Comment stocker le surplus de production photovoltaïque ? Quels points de vigilance ?

Il existe différents types de batteries qui permettent de stocker le surplus de production photovoltaïque, notamment les batteries au plomb ou au lithium. Selon le modèle choisi, on pourra avoir une durée de vie plus longue, moins d’entretien, un tarif plus attractif ou un impact environnemental moindre.

Pour calculer la capacité de la batterie nécessaire, on prendra en charge plusieurs éléments, comme le surplus estimé à stocker et la profondeur de décharge.

Suivant la situation, il peut être plus rentable de profiter de la revente du surplus, ou d’installer une batterie. La question se pose particulièrement pour les installations de moins de 9 kWc, qui bénéficient d’un tarif de rachat à 0,1301 €/kWh (source : Fournisseurs-Électricité).

Pourquoi stocker le surplus de production de ses panneaux photovoltaïques ?

L’électricité produite par une installation photovoltaïque peut être consommée sur place ou revendue à un fournisseur d’électricité.

Souvent, les producteurs préfèrent consommer leur énergie directement, pour le plaisir d’avoir un logement le plus autonome possible, ainsi que pour la différence de coût : le prix du kilowattheure consommé est plus élevé que celui du kilowattheure revendu.

Cependant, le principal inconvénient de l’autoconsommation est que le courant électrique produit par les cellules photovoltaïques doit être consommé immédiatement. Le problème est alors que la production d’énergie est plus importante en début d’après-midi et moindre en fin de journée, or dans la plupart des logements, la consommation suit plutôt le rythme inverse : plus élevée en fin de journée et moindre l’après-midi.

Aussi, pour consommer l’énergie solaire quand le logement en a besoin, indifféremment de son rythme de production, il est possible de stocker le surplus de production des panneaux photovoltaïques. Ceci permet donc de consommer une énergie 100% verte et en circuit court, tout en économisant le prix du kilowattheure consommé.

Si la puissance de l’installation est assez forte, et si la capacité de la batterie le permet, il est ainsi possible d’atteindre l’autonomie complète. En général, il est nécessaire d’avoir un logement à faible consommation d’énergie pour que cela soit possible. Sur un logement avec une performance énergétique habituelle, et avec une installation de puissance moyenne, on peut plutôt couvrir la moitié de la consommation annuelle.

Choisir sa batterie de stockage pour optimiser le surplus d’énergie solaire

Avec la démocratisation des panneaux solaires, ainsi que la hausse du prix de l’électricité, le marché des batteries solaires s’est fortement développé. Il existe plusieurs types de batteries, chacun disponible dans diverses puissances.

Les différents types de batteries

On distingue 4 principaux types de batteries pour panneaux solaires : les batteries à plomb ouvert, AGM ou à gel, ainsi que les batteries au lithium.

• Les batteries à plomb ouvert sont les modèles les plus anciens : ils fonctionnent bien, ont un prix abordable, mais ont une durée de vie assez faible et sont plutôt nocifs pour l’environnement.
• Les batteries solaires AGM ont une durée de vie un peu plus longue que celle des batteries à plomb ouvert, elles ne nécessitent pas autant d’entretien, mais sont un peu plus chères.
• Les batteries solaires à gel ont une performance bien meilleure que les autres batteries à plomb. Cependant, elles supportent moins bien les décharges rapides et coûtent deux fois plus cher que les batteries à plomb ouvert.
• Les batteries au lithium ont une durée de vie largement supérieure aux précédents modèles ainsi qu’une décharge plus profonde, et sont recyclables à 70%. Cependant, leur tarif deux à trois fois plus élevé que les batteries à gel (déjà onéreuses) les rend peu accessibles.

Quelle capacité de stockage choisir ?

La première étape pour calculer la capacité de stockage nécessaire, est de savoir quelle consommation doit être stockée. Pour cela, on calcule sur 3 à 5 jours la différence entre la production photovoltaïque estimée et le talon de consommation.

La production photovoltaïque moyenne peut être estimée selon la puissance des panneaux installés et l’ensoleillement moyen dans la région. Le talon de consommation est la quantité d’électricité minimale que le logement consomme en journée : frigidaire, congélateur, appareils en veille, VMC, etc. La différence entre ces deux montants est le surplus de production qui pourra être amené à être stocké.

