Le stockage de l’énergie solaire expérimenté en Europe

Saft, Conergy et Tenesol lancent Solion, présenté comme le plus grand projet européen de développement de stockage d’énergie photovoltaïque.

L’objectif de ce partenariat est de développer un système de stockage d’énergie pouvant être industrialisé pour les systèmes photovoltaïques (PV) décentralisés et connectés au réseau, à destination de l’habitat et des bâtiments.

Ce projet introduira des batteries lithium-ion dans les systèmes PV sur la plus grande échelle jamais expérimentée en Europe.

Selon Saft, la technologie lithium-ion est indispensable pour répondre à une durée de vie de 20 ans dans des conditions environnementales sévères.

Les 75 systèmes seront installés en Allemagne et en France. Ces essais permettront de valider les performances du système, sa viabilité économique, la valeur ajoutée du stockage dans un système PV en réseau et les bénéfices pour les différents acteurs.

Le stockage permettra à l’énergie solaire d’être « décalé dans le temps » en cas de fortes demandes ou d’absence de rayonnement solaire pour permettre une autonomie énergétique ou un apport au réseau électrique. Aujourd’hui, les systèmes PV connectés au réseau, sans stockage d’énergie, l’alimentent directement.

Ce projet devra démontrer les bénéfices importants qui pourront être retirés du stockage d’énergie PV tant pour l’environnement que pour l’ensemble des acteurs.

SOLION a reçu les labels Eureka/Eurogia et Tenerrdis ainsi que le soutien du Ministère français de l’Economie, des Finances et de l’Emploi (DGE), ainsi que du Ministère de l’Environnement allemand (BMU). Une compagnie d’électricité allemande (E-ON), trois instituts de recherche allemands (ISEA, ISET, ZSW) et un institut français (INES-CEA) sont également associés à ce projet.

Le rôle de chaque partenaire

Saft

Saft est responsable de la conception et de la fabrication du système de stockage. La fonction de stockage (batterie) sera conçue sur la base de modules de batteries lithium-ion  (Li-ion) qui seront connectés en série pour obtenir l’énergie et la tension requises par l’application. Ce concept devra permettre d’offrir une large gamme de solutions sans développement supplémentaire.

Chaque module sera muni d’une carte électronique pour l’acquisition de données (tension, température…) et l’équilibrage des éléments afin d’optimiser la durée de vie des batteries et permettre le contrôle de la charge/décharge, la mesure de l’état de charge, etc.

Cette carte électronique sera reliée à la gestion de système, qui pilotera la batterie. Les interfaces seront conçues avec Tenesol et Conergy. Saft livrera les batteries à Conergy et Tenesol.

Ces deux intégrateurs de systèmes photovoltaïques produiront les autres composants et assembleront le produit SOLION (batterie + convertisseur + système de gestion).

Conergy et Tenesol

Conergy et Tenesol, forts de leur savoir-faire dans la production de convertisseurs établiront les spécifications et développeront le système de gestion de l’énergie selon les besoins des clients. La conception du système permettra au convertisseur d’alimenter l’électricité du réseau public ou de la stocker dans la batterie en vue de son utilisation ultérieure.

Conergy produira et installera 25 systèmes en Allemagne.

Tenesol fabriquera et mettra en place 50 systèmes sur plusieurs sites de démonstration en France métropolitaine et dans les départements d’outre-mer. Enfin, les essais sur le terrain effectués dans le cadre de la démonstration et l’acquisition des données seront supervisés afin de contrôler le système et de l’améliorer à l’avenir.

E.ON

E.ON fournit l’accès à son réseau en Allemagne et contribue au développement des interfaces du système avec le réseau.

Instituts de recherche

Ces organismes ont la charge des sujets relatifs à la modélisation du système et de son impact sur le réseau, à l’analyse et à l’exploitation des résultats de tests.

Le stockage de l’énergie solaire PV

Les installations photovoltaïques raccordées en permanence au réseau électrique sont appelées « applications raccordées au réseau ». Ce sont les installations les plus répandues pour les particuliers et les entreprises dans les pays développés. Les installations photovoltaïques peuvent être montées sur un toit ou intégrées dans le toit et la façade d’une maison, d’un immeuble de bureaux ou d’un bâtiment public. Comme les appareils électriques fonctionnent avec du courant alternatif, le courant continu produit par l’installation doit être converti en courant alternatif par un convertisseur.

