Définition de l’autoconsommation
L’autoconsommation peut se définir comme le fait de consommer sa propre production d’électricité. Elle est associée à la notion d’autoproduction, qui est le fait de produire sa propre consommation. Cette pratique se développe dans un contexte où les coûts de production des installations d’électricité renouvelable diminuent et où les prix de l’électricité augmentent. Cela est particulièrement vrai pour la filière photovoltaïque, qui comprend peu de contraintes d’installation et dont les coûts de production ont très fortement baissé ces dernières années.
Exemple 1 : Si un consommateur, dans sa maison, recourt à une installation photovoltaïque de taille réduite, la production d’électricité de cette installation sera faible. Sa maison pourra donc consommer entièrement la production locale : son taux d’autoconsommation atteindra 100 %. En revanche, dans la mesure où la taille de l’installation ne permettra pas de produire à hauteur de la consommation totale de la maison, le taux d’autoproduction sera très faible. Le consommateur utilisera donc l’électricité du réseau traditionnel pour assurer une partie de sa consommation.
Exemple 2 : Si le consommateur recourt à une installation de taille plus importante qui lui permet de produire son électricité à hauteur de sa consommation totale, le taux d’autoproduction sera de 100 %. Cependant, dans ce cas, il est très probable que, pour couvrir sa consommation, l’installation soit surdimensionnée et produise en excès à des moments de consommation faible. Dans ce cas, l’autoconsommateur aura également besoin du réseau traditionnel pour réinjecter l’électricité produite localement et son taux d’autoconsommation sera vraisemblablement très faible (inférieur à 30 %).
Ainsi, dans la mesure où certaines installations renouvelables ne produisent pas d’électricité en permanence et ne peuvent donc pas couvrir à tout instant les besoins de consommation d’un site (notamment lors des périodes de pointe comme celle de la consommation du soir pour les installations photovoltaïques par exemple), dans la majorité des cas, le site devra pouvoir avoir recours au réseau électrique traditionnel.
Autoconsommation photovoltaïque : consommation directe de l’énergie PV produite
L’autoconsommation de l’énergie solaire photovoltaïque consiste pour un producteur à consommer directement l’énergie solaire produite pour satisfaire tout ou partie de ses besoins en électricité.
Principe et schéma électrique de l’autoconsommation
Un prérequis à toute autoconsommation est que l’installation photovoltaïque soit connectée au réseau électrique privé de consommation (circuit électrique de la maison ou du bâtiment). L’autoconsommation se distingue ainsi de l’injection totale pour laquelle toute l’énergie est injectée sur le réseau public d’électricité via un compteur dédié. Par contre toute installation raccordée en injection du surplus est une installation d’autoconsommation (pour autant qu’il y ait bien une demande d’électricité sur le circuit électrique privé).
Donc dans le cas de l’autoconsommation PV la sortie AC de l’installation solaire est connectée en aval du compteur électrique de consommation de la maison ou du client. Voir le schéma électrique ci-dessous.
Autoconsommation sans stockage
Dans le cas de l’autoconsommation sans stockage il est généralement impossible de couvrir tous les besoins électriques du site, ne serait-ce que la nuit ou l’installation PV solaire ne produit pas. Selon la puissance du générateur photovoltaïque la part couverte par le solaire peut varier entre 10% et 50%.
Cette part peut être déterminée à l’aide de logiciels dédiés qui peuvent simuler à la fois la consommation électrique du site (on parle de profil de charge de la puissance électrique) et la production des panneaux photovoltaïques. En corrélant les deux simulations le logiciel peut ainsi calculer le pourcentage d’énergie solaire qui sera autoconsommée et la part qui sera injectée sur le réseau.
Une solution pour augmenter la part solaire autoconsommée consiste à utiliser les appareils électriques de préférence en journée (chauffe-eaux électriques, machine à laver, pompes piscines, autres appareils électro-ménager …) au moment où la production photovoltaïque est la plus forte, cela peut être facilité par l’utilisation de programmateurs horaires.
Le système photovoltaïque fonctionne comme précédemment mais il est connecté directement sur l’installation électrique intérieure du site (Figure 4).
L’électricité solaire est autoconsommée par les récepteurs en service. Le surplus ou excédent éventuel d’électricité solaire produit est injecté dans le réseau public de distribution.
En cas de défaillance du réseau électrique (perte de tension ou tension et fréquence hors tolérance), l’onduleur photovoltaïque s’arrête de fonctionner et les récepteurs ne sont plus alimentés.
L’intérêt d’un tel système est le suivant :
• pour le producteur/consommateur : réduction de sa facture d’électricité (surtout si le prix du kWh
acheté au réseau est supérieur au coût de l’énergie photovoltaïque produite) et valorisation éventuelle
du surplus d’énergie produite, si un tarif d’achat est institué ;
• pour le gestionnaire de réseau : réduction de la fourniture d’électricité (tout ce qui est fourni
localement n’est pas à produire par les autres sources généralement d’origine fossiles). Cela permet de réduire les délestages électriques et de maintenir à long terme les infrastructures du réseau local.
Figure 4 : Exemple de système photovoltaïque avec autoconsommation sans stockage
Autoconsommation avec stockage (batterie plomb acide, lithium-ion…)
Pour augmenter encore plus la part d’énergie photovoltaïque directement consommée il est nécessaire d’installer un système de stockage d’énergie qui va permettre de stocker l’énergie lors des phases de surproduction solaire pour la restituer ensuite lors des phases de sous-production solaire, notamment la nuit. De nombreux systèmes entièrement automatisés et intégrés permettent de réaliser cette opération de façon complètement automatisée.
Les batteries qui stockent l’énergie sont généralement de technologie électrochimique type plomb acide ou lithium-ion. Pour les systèmes de plus forte capacité il existe aussi des système de stockage à base d’hydrogène, des volants d’inertie, des batteries à flux Redox, ou des batteries NaS au sulfure de sodium.
Le principe est le même que précédemment, mais un stockage d’énergie par accumulateurs est intégré au système, ce qui permet de stocker l’énergie produite par le générateur photovoltaïque en journée et de la restituer le soir
pour la consommation locale (Figure 5).
Cependant, pour des raisons économiques, le stockage est limité à quelques heures de fonctionnement et ne permet pas de s’affranchir totalement du réseau électrique.
Figure 5 : Exemple de système photovoltaïque avec autoconsommation avec stockage
L’intérêt d’un tel système est identique au précédent, mais avec un taux d’autoconsommation supérieur. De plus, en cas de défaillance réseau électrique (panne, intervention ou délestage), cette configuration donne souvent la possibilité d’alimenter d’une manière autonome les récepteurs prioritaires pendant quelques heures, et assure ainsi une fonction de secours. Ce qui peut donner une certaine autonomie tout en étant raccordé au réseau électrique. Toutefois, ce système présente l’inconvénient d’un stockage électrochimique entraînant un coût d’investissement entretien, renouvellement, recyclage, entre autres.
