations surimposées : 10 raisons d’autoriser le photovoltaïque surimposé (Encore un document du GPPEP).

A la lecture de ces quelques lignes, une question commence à vous chatouiller.

5.1. Autoconsommation ou vente ?

Alors vous auriez posé cette question il y a encore 5-6 ans cela n’aurait pas été simple de répondre, mais à ce jour le tarif d’achat de la production des particuliers est passé de 58 centimes d’Euro du kWh en 2011 à  moins de 20 centimes aujourd’hui (- 65% en 7 ans).

5.1.1. La vente

On le voit dans le graphique ci-dessous, la courbe d’achat a subit une chute très rapide en peu de temps. Dans ce même graphique on constate aussi que le tarif d’achat a lui augmenté régulièrement ces 5 dernières années.  La tendance ne laissant pas présager une inversion de courbe (au contraire), il est admis aujourd’hui que le mode vente ne soit plus compétitif face à l’autoconsommation.

5.1.2. Amortissement et retour sur investissement

Comme toujours le fais-le-toi-même aura raison du prix. Nous savons qu’une grande partie de nos lecteurs sont de grands bricoleurs fervents du DIY. Je me suis donc amusé à comparer deux perspectives d’installations. C’est anecdotique car ma comparaison est assez opposée en terme de main d’oeuvre. Mais cela permettra à des personnes compétentes d’envisager la perspective d’auto-installation totale ou partielle.

Voici mon raisonnement :

Si je compare pour la zone géographique de Montpellier l’auto-installation d’un kit sol de 3 kWc en autoconsommation qui s’achète aujourd’hui à environ 4500€ avec l’intégralité des éléments (en micro-ondulation), et qui plus est de marques, face à l’installation en intégration au bâti de 3 kWc pour la vente avec un professionnel au prix constaté de 12000€, je comprends rapidement mon intérêt économique.

Vous me direz que j’ai réduit l’investissement en raison principalement de la main d’oeuvre à première vue. Mais qu’en est-il si l’on compare le retour sur investissement ?

Taux d’autoconsommation = Production consommée sur place / Production totale.
On estime qu’une habitation non instrumenté auto-productrice consomme 30 à 40% de l’électricité qu’elle produit. Plus il est élevé, moins vous utilisez d’électricité venue du réseau public, donc plus vous économisez sur vos factures d’électricité !

La domotique peut nous permettre d’atteindre 60% d’autoconsommation. Sur la base de 60% d’autoconsommation de la production annuelle de 4300kWh/An pour Montpellier (Faites votre simulation ici [PVGIS5]) il est possible d’obtenir les perspectives économique du graphique ci-dessous.

Auto-consommer 100% de sa production sans stockage n’est pas possible. Envisager de stocker en batteries est un tout autre raisonnement plombant considérablement le retour sur investissement.

Par contre, il est possible d’optimiser les intermittences solaires avec une instrumentation domotique comme les nôtres. Il suffit d’opérer des lestages/délestages de charges consommatrices en fonction de l’énergie disponible, et ainsi  consommer près de 60% de votre production photovoltaïque. Les 40% restant seront injecté sur le réseau de distribution avec ou sans contrat d’achat du surplus.

60% de taux d’auto-consommation est un challenge considérable qu’il n’est pas possible de mettre en oeuvre dans toutes les habitations. Et encore moins sans instrumentation spécifique.

Le graphique montre qu’à la neuvième année l’amortissement de l’installation en autoconsommation sera faite, alors qu’il faudra 19 ans pour atteindre l’amortissement en installation pour vente. Lorsque l’installation pour vente sera amortie, l’installation en autoconsommation aura épargné 6400€ de facture d’électricité.

Bien entendu, ceux qui auront moyen de réduire les coûts en auto-installation pour la vente me feront mentir. Je veux là mettre en évidence le poste main-d’oeuvre qui impacte fortement l’investissement. En effet, le prix des équipements a considérablement chuté en quelques années.

5.1.3. Maintenance

Le graphique place des rendez-vous de maintenances de votre installation. Il faut en effet intégrer le fait qu’il faudra changer son onduleur en moyenne tous les 10 ans. Pour les installations avec micro-ondulations, les constructeurs annoncent 25 ans de garantie, mais dans les faits la micro-ondulation est une technologie assez jeune (10 ans) pour laquelle il n’existe pas de réalité sur la durabilité.

