2018 ou la naissance d’une nouvelle ère énergétique ?
« Le contexte réglementaire et les conditions de marché progressent. Tout d’abord, parce que produire localement sa propre énergie, la stocker, la consommer sur place ou la partager, tout est devenu possible avec des solutions techniques de plus en plus compétitives. Les objectifs européens et français sont définis et le contexte français, clarifié sur la partie résidentielle, doit être clarifié concernant l’autoconsommation collective dans les prochains mois », introduit Christophe Bourgueil, responsable Business développement stockage d’énergie d‘Eaton.

La Commission de régulation de l’énergie (CRE) a ouvert, début septembre, une concertation afin d’identifier les enjeux liés au développement de l’autoconsommation. La CRE cite notamment, « la conciliation des mécanismes de solidarité nationale (CSPE, Turpe) qui constituent un des fondements du modèle énergétique français avec le développement de l’autoconsommation, le déploiement de signaux tarifaires et de mécanismes de soutien permettant un développement optimal et maîtrisé de ce nouveau mode de consommation, et l’accompagnement des projets d’autoconsommation ». Autrement dit : trouver le juste équilibre. Sur le Turpe, est en réflexion l’élaboration d’une tarification d’usage du réseau (Turpe) spécifique pour les opérations d’autoconsommation individuelle ou collective inférieure à 100 kW. « Plusieurs associations professionnelles poussent d’ailleurs à ce que ce seuil soit augmenté, de 100 kW à un 1 MW », ajoute Christophe Bourgueil d’Eaton.

Coûts en baisse et aides régionales en soutien
Pour exemple, les coûts d’investissement pour une centrale photovoltaïque au sol ont été divisés par 6 entre 2007 et 2014. D’ici à 2025, l’Ademe estime qu’ils vont encore baisser de façon significative jusqu’à diminuer de 35 %.

Par ailleurs, le marché global des technologies de stockage est en forte croissance (+ 35 % par an) et les coûts diminuent de 15 à 25 % par an (source INES). « En parallèle, des régions françaises se mobilisent pour soutenir le développement du photovoltaïque, en particulier les projets en autoconsommation et les projets citoyens », souligne Ian Bard, directeur technique de Solarwatt France. Des régions sont en poupe, notamment la région Nouvelle-Aquitaine, qui soutient des systèmes à partir de 15 kWc, avec une autoconsommation moyenne de 80 % en individuel ou de 90 % en collectif, avec ou sans stockage tampon, la région Grand Est au travers du programme Climaxion qui finance les études des systèmes en autoconsommation pour les copropriétés, les entreprises et collectivités. Mais aussi la Bretagne, le Languedoc-Roussillon et la région PACA ont lancé des appels à projets pour favoriser l’autoconsommation des entreprises.

Le résidentiel est lancé, le tertiaire s’implique
Le développement de grandes installations de production en autoconsommation est soutenu depuis 2016 au travers d’appels d’offres. Un premier appel d’offres a ainsi été lancé pour les installations de puissance entre 100 et 500 kW, dont tout ou partie de la production est autoconsommé (taux annuel d’autoconsommation > à 50 %). Les projets lauréats bénéficient d’un contrat de complément de rémunération qui s’applique aussi bien à l’énergie autoconsommée qu’à l’énergie en surplus injectée dans le réseau. Un second appel d’offres, avec le même cahier des charges, a été lancé le 24 mars 2017 pour neuf périodes de 50 MW chacune, de 2017 à 2020. Dans ses avis sur les projets de cahier des charges, la CRE a souligné les risques de transferts économiques et de remise en question de la péréquation des coûts de réseau qu’induit l’autoconsommation et recommande également que, compte tenu du faible retour d’expérience sur l’autoconsommation en France, seules deux périodes de l’appel d’offres soient lancées dans un premier temps, au lieu de la totalité.

L’autoconsommation avec ou sans stockage, de l’idée au projet
« On a encore souvent besoin de passer par des explications détaillées de ce qu’est une consommation et comment elle se décompose, notamment pour le résidentiel. Pour le tertiaire, il y a souvent des relevés journaliers de consommation disponibles qui aident à effectuer une démarche qualitative en termes d’analyse et de compréhension de la consommation et donc, du dimensionnement et du type de solution à mettre en place », introduit Ian Bard de Solarwatt. Prenons l’exemple d’une installation dans les Landes, sur un bâtiment utilisé comme unité de ponte de poussins. Les ampoules chauffantes ont des consommations conséquentes et continues, et le stockage n’a pas été jugé utile dans une première phase de projet.

L’installateur, Ambre Energies, a proposé une première tranche avec 400 panneaux et une capacité d’autoconsommation voisine de 100 kWc. Après un peu plus d’un an et demi de fonctionnement, l’autoconsommation est de 120 000 kWh et la production est absorbée dans la journée. L’industriel a aussi fait l’économie d’un groupe électrogène pour gérer les pointes en cas de dépassement de tarif. « Le temps de retour sur investissement est inférieur à 12 ans et ceci sans tenir compte de l’augmentation du coût du kWh », complète Ian Bard. « Le stockage permet de consommer une plus grande part, voire l’intégralité de la production en autoconsommation et de réaliser un écrêtage de la consommation, voire de réduire la puissance d’abonnement, l’économie est alors double », conclut l’expert.

