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Bien choisir sa puissance de raccordement (installation de moins de 250 kW)

Ne pas confondre puissance crête et puissance de raccordement

Qu’est-ce que la puissance de raccordement ?

La puissance de raccordement est la puissance que le producteur demande à pouvoir évacuer à tout moment — le producteur s'engage envers son gestionnaire de réseau à ne pas injecter d’électricité dans le réseau au-delà de la puissance de raccordement renseignée (souscrite).

En basse tension, les onduleurs sont légèrement sous-dimensionnés par rapport à la puissance crête des modules

L’ensoleillement français ne permettant généralement pas de produire à la puissance crête, la puissance réellement injectée est presque toujours inférieure à la puissance crête. Les logiciels de dimensionnement des fabricants d'onduleurs proposent ainsi généralement une puissance onduleur égale à 90-95 % de la puissance crête.

Une installation photovoltaïque ne produit pas au-delà de la puissance cumulée de ses onduleurs

Une installation photovoltaïque ne peut pas produire au-delà de la capacité de son onduleur, même si celui-ci a une puissance inférieure à la puissance crête des modules. La puissance de raccordement à demander est donc au maximum celle de l'onduleur. L'onduleur peut être bridé de manière à demander une puissance de raccordement plus faible que celle de l'onduleur — on parle alors d'écrêtement de la production.

  • Par quel phénomène physique se traduit le bridage de la production photovoltaïque ?

    L'onduleur cherche à optimiser les conditions de fonctionnement des modules photovoltaïques de manière à maximiser leur production en fonction de l'ensoleillement (principe du Maximum Power Point Tracker — MPPT). En cas de bridage, l'onduleur modifie ces conditions (la tension des modules), ce qui a pour effet de baisser (écrêter) la production des modules. Le bridage de la production est la conséquence d'une baisse volontaire de l'efficacité des modules - un même ensoleillement génèrera ainsi une production moindre.

Et en autoconsommation ?

A la différence d'une installation en vente totale, la puissance injectée dans le réseau ne se résume pas à celle fournie par l'onduleur. Il faut soustraire à cette dernière les consommations sur site. Un pilotage de la puissance fournie par l'onduleur en fonction des consommations du site peut également s'avérer nécessaire afin d'éviter l'injection d'une puissance supérieure à celle souscrite.

  • Définitions : quelle puissance correspond à quoi ?

    Définitions

    Puissance crête : Puissance produite en courant continu en sortie des modules photovoltaïques dans les conditions standards d'utilisation (1 000 W/m2, 25 °C, inclinaison optimale...). Il ne s'agit donc pas d'une puissance maximale mais plutôt d'une puissance théorique fournie par les modules dans certaines conditions d'utilisation. Unité : Kilowatt-crête (kWc).

    Puissance onduleur : Puissance produite en courant alternatif en sortie de l'installation photovoltaïque. Il s'agit de la puissance réellement produite par le système photovoltaïque. Celui-ci ne peut donc produire au-delà de la puissance maximum de l'onduleur. Unité : Kilowatt (kW) pour la puissance active produite par l'onduleur, et kilovoltampère (kVA) pour la puissance apparente. Dans une majorité de cas, ces deux grandeurs sont équivalentes, les installations photovoltaïques raccordées en basse tension ne produisant ni n'absorbant de réactif dans conformément à l'état actuel de la réglementation. Pour en savoir plus sur la différence entre puissance active et réactive, voir l'article Grands principes de l'électricité .

    Puissance de raccordement : Puissance maximale d'injection dans le réseau. Il s'agit d'un engagement du producteur qui doit toutefois être vérifié dans la réalité. Dans le cas d'une installation en vente totale, la puissance maximale injectée correspond à la puissance maximale en sortie d'onduleur, dans le cas de l'autoconsommation la consommation sur site doit également y être soustraite. Unité : Kilovoltampère (kVA).

Estimer la perte de production engendrée par l'écrêtement

La puissance de raccordement est inférieure ou égale à la puissance de l'onduleur

Une installation photovoltaïque ne produira jamais plus que la puissance cumulée de ses onduleurs, cela même si la puissance-crête cumulée des modules est supérieure à celles de onduleurs. Il n'y a donc pas d'intérêt pour le producteur de demander une puissance de raccordement au-delà de la puissance cumulée des onduleurs. Il peut même être intéressant de demander une puissance plus faible.

