Comme toutes les technologies, l'énergie solaire fait l'objet d'améliorations et d'innovations constantes. Autrefois prometteuse pour la production d'énergie propre, elle est aujourd'hui très rentable et relativement facile à déployer.
Dans la course au développement de solutions énergétiques plus durables et plus résilientes, un nouveau challenger est apparu : la colocalisation.
La combinaison de systèmes solaires photovoltaïques et de systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) peut donner lieu à iune efficacité énergétique accrue, une réduction du gaspillage et un potentiel de revenus plus important.
Notre directrice de la construction, Simona Scanu, s'est entretenue avec l'Institution of Power Engineers afin d'expliquer comment nous aidons nos clients à maximiser les revenus de leurs actifs renouvelables. Voici un bref aperçu des points clés, mais vous trouverez ci-dessous un lien vers l'article complet.
Pourquoi solaire?
Contrairement à d'autres sources d'énergie renouvelables, comme l'éolien ou l'hydraulique, qui peuvent produire de l'électricité par intermittence, jour et nuit, le solaire photovoltaïque suit un schéma de production prévisible, ne produisant de l'électricité que pendant la journée. Cependant, la demande énergétique atteint souvent un pic tôt le matin et le soir, lorsque la production solaire est minimale. Ce décalage entre la production d'énergie solaire et les pics de consommation offre aux systèmes BESS une opportunité de combler ce manque.
En stockant l’excédent d’énergie produite pendant la journée (souvent appelé « énergie coupée ») et en le déchargeant pendant les périodes de forte demande, les installations solaires photovoltaïques et BESS colocalisées contribuent à optimiser l’utilisation des ressources, à minimiser les réductions et à maximiser les rendements économiques.
Au-delà de l'amélioration de l'efficacité de l'énergie solaire, l'intégration des BESS réduit également les coûts de développement et de construction des projets par rapport à des installations solaires photovoltaïques et de batteries séparées. Le partage des infrastructures, des connexions au réseau et des systèmes d'exploitation permet de réaliser d'importantes économies, faisant de la colocation une option de plus en plus attractive pour les développeurs, les investisseurs et les services publics.
Flux de revenus contractuels
Les flux de revenus contractuels reposent sur des accords entre le développeur de projet et un acheteur – généralement un service public, une entreprise ou une entité gouvernementale – qui s'engage à acheter l'électricité produite dans le cadre d'un contrat d'achat d'électricité (CAE). Les CAE assurent une stabilité financière à long terme en garantissant des paiements fixes ou prévisibles sur une durée déterminée, généralement de 10 à 15 ans. Ces contrats aident les développeurs de projets à obtenir des financements, car ils offrent des flux de revenus garantis qui réduisent le risque d'investissement.
Dans le cas de projets solaires photovoltaïques et BESS, les contrats d'achat d'électricité (CAE) peuvent inclure des dispositions relatives à la capacité garantie, à la livraison décalée dans le temps et à des services auxiliaires qui renforcent la proposition de valeur du composant de stockage d'énergie. En garantissant un approvisionnement électrique constant, même en période de faible production solaire, les BESS permettent aux développeurs de proposer des CAE plus compétitifs et plus fiables.
Revenus du marché marchand
Contrairement aux revenus contractuels, les revenus du marché marchand sont soumis à la nature dynamique des prix du marché de l'électricité. Dans ce modèle, les producteurs d'électricité vendent leur électricité directement sur les marchés de gros, profitant ainsi des fluctuations de prix. Si cette approche comporte des risques accrus en raison de la volatilité du marché, elle offre également des opportunités de profits plus élevés, notamment sur les marchés de l'énergie où les prix sont très variables.
En exploitant l'analyse prédictive, l'apprentissage automatique et les données de marché en temps réel, les opérateurs de systèmes solaires photovoltaïques et de systèmes BESS peuvent optimiser les programmes de charge et de décharge afin de maximiser leurs revenus. Leur capacité à réagir avec souplesse aux signaux de prix permet à ces systèmes de saisir des opportunités d'arbitrage tarifaire, de participer aux marchés des services auxiliaires et de fournir des fonctions d'équilibrage du réseau qui permettent d'obtenir une rémunération majorée.
Méthodes d'optimisation
Maximiser l'efficacité d'une ressource renouvelable nécessite une connaissance de la technologie et du réseau. Chaque projet présente ses propres atouts et défis, mais quelques techniques peuvent être appliquées à la plupart des projets colocalisés.
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Capture de l'énergie coupée
L'écrêtage solaire se produit lorsque les systèmes photovoltaïques produisent plus d'énergie que l'onduleur ne peut en traiter, ce qui entraîne un gaspillage d'énergie. En stockant l'énergie écrêtée dans un système BESS, les exploitants peuvent :
- Augmenter le rendement énergétique:La capture et l’utilisation ultérieure de l’énergie coupée améliorent l’efficacité globale du système.
- Améliorer l'économie du projet:Les ventes d’énergie supplémentaires contribuent à des revenus plus élevés et à un retour sur investissement plus rapide.
- Optimiser l'utilisation des infrastructures:En réduisant le besoin d’onduleurs surdimensionnés, le stockage permet une conception de système plus rentable.