Les logements privatifs sont l’un des principaux débouchés des systèmes en toiture et des installations photovoltaïques intégrées aux bâtiments (Building Integrated PV – BIPV). Dans le sud de l’Allemagne, un panneau typique de 5 kW produit environ 5 000 kWh/an, soit assez pour couvrir la quasi-totalité des besoins en électricité annuels d’un ménage qui contrôle sa consommation d’énergie.

Le raccordement au réseau électrique local permet de vendre aux heures de pointe à la compagnie d’électricité le courant produit en surplus. L’électricité est puisée la nuit sur le réseau.

Dans les applications raccordées au réseau, le stockage servira à conserver l’énergie photovoltaïque en excédent jusqu’au moment où l’on en aura besoin. De fait, le stockage permettra d’étaler dans le temps la disponibilité de l’énergie photovoltaïque produite au cours de la journée (c’est à la mi-journée qu’elle atteint son maximum) de telle sorte qu’elle soit disponible en fonction des besoins. Ceci permettra à la fois de maximiser la consommation locale et d’améliorer l’efficience des systèmes photovoltaïques.

L’énergie en excédent pourra aussi être dirigée vers le réseau, en contrepartie de quoi le propriétaire du système photovoltaïque sera rémunéré à un tarif plus élevé.

De plus, le stockage de l’énergie augmentera la sécurité d’approvisionnement en rendant les particuliers moins dépendants du réseau électrique. Il stimulera en outre le développement des logements et immeubles autonomes en énergie et contribuera à la croissance continue de l’électricité photovoltaïque dans l’offre énergétique mondiale.

Pour les compagnies d’électricité, le principal avantage du stockage de l’énergie produite par les installations raccordées au réseau tient au fait qu’il écrête la charge du réseau lors des pointes de consommation tout en disposant, grâce à l’énergie photovoltaïque, d’une source d’énergie prévisible et dont l’utilisation peut être décalée en fonction des besoins.

De plus, il réduit les pertes en ligne, c’est-à-dire la quantité d’énergie perdue lorsqu’elle est  acheminée d’une centrale électrique jusqu’à son lieu d’utilisation, ce qui engendre des économies d’énergie.

On estime les économies résultant de la diminution de la consommation des ménages équipés d’installations photovoltaïques entre 10 % et 20 %.

Arguments pour le stockage de l’énergie d’installations raccordées au réseau

Pour les ménages
Le changement de priorité pour la production d’énergie photovoltaïque par des installations raccordées au réseau fait que des arguments de plus en plus solides militent pour le stockage de l’énergie, qui maximise la consommation locale en étalant la disponibilité de l’électricité produite par les installations photovoltaïques jusqu’au soir, où elle est le plus nécessaire, alors que la production atteint son maximum à la mi-journée.

En outre, augmenter la proportion de courant produite par un ménage dans sa consommation totale permet d’atténuer sa dépendance envers le réseau et de sécuriser son alimentation en électricité. Le stockage de l’énergie entraînerait en outre une efficience accrue de la production d’énergie photovoltaïque et contribuerait à l’amélioration de la qualité et de la disponibilité du courant.

L’énergie produite en excédent peut être injectée dans le réseau à un tarif rémunérateur pour le ménage propriétaire de l’installation.

Pour les compagnies d’électricité
La compagnie d’électricité profite aussi de la capacité de stockage de ses clients parce qu’elle permet d’atténuer la charge du réseau lors des pointes de consommation. Elle offre en outre à la compagnie d’électricité une source d’énergie prévisible et dont l’utilisation peut être différée. Elle peut mobiliser l’énergie stockée lorsque la demande est forte. En revanche, lorsque la production est à son maximum alors que la demande est faible, la compagnie d’électricité n’est pas obligée d’accepter la production de courant excédentaire, ce qui évite de surcharger le réseau.

Impact socio-économique
Le stockage de l’énergie pourrait apporter de nombreux avantages socio-économiques. Le premier d’entre eux est l’encouragement à la production d’énergie photovoltaïque, dont la part dans la consommation d’énergie totale ne cesse d’augmenter. En outre, il permet de réduire les pertes en ligne et incite les ménages équipés d’une installation photovoltaïque à réduire leur consommation.