Quel est l’intérêt de limiter sa puissance de raccordement à 80 % voire 70 % de la puissance crête ?

Les capacités d’accueil du réseau public de distribution d’électricité ne permettent pas toujours un raccordement à un coût acceptable pour le producteur. Pour ce dernier, limiter la puissance de raccordement peut permettre, dans certains cas, de diminuer significativement le coût du raccordement. Pour la collectivité, cette limitation permet également de préserver les capacités d’accueil pour les futurs raccordements producteurs.

Je souhaite limiter ma puissance de raccordement : comment brider ma production de manière à ne jamais injecter au-delà de la puissance de raccordement ?


Choisir une puissance de raccordement inférieure à la puissance crête peut nécessiter un bridage physique de la production : comment le réaliser ? Deux possibilités s'offrent au producteur :

  • Utiliser un onduleur de puissance inférieure à la puissance crête ;
  • Paramétrer l'onduleur afin qu'il n'injecte jamais au-delà de la puissance demandée, cela même s'il a une puissance nominale supérieure.
La perte de production pour une limitation à 80 % de la puissance crête est généralement inférieure à 1 %

Quelle perte de production en cas de bridage de la puissance fournie par l'installation ?

Limiter sa puissance de raccordement peut nécessiter d'écrêter une partie de sa production pendant les heures les plus ensoleillées de l'année. Seule la production au-delà de la puissance de raccordement est écrêtée, la perte annuelle est donc relativement faible. Pour une installation localisée dans le sud de la France, un bridage à 80 % de la puissance crête représente une perte de production annuelle inférieure à 1% et inférieure à 3 % pour une puissance à 70 %. Au nord de Lyon, la perte sera quasi nulle pour un bridage à 80 % de la puissance crête et autour de 1 % pour une puissance à 70 %.

La perte de production est donc faible au vu du gain de capacité pour le réseau électrique. En Allemagne, la limitation de la puissance injectée à 70 % de la puissance crête est ainsi généralisée dans une logique de préservation et partage des capacités d'accueil du réseau.

Bridage à 70 % de Pcrête.png

Ci-dessus, une installation de 1 kWc localisée à Lyon a été simulée sur PVGis. Les productions horaires de l'année 2013 ont été classées en ordre décroissant. Ce type de courbe, que l'on nomme monotone de puissance, permet d'apprécier l'impact du bridage d'une installation sur la production photovoltaïque annuelle. Cette dernière est égale à l'aire sous la courbe. On remarque que l'installation ne produit quasiment jamais au-delà de 800 W, valeur qui représente un bridage à 80 %. De même, l'aire en rouge — qui représente la perte de production en cas de bridage à 70 % — est très petite comparée à l'aire hachurée qui représente la production non écrêtée. La surface rouge est inférieure à 1 % de la surface totale sous la monotone de puissance. Cela signifie que la perte de production annuelle sera également inférieure à 1 %, dans les limites liées à l'incertitude de la modélisation.

Dernière Mise à jour : 20/10/2020
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Méthode en l'absence de logiciel métier

L'estimation de la perte de production engendrée par l'écrêtement peut être fournie par des logiciels métiers, généralement payants. En l'absence de ces logiciels, il est possible d'appliquer la méthode ci-dessous.

L'outil PVGis est gratuit et mis à disposition par la commission européenne. Il permet de modéliser la production annuelle, voire horaire d'une installation. Comme pour toute modélisation, les résultats sont soumis à incertitude.

Pour simuler la production photovoltaïque au pas de temps horaire — nécessaire à la simulation de l'écrêtement —, les étapes ci-dessous doivent être suivies :

  1. Localiser le site de production sur la carte.
  2. Sélectionner "Données horaires",
  3. Sélectionner les années simulées (les simulations de PVGIS se basent sur des données météorologiques passées qui permettent d'estimer la production future),
  4. Renseigner les paramètres de l'installation : puissance, inclinaison, orientation (azimut),
  5. Télécharger le fichier .csv contenant l'ensemble des donnés au pas de temps horaire sur la  période sélectionnée.

 

Procédure pvgis estimation écrêtement.pngProcédure pvgis estimation écrêtement

 

Extrait .csv pvgis.pngExtraction .csv d'une simulation de production photovoltaïque au pas de temps horaire sur PVGIS. Le fichier a été nettoyé de ses "points" pour être utilisable dans un tableur en langue française. Source : données PVGIs, extration Hespul.

