Artikel teilen auf

Le BKW Technology Center travaille en collaboration avec diverses universités à l’élaboration de stratégies visant à intégrer à moindre coût davantage d’énergie solaire dans le réseau de distribution existant. L’approche du dimensionnement indépendant du champ de module et de l’onduleur pourrait être un élément clé à cet effet. Le PV-Lab de la Haute école spécialisée bernoise BFH à Berthoud étudie avec nous les possibilités techniques de mise en œuvre.

Comme c’est souvent le cas avec des découvertes importantes dans la recherche, tout a été une question de hasard au départ: La demande de raccordement d’une grande installation solaire intégrée dans un toit de 135 kWp était restée en plan chez l’installateur. Quand il l’a finalement envoyée, la toiture était déjà terminée, y compris l’installation solaire. Le raccordement avait été approuvé par BKW avec un renforcement du réseau, pour un coût de 42 000 francs suisses pour le client et de plus de 150 000 francs suisses pour l’exploitant du réseau. Le raccordement aurait dû être plus que doublé, de la puissance actuelle de 60 kW à 135 kW, pour pouvoir absorber la puissance maximale de l’installation dans des conditions idéales.

Comme cela aurait affecté la rentabilité de l’installation, il a fallu trouver une alternative. Trois scénarios étaient possibles pour combler l’écart entre 60 kW de puissance de raccordement et 135 kW de capacité de production:

  1. Démontage de panneaux photovoltaïques pour réduire la puissance à 60 kWp et remplacement par des tuiles normales
    • Comme le toit était déjà conçu sous forme de toit solaire, le remplacement partiel de l’installation solaire par des tuiles en terre cuite aurait été très compliqué et absurde.
    • Le démontage du champ de modules sur 55% de la surface aurait réduit de 55% la production d’électricité
  2. Régulation électronique de la puissance d’alimentation et de la mémoire-tampon à l’aide de batteries
    • Une solution techniquement intéressante. La régulation en vue de réduire la puissance des onduleurs de 55% à 60 kW entraînerait une réduction du rendement d’environ 15%, dont une partie pourrait être compensée par des batteries.
    • Les composants et régulations supplémentaires entraînent un surcoût
  3. Utilisation de toute la surface de toiture pour le PV, redimensionnement de la puissance de l’onduleur à 60 kW
    • La réduction de la puissance des onduleurs de 55% à 60 kW entraînerait une réduction du rendement d’environ 15%, dont une partie pourrait être compensée par des batteries.
    • Les coûts des onduleurs pourraient être réduits d’environ 50 %.

En y regardant de plus près, la troisième variante s’est révélée être la meilleure, même si elle semble très radicale à première vue. Nous avons recommandé au client de réduire de plus de moitié la puissance de son onduleur. En effet, les pertes dans la production d’électricité représentent moins de 15% de l’énergie et moins de 5% du rendement financier, en raison de la différence entre la consommation propre et le tarif de réinjection.

Plus de rendement électrique malgré une puissance réduite

Traduction: Leistung = puissance Wechselrichter = onduleur Energie Ertrag = rendement énergétique Grenznutzen = avantages marginaux Volllaststunden = heures de pleine charge

Voici ce que le graphique montre: près de la moitié du rendement électrique d’une installation solaire est produite avec les 20 % les plus faibles (!) de la puissance d’un onduleur. 85 % du rendement sont produits avec les 50 % les plus faibles et seulement 3,5 % avec les 30 % les plus élevés. Les grandes installations bien dimensionnées permettent d’économiser les investissements nécessaires à l’extension du réseau, qui seraient autrement nécessaires pour les pics de puissance. Dans le cadre d’un projet de recherche mené par le professeur Muntwyler de la BFH Berthoud, PV-Lab, dans quelle mesure le dimensionnement est plus judicieux du point de vue du matériel (suppression des onduleurs) ou du point de vue logiciel (contrôle des pics de puissance). Pour ce faire, le comportement en température des différents types d’onduleurs est mesuré sur un banc d’essai accrédité.

Traduction: Stundenwerte = valeurs horaires Energie potenziell = énergie potentielle Energie geregelt = énergie régulée

La répartition des valeurs horaires de l’installation solaire sur toute l’année montre clairement que la puissance est disponible avec un haut degré de fiabilité dans la zone en jaune. C’est là qu’est produite la majeure partie de l’énergie de l’installation. La plage de tension idéale est plus longue le matin et le soir, de sorte que les onduleurs ont plus de temps pour produire de l’énergie. Energie solaire utilisée en autoconsommation dans la maison pour les appareils, l’éclairage, la mobilité électrique, le chauffage/la climatisation et l’eau chaude sanitaire. Les pics de puissance, représentés en rouge, se produisent pendant des périodes relativement courtes. C’est-à-dire lorsque le soleil brille à la verticale sur les modules frais et propres, par exemple après le passage d’un front froid. La part de la production d’énergie économique des pics est en outre réduite parce qu’ils dépassent souvent la plage de puissance qui peut être utilisée dans la maison. L’électricité devrait alors être injectée dans le réseau aux prix du marché plutôt qu’utilisée en autoconsommation.

Traduction: Leistung Wechselrichter = puissance onduleur Energieproduktion = production d’énergie Volllaststunden = heures de pleine charge

Dans le cas d’un champ de modules relativement surdimensionné, les onduleurs gèrent une surface plus grande, tandis que les heures de pleine charge et la production d’énergie par onduleur augmentent. Certains onduleurs testés à la BFH peuvent répondre à ces exigences accrues sans que la température des composants augmente et réduise ainsi leur durée de vie. D’autres ont des difficultés à suivre. Dans ce cas, il est conseillé d’acheter des appareils plus grands et d’activer la régulation de puissance via le logiciel. La campagne de mesure sera poursuivie afin de mieux exploiter les résultats.

Note: pour une meilleure lisibilité, l’auteur utilise le kW (kilowatt) pour la puissance DC comme pour la puissance AC (apparente), qui devrait être indiquée en kVA (kilovolt ampère), pour être correct techniquement.

Avatar

Martin Bolliger

Martin Bolliger est responsable de BKW Technology Center et s’occupe de divers aspects de l’avenir énergétique. Ses domaines de travail principaux sont l’énergie solaire, le stockage et l’électromobilité. Cela fait 20 ans qu’il roule en voiture et vélo électriques.