Un élément incontournable pour le calcul de la capacité de stockage de la batterie est la profondeur de décharge. Pour protéger les composants des batteries, elles ne se déchargent jamais complètement. Selon les modèles, la profondeur de décharge est habituellement de 80% pour les batteries AGM (soit 20% utilisables), entre 60 et 80% pour les batteries à plomb ouvert, autour de 50% pour les batteries à gel et 20% pour celles au lithium.

Ainsi, il faut diviser le surplus à stocker par la capacité de décharge de la batterie (la part qui peut être utilisée) :

Surplus estimé ÷ (1 - profondeur de décharge) = capacité de la batterie

Par exemple, pour pouvoir stocker 5 kWh avec une batterie qui a une profondeur de décharge de 60%, il faut acheter une batterie de 12,5 kWh.

Enfin, la capacité de stockage d’une batterie se calcule en multipliant l’intensité de la batterie (en ampères) par sa tension (en volts). Le résultat obtenu est en Wh, il faut donc le diviser par 1000 pour avoir le nombre de kWh.

Par exemple, une batterie ayant une tension de 12 V et une intensité de 1 000 Ah permet de stocker environ 1 200 Wh soit 1,2 kWh.

Est-ce plus rentable de stocker le surplus photovoltaïque ou de le revendre ?

Étant donné que les producteurs ont la possibilité de revendre le surplus d’électricité ou de le stocker, il est naturel de se demander laquelle de ces deux options est la plus rentable.

Prix de revente

Dans le cas de la revente, le prix de rachat est fixé lors de la signature du contrat de revente, pour une durée de 20 ans. Le tarif est défini chaque trimestre par décret, en fonction de la date de mise en service de l’installation. Le tarif est légèrement différent selon si les producteurs revendent l’intégralité de leur production, ainsi que suivant la puissance d’installation.

Prix de revente de l’électricité pour une mise en service entre le 1ᵉʳ mai et le 31 juillet 2024

<style>  .responsive-table {    width: 100%;    border-collapse: collapse;  }  .responsive-table th,  .responsive-table td {    border: 1px solid #ddd;    padding: 8px;  }  .responsive-table th {    background-color: #f2f2f2;    text-align: left;  }  .responsive-table tr:nth-child(even) {    background-color: #f9f9f9;  }  .responsive-table tr:hover {    background-color: #ddd;  }</style><h3>Prix de revente</h3><table class="responsive-table"><thead><tr><th>Puissance de l'installation</th><th>Revente du surplus</th><th>Revente totale</th></tr></thead><tbody><tr><td>Jusqu'à 3 kWc</td><td>0,1301 €/kWh</td><td>0,1430 €/kWh</td></tr><tr><td>Jusqu'à 9 kWc</td><td>0,1215 €/kWh</td><td></td></tr><tr><td>Jusqu'à 36 kWc</td><td>0,0781 €/kWh</td><td>0,1355 €/kWh</td></tr><tr><td>Jusqu'à 100 kWc</td><td></td><td>0,1178 €/kWh</td></tr><tr><td>Jusqu'à 500 kWc</td><td>0,1141 €/kWh (0,04 €/kWh au-delà de 1100 kWh/kWc)</td><td>0,1141 €/kWh (0,04 €/kWh au-delà de 1100 kWh/kWc)</td></tr></tbody></table>

Ces tarifs varient suivant différents critères. En 2024, la tendance est plutôt à la baisse. Par exemple, pour une installation en revente totale d’une puissance comprise entre 3 et 9 kWc, les tarifs des 3 trimestres précédents étaient de 0,1765 €/kWh, 0,1474 €/kWh, 0,1409 €/kWh, puis ce trimestre à 0,1215 €/kWh. On rappelle que ce prix est celui qui sera appliqué pendant 20 ans.

Prix d’achat

L’avantage de l’autoconsommation est d’éviter d’avoir à acheter chaque kilowattheure à son fournisseur. La rentabilité dépend donc du prix auquel le producteur achète l’électricité qu’il consomme. 