Le fichier .csv téléchargé contient une modélisation de la production horaire de l'installation. L'utilisation dans un tableur paramétré en langue française nécessite généralement de remplacer la totalité des points par des virgules  (à cet effet  utiliser le raccourci clavier Ctrl+f puis aller dans l'onglet remplacer de la fenêtre contextuelle). Cette opération permet au tableur de reconnaître les nombres comme tel et non pas comme du texte pour lequel l'utilisation de certaines formules de calcul n'est pas possible.

La deuxième colonne — entête "P" — fournit la puissance simulée de l'installation en W à la date et à l'heure indiquée en première colonne. Les simulations de PVGIS se basent sur des données météorologiques passées comprises entre 2005 et 2016. Le pas de temps étant horaire, la puissance horaire moyenne indiquée peut également être assimilée à l'énergie produite en Wh. L'énergie produite sans écrêtement sur la période 2005 - 2016 peut ainsi être simulée en sommant la totalité de la 2e colonne — entête "P".

Pour simuler l'écrêtement, une nouvelle colonne représentant la puissance horaire moyenne de l'installation avec écrêtement peut être ajoutée. Le calcul de cette colonne prend en entrée les données de la  2e colonne — entête "P" associée à la puissance moyenne horaire sans écrêtement — et la puissance de bridage en W — puissance maximale que l'on souhaite injecter. Le calcul peut être effectué par la mise en place de la condition suivante :

  • si la puissance horaire sans écrêtement est inférieure à la puissance de bridage, alors la puissance horaire avec écrêtement est égale à la puissance horaire sans écrêtement,
  • dans le cas contraire, la  puissance horaire avec écrêtement est égale à la puissance de bridage.

La somme des données de cette colonne "puissance horaire moyenne de l'installation avec écrêtement" donne la simulation de la totalité de l'énergie produite avec écrêtement sur la période 2005 - 2016. Le rapport de cette grandeur avec l'énergie produite sans écrêtement permet d'estimer le niveau des pertes en % sur la période simulée.

Simulation écrêtement.pngExtraction .csv précédente complétée des formules de calcul permettant de simuler un écrêtement statique. Source: données PVGIS, traitement Hespul.
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Ne pas confondre puissance crête et puissance de raccordement

Qu’est-ce que la puissance de raccordement ?

La puissance de raccordement est la puissance que le producteur demande à pouvoir évacuer à tout moment — le producteur s'engage envers son gestionnaire de réseau à ne pas injecter d’électricité dans le réseau au-delà de la puissance de raccordement renseignée (souscrite).

En basse tension, les onduleurs sont légèrement sous-dimensionnés par rapport à la puissance crête des modules

L’ensoleillement français ne permettant généralement pas de produire à la puissance crête, la puissance réellement injectée est presque toujours inférieure à la puissance crête. Les logiciels de dimensionnement des fabricants d'onduleurs proposent ainsi généralement une puissance onduleur égale à 90-95 % de la puissance crête.

Une installation photovoltaïque ne produit pas au-delà de la puissance cumulée de ses onduleurs

Une installation photovoltaïque ne peut pas produire au-delà de la capacité de son onduleur, même si celui-ci a une puissance inférieure à la puissance crête des modules. La puissance de raccordement à demander est donc au maximum celle de l'onduleur. L'onduleur peut être bridé de manière à demander une puissance de raccordement plus faible que celle de l'onduleur — on parle alors d'écrêtement de la production.

  • Par quel phénomène physique se traduit le bridage de la production photovoltaïque ?

    L'onduleur cherche à optimiser les conditions de fonctionnement des modules photovoltaïques de manière à maximiser leur production en fonction de l'ensoleillement (principe du Maximum Power Point Tracker — MPPT). En cas de bridage, l'onduleur modifie ces conditions (la tension des modules), ce qui a pour effet de baisser (écrêter) la production des modules. Le bridage de la production est la conséquence d'une baisse volontaire de l'efficacité des modules - un même ensoleillement génèrera ainsi une production moindre.

Et en autoconsommation ?

A la différence d'une installation en vente totale, la puissance injectée dans le réseau ne se résume pas à celle fournie par l'onduleur. Il faut soustraire à cette dernière les consommations sur site. Un pilotage de la puissance fournie par l'onduleur en fonction des consommations du site peut également s'avérer nécessaire afin d'éviter l'injection d'une puissance supérieure à celle souscrite.

