Photovoltaïque en autoconsommation, quelle autonomie pour quelle rentabilité ?

1- L’AUTOCONSOMMATION PV

De quoi parle-t-on ?

Sur un site de méthanisation, l’ajout de panneaux photovoltaïques permet de capter une partie du rayonnement solaire pour produire du courant. Cette électricité produite est consommée par l’unité de méthanisation (ou exploitation).

Il faut garder en tête qu’il est rare que les périodes de production d’électricité coïncident parfaitement avec les périodes de consommation.

Quand la consommation électrique de vos bâtiments, de vos équipements intervient essentiellement de jour, il peut être intéressant pour vous d’étudier la faisabilité de couvrir une partie de cette consommation au moyen d’électricité solaire photovoltaïque.

L’intégration à une stratégie d’achat d’électricité est indispensable sous peine d’avoir des effets contreproductifs et de diminuer la rentabilité de l’autoconsommation et de l’achat d’électricité.

Pourquoi faire de l’autoconsommation photovoltaïque ?

Le fonctionnement d’une unité de méthanisation est très énergivore et la fourniture en électricité peut atteindre jusqu’à 60% des coûts opérationnels.
Au regard des différents signaux : tensions géopolitiques, crise énergétique, arrêts des centrales nucléaires, crise climatique, les prix élevés ne semblent pas être une tendance ponctuelle mais un état qui perdure.

Le développement une stratégie de visibilité sur son approvisionnement énergétique permet de maîtriser ses coûts sur le long terme.

Les spécificités de l’autoconsommation photovoltaïque

• Le photovoltaïque produit une énergie accessible au grand public et parmi les moins chères.
• Le soleil ne brille que pendant les heures pleines et de manière aléatoire, plutôt en été.
• Il y a 5 mois d’hiver et 7 mois en été.
• La production d’électricité n’est pas pilotable, on ne peut pas attendre que cette production soit opérationnelle pour démarrer une machine.
• Pour un profil de consommation stable, il est difficile de dépasser 25% d’autoproduction :
  20% d’autoproduction pour 90% d’autoconsommation sont des valeurs communément acceptées.

Taux d’ensoleillement/irradiation journalière

Malgré un ensoleillement différent sur l’hexagone, les écarts de production d’un kWc de panneaux photovoltaïque sur une année, ne sont pas aussi important que ce que l’on pourrait croire.

Analyse d’une production hivernale et estivale :

Ce schéma reporte la production selon le mois de l’année et permet d’observer en pointillés les productions électriques moyennes par saison électrique, tel que défini dans les contrats de fourniture.

• Saison hivernale : 23% de la production annuelle photovoltaïque sur 5 mois
• Saison estivale : 77% sur 7 mois

Ces volumes permettent d’estimer le taux d’autoproduction espéré dans un système correctement dimensionné. Il apparait donc évident que les prix élevés de l’électricité sont en opposition de phase avec la production photovoltaïque ce qui limite la capacité à amortir significativement les factures.

La diminution d’énergie solaire captée entre l’hiver et l’été est comprise entre 30 et 60% selon la position des panneaux.

Etude de cas pour :

• Un coût de revient moyen du MWh produit par le photovoltaïque à 70€/MWh
• Une toiture inclinée à 17°, installée dans le limousin, orientée plein sud.
• Un profil de consommation stable pouvant autoconsommer jusqu’à 90% de sa production et en capacité d’autoproduction à 20% du photovoltaïque installé.
• Un cout d’électricité soutiré (heures pleines + heures creuses) à prix élevés :
  – en été à 100€/MWh
  – en hiver à 450€/MWh

Dans cette étude de cas, l’installation solaire va permettre une diminution de 4% de la facture annuelle.
Le soutirage au réseau sera réduit d’environ 15% en été pour une réduction de facture de 4.6% (moment où le prix de l’électricité est le moins cher)

/!\ AVERTISSEMENT /!\
Pour optimiser son gain sur la période estivale, la tentation pourrait être de ne pas déclarer à son fournisseur les moyens d’autoconsommation lors de la contractualisation du contrat de fourniture et choisir un prix unique.
L’analyse annuelle de la courbe de charge réelle finirait par trahir la courbe de charge fournie. La confiance avec le fournisseur s’en retrouverait dégradée et les droits ARENH [lien vers l’article] impactés pourrait entrainer une réévaluation de votre prix de contrat.

