Performances énergétiques des systèmes PVR 6 Installation photovoltaïque raccordée au réseau (compétence électrique) Version de janvier 2011

La démarche MDE (Maîtrise de la demande d’électricité) Source Hespul PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

La démarche « négaWatt » = Réduire les besoins (changements de comportement et organisation de la société) = Réduire l’énergie nécessaire aux besoins (technologie et procédés constructifs) = Produire de l’énergie propre et inépuisable (Soleil = 5 milliards d’années à vivre !) PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible La démarche MDE Une famille française composée de deux adultes et deux enfants consomme en moyenne 3 000 à 4 000 kWh par an (hors chauffage, eau chaude, et cuisson électrique) PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

Répartition moyenne de la consommation électrique Parts des consommateurs PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

ECONOMIES REALISABLES La démarche MDE APPAREILS ECONOMIES REALISABLES Télévision 33 % Magnétoscope 83 % Eclairage 68 % Congélateur 64 % Réfrigérateur 63 % Sèche linge 12 % Lave linge 29 % APPAREILS EN VEILLE PUISSANCE ENERGIE  Télévision 7 W 60 kWh/an  Magnétoscope 6 W 50 kWh/an  Démodulateur (antenne parabolique) 15 W 130 kWh/an  Décodeur 10 W 87 kWh/an  Ampli d'antenne 2 W 18 kWh/an  Chaîne Hi-Fi Economies réalisables PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

La démarche MDE Impact sur la consommation d’électricité En chassant le gaspillage, la consommation d’un foyer moyen peut atteindre environ 2300 kWh, soit près de 30% d’économie facilement réalisable. PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

La démarche MDE Complémentarité MDE et PVR chez le particulier Un générateur photovoltaïque de 2,5 kWc (20m2) sur un toit incliné à 18° et orienté Sud, produira en moyenne, environ 3800 kWh/an d’électricité. Rappel: consommation moyenne d’un ménage économe, environ 2300 kWh/an 3800 kWh = 380 kg/an de CO2 évités* * 400g/kWh, source ADEME-EDF pour la Martinique PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

Performance Ratio (PR) Disparités dans les Pc des modules Ecarts aux Conditions Standards Energie reçue (ensoleillement) Température Intégration Déconnexion ou fréquence réseau Pertes dans les câbles DC Onduleur Pertes dans les câbles AC Précision mppt Rendement = PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

Le Performance Ratio (PR) E (kWh) = Pc (kW) x Ei (h équivalent à 1kWh/m²) x PR PR (performance ratio) = de l’ordre de 0,60 à 0,80 PR dépend : de la dispersion de puissance des modules PV de la température moyenne des modules PV des pertes de câblage du rendement moyen de l’onduleur du suivi de Pmax (mppt) du temps d’arrêt des onduleurs (tension réseau hors tolérance) Ecart à CST Faible ensoleillement Disparité des modules + câbles Intégration Pmax Onduleur Réseau Energie électrique Energie au réseau PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

E (kWh) = Pc (kW) x Ei (nombre d’h équivalent à 1000W/m²) x RP Productible des GPVR Les paramètres nécessaires au calcul du productible E (kWh) = Pc (kW) x Ei (nombre d’h équivalent à 1000W/m²) x RP Les paramètres à déterminer: Pc: puissance crête, fixée par les caractéristiques du projet (surface, budget client…) Ei :énergie incidente dans le plan des modules RP: ratio de performance, analyse qualitative de la performance du GPVR Attention aux unités: E(kWh) : kWh électriques produits en sortie d’onduleur Pc(kW): puissance crête du GPVR exprimée en kW Ei (h équivalent à 1000W/m²) = Ei (kWh/m²/an): énergie solaire reçue dans le plan des modules PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible Les variables du rayonnement solaire Irradiation fonction de l’inclinaison & orientation Ensoleillement maximal au Lamentin : ~1900kWh/m² par an (Orientation Sud ; inclinaison 18°) PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible Les variables du rayonnement solaire Irradiation fonction de l’inclinaison & orientation Ensoleillement maximal au Raizet : ~2200kWh/m² par an (Orientation Sud ; inclinaison 22°) PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

Performance Ratio (PR) Type d’intégration Modules non ventilés (intégration au bâti) Modules ventilés (surimposés) Modules très ventilés Ratio de performance PR 0,7* 0,75* 0,8* * estimations PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

Productible des GPVR Exemple de calcul et définition du productible E (kWh) = Pc (kW) x Ei (nombre d’h équivalent à 1000W/m²) x RP GPVR intégré en toiture chez un particulier: Pc = 2,5kWc, fixé par le budget du client Localisation : Martinique, toiture sud, inclinaison 18°, sans ombre Ei(au sol) ≈ 1850 kWh/m²/an ; Ei(modules) ≈ 1900 kWh/m²/an RP = 0,75 (entre 0,6 et 0,8), modules en surimposition toiture E(kWh) ≈ 2,5 x 1900 x 0,75 ≈ 3560 kWh/an injectés sur le réseau Le productible de ce GPVR est de 1425 kWh/kWc/an (1 kWc installé dans ces conditions produira environ 1425kWh électrique par an) PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

Performances énergétiques Production moyenne en kWh par kWc installé , orienté plein sud et incliné à 30 ° sur l’horizontale PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible Productible des GPVR Rappel des différentes unités utilisées en GPVR Du côté du rayonnement solaire: Définition Unités Ordres de grandeur Puissance solaire W/m² 0 à 1000 W/m² Energie solaire Ei incidente au sol kWh/m²/an Lille ≈ 1050 kWh/m²/an Lyon ≈ 1250 kWh/m²/an Nice ≈ 1700 kWh/m²/an Martinique ≈ 1850 kWh/m²/an Du côté du GPVR: Définition Unités Ordres de grandeur Puissance crête Wc 0 à plusieurs MWc Production électrique du GPVR kWh/an Dépend de la taille du GPVR Productible du GPVR kWh/kWc/an Lille ≈ 900 kWh/kWc/an Lyon ≈ 1000 kWh/kWc/an Nice ≈ 1350 kWh/kWc/an Martinique ≈ 1450 kWh/kWc/an (dans les conditions optimales) PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

Bilan énergétique d’une installation couplée au réseau depuis 1994 Installation photovoltaïque raccordée réseau de 2,2 kWc Vente du surplus Mornant (Rhône, métropole) Exemple injection du surplus depuis 1994 (2,2 kWc) en région lyonnaise PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

Bilan énergétique d’une installation couplée au réseau depuis 1994 Comparatif consommation/production sur une journée d'été (13 juillet 2003) (Injection du surplus) PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

Bilan énergétique d’une installation couplée au réseau depuis 1994 Comparatif consommation/production sur un mois (janvier 2004) (Injection du surplus) PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

Bilan énergétique d’une installation couplée au réseau depuis 1994 Comparatif consommation/production sur une année (2004) (Injection du surplus) PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible

Bilan énergétique d’une installation couplée au réseau depuis 1994 Bilan énergétique de l'installation PV de Gérard MOINE Puissance 2,2 kWc Inclinaison 20° Orientation Sud Ouest 500 1000 1500 2000 2500 3000 Moyenne /12ans Energie moyenne (kWh/an) 1995 1996 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Comparatif consommation/production/injection valorisée de 1995 à 2005 (Injection du surplus) Production Consommation Injection PV (compétence électrique) – Chap. 6 : Productible