Autoconsommation et autosuffisance

Deux ratios décrivent le partage de l’énergie entre une maison équipée de panneaux photovoltaïques et le réseau. Ils utilisent les mêmes flux, mais les rapportent à des totaux différents et évoluent souvent en sens inverse. Les deux suivent les définitions de l’étude sur les politiques d’autoconsommation publiée par le programme des systèmes photovoltaïques de l’Agence internationale de l’énergie (IEA PVPS).

Définitions

L’autoconsommation est la part de la production photovoltaïque utilisée dans la maison au lieu d’être exportée.

Self-consumption = PV used in the home / PV produced

En pratique, elle répond à la question : « Quelle part de mon électricité solaire est-ce que j’utilise moi-même ? » Un résultat élevé signifie qu’une petite part quitte la maison. Il n’indique pas dans quelle mesure le soleil couvre votre facture.

L’autosuffisance, aussi appelée autarcie, est la part de votre consommation d’électricité couverte par votre propre PV plutôt que par le réseau.

Self-sufficiency = PV used in the home / total electricity used in the home
                 = 1 - (electricity bought from the grid for your own use / total electricity used)

En pratique, elle répond à la question : « Quelle part de mon électricité vient du soleil ? » Un résultat élevé signifie que vous achetez peu d’électricité au réseau. Le dénominateur est la consommation de la maison, et non la production des panneaux.

Petit exemple avec des chiffres ronds, et non un résultat : le PV produit 6 000 kWh et en injecte 2 000, donc 4 000 kWh sont utilisés dans la maison. La maison consomme 10 000 kWh et en importe 6 000. L’autoconsommation vaut 4 000 / 6 000, soit environ 67 %. L’autosuffisance vaut 4 000 / 10 000, soit 40 %.

Les deux s’écartent à mesure que l’installation grandit. Une petite installation sur une maison qui consomme beaucoup a une autoconsommation élevée et une autosuffisance faible : presque tout ce qu’elle produit est utilisé, mais elle ne couvre qu’une partie de la demande. Une grande installation fait l’inverse.

EnergyFlow indique l’autoconsommation, à la fois en pourcentage et en kWh de PV utilisés sur place, selon la formule ci-dessous. Il n’indique pas l’autosuffisance sous forme de chiffre. Sans batterie ni voiture, vous pouvez la calculer à partir des résultats : PV autoconsommé divisé par (PV autoconsommé plus total des importations depuis le réseau). Avec une batterie ou une voiture, les résultats répartissent les importations depuis le réseau par destination (maison, batterie, voiture), ce qui vous permet d’exclure l’énergie achetée uniquement pour être revendue, et le résultat est une estimation.

Formule utilisée par EnergyFlow

À chaque heure, le modèle compare la production photovoltaïque aux besoins propres de la maison : chauffage, refroidissement, eau chaude, ventilation et électricité domestique. La charge de la batterie ou de la voiture ne fait pas partie de ces besoins. Le calcul suit ces étapes :

PV surplus (hour) = max(0, PV - house demand)
Export from PV (hour) = min(grid export, PV surplus)
Self-consumption = (annual PV - sum of export from PV) / annual PV

Le résultat reste compris entre 0 et 100 %.

Cette définition a deux conséquences.

D’abord, l’électricité photovoltaïque stockée dans la batterie ou la voiture compte comme utilisée sur place. Le modèle ne la compte pas comme exportée, même si la batterie la revend plus tard.

Ensuite, seule l’exportation photovoltaïque réduit le ratio. Si l’exportation vers le réseau dépasse le surplus photovoltaïque pendant une heure, le surplus supplémentaire est attribué à la décharge de la batterie, puis à celle de la voiture. Une batterie chargée depuis le réseau puis utilisée pour exporter lorsque le prix est élevé ne réduit pas l’autoconsommation photovoltaïque. Le ratio reste ainsi cohérent lorsqu’un contrôleur achète et revend de l’électricité du réseau.

Pourquoi l’optimisation des coûts peut réduire l’autoconsommation

Le mode à règles fixes, qui applique des priorités sans tenir compte des prix, envoie toujours le surplus photovoltaïque vers la batterie en premier. Il obtient donc par construction une autoconsommation élevée. L’optimiseur sensible aux prix, qui fonctionne avec un tarif dynamique (prix horaires) et une batterie, ne cherche pas à maximiser un ratio. Il minimise les coûts.

Il peut exporter le photovoltaïque pendant une heure où le prix de vente est élevé, plutôt que de le stocker pour plus tard. Il peut aussi remplir la batterie avec de l’électricité du réseau pendant la nuit, lorsque le prix est bas. Il reste alors moins de place pour la production photovoltaïque de midi, qui est exportée. Ces deux choix réduisent l’autoconsommation tout en pouvant faire baisser la facture. Un pourcentage plus faible avec l’optimiseur n’indique pas un problème.

Ce qui la fait varier

Il n’existe pas de valeur générale, car le résultat dépend de votre maison. Voici les principaux effets :

• Taille du PV par rapport à la demande. Une installation plus grande augmente les kWh utilisés sur place mais réduit le pourcentage d’autoconsommation, car une plus grande part de la production arrive quand la maison n’en a pas besoin. L’autosuffisance augmente généralement avec la taille du PV.
• Orientation du toit. Une répartition est-ouest décale la production vers le matin et le soir, quand de nombreux foyers consomment davantage.
• Capacité et puissance de la batterie. Toutes deux permettent d’utiliser plus tard davantage de PV de midi, avec un bénéfice moindre une fois que la batterie peut absorber une journée type.
• Moment de fonctionnement des charges. Les charges qui coïncident avec l’ensoleillement, comme la recharge d’un véhicule électrique à domicile en journée, augmentent l’autoconsommation. Le chauffage et l’eau chaude ne se décalent pas pour suivre le PV ou les prix.
• Saison. Le surplus est important en été et faible en hiver, de sorte que les chiffres annuels masquent une forte variation saisonnière.
• Tarif et mode de pilotage (règles ou optimiseur), comme décrit ci-dessus.

Pour mesurer un effet, ne changez qu’un paramètre et comparez deux simulations.

Limites du modèle

• Le modèle additionne la production photovoltaïque et la demande sur des heures entières. Un calcul sur des périodes plus courtes montrerait une autoconsommation plus faible ; les valeurs horaires peuvent donc dépasser celles d’un compteur qui mesure à la minute.
• La consommation électrique du foyer suit un profil horaire modélisé, mis à l’échelle selon la valeur annuelle que vous saisissez. Il ne s’agit pas des données de votre compteur.
• L’énergie perdue dans la batterie compte quand même comme utilisée. La production photovoltaïque stockée, dont une partie se perd lors du passage par la batterie (son rendement aller-retour), n’est pas exportée et reste donc dans l’autoconsommation.