Énergie solaire photovoltaïque
Semaine 1 : Prédimensionnement des installations photovoltaïques
Guidance

Avant de ce lancer dans un projet pratique, quel qu'il soit, il est important de fixer les ordres de grandeur auxquels on sera confronté. Ceci est obtenu par un calcul approché (prédimensionnement) visant à estimer la faisabilité d'un projet avant d'en entreprendre l'étude complète.

Nous nous contenterons donc cette semaine d'un calcul approché, mais complété par la liste des hypothèses et des approximations de calcul qui pourraient être améliorées par la suite.

Une caractéristique des installations photovoltaïques est leur modularité : une grande installation est en fait constituée d'éléments plus petits identiques. Il en résulte que les frais de réalisation de l'installation sont approximativement proportionnels à sa taille. Cette caractéristique facilite le prédimensionnement.

Le prédimensionnement est différent selon que le but de l'installation est de fournir de l'énergie au réseau électrique public ou d'alimenter en énergie électrique une installation isolée (qui peut aller d'un parkomètre à un village isolé).

Installation destinée à fournir de l'énergie au réseau électrique public

Notons d'abord que, quand une installation peut échanger de l'énergie avec le réseau public, même si on la présente comme destinée à alimenter en électricité une habitation ou une application locale, on peut souvent considérer pour le dimensionnement de l'installation que son but est en fait de fournir de l'énergie au réseau électrique public.

C'est notamment le cas si le prix de l'énergie fournie au réseau est égal au prix de l'énergie consommée à partir de ce réseau (le fameux compteur qui tourne à l'envers). La référence à la consommation locale n'est alors que psychologique, car la production d'énergie électrique photovoltaïque et la consommation électrique locale sont des problèmes à étudier séparément !

Dans le cas d'une installation destinée à fournir de l'énergie au réseau électrique public, si le prix obtenu est proportionnel à la quantité d'énergie fournie, le prédimensionnement conduit à une solution triviale : ou bien le dispositif est rentable, et l'optimum est d'occuper toute la surface disponible, ou bien le dispositif n'est pas rentable, et l'optimum est ... d'abandonner le projet.

Cependant, le calcul économique se complique souvent par le fait que les aides reçues ne sont pas proportionnelles à la puissance de l'installation, ce qui peut conduire à limiter la puissance de celle-ci ... et donc à ne pas occuper toute la surface disponible. Le calcul est alors plus compliqué et doit tenir compte des détails de la réglementation. Celle-ci peut conduire à des choix techniquement irrationnels. Par exemple, si les aides sont liées à la puissance installée plutôt qu'à la puissance réellement produite, utiliser des dispositifs ayant un bon facteur d'utilisation ou un bon rendement devient moins important ! Quoi qu'il en soit, le prédimensionnement devient difficile dans ce cas et une étude plus complète s'impose.

Puisque, dans le cas des installations destinées à fournir de l'énergie au réseau électrique public, le prédimensionnement est soit trivial, soit peu pertinent, nous mettrons l'accent dans la guidance de cette semaine sur les installations autonomes.

Installations autonomes

Pour prédimensionnner correctement une installation solaire autonome, comme d'ailleurs toute installation destinée à alimenter en énergie une entité donné, on a trois démarches à effectuer

• la première chose à faire consiste à estimer la quantité d'énergie à fournir. Ce point fera l'objet de la première partie de cette guidance.
• Il faut ensuite estimer les possibilités réelles des modules solaires utilisés. Ce point fera l'objet de la seconde partie de la guidance, et débouchera sur un calcul approché.
• La comparaison des deux estimations, de l'énergie consommée d'une part et de l'énergie fournie par un module d'autre part, permet d'estimer le nombre de modules nécessaire.

Remarque relative au choix des composants de l'installation

L'énergie reçue du soleil est jusqu'à nouvel ordre gratuite. Il en résulte que, si la surface disponible n'est pas complètement utilisée, le rendement des modules photovoltaïques n'a pas d'importance ... seul compte le rapport entre leur prix (installation comprise) et la quantité d'énergie qu'ils peuvent fournir. On notera simplement que cette dernière ne dépend pas uniquement de la puissance nominale du module, mais aussi de son facteur d'utilisation en conditions réelles, ce dernier étant plus faible pour certains modules, comme nous le verrons plus loin.

Par contre, si toute la surface disponible est occupée, l'intérêt d'utiliser du matériel ayant un bon rendement est accru.

Si l'on hésite entre différentes possibilités, il faut mener l'étude pour chacune séparément jusqu'à ce que l'une apparaisse comme plus avantageuse, ce qui n'est pas toujours le cas à l'issue du prédimensionnement. Une étude plus fine est alors nécessaire pour faire un choix rationnel.

Dernière mise à jour le 05-03-2008