Etude d’une centrale électrique pour de l’autoconsommation

Principe d'étude photovoltaïque

Table des matières

Les objectifs de la mission du bureau d'étude photovoltaïque

Le projet consiste à intégrer un système solaire photovoltaïque en autoconsommation totale sur la toiture des bâtiments qui vont être construits et existants. L’enjeu est de diversifier et de sécuriser l’approvisionnement énergétique de l’entreprise en intégrant un générateur photovoltaïque, tout en réalisant des économies significatives sur la facture d’électricité et en réduisant l’empreinte carbone globale de l’activité

Étude réelle (en version très sommaire présentée ici)  qui a donnée lieu à la réalisation du projet

L'étude du site

Suite à une visite technique effectuée par notre chef de projet, il est nécessaire de vérifier certains points essentiels tel que la résistance de la structure du bâtiment. Le but étant de savoir si elle peut supporter l’installation des panneaux photovoltaïque sur la couverture.

Après validation par le bureau d’études du constructeur du bâtiment, nous pouvons confirmer la faisabilité technique de l’intégration toiture. Les panneaux photovoltaïques seront donc installés en surimposition via un système d’intégration sur couverture bac acier trapézoïdale.

La visite sur site permet aussi de vérifier les potentiels obstacles présents sur la couverture ou encore en périphérie de celle-ci. En effet, ils seront modélisés sur notre logiciel afin d’estimer avec précision leur impact sur le productible photovoltaïque annuel.

Un autre point important lors d’un projet en autoconsommation est de faire un audit de l’installation électrique existante. Pour cela, le chef de projet doit récupérer les schémas électriques à jour du site et vérifier la possibilité de raccorder le générateur photovoltaïque sur le tableau électrique principal ou bien sur un tableau divisionnaire.

Le calepinage des modules photovoltaïques

L’objectif de cette partie d’étude est de définir la quantité de panneaux photovoltaïques qui peuvent être implémentés sur la toiture du bâtiment.

Dans le cadre de ce projet, nous valorisons les deux pans du bâtiment, car celui-ci est orienté Est/Ouest. Cependant, comme expliqué précédemment nous tenons compte des obstacles, mais aussi des règlementations relatives au bâtiment qui est classé ICPE. Un cheminement de 1 mètre en périphérie du champ photovoltaïque est demandé par le SDIS.

L'audit énergétique

En plus de l’installation électrique du site, il est nécessaire de comprendre comment l’énergie électrique est consommée sur le site pour dimensionner au plus juste la puissance du générateur solaire. De ce fait, il est essentiel de connaître le profil de charge électrique du site et d’analyser votre consommation réelle d’électricité sur les années passées et à venir. Définir vos pics de consommation, votre talon et votre consommation moyenne.

Bureau étude photovoltaïque bâtiment professionnels

Relevé des consommations mensuelle

Relevé de consommation mensuel

Besoin énergétique annuel : 8 977MWh

étude de consommation électrique
  • 5 082 modules photovoltaïques
  • 1 880 kWc puissance photovoltaïque
  • 1 946 MWh d’énergie annuelle (AC)
  • 1 035 kWh/kWc de productible solaire

Calculs de la production d'énergie photovoltaïque

L'ensoleillement réel en fonction de la position géographique

L’ensoleillement est un point crucial sur la production de l’Énergie photovoltaïque. Les simulations de production sont donc estimées avec l’historique de l’ensoleillement réel du site de production grâce aux données météos du site le plus proche.

simulation photovoltaïque ensoleillement

Source: Atlas Européen du rayonnement solaire

photovoltaïque calcules ensoleillement

Le choix des composants du générateur photovoltaïque

Le choix des composants du générateur est non négligeable quant à la robustesse et la performance de votre installation.
Chaque panneau photovoltaïque a des caractéristiques techniques et des performances propres, lors de nos simulations, nous utilisons les caractéristiques techniques des modules de haute performance.
Pour rappel la technologie des cellules photovoltaïques évolue très rapidement et la performance de celle-ci est en constante augmentation. Le projet ci-dessous tient compte des modules sur le marché courant 2020.