Avantages & inconvénients de l’autoconsommation photovoltaïque

• L’investissement dans une centrale solaire (CAPEX/kWh) est relativement élevé ;
• Les charges courantes d’exploitation de la centrale (OPEX) sont quasi nulles ;
• La visibilité annuelle est claire ;
• Le temps investi et la compétence nécessaire est faible
• Si le système de production est choisi avec la revente du surplus, le prix de rachat est réglementé et garanti.

Etude de cas avec une stratégie d’achat d’électricité

Dans cette étude de cas similaire, le prix de fourniture d’électricité est considéré plus bas (scénario classique avant crise) :

• Le cout d’électricité soutiré (heures pleines + heures creuses)
  – en été à 80€/MWh
  – en hiver à 140€/MWh

Dans cette étude de cas, la baisse de facture est encore plus faible (-2%).

2- L’AUTOCONSOMMATION PILOTABLE
(cogénération ou turbine biogaz)

L’ajout d’un moteur par cogénération ou d’une turbine biogaz permet de capter une partie du biogaz produit pour fonctionner. Ces systèmes produisent de l’électricité et sont pilotables. Ils sont capables de produire tout le long de l’année de façon constante à partir du moment où ils sont alimentés par le biogaz. C’est ce qui les différencient d’une production photovoltaïque dépendante de la saisonnalité météo et des heures de la journée.

Si on installe ce type de moyen pilotable, permettant la totalité de la consommation en hiver, la diminution de facture est nettement plus intéressante. Une étude de dimensionnement est absolument indispensable pour évaluer le dimensionnement de la puissance permettant la meilleure rentabilité (entre 70% et 95% de couverture)

Etude de cas 

• Le coût de revient moyen produit est à 120€/MWh
• 100% effacement sur les heures d’hiver (*/!\ peu plausible dans la réalité)

-> La facture d’électricité annuelle sera significativement réduite | environ 56% | et en phase avec le cout élevé de l’énergie soutirée

*ATTENTION /!\
Parler d’effacement a 100% l’hiver est théorique, l’enjeu est de faire la balance entre un 70-80-85-95% en fonction du prix de l’énergie.

Plus le prix de l’énergie est élevé, plus il est intéressant d’aller vers du 100%, mais attention même avec des tarifs bien négociés un 85% peut être plus rentable.

VOUS SOUHAITEZ FAIRE ETUDIER VOTRE CAPACITE D’AUTOCONSOMMATION DE BIOGAZ ?

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Avantages & inconvénients de l’autoconsommation par cogénération

• L’investissement dans une cogénératrice (CAPEX/kW) est + élevé que le photovoltaïque ;
• Les charges courantes d’exploitation (OPEX) sont plus significativement + élevées qu’une centrale solaire ;
• Le productible par puissance installée est très supérieur au solaire ;
• Le coût de revient de l’énergie produite est plus élevé mais fortement valorisable si utilisé dans une bonne stratégie d’achat ;
• Le moteur pilotable tout le long de l’année et nécessite donc un temps dédié à cette action ;
• Le moteur demande des compétences, une gestion logistique et une maintenance régulière ;
• Le site de méthanisation peut limiter la capacité de production de la cogénératrice ;
• Le moteur produit de la chaleur fatale, mais il est possible de la valoriser en partie (chauffer les digesteurs…).

➡️ ICI LIEN VERS NOTRE ARTICLE COMPLET : AUTOCONSOMMATION PAR COGENERATION

UNE SOLUTION IDÉALE ?

NON, CHAQUE CAS EST SPECIFIQUE. IL FAUT SE POSER LES BONNES QUESTIONS :

1. Combien me coûte l’énergie du réseau, l’énergie produite ? Et dans le futur ?
2. L’énergie produite est-elle disponible quand j’en ai besoin ?
3. Est-ce que je peux piloter mon installation pour faire coïncider production et consommation ?
4. Quels sont les impacts futurs sur l’autoconsommation lors de l’évolution de mes activités futures et des consommations ?
5. Quels sont les dispositifs d’aides disponibles ?
6. Les évolutions réglementaires futures ?

La rentabilité d’un système productif (indicateur relatif en %) peut être très intéressant quand on se place du point de vue de l’autofinancement de ce même produit (cas du solaire), mais peut révéler une tout autre dimension quand on l’intègre au système dans sa globalité (cogénératrice).

Il faut se pencher sur d’autres aspects financiers pour savoir quel type d’investissement est le plus adapté :

• CAPEX,
• OPEX,
• charge humaine de pilotage,
• maintenance supplémentaire,
• redirection des flux de prod,
• engagements de revente,
• évolutions de process…