Les professionnels et les amateurs avertis ont pris l’habitude de qualifier la performance d’une installation solaire photovoltaïque avec sa production normalisée par kWc installé (kilowatt-crête), le taux d’autoconsommation et le taux d’autonomie. Ces indicateurs répondent aux questions suivantes:

  • Production normalisée: est-ce que l’installation est performante?
  • Taux d’autonomie: est-ce que la consommation est bien couverte par du solaire?
  • Taux d’autoconsommation: est-ce que le solaire est bien utilisé dans la maison?

La production annuelle normalisée de l’installation solaire peut être comparée à la moyenne de ce que donne une installation qui se trouve dans une situation similaire. Si elle est trop éloignée de la moyenne, des défauts de fonctionnement peuvent ainsi être repéré. Cette production est typiquement de 1100kWh/kWc à Sion en Suisse.

Le taux d’autoconsommation quant à lui est le ratio de ce qui est produit par le solaire et de ce qui est consommé directement. Cet indicateur donne une idée d’où va le solaire : est-elle utilisée dans la consommation ou est-ce qu’elle repart dans le réseau électrique ?

L’énergie auto-consommée en obtenue en soustrayant la quantité revendue au réseau au total de la production PV. Cette différence est ce qui reste dans la maison.

Existant depuis longtemps mais moins usité, le taux d’autonomie indique à quelle point une maison s’alimente par le solaire. La soustraction du dénominateur ci-dessous indique tout ce qui n’a pas à être acheté au réseau (donc est auto-produit sur place):

Le taux d’autonomie est aussi appelé taux d’autarcie, cela vient du Autarkiegrad utilisé en allemand.

Le taux d’autonomie/autarcie indique vraiment si un consomm’acteur (prosumer) utilise sa propre énergie ou non, s’il couvre réellement ses besoins ou non. Il peut y avoir beaucoup d’énergie produite mais qui est revendue au réseau et il faut en racheter plus tard. Dans ce cas la maison n’est pas indépendante du réseau ; bien au contraire elle en est très dépendante.

Exemples de sensibilité de ces indicateurs :

  • Avec très peu de puissance photovoltaïque installée: il est possible d’approcher 100% d’autoconsommation car tout est utilisé mais l’autonomie est faible. Prenons le cas extrême où un seul module PV est installé : dans ce cas tout est consommé en direct et le taux d’autoconsommation est très bon, mais on ne peut pas prétendre être autonome et produire sa propre énergie puisque la majorité vient du réseau.
  • Avec énormément de photovoltaïque: ne peut pas tout utiliser directement donc le taux d’autoconsommation est faible, mais l’autonomie plafonne aussi car les consommateurs sont en général en majorité durant la nuit.

Ci dessous, les indicateurs sont calculés en variant la quantité de PV et utilisant une courbe de consommation d’une maison avec du chauffage électrique (13’000kWh/année):

Pour avoir un bon taux d’autoconsommation, certaines installations ont été dimensionnées avec une taille plutôt petite par rapport aux surfaces disponibles. Cela a comme conséquence de mal utiliser les surfaces à disposition. Avec cette manière de faire, le taux d’autoconsommation est certes bon, mais le taux d’autonomie est faible. De plus avec le prix dégressif en fonction de la surface installée, ce n’est pas toujours un bon calcul (voir page sur les calculs de prix)

Pour arriver à nos objectifs de transition énergétique, il faut que notre énergie soit produite de manière locale et renouvelable au maximum. Plus que de bien utiliser le solaire en directe, c’est la majorité de notre consommation qui doit venir du solaire et donc il faut observer le taux d’autonomie plus que le taux d’autoconsommation. Aujourd’hui, nous devons multiplier les sources de production locales et renouvelables. On a donc plutôt intérêt à exploiter tout le potentiel solaire d’une toiture, même si l’on sait que l’on produira trop à certains moments. Cela est d’autant plus vrai si on anticipe l’arrivée de la voiture électrique et sa recharge à domicile. La production photovoltaïque est très variable durant l’année, la période critique étant l’hiver. Mieux vaut donc avoir des excédents en été et couvrir au maximum les besoins le reste de l’année.  