5.2. Onduleur ou micro-onduleur ?

Alors là on entre dans un long débat pour lequel je n’aurai pas de position ferme à vous offrir sans connaitre le contexte d’installation terrain et les objectifs attendus. En effet, si l’on prend les arguments habituelles des deux technologies, aucune ne se démarque vraiment en termes de performances. Je suis moi-même indécis à ce sujet et j’attends d’en savoir plus quant au contexte. D’ailleurs la course à quelques petits point de rendement n’a pas de sens en raison des prix exagérément supérieurs.

Il existe une explication assez générale de la nuance entre les deux technologies qui me semble suffisante pour comprendre que cela n’est pas simple de choisir. Je cite le site photovoltaique.info :

On peut classer les onduleurs en fonction de leur différences d’intégration au système photovoltaïque : les micro-onduleurs, les onduleurs string et les onduleurs centraux.

Les micro-onduleurs et les onduleurs string correspondent à un système décentralisé : ils ne gèrent qu’une partie de l’installation. Dans le cas des micro-onduleurs, on a un micro-onduleur pour chaque module. Les onduleurs string quant à eux sont rattachés à un ensemble de modules (souvent une dizaine) branchés en série, on dit qu’ils appartiennent à un même « string ». Du fait qu’il peut avoir plusieurs entrées, un onduleur string peut être rattaché à plusieurs séries de modules et peut gérer ainsi un système de 500 Watts à 25 ou 30 kW. En revanche, les onduleurs centraux vont gérer l’ensemble ou une grosse partie de l’installation photovoltaïque, supérieure à 25 ou 30 kW.

Les responsables de dimensionnement se posent fréquemment la question du choix du système pour lequel il faut opter. Deux installations de même taille peuvent requérir un système différent car disposant d’une configuration différente.

L’installation et en particulier les coûts de fonctionnement sont les premiers critères de décision à prendre en compte.

En raison de la convergence d’un ou plusieurs strings sur un seul onduleur, la solution en Ondulation string semble plus critique que la micro-ondulation. En effet, si l’onduleur est hors service, vous perdez toute votre production photovoltaïque durant la panne. Pour rappel, la mauvaise expérience de Cédric sur maison-et-domotique.com. Au contraire tous l’intérêt de disposer de plusieurs micro-onduleurs permettra de n’avoir qu’une partie de votre production en rade.

Le raisonnement est le même pour les panneaux photovoltaïque. En effet, il faut savoir qu’il suffit d’un panneau défectueux ou masqué sur un(e) string pour pénaliser la production du string en entier.

Il semble donc plus logique d’utiliser la micro-ondulation en raison de la redondance des points de productions. Certes ce n’est pas donné mais cela fiabilise la continuité de service.

En dehors de la norme allemande et sa protection de découplage DIN VDE 0126-1-1/A1 il n’y a pas de contrainte de choix à ce jour.

On pourrait développer plus avant le sujet mais le sujet du dossier est l’Autoconsommation et la domotique.

5.3. Les panneaux photovoltaïques

Ici encore une fois, le choix n’est pas simple. Le marché du panneau photovoltaïque offre une palette très large de possibilités avec pour représentation un prix d’achat allant su simple au double. Le choix des panneaux répond aussi à une contrainte de « couple » panneaux/onduleur(s). En effet, on n’associe pas n’importe quels panneaux avec n’importe quels onduleur ou micro-onduleur. Cette partie est pour moi la plus complexe, car elle fait appelle à une connaissance que je maîtrise pas.

Les principaux critères de choix des panneaux :

1. Compatibilité couple onduleur(s)
2. La norme Française (NF EN61215  NF EN61646 NF EN61730)
3. Le prix au m²
4. Le rendement (15 à 20%)
5. La technologie

S’attacher exclusivement au rendement n’est pas forcement la bonne stratégie économique. Gagner 1 à 2% de rendement peut pénaliser fortement l’amortissement en augmentant considérablement l’investissement sans offrir le retour sur investissement proportionnel.

Mon raisonnement pour composer un ensemble cohérent est donc le suivant :

• Il faut déterminer si l’on part sur de l’ondulation ou de la micro-ondulation.
• Il faut choisir le modèle d’onduleur ou celui des micro-onduleurs.
• Ensuite trouver quels sont les panneaux « compatibles » et le couple de performance le plus efficace. Là les préconisations constructeurs nous aideront à choisir.
• Confirmer votre composition par retour d’expériences s’il en existe (BDPV peut vous aider en cherchant des ensembles proche de votre choix).

