Produire son eau chaude grâce au soleil !
Thomas Lecaille
Gérant de SUNPV CONSULT formateur de formateurs QUALIPV photovoltaïque - instructeur Opqibi
Depuis l’essors du principe de l’autoconsommation photovoltaïque en 2017 grâce au nouvel arrêté fixant ses règles, nous voyons apparaître de nouvelles façon d’autoconsommer sa production électrique.
Nous le savons tous aujourd’hui, lorsque l’on produit de l’énergie électrique photovoltaïque, nous ne pouvons pas tout consommer à l’instant T. Si nous voulons rentabiliser toute notre production, nous pouvons établir un contrat de vente de surplus auprès d’un gestionnaire d’énergie. Bien souvent il faut s’engager pour 20 ans et il est difficile de s’en séparer sous peine de devoir rembourser tout ou partie des bénéfices perçues.
Il existe d’autres alternatives au contrat de vente de surplus.
La solution la plus classique consiste à stocker l’électricité dans des batteries électriques. Plusieurs solutions et technologies existes pour s’adapter à quasiment toutes les problématiques rencontrées.
Une alternative moins onéreuse et avec un impact écologique limité consiste à envoyer le surplus vers son ballon d’eau chaude.
Comment ça marche ?
Rien de plus simple ! il vous suffit de posséder un ballon électrique résistif à la maison, ou même dans vos locaux professionnels, par exemple pour les vestiaires, ou l’usage courant des sanitaires, cela marche aussi.
Pourquoi résistif ? parce que l’énergie que nous allons envoyer vers le ballon n’a pas un profil parfaitement sinusoïdal, il peut être haché, voir même tout simplement de type courant continu ! Mais ne nous attardons pas sur le courant, retenez bien qu’il vous faut un cumulus 100% résistif.
Et après ?
Il faut ensuite comprendre le besoin en eau chaude du foyer ou du site d’exploitation. Pour cela, plusieurs paramètres sont nécessaires :
- La capacité en eau du cumulus
- La puissance électrique de la résistance
- La température de consigne et d’eau froide
- Déterminer le cycle de fonctionnement
A partir de ces éléments, nous sommes en mesure de quantifier le besoin en eau chaude qui va naturellement se créer. Ce besoin est lié au puisage de l’eau, ainsi qu’au déperdition naturelle du cumulus dans son environnement (qualité de l’isolation et température ambiante).
Étude de cas
Pour comprendre l’impact économique, prenons un exemple concret;
Cette étude est une simulation réalisée au sud de Nantes.
Foyer composé de 2 personnes retraités disposant d’un ballon d’eau chaude de 300L.
L’installation photovoltaïque prévue est de 3,3kWc. L’installation sera orientée Sud-Ouest sur une structure de type Brise-soleil avec un angle calculé pour laisser passer la lumière du soleil dans la maison l’hiver, et bloquer ses rayons l’été. La ventilation et la plage de température sont donc optimisées et la production estimée est très intéressante ; l'estimation est de 4207 kWh (étude réalisée sur Archelios) pour une consommation de 16 000kWh annuel.
Remarque : les courbes de surproduction sont des représentations graphiques de l’année 1. Les chiffres clés sont des moyennes pondérées sur 20 ans. Ils sont donc très représentatifs de la réalité, mais si vous en tirez des ratios vous-même, vous tomberez forcément en erreur (liés à l’usure des capteurs solaires principalement).
Voici les chiffres clés ressortis de la première analyse (sans gestion d’eau chaude) :
Courbe de surplus avant pilotage de l’eau chaude
Ces chiffres sont tout à fait honorables pour une installation résidentielle. Mais peut-on faire mieux ?
Grâce au pilotage du surplus vers un cumulus, oui !
Compte tenu de la courbe de surproduction, nous pouvons calculer la quantité d’énergie qui peut être déroutée, et à quel moment.
Le pilotage de l’eau chaude peut s’effectuer de deux manières. Nous appellerons la première de type « Standard ».
Nous définissons cette version comme un simple appareil cherchant à envoyer la moindre énergie en surplus vers le cumulus. Seul le thermostat du ballon d’eau chaude jouera le rôle « d’interrupteur » si l’eau est assez chaude. Et une fois le créneau des heures creuses arrivées, le ballon est libre de s’enclencher à nouveau si besoin.
Cette version permet de réduire drastiquement la courbe de surplus :
Courbe de surplus avec un délesteur de type « standard »
Grâce à cela, 39 % de la surproduction initiale est dérouté vers le cumulus.
Mais peut-on encore faire mieux ?
Bien sûr ! Nous allons cette fois simuler l’utilisation d’un délestage dit, « intelligent ». Il peut s’agir d’un système avec sonde de température en sortie de ballon (rappelez-vous, en connaissant les températures d’entrée et sortie, on peut en déterminer la quantité d’eau chaude mixée disponible à 38°), ou alors d’un système communicant avec un serveur météo et évaluer la production solaire (bien souvent des systèmes communicants avec des onduleurs photovoltaïque). Le système de gestion d’énergie vers le cumulus va donc déterminer si l’eau contenu dans le ballon est suffisante pour une durée voulue (ici 1,5 jour de réserve) et ensuite, il déterminera s’il est nécessaire d’enclencher le ballon sur les heures creuses. Nous programmons en revanche toujours un cycle par semaine à sa température de consigne pour le cycle de légionellose.
Voici la courbe de surproduction finale :
Courbe de surplus avec un délesteur de type « intelligent »
Grâce à cette solution, 60 % de la surproduction initiale est dérouté vers le cumulus.
Les chiffres clés après traitement sont donc les suivants :
L’énergie restante quant à elle peut faire office d’une meilleure gestion des appareils électroménager, ou on peux tout simplement supprimer quelques modules PV du projet pour s’approcher d’un surplus à 0%.
Le pilotage de votre énergie est donc une solution très intéressante lorsque l’on sait qu’un ballon d’eau chaude de 300L a besoin d’environ 16kWh électrique pur un cycle de chauffe totale (selon profil résident).
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