Avoir un bon taux d’autonomie demande en général d’utiliser toute la surface de toit à disposition pour le solaire. Cela se justifie par la baisse du prix du solaire et le fait que le surcoût de la surface supplémentaire qui est moindre (installation de chantier faite, échafaudage installé, coût administratif unique,…).

Optimiser les indicateurs

Pour augmenter le taux d’autonomie, il faut aussi agir sur nos habitudes afin de décaler les pics de consommation à des moments où les besoins peuvent directement être couverts par la production solaire, c’est-à-dire au cours de la journée. Les réglages appropriés des systèmes de chauffage pour fonctionner plus la journée font aussi une partie du travail. Ce sont même les premiers step à faire puisque cela n’a pas de coût contrairement à acheter une batterie.

Ajout d’une batterie

Avec une batterie, l’excédent solaire recharge celle-ci pendant la journée et l’énergie est déchargée pendant la nuit pour couvrir les consommations. Cela optimise l’autoconsommation puisque l’excédent ne repart pas dans le réseau et améliore aussi l’autonomie, puisque indirectement on utilise sa propre énergie durant la nuit. Les deux taux d’autoconsommation et d’autonomie sont améliorés.

Voici de combien sont augmentés les indicateurs avec l’ajout d’une batterie sur une maison (donnée maison 1 des exemples). Une énorme batterie n’est pas utile et les taux plafonnent (pas d’énergie à stocker en hiver et pas de consommation pour vider la batterie en été).

Et pour la maison 2 (années 2000, PAC, voiture électrique home, 14kWp, 11’500kWh consommation):

Flux dans une maison réelle et indicateurs

Voici ce que représentent ces fractions que sont ces indicateurs sur un digramme de Sankey de tous les flux d’une maison avec un système solaire de 9.2kWp et 10kWh de batterie gérés par un onduleur next3 de Studer-Innotec. Deux sorties sont monitorées, une pour les charges de la maison et une pour la PAC.

L’autarcie complète?

Il y a un mélange des genres dans les termes utilisés ici. Stricto sensu, l’autarcie suppose qu’un site soit totalement indépendant et auto-suffisant. Quand on parle de photovoltaïque, on fait surtout référence à un indicateur, le taux d’autarcie, mais on est toujours connecté au réseau. La vraie autarcie serait le cas d’un site offgrid.

Se déconnecter du réseau serait même dommage car les excédents de production les jours de beau seraient perdus juste pour le concept d’être débranché du réseau alors que le bâtiment pourrait être dit « à énergie positive » (produire plus qu’il ne consomme).

Les batteries ne permettent pas aux bâtiments d’être totalement indépendants du réseau électrique, donc véritablement autarciques. Pour vous donner un exemple, une des maisons que j’ai monitoré produit deux fois plus que ce qu’elle consomme sur une année ; pour autant, son taux d’autonomie/autarcie annuel est de 60%. En allant dans les détails, le taux d’autarcie des mois de mai à septembre est de 100% grâce aux batteries. Mais celles-ci ne répondent pas au besoin de combler le déficit hivernal lié au manque d’ensoleillement alors que la consommation est plus importante (chauffage PAC). Il y a aussi des périodes avec de la neige sur le toit.  Il faut bien comprendre que les batteries disponibles sur le marché permettent un stockage à court terme. Techniquement, on peut parfaitement envisager de développer une batterie de forte capacité pour un stockage saisonnier ; cela n’aurait toutefois aucun sens économiquement ! Elle ne serait utilisée qu’une fois par année : chargée en été et déchargée en hiver. Est-ce que quelqu’un aimerait payer 500CHF par kWh stocké ?

Même avec de grandes batteries le taux d’autonomie plafonne vers 70-80%.