Depuis quelques temps, il existe un intérêt de la part des particuliers et des entreprises pour l'autoconsommation d'énergie électrique renouvelable.
L’autoconsommation électrique
Intérêt conforté par l'arrêté du 21 novembre 2019, prévoyant que les membres de l’opération d’autoconsommation électrique collective étendue sont raccordés au réseau basse tension d’un unique gestionnaire du réseau public de distribution d’électricité. Il prévoit également que la distance séparant les deux participants les plus éloignés n’excède pas deux kilomètres. Tous les critères sont donc réunis pour le développement de l’autoconsommation entre particuliers et/ou entreprises, ce qui ne sera pas sans conséquences pour les appareils thermiques.
En effet, les impacts du développement de l’autoconsommation sur les appareils thermiques seront indéniables car cette dynamique va avoir tendance à flécher davantage les investissements vers les systèmes de production de chaleur fonctionnant à l'électricité comme les pompes à chaleur. Cela pourrait avoir aussi pour effet de voir maintenus plus longtemps les systèmes électriques à effet Joule actuellement en place, tels que les chauffe-eaux électriques en attendant de les remplacer par des systèmes plus performants énergétiquement. Concernant les matériels de ventilation, l'impact serait a priori faible, même si les ventilateurs peuvent être alimentés en électricité PV, avec peut-être une possibilité pour que l'efficacité des ventilations à double-flux puisse être améliorée à l'aide de systèmes thermodynamiques ou par effet Peltier par exemple.
Les moyens pour assurer une bonne performance d’autoconsommation
Pour consommer le maximum d'énergie produite instantanément, en complément d'un bon dimensionnement des installations, il est important de maîtriser et de pouvoir prédire la production et la consommation. Des régulations spécialisées doivent voir le jour pour les équipements thermiques électriques, afin de récupérer les prédictions de production, analyser les consommations, prioriser les usages de l'énergie en pouvant piloter les appareils, et enfin, orienter vers du stockage si nécessaire. En remplissant ces objectifs, l’autoconsommation se donnera les moyens d’assurer une performance propre à séduire les particuliers et les entreprises.
Des adaptations des matériels thermiques sont-elles nécessaires ?
Toutes les PAC peuvent a priori être déclenchées selon une régulation d'optimisation d'autoconsommation, mais la technologie "Inverter" (variation de vitesse du compresseur) s'avère la mieux adaptée pour faire varier la puissance électrique absorbée, selon le potentiel de puissance PV disponible. Cette solution peut même être directement raccordée à des panneaux photovoltaïques sans installer d'onduleur intermédiaire, permettant de gagner environ 5 à 10 % de rendement.
Autre exemple, celui des chauffe-eaux solaires avec appoint électrique pouvant être alimentés par du PV. Le solaire thermique et photovoltaïque produisent de l'énergie aux mêmes moments. Ces deux énergies étant généralement stockées dans un même réservoir d'eau, il faut obligatoirement avoir une régulation qui gère les deux puissances thermiques et PV pour optimiser l'efficacité énergétique globale du chauffe-eau et l'autoconsommation. Pour cette application, les capteurs solaires hybrides PVT, associés à une régulation optimisant l'autoconsommation, peuvent être une bonne solution pour couvrir les besoins en eau chaude et les autres besoins en électricité.
Le pilotage et le contrôle au coeur de l’optimisation d’autoconsommation
Sur les principes de communication, la plupart des fabricants de matériels sont d'ores et déjà familiers de "l'Internet des objets connectés" (IoT) et l'intègrent dans leurs produits. Mais qui doit piloter le fonctionnement d'un ensemble d'appareils pour optimiser l'autoconsommation ?
La question se pose aussi de savoir qui définit les principes de régulation. Faut-il que chaque équipement tels qu'une PAC ou un chauffe-eau soient dotés de leur propre système de régulation d'autoconsommation ? Une régulation générale, centralisée, est-elle envisageable, par logement en autoconsommation individuelle, par immeuble, par aire ou "périmètre" d'autoconsommation collective ?
Concernant l'affichage des performances des équipements, faudrait-il qu'un matériel doté de sa propre régulation d'autoconsommation soit valorisé en raison de l'amélioration de son efficacité énergétique selon les exigences de la directive européenne ? (autrement-dit : l'autoconsommation pourrait-elle être prise en compte sur l'étiquette énergétique ?) Les systèmes de régulation adaptables à des appareils électriques existants, tels les chauffe-eaux électriques, pourraient-ils être reconnus par la réglementation ? Faudrait-il créer une certification des régulations indépendantes d'optimisation d'autoconsommation, afin qu'elles puissent être valorisées dans les calculs réglementaires d'efficacité énergétique des bâtiments (future RE 2020) ? L'autoconsommation des systèmes thermiques des bâtiments doit-elle être différenciée de l'autoconsommation des usages mobiliers (électroménager, informatique).
Le solaire thermique peut-il profiter de "l'effet autoconsommation PV" ?
Il ne faudrait pas que la croissance des installations de solaire photovoltaïque se fasse au détriment du solaire thermique pour lequel des installations bien dimensionnées utilisent bien plus le potentiel solaire que le PV. Si des capteurs solaires thermiques ne peuvent pas être posés en complément de panneaux PV, le solaire hybride PVT est l'une des solutions performantes notamment lorsqu'il est associé à une machine thermodynamique.
Une opportunité pour les matériels thermiques
L'autoconsommation présente une opportunité pour les matériels thermiques de pouvoir augmenter leurs performances, à condition qu'il existe des moyens de maîtriser l'utilisation instantanée de l'électricité renouvelable et à condition de pouvoir le prouver.
Par Emmanuel LEGER, Ingénieur thermicien, référent technique en technologies solaires au CETIAT.
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