5.4. L’auto-installation d’un kit

A titre d’exemple voici dans la vidéo ci-dessous une représentation de la mise en oeuvre d’un kit d’autoconsommation en micro-ondulation. C’est la vidéo explicative d’une boutique en ligne dans le domaine. Ce n’est pas de la publicité, mais il faut admettre que cette vidéo est très représentative de l’opération, et nous donne une idée de la complexité de l’installation.

Il faut tout de même reconnaître que la micro-ondulation bien que plus cher permet une auto-installation assez simplifiée nécessitant moins de compétences du photovoltaïque.

Je mets en garde les lecteurs, même si cela parait simple, la partie DC d’une installation photovoltaïque est très dangereuse à mettre en oeuvre sans connaissance des risques encourus.

Dans le cadres d’un projet d’installation photovoltaïque il y aura bien entendu des démanches administratives. Il existe un document encore une fois du GPPEP permettant d’aborder sereinement ces aspects.

6. Le dimensionnement

Nous allons vite comprendre que l’autoconsommation est un mode de production bien plus subtile que la logique de production qu’offre le mode « vente ». En effet, le modèle « vente » ne s’adapte pas aux habitudes de consommation de l’habitation, mais simplement à des objectifs de revenus financiers. Certes ces revenus pouvaient compenser grassement votre facture de consommation par le passé, mais ce modèle ne tend pas à rationaliser et réduire votre impact énergétique, voir même le contraire puisque souvent ces infrastructures produisent plus que le besoin journalier de cette habitation, et altère votre perception de l’équilibre avec vos réels besoins.

Ce n’est donc pas un acte éco-citoyen si pour autant vous ne réduisez pas vos consommations. Il faut aussi se demander qui paie l’achat (plus cher) de ce mode de production ? A votre avis, les consommateurs ?

Il y a de mon point de vue deux approches possibles dans le dimensionnement de son installation. Pour développer ces deux approches nous allons prendre un site géographique de référence à Bourges (centre de la France) dans les conditions optimum d’orientation et de pente d’une installation photovoltaïque.

En autoconsommation, l’objectif est de consommer un maximum de sa production (c’est pas si simple)

Il faut dans un premier temps comprendre ce que représente irradiance solaire en fonction de la saisonnalité. Voici dans le graphe ci-dessous une représentation de l’intensité solaire par tranches de saisons sous notre latitude.

6.1. Le dimensionnement « raisonné »

L’approche simple est de considérer que nous voulons effacer en partie la consommation résiduelle de notre habitation. Cette consommation habituelle et constante en dessous de laquelle on ne descend jamais s’appelle le talon (ou bruit de fond).

En fonction de notre habitation et de nos usages minimum notre talon devrait être de 6 kWh à 21 kWh par jour. Considérant que l’ensoleillement moyen à Bourges et par an est de 8 heures, nous avons donc un tiers de 24 heures d’ensoleillement. Dans cette optique nous devrions donc pouvoir assumer un tiers des consommations du talon de l’habitation : 2 kWh à 7 kWh par 24 heures.

Affinons notre calcul. A Bourges pour une installation de 1 kWc nous aurons une production journalière moyenne (sur l’année) de 3 kWh par jour.

Mais attention, en janvier nous produirons 1,28 kWh/j et en juillet 4,3 kWh/j.

Considérant la période la moins productive de l’année, cette installation d’1 kWc devrait au minimum couvrir 21% de notre talon journalier de consommation (1,28/6) et 64% sur la période d’ensoleillement. Et en juillet pour 1 kWc nous devrions atteindre 71% de notre talon de consommation journalier, mais là l’effacement sera limité à la période ensoleillement de plus ou moins 13 heures et donc environ à peu près 50%.

Nous pouvons donc considérer que notre économie sera au mieux de 21 à 50% de ce talon de consommation en fonction de la saison.

Si mon talon journalier est de 6 kWh/jour, j’effacerais donc en moyenne annuelle 3 kWh/jour et donc 1 MWh par an (Environ 160€/an à 16 centimes le kWh).

Dans cette même approche, avec 2 kWc nous augmenterons effectivement la production utile l’hiver, mais le talon d’été sera incapable de consommer 100% de la production.

En conclusion, cette approche est intéressante en sous-dimensionnant la puissance de l’installation pour consommer presque 100% de la production ponctuellement. Attention cependant, car il y aura forcément de l’injection du surplus vers le distributeur d’électricité lorsqu’en été vous produirez plus que le talon ne consomme.