Caractéristiques du panneau photovoltaïque

  • Puissance 370 Wc.
  • Rendement des cellules 20,5%
  • Dimensions 1763 × 1040 × 35 mm
  • Garantie 25 ans productibles à 83%
  • Garantie Produit 12 ans
  • Top 10 classements Bloomberg des fabricants de modules PV

Les onduleurs photovoltaïques

Ils sont le cœur de votre générateur. Au-delà de convertir le courant continu en courant alternatif, ils vont aussi intégrer des calculateurs appelés MPPT (Maximum PowerPoint Tracker) qui vont analyser en temps réel le potentiel énergétique maximal de votre centrale. Ils intègrent aussi un système de monitoring pour suivre à distance et en temps réels les performances de votre générateur. Il est important de choisir un onduleur adapté à votre besoin et à votre application. Dans le cas de ce projet ce sont des onduleurs d’une puissance unitaire de 110 kVA qui seront retenus.

La simulation 3D et la simulation de l'impact des ombres portées

La géopositionnement du générateur dans l’espace ainsi que le calepinage via un logiciel de dessin assisté 3D nous permet de tenir compte lors de nos calculs des ombres portées, de l’inclinaison du soleil en fonction des saisons et de l’heure de la journée. L’objectif ici est d’établir une production au plus proche de la réalité et de prendre les mesures nécessaires en cas d’un impact jugé trop important des masques proches.

photovoltaïque et la course du soleil

Nous pouvons ainsi définir votre productible photovoltaïque

Les différentes simulations et données techniques permettent d’établir votre productible photovoltaïque avec un taux de probabilité de 90%. Cela prenant en compte la géographie, la topographie, le matériel ses performances, la conception du générateur, la météo des années passées ainsi que l’environnement, l’inclinaison et l’orientation du générateur solaire.

Profil de charge

Production mensuelle AC (MWh / mois)

Définir le coût réel du kilowattheure d'électricité

Les calculs sont basés sur votre consommation réelle ainsi que vos relevés de facturation d’électricité. Il est important de noter que le coût du Kilowattheure croit de manière constante (+3% par an en moyenne). De ce fait, nos équipes prennent en compte cette hausse lors de leur simulation.

Été Part % Tarif €HT/KWh
Total part fixe 6% 0.0038 €
Total part variable 94% 0.0652 €
Totaux Fixe+ Variable 100% 0.0690 €
Hiver Part % Tarif €HT/KWh
Total part fixe 4% 0.0047 €
Total part variable 96 % 0.1131 €
Totaux Fixe+ Variable 100% 0.1119 €

Prise en compte des heures creuses Coût moyen = 0.095€ht KWh sur l’année encourue

La mise en relation de votre production photovoltaïque vis-à-vis de votre besoin électrique

Version EST OUEST MWh

Production 272861 MWh - Besoins 995958 MWh - Profil de consommation (MWh)

Version EST OUEST kW

Analyse sur les données d'une journée 

Cette mise en relation de la production solaire et de la consommation d’électricité nous permet d’ajuster au mieux la quantité d’énergie à produire et donc la puissance photovoltaïque à installer.

Dans le cadre d’une autoconsommation sans injection de surplus, l’objectif est de ne pas produire plus que la consommation nécessaire afin de valoriser chaque kilowattheure photovoltaïque.

C’est pourquoi ce type de simulation journalière est réalisé sur l’année entière pour se rapprocher au maximum de la réalité. Cependant, il ne faut pas oublier que votre consommation énergétique dépend en partie de votre activité. Ainsi, si votre activité croît, vous devrez prévoir une extension du générateur photovoltaïque pour conserver le même taux d’autosuffisance énergétique.

Rentabilité financière de la centrale électrique solaire

La rentabilité de votre installation repose non seulement sur le prix de prélèvement de votre électricité (nous avons considéré le tarif extrait des factures d’électricité transmises en considérant les heures d’été et d’hiver et les heures pleines et creuses) mais également sur la façon dont vous consommez votre énergie électrique. Les calculs effectués dans le cadre de la préfaisabilité permettent d’établir les résultats suivants :

Temps de retour sur investissement global de 6 ans

% des fonds engagés

Ce qui est pris en compte pour le retour sur investissement:

  • Contrat de maintenance photovoltaïque préventive annuel
  • Le renouvèlement des onduleurs entre 8 et 12 ans
  • L’augmentation du prix de l’électricité (+3%/an)
  • Taux d’intérêt du prêt : 0.5%
  • Taux d’inflation : 2%
  • Taux d’actualisation : 3%
  • Assurances
  • Taxes réseaux : 0% (autoconsommation)

Taux de rentabilité interne

0 %

Part du photovoltaïque dans votre future consommation électrique

0 %

Coût moyen d'achat de l'électricité chez votre fournisseur

0 €HT
KWh

Coût de revient de votre production d'électricité

0 €HT
KWh

Bilan carbone positif avec

0

Tonnes de CO2 par an évités

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