1. La sécurisation de l'approvisionnement électrique par une centrale PV seule est rapidement limitée par le profil de la courbe de production solaire

Le niveau d'autonomie accessible grâce au PV seul est rapidement limité par le décalage naturel entre la courbe de charge du site et la production solaire: il dépasse rarement 15 à 20%.

Le dimensionnement d'un projet PV sans batterie se heurte à 2 problématiques lorsqu'on augmente sa taille :

• D'une part, le taux d'autoconsommation (part de l'électricité PV produite consommée par le site) — en jaune sur le graphe ci-dessous — diminue, la production excédant de plus en plus souvent la consommation du site.

• D'autre part, le taux de couverture ou d’autoproduction (part de la consommation du site couverte par la production PV sur site) — en vert sur le graphe ci-dessous — plafonne une fois que la consommation du site « en heures solaires » est satisfaite.

La baisse du taux d'autoconsommation fait rapidement chuter la rentabilité du projet PV, car l'électricité directement consommée sur le site a une forte valeur économique (économie du coût de l'énergie, du réseau, et des taxes), tandis que l'injection du surplus sur le réseau est faiblement valorisé. Les grands projets photovoltaïques, qui ne disposent pas d'un contrat d'achat du surplus de production à un tarif avantageux, font d'ailleurs souvent le choix de l'autoconsommation totale, ce qui signifie que l'énergie qui n'est pas autoconsommée est tout simplement perdue (écrêtement).

Illustration de l'évolution du taux de couverture et du taux d'autoconsommation dans le dimensionnement d'un projet PV pour un site consommateur avec environ 5 GWh de consommation annuelle.

Parallèlement, la saturation du taux de couverture ne justifie plus l'augmentation de la taille du projet solaire du point de vue de l'autonomie énergétique. Dans le cas présenté ci-dessus, le dimensionnement optimal serait probablement d'environ 1 MWc, offrant un bon compromis entre ces indicateurs, sous réserve de rentabilité financière.

Concrètement, comme illustré dans le graphe ci-dessous, ce dimensionnement aboutit à une production solaire au plus près de la consommation du site (en gris). Cette approche vise à maximiser la consommation par le site (en jaune) et à limiter les périodes où l'électricité doit être injectée sur le réseau, voire écrêtée (en marron).

Illustration des flux d'énergie lors d'une semaine type sur le site consommateur avec un dimensionnement du PV de 1 MWc (sans batterie). La courbe solaire reste bien sous la courbe de consommation du site (en gris), ce qui permet un taux d'autoconsommation élevé, mais le solaire ne couvre globalement qu'une faible part des besoins du site.

2. En permettant d'autoconsommer le surplus de production solaire, la batterie améliore la rentabilité d'un projet et permet de sur-dimensionner l'installation photovoltaïque

Le pilotage en temps réel de la batterie par Storio optimise les flux d'énergie pour maximiser les économies et les revenus sur le site. En pratique :

• La production solaire directement consommée par le site (quand la puissance est inférieure à la courbe de charge en soutirage) évite l'achat d'électricité sur les marchés et la sollicitation du réseau. Cela permet d'économiser le paiement du TURPE et de bénéficier d'une fiscalité avantageuse (par exemple, l'exemption de TICFE). - cf. aire en jaune vif dans le graphe ci-dessous

• La production solaire excédentaire charge la batterie sans solliciter le réseau, avec un faible coût d'opportunité, car cette électricité aurait été “mal” valorisée sans stockage. - cf. aire en vert dans le graphe ci-dessous

• Une petite partie de l'énergie PV produite est injectée sur le réseau (ou écrêtée) lorsque la batterie ne peut pas la stocker. - cf. aire en marron dans le graphe ci-dessous

• La batterie se décharge plus tard pour alimenter le site au moment le plus opportun, maximisant ainsi l'économie sur la facture d'électricité, par exemple en évitant de soutirer de l'énergie depuis le réseau lors des heures pleines. - cf. aire en gris foncé dans le graphe ci-dessous

• En l'absence de production solaire (par exemple, la nuit), la batterie peut se charger quand les prix sont bas et alimenter le site au meilleur moment, optimisant encore l'économie sur la facture d'électricité. - cf. aire en rose dans le graphe ci-dessous

Illustration des flux d'énergie lors d'une semaine type sur le site consommateur (5 GWh) avec un dimensionnement optimisé PV (2 MWc) + batterie (1,5 MW / 3 MWh)

La synergie entre la batterie et l'installation PV permet donc :

• D'optimiser l'autoconsommation pour un projet PV donné en valorisant une plus grande partie de l'électricité produite

• De concevoir un projet PV de plus grande envergure, avec un impact significatif sur le taux d'autoproduction (part de la consommation du site couverte par la production PV sur site) - sur le graphe ci-dessous, plus la batterie est puissante, plus le « plafonnement » de la courbe du taux de couverture survient tardivement, permettant un projet PV de taille supérieure

Illustration de l’évolution du taux de couverture (ou auto-production) en fonction de la taille du projet solaire sur site (abscisse) et du dimensionnement de la batterie associé (courbes de couleurs)

Conclusion : Le co-dimensionnement du PV et du stockage permet d'aboutir à un projet couvrant 2x plus des besoins d'un site

Dans cet exemple, pour atteindre la même rentabilité économique, on aurait choisi un dimensionnement PV seul à 1 MWc, couvrant ~17% des besoins du site.

En optimisant le dimensionnement du PV et du stockage en même temps, on peut obtenir la même rentabilité globale avec un projet combinant 2 MWc de PV et une batterie d'une capacité de 3 MWh. Cette centrale hybride en autoconsommation permet de subvenir aux besoins du site à hauteur de 33%, soit un doublement du taux de couverture par rapport au projet PV seul.

Certains projets atteignent même des taux d'autoconsommation supérieur à 50%, on peut alors véritablement parler d'autonomie énergétique !

Pour en apprendre plus sur la rentabilité d'un projet PV + Stockage en autoconsommation, consultez notre article dédié: Autoconsommation solaire et stockage par batterie

Contactez notre équipe pour lancer une étude du stockage spécifique à votre projet, et consultez plus de détails sur l'offre de Storio sur la page dédiée aux projets solaires en autoconsommation