Il faut vraiment sous-dimensionner pour être certain de consommer l’intégralité de sa production. Cette technique est plus adaptée aux habitations avec un bruit de fond important et sans domotique.

6.2. Le dimensionnement « équilibré »

La deuxième approche est plus complexe. Elle tend à ajuster la puissance de l’installation en intégrant le talon toujours existant à l’effacement par lestage/délestage différés des consommateurs pour ne pas provoquer de pics de consommations supérieurs à la courbe de production photovoltaïque. En déplaçant les consommations dans le temps et plus particulièrement durant la phase d’ensoleillement journalier, il est possible de consommer 60% de sa production photovoltaïque l’été à condition d’avoir ajusté au mieux la capacité de production à vos consommations.

Simple à dire mais pas si facile à faire. En effet cela nécessite de savoir exactement comment nous consommons notre électricité et d’avoir un système de pilotage en capacité de s’adapter aux variations de production et au contexte météorologique.

Idéalement, il vous faudrait avoir analysé vos habitudes de consommations durant une année et d’identifié les gisements d’économies possible en fonction de l’intermittence solaire. Rare sont bien entendu les intégrateurs prenant en compte cette ajustement minutieux. Pour cela, une approche étape par étape peut permettre d’ajuster petit à petit un challenge raisonné auquel on ajoutera petit à petit des panneaux supplémentaires. Cette approche est donc plus simple en micro-ondulation en raison de la facilité d’évolution de votre installation.

6.2.1. Les facteurs impactant la production sont :

1. Les masquages éventuels : Si je suis au fond d’une vallée, ma durée d’ensoleillement diminue fortement l’hiver.
2. L’heure : Car hors variation du couvert nuageux, on produit plus en milieu de journée (11h à 15h).
3. La météorologie : L’opacité du ciel dû à l’épaisseur de la couverture nuageuse, la température et l’humidité.
4. Les saisons : La trajectoire solaire (en nos latitudes) étant plus basse en hiver que l’été.

Pour rappel l’article : Où est le soleil pour votre HomeCenter 2 ?

Quelques éléments de compréhension et quelques pistes :

Ajuster le dimensionnement de la production aux besoins et capacités de vos consommateurs n’est pas facile. La saisonnalité est importante ainsi que vos usages en consommation électrique.

L’hiver la production est réduite par le temps d’ensoleillement et l’angle d’incidence des rayons solaire sur l’angle optimisé de vos panneaux. Il faut donc faire un bilan énergétique précis pour identifier les consommateurs calés sur l’intermittence solaire. Certains fixerons leurs objectifs et le dimensionnement sur la capacité de production basse en hiver et aurons beaucoup de surplus d’énergie l’été. Et d’autre ajusterons leur capacité en fonction de l’été. Certains feront des concession économique et d’autres ne voudront pas baisser leur confort. Personne n’a la solution unique car cela dépendra de notre bilan énergétique annuelle et du niveau de confort attendu. En effet, consommons-nous plus l’hiver que l’été ? Climatisation l’été, filtration piscine ou encore pompe à chaleur piscine, chauffage, soutirage en au chaude sanitaire (…) sont les consommateurs qui bousculent le raisonnement simpliste tendant à penser que l’on consomme plus l’hiver. Cela dépendra avant tout des conditions climatique du lieu et de la variabilité météorologique.

Il est justifié de disposer d’un parc batterie dans le cadre de sites isolés de la distribution d’électrique, mais on le sait tous, le stockage d’énergie en batterie nuit au rendement économique d’une solution en autoconsommation. En effet, l’investissement et la nécessité de changer les batteries régulièrement en raison de perte de capacité principalement pénalisent complètement l’amortissement.

Mais alors comment pouvons-nous stocker de l’énergie électrique sans impact sur l’investissement et l’amortissement et donc sans parc batteries ?

Exemple :

Si nous prenons l’exemple d’un ballon d’eau chaude électrique de 300 litres (Pour rappel 40-50 litres par jour par personne en moyenne), on remarque que la saisonnalité change considérablement ce besoin d’eau chaude sanitaire (ESC). L’été le besoin d’eau chaude diminuera alors que l’hiver il augmentera. Nous constatons cet effet simplement en mesurant la quantité d’énergie moyenne (kWh/24h) utile pour chaque saison.

