Décroissance du coût des panneaux photovoltaïques
L’essor mondial des systèmes photovoltaïques raccordés au réseau constaté depuis le début du XXIe siècle a permis un changement d’échelle des filières de production et de diffusion des équipements, principalement les panneaux ou modules photovoltaïques et l’électronique de conversion associée. Le prix des modules photovoltaïques qui était de l’ordre de 29 € en 1980, est proche en 2016 du seuil symbolique de 0.5 €/Wc, soit une réduction de coût d’un facteur 50 (Figure 1). Par conséquent le marché des systèmes photovoltaïques raccordés au réseau, autonomes et hybrides connaît depuis quelques années un net accroissement d’intérêt, bénéficiant de la baisse des coûts et de la démocratisation des équipements, renforcé par l’accroissement constant des préoccupations environnementales et la hausse inéluctable des prix des énergies fossiles.
Voir article diffusé sur notre site concernant « l’installation des panneaux photovoltaïques ».
Figure 1: Décroissance du coût des panneaux photovoltaïques en fonction de la production ces 35 dernières années
Principe et types de raccordement
Un système photovoltaïque connecté au réseau est raccordé au réseau public de distribution d’électricité ( Exemple de réseau public d’électricité NIGELEC (Niger Electricité), SENELEC (Sénégal Electricité), CIE (Compagnie Ivoirienne d’Electricité), CEB (Compagnie d’Elelectricité du Bénin), EDF (Electricité De France), régies municipale…).
La connexion ou le raccordement de votre installation d’énergie solaire au réseau public d’électricité nécessite une demande auprès de votre fournisseur du réseau, de l’administration compétente (Mairie, etc), et l’intervention d’un installateur agrée et habilité comme ceux de POWER-AFRICA (nos installateurs sont tous formés, expérimentés, agrées QualiPV/QualiENR et habilités en électricité) pour vous installer votre système d’énergie solaire en toute conformité aux règles administratives et normes en vigueur et en toute sécurité (habilitation électrique). Plusieurs installations non-conformes ont engendré souvent des problèmes, accidents et parfois même des incendies ayant causé des drames et pertes économiques et sociales non prises en charges par les assurances.
L’intervention de nos installateurs agrées vous permettra d’assurer et de garantir votre installation en toute conformité et en toute sécurité.
Contactez-nous pour vous installer en toute conformité et sécurité votre système d’énergie solaire.
Principaux équipements et composants
- panneaux photovoltaïques
- un ou plusieurs coffrets de protection électrique coté courant continu « coffrets DC », ils contiennent des fusibles, interrupteurs sectionneurs, parafoudres.
- des supports d’accessoires de systèmes de fixation des panneaux, de câbles solaires, de connectiques, etc.
- un ou plusieurs onduleurs qui convertissent l’énergie continue en courant alternatif synchronisé au réseau (230V, 50 Hz pour le Niger, le Sénégal, la Côte d’Ivoire, le Bénin, la France)
- un coffret de protection coté alternatif « coffret AC » avec disjoncteur et parafoudre
- un ou plusieurs régulateurs de charge pour réguler la charge du système photovoltaïque et en particulier des batteries d’accumulation de l’énergie
- un ou plusieurs accumulateurs ou batteries pour le stockage de l’énergie produite par les panneaux photovoltaïques
- Eventuellement un système de supervision et surveillance (monitoring).
Les systèmes PV raccordés au réseau sont avant tout des équipements de production destinés à produire de l’énergie électrique d’origine photovoltaïque qui va être injectée sur un réseau électrique alimenté par d’autres sources de production, à partir de machines tournantes de puissance beaucoup plus importante. On peut considérer deux architectures électriques de raccordement, selon que l’énergie produite est consommée sur le site de production (autoconsommation) ou non (injection totale).
1. Systèmes PV raccordés au réseau avec injection totale
Ils peuvent être conçus sans ou avec stockage.
1.1. Injection totale sans stockage
Le principe de fonctionnement de ces systèmes est le suivant (Figure 2 ci-dessous). Un générateur photovoltaïque transforme directement le rayonnement solaire en électricité. Le courant continu produit par les modules photovoltaïques est transformé, via un onduleur PV, en courant alternatif compatible avec les caractéristiques électriques du réseau public de distribution. L’énergie produite est intégralement injectée sur le réseau public de distribution afin d’être valorisée dans les meilleures conditions économiques pour le producteur. En cas de défaillance du réseau électrique (perte de tension ou tension et fréquence hors tolérance), l’onduleur PV s’arrête de fonctionner.
Figure 2 : Exemple de système photovoltaïque à injection totale sans stockage
1.2. Injection totale avec stockage
Le principe de fonctionnement est le même que précédemment mais un stockage d’énergie par accumulateurs est intégré à la centrale de production (Figure 3). Toutefois, pour des raisons économiques, le stockage est très limité et a pour but de lisser la production et/ou de restituer l’énergie en fin de journée pour faire face à un pic de consommation sur le réseau électrique.
Figure 3 : Exemple de système photovoltaïque à injection totale avec stockage
2. Systèmes PV raccordés au réseau avec autoconsommation
En autoconsommation, deux configurations sont possibles.
2.1. Autoconsommation sans stockage
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
2.2. Autoconsommation avec stockage
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.
3. Applications
On retrouve les systèmes photovoltaïques raccordés au réseau aussi bien au sol que sur des bâtiments
d’habitation, tertiaires, agricoles et industriels. Les centrales de production électrique à base de générateurs photovoltaïques de grande puissance (de quelques MWe à quelques centaines de MWe) sont destinées à être raccordées directement sur le réseau public de distribution en Haute Tension A (HTA), ou sur le réseau de transport en Haute Tension B (HTB).
Ces systèmes (Figure 6 : Exemples de centrales PV (a), (b), et (c) ) comportent de nombreux points forts :
• renforcement de la puissance électrique nationale installée,
• soutien et service au réseau (fourniture de puissance active et réactive, contribution au plan de tension),
• production d’électricité renouvelable à un coût compétitif par rapport aux solutions à base d’énergies fossiles et sans dégagement de gaz à effet de serre,
• sécurité d’approvisionnement compte tenu de la disponibilité de la ressource locale de l’énergie solaire,
• systèmes de production simples et rapides à mettre en œuvre et nécessitant une faible maintenance,
• systèmes fiables, matures avec une durée de vie supérieure à vingt-cinq ans,
• création d’emplois pour l’ingénierie, l’installation, le suivi et la maintenance.En revanche, ils ont aussi quelques points faibles :
• nécessité d’un réseau fiable et stable pouvant supporter le raccordement de la centrale,
• nécessité d’effectuer une étude spécifique du réseau local avant tout raccordement,
• intermittence et variabilité de l’énergie solaire, d’où la nécessité d’un réseau sous tension en permanence alimenté par d’autres sources.
Les centrales photovoltaïques avec stockage se retrouvent essentiellement dans des territoires avec un réseau électrique de faible puissance (non interconnecté) et pour lequel le stockage permet de lisser les pointes de production ou de consommation.