Des systèmes de stockage flexibles et optimisés
Au-delà de cette analyse et du dimensionnement, ainsi que du respect de l’équilibre entre production, stockage et part de consommation, il faut penser évolutions des systèmes en place. « Si l’on augmente la surface de production, on se doit d’avoir une capacité de stockage ad hoc et de façon homogène avec la consommation. Il est donc important de s’appuyer sur des systèmes de stockage évolutifs, précise Ian Bard. Nous disposons actuellement d’une gamme de stockage de 2,2 à 22 kWh et en 2018, une évolutivité jusqu’à 1 MWh avec un système de cluster maître-esclave qui sollicite les batteries de façon homogène. »

Le système de gestion de batteries (BMS) est responsable de la sécurité et de l’optimisation d’usage des batteries et communique avec un éventuel Energy Management System (EMS), qui peut prendre en compte :

–          les prévisions de consommation, de production fonction des prévisions météo et des signaux réseaux,

–          le niveau de flexibilité selon les types de charges (modulable, interruptible, possible à décaler, accumulables),

–          et enfin les contraintes et objectifs (financiers, environnementaux, confort), afin de déterminer la solution optimale à la problématique.

L’autoconsommation collective avance aussi
A priori, l’autoconsommation collective permet d’augmenter le taux d’autoconsommation par rapport à l’autoconsommation individuelle, grâce au foisonnement local à la fois des productions et des consommations. Et si l’énergie produite est totalement autoconsommée à l’échelle du réseau local, elle ne sera donc pas injectée sur le réseau d’un domaine de tension supérieur et n’aura ainsi pas d’impact sur celui-ci. Reste à fixer le prix du réseau entre voisins ou de la zone d’usage ou quartier.

Autoconsommation, des perspectives d’emploi, la filière se prépare
Chacun renforce et développe son offre, le partenariat Eaton – Nissan, tout comme le développement de Solarwatt en collaboration étroite avec un fabricant allemand de batteries automobiles en sont deux illustrations. D’autres, tel Schneider, ou EPC Solaire en toiture plate, mais aussi des installateurs accompagnent les innovateurs qui ont lancé des projets dès cette année. « La prise de conscience progresse à tous les niveaux et le soutien de plusieurs régions est également un point clé », conclut Christophe Bourgueil.

« Stade de l’Arena Ajax Amsterdam : le stockage est un élément de la flexibilité multiservices », Christophe Bourgueil, Eaton France.

Le système de stockage, en cours de réalisation, pourra être utilisé :

–          en tant que source d’énergie de secours sur le stade ;

–          en optimisation de la production solaire sur le site (4 000 panneaux) ;

–          en effacement des pics sur des événements particuliers gourmands en énergie ;

–          et enfin en régulation de fréquence réseau à la demande de l’agrégateur quand il n’y a pas d’événement dans le stade.

Les batteries packs sont montées en armoires standard 19 pouces, avec une capacité de stockage pouvant aller jusqu’à 75 kWh par armoire. La capacité prévue est de 3 MWh extensible, réalisé à base de modules batteries de véhicules électriques Nissan Leaf de deuxième vie et de batteries neuves. Les onduleurs bidirectionnels à haut rendement Eaton complètent le dispositif.

Supervision de l’installation : « le système de management de l’énergie (SME) permet de suivre les indicateurs de production et de consommation, d’optimiser l’autoconsommation et d’assurer les services d’effacement et de secours sur le stade en cas de perte du réseau énergie », indique l’expert.

Un SME communiquant vers la supervision du bâtiment, mais aussi en lien avec l’agrégateur pour les mécanismes d’effacements et la participation à la régulation de fréquence réseau.

Autoconsommation ou autoproduction ? Les définitions de base

Plusieurs notions sont importantes pour les projets, on peut notamment distinguer :

• L’« Autoconsommation (%)» est le rapport entre la production consommée sur place et la production totale.
• L’« Autoproduction (%)» est le rapport entre la consommation produite sur place et la consommation totale.
• La « Couverture (%)» est le rapport production annuelle/consommation annuelle.
• La « puissance maximale injectée » sur le réseau par l’installation de production lorsque la production excède la consommation, et la « puissance maximale soutirée du réseau » par le site de consommation lorsque la production n’est pas suffisante, sont deux autres valeurs qui dimensionnent et caractérisent une opération d’autoconsommation/autoproduction.

Pour approfondir le sujet :

–          « Guide pour la réalisation de projets photovoltaïques en autoconsommation dans les secteurs tertiaire, industriel et agricole », de Jean-Yves Quinette, édité par l’Ademe, juillet 2017.

–          Formation Tecsol « L’autoconsommation collective au carrefour du solaire et du numérique », le 6 décembre à Paris.

–          Autoconsommation – éléments de réflexion (CRE) :  http://www.smartgrids-cre.fr/media/documents/evenements/Autoconsommation_elements_reflexion.pdf

Jean-François Moreau