Pour ma part, je constate donc que 6-8 kWh/jour sont consommé l’été pour une famille de 4 personnes et l’hiver de 10-12 kWh/jour. Il est donc facile de comprendre que le besoin d’énergie n’est pas le même en fonction de la saison. Notons au passage que ce ballon d’eau chaude électrique (BEC) représente en moyenne près de 25% de la facture électrique annuelle.

Le cas du BEC électrique est intéressant car ce dernier peut devenir dans le cas du photovoltaïque un tampon de stockage de l’énergie. J’entends déjà les puristes crier « sacrilège » en m’expliquant que le rendement thermique/thermique (solaire thermique) et 3 fois supérieur que l’électrique/thermique (photovoltaïque).

Technologiquement parlant ils auront raison de crier, mais d’un point de vue pratique peu d’installation solaire thermique atteignent les objectifs économiques en raison des coûts de maintenances de l’installation (plomberie). Si vous possédez déjà une installation solaire thermique, sachez tout de même qu’il est aussi possible d’exploiter la résistance d’appoint de ce type d’installation en utilisant l’apport photovoltaïque sur cette résistance en hiver par exemple.

Pour information : Le coût d’une installation pour un Chauffe-Eau Solaire Individuel (CESI), équipé de 3 à 5 m² de capteurs et d’un ballon de 200 à 300 litres varie entre 4 000 € et 8 000 €, pose incluse avant déduction des différentes aides (CI). Si vous désirez installer des capteurs intégrés à la toiture, vous devrez compter environ 15% en plus.

Est-ce si compétitif que simplement utiliser l’électricité produite par vos panneaux photovoltaïques dans une installation classique avec un ballon électrique de 300 litres à 500€ ? Certes comme dit plus haut c’est aberrant en termes de rendements, mais complètement justifié de profiter de l’opportunité. Il est cependant évident que le cumul des technologies Thermique et Photovoltaïque n’est pas la meilleure des idées du point de vue investissement. Mais complètement compatible et cohérent d’une point de vue technique.

Toute la pertinence du photovoltaïque réside dans l’analyse de votre bilan énergétique et l’identification des gisements économique.

Comment déterminer la puissance de son installation ?

Un document bien fait est rédigé par le blog Mi.c.e.s. est disponible ici.

6.2.2. Heures Pleines / Heures creuses

Un éclaircissement s’impose concernant les Heures creuses nocturne. Ce type de souscription est liée à la commune pour les tranches heures creuses et ne vaut économiquement que sur les contrats supérieurs à 6kVA, et si vous consommez au moins 35% durant les heures creuses à l’année.  Ce qui veut dire qu’en déplaçant vos consommations durant les phases d’ensoleillements vous limiterez l’usage « Heures creuses » et votre consommation annuelle sera inférieure au 35% attendue. Sauf  si vous disposez d’heures creuses méridiennes, il faut préférer l’option de base sans heures creuses (Un guide).

6.2.3. Identification des gisements d’économies

Nous l’avons compris le but est d’opérer le déplacement dans la journée des consommations, afin de le mettre en adéquation la consommation face à la production (Offre et demande), pour ainsi créer un effacement du soutirage au réseau de distribution.

Voici une liste de consommateurs électriques pouvant être considérés dans le raisonnement d’effacement :

Uniquement l’été :

• Une climatisation (800Wh à 4000 Wh) (Stockage inertie thermique)
• Une filtration piscine (150Wh pour 10m3 à 1500Wh pour 100m3)

Toute l’année :

• Pompe à chaleur piscine l’hiver (1000 à 4000 W) (Stockage inertie thermique)
• Un ballon d’eau chaude électrique (1000 à 3000 W) (Stockage inertie thermique)
• Un BEC thermodynamique (600 à 1500 W) (Stockage inertie thermique)
• Une pompe à chaleur chaud ou froid (Stockage inertie thermique)
• Pompe puisard pour arrosage nocturne (500 à 1000 W) (stockage d’eau en cuve [step])
• Compresseur air comprimé (Stockage d’air)
• VMC double flux

Uniquement l’Hiver :

• Plancher chauffant (Stockage inertie thermique)
• Les radiateurs électriques (Stockage inertie thermique)

Si vous n’avez rien de tout cela, que vous chauffez au fioul, au bois ou au gaz, vous ne pourrez effectivement qu’effacer votre talon récurrent de consommation. Le photovoltaïque ne correspond pas à votre mix énergétique.