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Décalage temporel et écrêtement des pointes
Le décalage horaire consiste à stocker l'excédent d'énergie solaire pendant les périodes de faible demande (par exemple, en milieu de journée) et à le restituer pendant les heures de pointe, lorsque les prix de l'électricité sont les plus élevés. En alignant la production d'énergie sur les habitudes de consommation, le décalage horaire permet aux opérateurs de maximiser leurs revenus tout en réduisant leur dépendance au réseau électrique coûteux.
De nombreux tarifs de services publics incluent des frais de demande basés sur la consommation d'électricité la plus élevée pendant des intervalles spécifiques. En déchargeant l'énergie stockée pendant les périodes de pointe, ou en lissant les pointes, les systèmes solaires photovoltaïques + BESS aident les gros consommateurs à éviter ces frais de demande élevés, ce qui se traduit par des économies substantielles. -
Arbitrage
L'arbitrage énergétique est une stratégie financière qui exploite les variations temporelles des prix de l'électricité. En chargeant la batterie lorsque les prix sont bas et en la déchargeant lorsque les prix sont élevés, les projets solaires photovoltaïques et BESS peuvent générer des revenus supplémentaires sans augmenter la production d'énergie. Les principaux facteurs à prendre en compte pour un arbitrage réussi sont les suivants :
- Durée de vie et efficacité du cycle de la batterie:Les cycles répétés dégradent la capacité de la batterie au fil du temps, les opérateurs doivent donc soigneusement équilibrer les bénéfices d'arbitrage par rapport aux performances des actifs à long terme.
- Prévision des prix du marché:Les analyses avancées et les modèles d’apprentissage automatique sont essentiels pour prédire avec précision les tendances du marché et optimiser les calendriers d’expédition.
- Efficacité aller-retour:Les systèmes à plus haut rendement conservent davantage d’énergie stockée, maximisant ainsi la rentabilité dans les applications d’arbitrage.
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Renforcement des capacités
Le renforcement de capacité répond à l'intermittence de l'énergie solaire en garantissant un approvisionnement énergétique stable et fiable. En stockant la production excédentaire et en la déchargeant en cas de besoin, le BESS contribue à maintenir une alimentation électrique constante, ce qui est particulièrement avantageux pour :
- Respect des obligations du PPA:De nombreux contrats d'achat d'énergie (PPA) exigent un niveau minimum de fourniture d'énergie. Le BESS garantit la conformité en atténuant les variations de production solaire.
- Stabilité du réseau et services auxiliaires:En modulant la puissance de sortie en réponse aux conditions du réseau, le BESS contribue à la régulation de fréquence, au support de tension et aux capacités de démarrage à froid.
Couplage CA vs CC dans les configurations solaires PV + BESS
Il existe deux configurations clés pour l'intégration des systèmes BESS et du couplage CA et CC du photovoltaïque. Chaque configuration présente ses propres considérations techniques et économiques, et les contraintes et objectifs spécifiques de chaque projet sont essentiels pour choisir entre les deux. Le meilleur moyen de choisir est de consulter un expert, mais chaque méthode présente des caractéristiques clés.
Systèmes à couplage CA
Dans les configurations couplées au courant alternatif, le système photovoltaïque et le système BESS disposent chacun de leurs propres onduleurs et sont connectés au réseau en un point commun. Les principaux avantages sont les suivants :
- Indépendance opérationnelle:Les systèmes solaires photovoltaïques et BESS fonctionnent de manière autonome, permettant une plus grande flexibilité.
- Modularité et évolutivité:Les systèmes couplés au courant alternatif peuvent être facilement étendus en ajoutant davantage de panneaux solaires ou de capacité de batterie.
- Participation aux marchés des services auxiliaires:BESS peut interagir directement avec le réseau, en fournissant une régulation de fréquence, une réponse à la demande et d'autres services.
Systèmes à couplage CC
Dans les configurations couplées en courant continu, le système photovoltaïque et le système BESS partagent un seul onduleur, qui convertit le courant continu des deux sources en courant alternatif. Les avantages incluent :
- Efficacité plus élevée:En évitant plusieurs étapes de conversion, le couplage CC minimise les pertes d'énergie.
- Coûts d’équipement réduits:Un seul onduleur réduit les dépenses d’investissement par rapport aux systèmes couplés en courant alternatif.
- Capture d'énergie écrêtée optimisée:Les systèmes couplés en courant continu stockent efficacement l’excédent d’énergie solaire sans nécessiter de conversions supplémentaires.
La colocalisation de systèmes solaires photovoltaïques et de systèmes BESS représente une opportunité de transformation pour le secteur des énergies renouvelables et devrait s'accélérer à mesure que les progrès technologiques continuent de réduire les coûts et d'améliorer les performances des systèmes. Avec le bon partenaire de livraison, les opérateurs peuvent optimiser la distribution d’énergie, capitaliser sur les opportunités du marché et contribuer à un système énergétique plus résilient et plus durable.
Si vous souhaitez en savoir plus sur la manière d'optimiser la viabilité de votre projet grâce à la colocation, vous pouvez consulter l'article complet ci-dessous. Vous pouvez également contacter l'un de nos experts en colocation pour discuter des besoins de votre projet.