Le tarif réglementé (TRV) est l’indice de référence en France, étant donné que beaucoup d’utilisateurs ont l’offre des tarifs bleus d’EDF, aux tarifs réglementés, et que d’autres fournisseurs alternatifs proposent des offres aux tarifs réglementés.

Par ailleurs, diverses offres sont indexées sur les TRV, mais proposent une remise, comme l’offre Classique d’OHM Énergie. Il est rare d’avoir une remise de plus de 22%.

À titre de référence, voici les tarifs réglementés d’électricité (TTC) ces dernières années pour un compteur en 6 kV

<h3>Prix d’achat</h3>
<table class="responsive-table">
 <thead>
   <tr>
     <th>Période</th>
     <th>Base</th>
     <th>Heures creuses</th>
     <th>Heures pleines</th>
   </tr>
 </thead>
 <tbody>
   <tr>
     <td>Février 2020</td>
     <td>0,1546 €</td>
     <td>0,1337 €</td>
     <td>0,1781 €</td>
   </tr>
   <tr>
     <td>Août 2020</td>
     <td>0,1557 €</td>
     <td>0,1344 €</td>
     <td>0,1798 €</td>
   </tr>
   <tr>
     <td>Février 2021</td>
     <td>0,1582 €</td>
     <td>0,1353 €</td>
     <td>0,1853 €</td>
   </tr>
   <tr>
     <td>Août 2021</td>
     <td>0,1558 €</td>
     <td>0,1360 €</td>
     <td>0,1821 €</td>
   </tr>
   <tr>
     <td>Février 2022</td>
     <td>0,1740 €</td>
     <td>0,1470 €</td>
     <td>0,1841 €</td>
   </tr>
   <tr>
     <td>Février 2023</td>
     <td>0,2062 €</td>
     <td>0,1615 €</td>
     <td>0,2228 €</td>
   </tr>
   <tr>
     <td>Août 2023</td>
     <td>0,2276 €</td>
     <td>0,1828 €</td>
     <td>0,2460 €</td>
   </tr>
   <tr>
     <td>Février 2024</td>
     <td>0,2516 €</td>
     <td>0,2068 €</td>
     <td>0,2700 €</td>
   </tr>
 </tbody>
</table>

Comparaison entre les deux

À première vue, il est évident qu’il vaut mieux économiser 1 kWh acheté plutôt que de revendre 1 kWh au prix d’achat. C’est en partie pour cela que l’autoconsommation est aussi appréciée.

Cependant, pour le surplus, dès que le stockage est nécessaire, il convient de prendre en compte le coût de la batterie.

Par exemple, pour une installation de 3 kWc en revente de surplus, le prix de rachat est de 0,1301 €/kWh, tandis que le prix d’achat est de 0,2516 €/kWh avec un compteur 6 kVA en base, soit 0,1215 €/kWh. Si on achète une batterie qui coûte 1000 €, et avec une durée de vie estimée à 5 ans, il faut stocker au moins 8 230 kWh en 5 ans, soit 1 646 kWh/an, pour rembourser la batterie. Seuls les kilowattheures au-delà de ce seuil seront rentables.

Aussi, il est important de regarder si le surplus de consommation estimé est suffisant pour rentabiliser le coût d’acquisition d’une batterie. Si oui, le stockage sera plus intéressant que la revente ; si non, on optera plutôt pour la revente de tout le surplus.

Une solution de stockage virtuelle pour l’excédent de production d’énergie solaire : les batteries virtuelles

Pour palier aux inconvénients d’une batterie solaire classique, des fournisseurs d’énergie proposent des batteries virtuelles.

Qu’est-ce qu’une batterie solaire virtuelle ?

Les batteries physiques représentent un coût non négligeable d’acquisition, auquel s’ajoutent des frais d’installation, d’entretien, le tout pour une durée de vie souvent inférieure à 10 ans. Par ailleurs, beaucoup de batteries ne sont pas recyclables, et celles qui le sont en partie utilisent des composants dont l’exploitation nuit à l’environnement.

Or, bien que le logement en question n’ait pas besoin d’énergie à un instant donné, il y a forcément un autre logement qui consomme en ce moment.

