(Encadrants : Philippe Blanc, Paula Perez-Lopez, Romain Besseau et Ghada Bouillass)
Depuis l'arrêté du 10 mai 2017 ([JORF n°0109 du 10 mai 2017 texte n° 22]{.underline}), un cadre juridique permet aux bâtiments équipés d’installations photovoltaïques (PV) d’auto-consommer partiellement l’énergie qu’ils produisent et de revendre le surplus sur le réseau. Le tarif de revente est alors garanti sur 20 ans à hauteur de 10 c€/kWh, avec par ailleurs, une prime à l'investissement comprise entre 90 € et 390 € par kWc suivant la taille de l’installation. Ainsi, un consommateur résidentiel ou professionnel peut se doter d’une installation PV en toiture et auto-consommer partiellement l’énergie produite et vendre le surplus. Par exemple, afin d’aider les particuliers souhaitant s’équiper, l’entreprise In Sun We Trust a mis à disposition du grand public une documentation relative à l'autoconsommation PV1 et propose également un service en ligne basé sur des cadastres solaires. La capacité à auto-consommer l’énergie PV est alors déterminée par l’adéquation temporelle entre la production d’énergie PV et la consommation d’énergie. Il est possible d’augmenter la quantité d’énergie autoconsommée en sur-dimensionnant l’installation PV, en optimisant l’orientation des panneaux PV, en stockant l’énergie dans des batteries électrochimiques ou en pilotant certains usages : recharge du ballon d’eau chaude aux heures solaires, programmation des appareils électroménagers, recharge d’un véhicule électrique, etc.). Ces options ont des coûts économiques et environnementaux différents. En effet, à la différence du rayonnement solaire, les composants d’un système PV ne tombent pas du ciel ! Ils nécessitent des investissements et occasionnent des impacts environnementaux au travers de l’énergie et des matériaux nécessaires notamment à leur fabrication. Les impacts environnementaux, notamment des panneaux PV et des batteries, seront évalués de l’extraction des matières premières à la fin de vie par une méthode systémique et multicritère : l’Analyse de Cycle de Vie (ACV).
L’objectif de ce projet est d’évaluer, du point de vue économique mais aussi environnemental, l’intérêt de l’autoconsommation d’énergie PV. Différents cas de figures (localisations, orientations, stockage, profil de consommation, asservissement de la consommation, panneaux produits en Chine ou en France, etc.) seront envisagés afin d’identifier les conditions pour lesquelles l’autoconsommation d’énergie PV est pertinente.
Pour cela, les différentes étapes seront de :
Evaluer le coût d’un système PV (modules PV, (micro-)onduleur, support, main d’œuvre, etc.) et du stockage, le cas échéant ;
Evaluer, par ACV, les impacts environnementaux de la production d’énergie PV et du stockage par batteries électrochimiques ;
Dimensionner l’installation PV avec ou sans stockage et donc :
simuler la série temporelle de production d’énergie PV,
simuler la série temporelle de consommation avec ou sans pilotage de la demande,
simuler, le cas échéant, l'utilisation d'un système de stockage d'énergie,
Evaluer les coûts économiques et environnementaux de l’énergie PV en autoconsommation,
Analyser différentes configurations et conclure, de manière étayée, quant aux conditions faisant de l’autoconsommation d’énergie PV une solution pertinente.