  • Définitions : quelle puissance correspond à quoi ?

    Définitions

    Puissance crête : Puissance produite en courant continu en sortie des modules photovoltaïques dans les conditions standards d'utilisation (1 000 W/m2, 25 °C, inclinaison optimale...). Il ne s'agit donc pas d'une puissance maximale mais plutôt d'une puissance théorique fournie par les modules dans certaines conditions d'utilisation. Unité : Kilowatt-crête (kWc).

    Puissance onduleur : Puissance produite en courant alternatif en sortie de l'installation photovoltaïque. Il s'agit de la puissance réellement produite par le système photovoltaïque. Celui-ci ne peut donc produire au-delà de la puissance maximum de l'onduleur. Unité : Kilowatt (kW) pour la puissance active produite par l'onduleur, et kilovoltampère (kVA) pour la puissance apparente. Dans une majorité de cas, ces deux grandeurs sont équivalentes, les installations photovoltaïques raccordées en basse tension ne produisant ni n'absorbant de réactif dans conformément à l'état actuel de la réglementation. Pour en savoir plus sur la différence entre puissance active et réactive, voir l'article Grands principes de l'électricité .

    Puissance de raccordement : Puissance maximale d'injection dans le réseau. Il s'agit d'un engagement du producteur qui doit toutefois être vérifié dans la réalité. Dans le cas d'une installation en vente totale, la puissance maximale injectée correspond à la puissance maximale en sortie d'onduleur, dans le cas de l'autoconsommation la consommation sur site doit également y être soustraite. Unité : Kilovoltampère (kVA).

La puissance de raccordement est inférieure ou égale à la puissance de l'onduleur

Une installation photovoltaïque ne produira jamais plus que la puissance cumulée de ses onduleurs, cela même si la puissance-crête cumulée des modules est supérieure à celles de onduleurs. Il n'y a donc pas d'intérêt pour le producteur de demander une puissance de raccordement au-delà de la puissance cumulée des onduleurs. Il peut même être intéressant de demander une puissance plus faible.

Quel est l’intérêt de limiter sa puissance de raccordement à 80 % voire 70 % de la puissance crête ?

Les capacités d’accueil du réseau public de distribution d’électricité ne permettent pas toujours un raccordement à un coût acceptable pour le producteur. Pour ce dernier, limiter la puissance de raccordement peut permettre, dans certains cas, de diminuer significativement le coût du raccordement. Pour la collectivité, cette limitation permet également de préserver les capacités d’accueil pour les futurs raccordements producteurs.

Je souhaite limiter ma puissance de raccordement : comment brider ma production de manière à ne jamais injecter au-delà de la puissance de raccordement ?


Choisir une puissance de raccordement inférieure à la puissance crête peut nécessiter un bridage physique de la production : comment le réaliser ? Deux possibilités s'offrent au producteur :

  • Utiliser un onduleur de puissance inférieure à la puissance crête ;
  • Paramétrer l'onduleur afin qu'il n'injecte jamais au-delà de la puissance demandée, cela même s'il a une puissance nominale supérieure.
La perte de production pour une limitation à 80 % de la puissance crête est généralement inférieure à 1 %

Quelle perte de production en cas de bridage de la puissance fournie par l'installation ?

Limiter sa puissance de raccordement peut nécessiter d'écrêter une partie de sa production pendant les heures les plus ensoleillées de l'année. Seule la production au-delà de la puissance de raccordement est écrêtée, la perte annuelle est donc relativement faible. Pour une installation localisée dans le sud de la France, un bridage à 80 % de la puissance crête représente une perte de production annuelle inférieure à 1% et inférieure à 3 % pour une puissance à 70 %. Au nord de Lyon, la perte sera quasi nulle pour un bridage à 80 % de la puissance crête et autour de 1 % pour une puissance à 70 %.

La perte de production est donc faible au vu du gain de capacité pour le réseau électrique. En Allemagne, la limitation de la puissance injectée à 70 % de la puissance crête est ainsi généralisée dans une logique de préservation et partage des capacités d'accueil du réseau.