Le système de stockage virtuel, appelé “batterie virtuelle”, n’est pas un équipement physique, mais un procédé : le surplus du logement producteur est comptabilisé et injecté dans le réseau pour alimenter un autre logement. En échange, le logement producteur pourra consommer ultérieurement le même nombre de kilowattheures presque gratuitement.

Pourquoi “presque” gratuitement ? Le système de la batterie virtuelle fait que le producteur ne paye pas le coût de production du kilowattheure lorsqu’il souhaite le consommer ultérieurement, mais les frais d’acheminement restent dus.

Pour mettre en place ce dispositif, plusieurs sociétés proposent des abonnements, notamment MyLight Systems, Je Produits Mon Électricité (JPME) et Urban Solar.

Selon les offres, on peut payer à l’installation, au mois, ou les deux ; on peut avoir une limite de stockage virtuel ou non ; devoir changer de fournisseur d’énergie ou non, ainsi que d’autres détails de ce genre.

Avantages

• Pas d’impact environnemental

La batterie virtuelle, ou le stockage virtuel, ne nécessitent pas de fabriquer d’équipements supplémentaires.

• Pas de limite dans le temps

Généralement, il n’y a pas de limite dans le temps pour consommer la production stockée virtuellement. Le surplus de consommation en été peut ainsi alimenter le logement l’hiver, ce qui n’est pas possible avec une batterie physique.

• Simplicité de mise en place

La mise en place constitue souvent en la signature d’un contrat. Il n’est pas nécessaire de faire livrer d’équipement, ni de faire appel à un technicien pour son installation.

• Pas d’engagement

La plupart des offres n’ont pas d’engagement, le producteur est libre de résilier le contrat à tout moment s’il souhaite fonctionner différemment ou changer de prestataire pour sa batterie virtuelle.

Inconvénients

• L’électricité n’est pas réellement stockée sur place

Pour les logements un peu éloignés des réseaux, cette solution ne permet pas d’être autonome en cas de panne de courant, en cas d’intempéries par exemple. Si le réseau a une panne, l’électricité n’arrive plus jusqu’au logement.

• Inéligibilité à la prime à l’autoconsommation

La prime à l’autoconsommation est versée uniquement aux logements ayant opté pour l’autoconsommation avec revente du surplus, via un contrat d’obligation de rachat. Le contrat de stockage virtuel n’étant pas à proprement parler un contrat de rachat d’énergie, le contribuable n’est pas éligible à la prime à l’autoconsommation.

• Coût de l’abonnement ou de la mise en place

Les prestataires facturent des frais pour bénéficier de ce service, qui peuvent être conséquents pour un ménage :

• Des frais de mise en service, comme JPME qui facture des frais à partir de 699 € pour un logement de 3 à 15 kVA.

• Des frais mensuels, comme MyLight Systems qui facture un abonnement de 15 € (pour 100 kWh) à 189 € (pour 10 000 kWh).
• Une combinaison des deux, comme Urban Solar qui facture 249 € de frais d’installation pour un logement jusqu’à 36 kVA, puis un abonnement de 1,20€ HT/kWc

FAQ sur le stockage du surplus de production photovoltaïque

Est-ce que je peux stocker mon surplus en été pour le consommer en hiver ?

Une batterie physique peut accumuler l’énergie quelques jours, mais pas suffisamment pour affronter l’hiver. Par ailleurs, le surplus est trop conséquent, il faudrait des batteries avec une capacité de stockage exceptionnelle. Cependant, les batteries de stockage virtuel peuvent le permettre.

Est-ce que ma batterie solaire peut alimenter mon logement en cas de panne du réseau ?

Les batteries accumulent de l’énergie qui ne passe pas par le réseau électrique public pour alimenter le logement, elles peuvent donc tout à fait alimenter un logement en cas de panne réseau. On soulignera l’exception des batteries virtuelles, qui ne stockent pas physiquement l’énergie, et ne peuvent donc pas alimenter le logement sans passer par le réseau.

Est-ce que je peux souscrire à une batterie virtuelle si ma commune est gérée par une ELD en électricité ?

Non, pour l’instant toutes les offres de stockage virtuel ne sont disponibles que si le gestionnaire de réseau est Enedis.

Est-ce qu’un professionnel peut m’aider à calculer la puissance de batterie nécessaire pour mon installation ?

