(Encadrants : Philippe Blanc, Paula Perez-Lopez, Romain Besseau, Mélanie Douziech et Ghada Bouillass)
Depuis l'arrêté du 10 mai 2017 (JORF n°0109 du 10 mai 2017 texte n° 22), 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 PV et propose également un service en ligne basé sur des cadastres solaires pour permettre une estimation de la production potentielle d’une installation PV.
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 surdimensionnant 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.
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. 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).
Ce sujet est la poursuite d’un projet du module UE14 de l’année précédente au cours duquel ont notamment été évalués :
§ les impacts environnementaux de la production d’énergie PV en utilisant l’ACV ;
§ la production photovoltaïque typique pour plusieurs lieux en France ;
§ l’adéquation de la production PV avec des simulations de consommations électriques d’une habitation individuelle typique.
Ce premier projet peut être approfondi cette année, en suivant plusieurs axes :
§ la comparaison des profils de consommation électrique et de production PV avec des mesures pour des habitations réelles ;
§ la validation et l’ajustement des simulations de consommation électrique en fonction du lieu et du type d’habitation ;
§ l’analyse économique et environnementale de l’utilisation de méthodes d’optimisation de la consommation énergétique (par exemple, pilotage du chauffe-eau et des radiateurs électriques) ;
§ l’analyse économique et environnementale de l’intérêt du recours à un système de stockage d’énergie (par exemple, le recyclage de batteries de véhicule électrique « second life » ou encore l’utilisation du stockage d’un véhicule électrique).