Énergie photovoltaïque : tendances, réglementations, architectures et projets clients par Schneider Electric

L’énergie solaire est illimitée, disponible dans le monde entier, n’émet aucun gaz à effet de serre (GES), consomme peu ou pas d’eau, ne génère aucun bruit lors de sa production, nécessite une maintenance minimale, réduit la dépendance vis-à-vis des importations énergétiques et améliore la sécurité de l’approvisionnement énergétique et stabilise le coût de la production d’électricité à long terme.

Décentralisation de la production d’électricité

Les installations photovoltaïques sont généralement divisées en deux catégories principales :

• Installations à grande échelle
> injection de l’ensemble de la production électrique dans le réseau.
> plus économique en raison de son échelle.

• Installations commerciales et résidentielles
> intégrées aux toits, parkings ou à la façade des bâtiments.
> l’énergie produite peut être consommée localement ou revendue au réseau.

On peut constater l’augmentation de la production :

Essor de l’autoconsommation

L’électricité photovoltaïque peut être consommée de deux manières différentes :

• Exportation vers le réseau
> Pratique auparavant très courante.
> En déclin avec la baisse des tarifs de rachat.

• Autoconsommation
> Devient plus rentable.
> Plus accessible grâce aux politiques favorables.
> Avec ré-injection réseau possible ou interdite.

En France

Autoconsommation PV en France :
• En croissance constante depuis 2017.
• Mise en place de primes incitatives visant à développer le modèle d’autoconsommation.

RT 2020 : tout nouveau bâtiment doit afficher une consommation neutre et produire autant d’énergie qu’il en consomme. Ce programme consiste à :
• appliquer des mesures fortes en matière d’efficacité énergétique.
• produire de l’énergie renouvelable à l’échelle locale.

Normes et réglementations

Normes internationales
> CEI 60364 Installations électriques dans les bâtiments.

Exigences relatives aux installations PV :
7-712 Exigences relatives aux installations ou lieux spéciaux : systèmes d’approvisionnement en électricité photovoltaïque (PV).

551.7 Exigénces supplémentaires lorsque le groupe générateur peut fonctionner en parallèle avec d’autres sources y compris le réseau de distribution électrique.

Exigences relatives à l’intégration des installations PV dans les bâtiments :
8-2 Installations électriques pour prosommateurs (disponible prochainement).

Réglementation en France
L’installation d’équipements photovoltaïques doit se faire en conformité avec les exigences de :
• NF C 15-100 Installations électriques en basse tension.
• Guide UTE C 15-712-1 lorsque l’installation PV est sans dispositif de stockage et raccordée au réseau public.
• Guide UTE C 15-712-2 lorsque l’installation PV est autonome non raccordée au réseau public et avec dispositif de stockage par batterie ;
• Norme expérimentale XP C 15-712-3 lorsque l’installation PV est avec dispositif de stockage et raccordée au réseau public.
• Code de l’énergie : adaptation au niveau de l’Union Européenne.

Impact de l’autoconsommation

L’autoconsommation modifie l’installation électrique.

Installation électrique classique, source unique :

Plusieurs sources et modes d’exploitation multiples :

Trois types d’installations destinées à l’autoconsommation

Installation en autoconsommation « connectée au réseau » – Qu’est-ce qui change?
• Design / Architecture de l’installation électrique

• Calcul de l’installation électrique :
‒ Le calcul doit être fait pour chaque mode opératoire.
‒ Le stockage double les modes opératoires (peut être source ou charge).
‒ PV & Stockage : à considérer dans le calcul des courants de court-circuit comme source de courant.
‒ ….

• Dimensionnement :
‒ Le dimensionnement des équipements doit être fait par rapport aux pires contraintes.
‒ Équipements de protection : placement, sélectivité et dimensionnement pour la production PV.
‒ …..

• Qualité d’énergie :
‒ Harmoniques & Composantes continues.

Installation en autoconsommation « connectée au réseau » – Qu’est-ce qui change ?
• Monitoring plus complexe :
‒ Monitorer la puissance consommée et la puissance produite.
‒ Suivre des indicateurs de performance, ex. taux d’autoconsommation, taux d’autoproduction.
‒ Optimiser la gestion des sources.
‒ Suivre l’état des équipements, s’assurer que la production est optimale.

• Besoin de fonctions de control :
‒ Limiter la puissance produite.
‒ Améliorer le facteur de puissance.
‒ Gérer le fonctionnement des charges pour optimiser le taux d’autoconsommation.

Architectures électriques d’autoconsommation

Application :
• Production photovoltaïque importante.
• Bâtiments neufs ou ceux existants dont le tableau PV est en proximité du TGBT.
• Destinée à l’autoconsommation avec ou sans revente du surplus de production PV.

Avantages/inconvénients :
• Architecture optimisée.
• Maintenance simplifiée.

Exemple : le projet Morbihan énergies

Architecture : connexion à un tableau divisionnaire

Application :
• Installations PV à petite échelle (la production d’électricité PV ne dépasse pas la charge de base).
• Bâtiments existants, surtout les bâtiments de plusieurs étages.

Avantages/inconvénients :
• Installation simplifiée et optimisée en termes de coûts.
• Maintenance plus compliquée du fait que les sources sont dispersées.
• Évolutivité limitée.

Exemple : le projet HIVE

Architecture : connexion en amont du TGBT

Application :
• Installations PV à grande échelle (la capacité électrique de l’installation PV est supérieure à celle disponible dans le bâtiment).
• Bâtiments existants.
• Destinée à l’autoconsommation avec ou sans revente du surplus de production PV.

Avantages/inconvénients :
• Permet de conserver l’infrastructure existante.

Exemple : le projet LGbyG

Exemples projets clients par Schneider Electric

Morbihan Energies
> Lieu : Morbihan, France.
> Type : bâtiment administratif.
> Terminé : 2014.

Consommation :
• 30 à 40 kW
Production locale :
• PV : 126 kWc – 850 m².
• Éoliennes : 2 kW et 2,5 kW.
• Stockage : 56 kWh Li Ion.

HIVE
> Lieu : Paris, France.
> Type : bâtiment administratif de cinq étages.
> Terminé : 2016.

Consommation :
• 50 kW/m²/an
• Charge de base : 300 kWc
Production locale :
• PV : 270 kWc

<em>LGbyG Microréseau du campus IMT

> Lieu : Grenoble, France.
> Type : campus, 7 bâtiments.
> Terminé : mars 2018.

Production PV :
• B2 : 90 kWc.
• B5 : 50 kWc.
• B4 : 146 kWc.
• B6 : 32 kWc (17 kWc déjà installés).

Co-generation :
• B4 : 70 kW d’énergie électrique + 114 kW d’énergie thermique.

Stockage :
• B2 : 100 kWh.
• B4/B6 : 100 kWh.

Des solutions Schneider Electric en faveur de l’autoconsommation

Architecture générique
Adaptable à toutes les catégories de marchés.

Capacités de Schneider Electric
Expertise en ingénierie, du réseau au Cloud.