Systèmes photovoltaïques hors réseau
Technologie et coûts du photovoltaïque hors réseau
Un système PV hors réseau (off-grid) est un système d’approvisionnement électrique décentralisé autonome qui alimente directement le consommateur, sans passer par un réseau électrique.
Les principaux domaines d’utilisation de l’énergie photovoltaïque hors réseau sont les suivants :
- L’électrification rurale ou de toute zone où le développement/raccordement au réseau coute plus cher que l’installation de systèmes PV individuels, par exemple :
- Accès à l’énergie des ménages isolés (usage domestique, chargeurs, compteurs, télé, radio, éclairage, etc.)
- Électrification pour usages sociocommunautaires : éclairage public, électrification des écoles, postes de santé, centres communautaires et éventuellement lieux de culte.
- Électrification pour les activités génératrices de revenus/usages productifs (petits travaux, moulage de grains, refroidissement, séchage de fruits, etc.)
- Alimentation industrielle de sites éloignés du réseau, comme les exploitations minières. Celles-ci sont très énergivores. L’utilisation des énergies renouvelables en complément du diesel représente une importante opportunité de réduction des coûts et des émissions de CO2.
- Le raccordement au réseau en ville, zone urbaine ou péri-urbaine pouvant nécessiter la pose de câbles enfouis sous terre, un système PV peut également s’avérer plus économique.
De plus, les systèmes off-grid peuvent :
- Remplacer des générateurs diesel/essence qui sont coûteux en manutention et en carburant, ou mener à ce que le temps de fonctionnement de ceux-ci soit sensiblement réduit.
- Alimenter les stations de base de télécommunications.
- Alimenter les pompes pour produire de l’eau potable, pour l’irrigation des cultures, l’abreuvement du bétail et d’autres utilisations productives de l’énergie (moulins à grain, réfrigération, séchage de fruits et légumes, presses à huile, petits commerces, etc.)
La répartition des coûts d’un système PV hors réseau est montrée dans le graphe ci-dessous:
Répartition typique des coûts d’un système photovoltaïque hors réseau sur la durée de vie du système. Les batteries sont le composant le plus onéreux du système car elles doivent être remplacées plusieurs fois au cours de la durée de vie du système.
Toute décision d’investissement dans un système PV doit être déterminée au cas par cas. L’investisseur devra calculer le coût actualisé de l’électricité (LCOE pour Levelized Cost of Electricity) produite par le générateur solaire (l’installation ou le système PV).
Le LCOE reflète le rapport entre l’investissement total sur toute la durée de vie du système, divisé par la quantité totale d’électricité produite par le système, également sur sa durée de vie. Le LCOE dépendra du coût initial du système, du futur coût pour le remplacement des batteries et convertisseurs, de l’exploitation et de l’entretien du système (O&M), ainsi que du niveau d’irradiation solaire à l’endroit de pose du système.
Il convient de comparer le LCOE d’un système photovoltaïque à celui d’un générateur diesel (pour lequel l’achat du carburant est un facteur de coût très important) afin de pouvoir déterminer lequel des deux est plus avantageux du point de vue économique.
Systèmes solaires domestiques
Dans beaucoup de pays du monde, de petits villages sont éloignés des réseaux électriques ou ne sont pas raccordés au réseau électrique public. Dans ce cas, les petits systèmes solaires domestiques hors réseau peuvent fournir de l’électricité. Ces très petits systèmes ne produisent qu’un courant continu, généralement 12 V DC. À travers l’ajout d’un onduleur, le système peut également fournir un courant alternatif. De plus, l’électricité produite pendant la journée peut être stockée dans des batteries afin de pouvoir alimenter l’éclairage et les appareils domestiques la nuit.
Les applications types pour ces systèmes sont :
- • Éclairage (LED)
- • Radio et télévision
- • Ventilateurs à basse consommation d’énergie
- • Chargement des téléphones portables
- • Ordinateurs portables
- • Réfrigérateurs
- Une installation solaire PV en toiture hors réseau fournit du courant continu pour l’éclairage et du courant alternatif pour les autres appareils domestiques. Pendant la journée, l’énergie produite par les modules photovoltaïques sert à charger les batteries et à alimenter les appareils en courant alternatif si besoin.
- La nuit, les batteries fournissent toute l’énergie nécessaire à l’éclairage et aux appareils à courant alternatif.
Il convient d’utiliser les appareils à courant continu (CC) uniquement dans la boucle CC. La gamme d’appareils à courant continu est très large, incluant notamment l’éclairage et la recharge d’appareils électroniques tels que les portables et ordinateurs (tout appareil utilisant une batterie). Ces appareils sont généralement plus efficaces que les appareils à courant alternatif.
Un four, une machine à laver ou une cafetière sont des exemples d’appareils alimentés par un courant alternatif. Ils sont également largement disponibles et généralement moins chers que les appareils à courant continu.
Les systèmes solaires off-grid (non raccordés au réseau) ne conviennent généralement pas pour alimenter les appareils suivants, ceux-ci ayant une consommation d’énergie trop importante : cuisinières, chauffe-eau, chauffages électriques, climatiseurs, lampes de sécurité halogènes de grande taille.