7. Valeur ajoutée de la domotique

La domotique est le complément idéal à l’autoconsommation. Le foyer disposant de dispositifs pilotant les actions d’allumage/extinction de consommateurs sera en capacité d’absorber plus de production qu’un foyer non équipé. Nous sommes de facto une population favorisée et en capacité d’optimiser considérablement notre taux d’autoconsommation par lestage/délestage scénarisés en fonction de nos habitudes de vie.

En effet nous pouvons décider de mettre en place des scénarios adaptés à toutes les situations en fonction de la production mesurée, de nos présences dans l’habitation, de la saisonnalité, du nombre de résidents et tout autres éléments contextuels et environnementales.

Pour ceux n’ayant pas de domotique dans leur résidence, il existe sur le marché des solutions d’effacements intégrées permettant d’obtenir un résultat équivalent. En Europe, principalement 4 sociétés proposent des dispositifs d’optimisation de l’autoconsommation (Par ordre alphabétique) :

• Comwatt [France] (Un contrôleur, un écosystème Zwave et IP + Cloud) – Réseau d’installateurs – Pas de vente directe.
• Elios4You [Italie] (Un contrôleur, écosystème IP et Zigbee + Un gradateur de puissance* + Cloud payant) – Disponible en vente directe
• Full Home Energy [France] (Un contrôleur, un écosystème Zwave et IP + Cloud) – Réseau d’installateurs – Pas de vente directe.
• Mylight System [France] (Un contrôleur, un écosystème IP/CPL + Cloud)- Réseau d’installateurs – Pas de vente directe.

* Un gradateur de puissance : La régulation de puissance (gradation) permet dans le cadre d’un consommateur résistif (Dalle électrique chauffante ou ballon d’eau chaude par exemple) de limiter la charge (puissance) sur la résistance du dispositif (comme un dimmer mais pour de grosse puissance). Ainsi, il est possible de limiter la consommation d’un appareil en fonction du potentiel de production de votre installation photovoltaïque. Le PowerReducer de 4Noks est le seul équipement de ce type disponible sur le marché européen.

Bibliographie internet

Voici un peu de lecture pour affiner votre compréhension et culture du Photovoltaïque. Ces liens sont un point de départ à votre apprentissage.

• Guide pour un futur autoconsommateur (GPPEP) [PDF]
• Comment mener à bien son projet photovoltaïque (GPPEP) [PDF]
• Démanches administratives (GPPEP) [PDF]
• Faites votre simulation de production avec PVGIS Europe
• Association Hespul
• Groupement des Particuliers Producteurs d’Electricité Photovoltaïque [GPPEP]
• Photovoltaique.info
• Forum photovoltaïque
• Etude technico-économique filière photovoltaïque française [ADEME] (PDF)
• Produire de l’électricité grâce à l’énergie solaire [ADEME] (PDF)
• Le solaire photovoltaïque- Liens vers quelques publications [ADEME]
• Mi.C.E.S un blog pratico-pratique
• Une controverse sur l’autoconsommation – Pour le photovoltaïque, l’autoconsommation sous-dimensionne les installations et tue le gisement.
• BDPV : Base de données d’installations Photovoltaïques
• Comment déterminer la puissance de son installation ? [Mi.C.E.S] (PDF)
• REX – Calcul des onduleurs et du calepinage pour une installation photovoltaïque.

Conclusion

Par ce dossier, j’espère avoir excité votre curiosité, et pour certain déclenché une mise en oeuvre. Certes je connais particulièrement bien ce concept d’asservissement des équipements en fonction de la production, mais il est très facile à un passionné de domotique d’intégrer ce type de logique à son infrastructure existante.

Vous l’aurez compris je suis persuadé du bien fondé de mes propos et de mon raisonnement. Il y aura probablement des lecteurs en désaccord avec cette vision instrumenté, et c’est un domaine suffisamment complexe pour en apprendre un peu plus chaque jour.

De mon point de vue, c’est comme un placement d’épargne au rendement nettement supérieur à ceux du marché actuel. Certains diront que c’est un faible rendement au vue de la période d’amortissement importante, mais il est près de 3 fois plus intéressant qu’un livret A. Attendre 9 ans à vide et sans revenu (amortissement uniquement) n’est certes pas un placement à rendement optimal mais il est certain. De toutes façons ces 4500€ investis (pour 3 kWc) sont placés en capital investissement. Sachant que nous aurions dans tous les cas perdu ces 4500€ en facture d’électricité.