Bridage à 70 % de Pcrête.png

Ci-dessus, une installation de 1 kWc localisée à Lyon a été simulée sur PVGis. Les productions horaires de l'année 2013 ont été classées en ordre décroissant. Ce type de courbe, que l'on nomme monotone de puissance, permet d'apprécier l'impact du bridage d'une installation sur la production photovoltaïque annuelle. Cette dernière est égale à l'aire sous la courbe. On remarque que l'installation ne produit quasiment jamais au-delà de 800 W, valeur qui représente un bridage à 80 %. De même, l'aire en rouge — qui représente la perte de production en cas de bridage à 70 % — est très petite comparée à l'aire hachurée qui représente la production non écrêtée. La surface rouge est inférieure à 1 % de la surface totale sous la monotone de puissance. Cela signifie que la perte de production annuelle sera également inférieure à 1 %, dans les limites liées à l'incertitude de la modélisation.

Estimer la perte de production engendrée par l'écrêtement

Méthode en l'absence de logiciel métier

L'estimation de la perte de production engendrée par l'écrêtement peut être fournie par des logiciels métiers, généralement payants. En l'absence de ces logiciels, il est possible d'appliquer la méthode ci-dessous.

L'outil PVGis est gratuit et mis à disposition par la commission européenne. Il permet de modéliser la production annuelle, voire horaire d'une installation. Comme pour toute modélisation, les résultats sont soumis à incertitude.

Pour simuler la production photovoltaïque au pas de temps horaire — nécessaire à la simulation de l'écrêtement —, les étapes ci-dessous doivent être suivies :

  1. Localiser le site de production sur la carte.
  2. Sélectionner "Données horaires",
  3. Sélectionner les années simulées (les simulations de PVGIS se basent sur des données météorologiques passées qui permettent d'estimer la production future),
  4. Renseigner les paramètres de l'installation : puissance, inclinaison, orientation (azimut),
  5. Télécharger le fichier .csv contenant l'ensemble des donnés au pas de temps horaire sur la  période sélectionnée.

 

Procédure pvgis estimation écrêtement.pngProcédure pvgis estimation écrêtement

 

Extrait .csv pvgis.pngExtraction .csv d'une simulation de production photovoltaïque au pas de temps horaire sur PVGIS. Le fichier a été nettoyé de ses "points" pour être utilisable dans un tableur en langue française. Source : données PVGIs, extration Hespul.

Le fichier .csv téléchargé contient une modélisation de la production horaire de l'installation. L'utilisation dans un tableur paramétré en langue française nécessite généralement de remplacer la totalité des points par des virgules  (à cet effet  utiliser le raccourci clavier Ctrl+f puis aller dans l'onglet remplacer de la fenêtre contextuelle). Cette opération permet au tableur de reconnaître les nombres comme tel et non pas comme du texte pour lequel l'utilisation de certaines formules de calcul n'est pas possible.

La deuxième colonne — entête "P" — fournit la puissance simulée de l'installation en W à la date et à l'heure indiquée en première colonne. Les simulations de PVGIS se basent sur des données météorologiques passées comprises entre 2005 et 2016. Le pas de temps étant horaire, la puissance horaire moyenne indiquée peut également être assimilée à l'énergie produite en Wh. L'énergie produite sans écrêtement sur la période 2005 - 2016 peut ainsi être simulée en sommant la totalité de la 2e colonne — entête "P".

Pour simuler l'écrêtement, une nouvelle colonne représentant la puissance horaire moyenne de l'installation avec écrêtement peut être ajoutée. Le calcul de cette colonne prend en entrée les données de la  2e colonne — entête "P" associée à la puissance moyenne horaire sans écrêtement — et la puissance de bridage en W — puissance maximale que l'on souhaite injecter. Le calcul peut être effectué par la mise en place de la condition suivante :

  • si la puissance horaire sans écrêtement est inférieure à la puissance de bridage, alors la puissance horaire avec écrêtement est égale à la puissance horaire sans écrêtement,
  • dans le cas contraire, la  puissance horaire avec écrêtement est égale à la puissance de bridage.

La somme des données de cette colonne "puissance horaire moyenne de l'installation avec écrêtement" donne la simulation de la totalité de l'énergie produite avec écrêtement sur la période 2005 - 2016. Le rapport de cette grandeur avec l'énergie produite sans écrêtement permet d'estimer le niveau des pertes en % sur la période simulée.

Simulation écrêtement.pngExtraction .csv précédente complétée des formules de calcul permettant de simuler un écrêtement statique. Source: données PVGIS, traitement Hespul.
Article précédent Ne pas confondre puissance crête et puissance de raccordement
Dernière Mise à jour : 20/10/2020

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