Quasiment tous les fournisseurs de batterie peuvent renseigner les producteurs d’énergie solaire quant à la capacité de batterie recommandée pour leur installation photovoltaïque.

Stockage pour une centrale photovoltaïque au sol

Lorsqu'il s'agit de centrales photovoltaïques au sol de grande envergure, dépassant 1 MWc, les considérations relatives au stockage et à la réinjection sur le réseau d'électricité prennent une dimension différente par rapport aux installations résidentielles ou de petite taille. Voici quelques points clés à prendre en compte :

Dimensionnement et Types de Stockage

Pour une centrale photovoltaïque au sol de plus de 1 MWc, les systèmes de stockage doivent être capables de gérer de grandes quantités d'énergie. Les batteries lithium-ion sont souvent privilégiées pour leur densité énergétique élevée et leur durée de vie plus longue. D'autres technologies, comme les batteries au vanadium redox flow, peuvent également être envisagées en raison de leur capacité à stocker de grandes quantités d'énergie sans dégradation rapide des performances.

Le dimensionnement de ces systèmes de stockage est crucial. Il nécessite une analyse approfondie de la production énergétique prévue, des variations journalières et saisonnières, et des besoins de stabilité du réseau. Une étude de faisabilité doit intégrer des simulations de production et des profils de consommation pour déterminer la capacité optimale de stockage et garantir une intégration harmonieuse avec le réseau électrique.

Gestion de l’Énergie et Optimisation

Les grandes centrales photovoltaïques nécessitent des systèmes sophistiqués de gestion de l'énergie (EMS - Energy Management Systems). Ces systèmes optimisent la production, le stockage et la distribution de l'énergie, en tenant compte des tarifs d'électricité, des prévisions météorologiques et des exigences du réseau. L'objectif est de maximiser l'utilisation de l'énergie produite, de minimiser les pertes et de stabiliser l'approvisionnement en électricité.

L'EMS joue également un rôle crucial dans la réinjection de l'énergie sur le réseau. En temps réel, il ajuste la quantité d'énergie envoyée sur le réseau pour éviter les surcharges et garantir la conformité avec les régulations locales. Cela inclut des fonctions telles que la régulation de la fréquence et de la tension, essentielles pour maintenir la stabilité du réseau électrique.

Régulations et Tarification

La réinjection de l'énergie produite par une centrale photovoltaïque au sol sur le réseau est encadrée par des régulations spécifiques. Ces régulations déterminent les conditions de raccordement, les tarifs de rachat, et les incitations fiscales disponibles. Les tarifs de rachat pour de grandes installations sont souvent négociés par contrat sur une base de long terme, ce qui peut offrir une certaine stabilité financière mais nécessite une planification rigoureuse.

Il est également important de prendre en compte les régulations environnementales et les normes de sécurité. Les grandes installations doivent respecter des critères stricts en matière de protection de l'environnement, de gestion des terres et de sécurité des infrastructures.

Avantages et Défis

Le stockage de l'énergie pour une centrale photovoltaïque au sol présente plusieurs avantages. Il permet de stabiliser l'approvisionnement en électricité, d'optimiser l'utilisation de l'énergie renouvelable et de réduire la dépendance aux sources d'énergie fossiles. De plus, il peut améliorer la résilience du réseau en fournissant une réserve d'énergie qui peut être mobilisée en cas de pics de demande ou de perturbations du réseau.

Cependant, les défis sont également nombreux. Le coût initial élevé des systèmes de stockage, la complexité de la gestion de l'énergie à grande échelle, et les exigences réglementaires rigoureuses peuvent représenter des obstacles significatifs. De plus, la nécessité de maintenir et de remplacer les batteries à la fin de leur vie utile ajoute une dimension supplémentaire à la gestion des coûts.

En conclusion, le stockage de l'énergie pour une centrale photovoltaïque au sol de plus d'1 MWc, combiné à la réinjection sur le réseau, offre une solution prometteuse pour maximiser l'utilisation des énergies renouvelables et stabiliser l'approvisionnement en électricité. Une planification minutieuse, une technologie appropriée et une gestion efficace sont essentiels pour surmonter les défis et tirer pleinement parti des avantages offerts par cette approche.