[PUBLICATION – EU PVSEC18] Représentation spatiale de la capacité d’hébergement des réseaux basse tension pour les installations photovoltaïques en toiture à l’aide d’un outil open-source

A l’occasion de l’European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition (EU PVSEC), Hespul a publié une étude intitulée  » Spatial representation of low-voltage network hosting capacity for photovoltaic roof-top installations using an open-source tool « . Pour ce travail, deux axes de recherche ont été choisis dans la Région Auvergne-Rhône-Alpes (France), dont Grenoble-Alpes Métropole dans le cadre du projet FP7-City-Zen financé par la Commission européenne et axé sur l’innovation dans le processus de transition. Retour sur cette étude avec Nicolas Lebert, chef de projet smart grid chez Hespul.

Quel est le but de cet outil ?

Les cadastres solaires sont aujourd’hui largement utilisés en France pour évaluer le potentiel photovoltaïque des territoires. Le résultat de ces cadastres est qu’il reste un énorme potentiel sur les toits qui n’est pas encore exploité. Ces toits sont principalement raccordés au réseau basse tension, où les coûts de raccordement par kWc sont les plus élevés et peuvent être prohibitifs. Cela s’applique en particulier aux zones rurales où une grande partie du potentiel ne peut être connectée parce que le réseau est trop maillé et qu’il n’y a pas nécessairement beaucoup de consommation.

Toutes ces questions ont conduit à la création d’un outil de cadastre du réseau qui vise à modéliser l’intégration des systèmes photovoltaïques dans le réseau basse tension. Les résultats sont utiles tant aux porteurs de projets qu’aux collectivités territoriales.

L’outil fournit en effet des informations sur la distance entre les bâtiments et leur sous-station la plus proche, distance calculée comme la distance réelle du réseau. A partir de là, le porteur de projet peut évaluer si la cotation du raccordement au réseau par le gestionnaire de réseau de distribution (GRD) sera économiquement prohibitive ou non.
Agrégé aux sous-stations et aux municipalités, l’outil donne également des informations sur les zones où les connexions des systèmes photovoltaïques sont plus limitées. Il s’agit d’une information utile pour les municipalités dans leur discussion avec le GRD sur le renforcement du réseau.

Les résultats publiés sont basés sur deux territoires : Valence-Romans et Grenoble-Alpes Métropole.

Des résultats inattendus ?

Pas nécessairement parce que nous n’avions pas d’attentes spécifiques, mais nous avons eu des résultats intéressants. Dans les zones urbaines, il y a un réseau plus maillé et donc un plus grand potentiel de connexion. Les contraintes de réseau seront plus susceptibles d’être rencontrées dans les zones rurales. Nous disposons d’une fraction du potentiel photovoltaïque pouvant être raccordée au réseau basse tension estimée entre 15 et 30% selon le type de communauté ; ces résultats sont similaires à Grenoble et Valence Romans..

Plutôt positif ?

15% est un pourcentage qui peut paraître faible mais appliqué à l’ensemble du potentiel photovoltaïque c’est énorme ! Donc, si 15% du potentiel photovoltaïque sur le toit est connecté au réseau, ce sera un oui très positif.

Quelle est la prochaine étape ?

Nous avons identifié des leviers qui permettent d’augmenter la capacité du réseau : en particulier, le sous-dimensionnement des onduleurs à 70% de la puissance de pointe du système ne provoque qu’une perte de production de 1% mais augmente le potentiel de raccordement de 25%. Une modification du réglage de la tension des transformateurs peut également contribuer à éliminer une partie des congestions dans le réseau BT.

Ces leviers techniques sont à la disposition des collectivités locales et, dans ce cas, de la métropole grenobloise, qui peuvent les utiliser lors de la négociation des contrats de renouvellement de concession avec le gestionnaire de réseau.

Dans le cadre de City-zen, cet outil a été amélioré, notamment dans les temps de calcul pour le rendre plus efficace, et nous y travaillons encore. Nous avions par exemple des contraintes simplifiées dans la première version et nous essayons actuellement d’ajouter un calcul de tension réelle afin d’avoir quelque chose de plus réaliste.

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Résumé – Tout comme les cadastres solaires sont devenus la norme pour évaluer le potentiel photovoltaïque sur les toits ces dernières années, l’évaluation de la capacité d’accueil du réseau basse tension pour la production électrique est en passe de devenir une nécessité pour un plan d’action efficace de production solaire. Le modèle développé ici est un outil hybride composé d’un modèle physique de calcul des résultats basé sur une infrastructure réelle et d’un modèle statistique utilisant des règles empiriques basées sur des cas fréquemment rencontrés. L’outil, entièrement construit sur PostgreSQL/PostGIS, peut être facilement lancé par des non-experts sur n’importe quel ensemble de données et sur n’importe quel ordinateur, et a un faible temps de calcul. Les résultats montrent que la principale limite au raccordement de parts élevées de PV dans les réseaux existants est surtout la faible consommation d’électricité en été à midi. Des messages clés peuvent être tirés des résultats : 1) la capacité d’accueil des infrastructures existantes sur les deux territoires étudiés est importante mais doit être utilisée avec prudence en évitant les bâtiments éloignés d’une sous-station, 2) à long terme, une réflexion approfondie sur l’aménagement et la planification du réseau est obligatoire afin d’atteindre une part ambitieuse d’électricité renouvelable à un coût abordable.

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  • Le projet

    Une ville qui fonctionne entièrement avec des énergies propres. En théorie, c'est possible. Mais dans la vie réelle? Comment intégrer de nouvelles solutions dans les bâtiments existants, les systèmes et la vie des gens ? Quels sont les obstacles techniques, économiques ou sociaux? Et comment les surmonter? C'est ce que nous avons appris en faisant pour 20 projets à Grenoble et à Amsterdam.

  • Nos activités

  • Les résultats atteints

    • 20 innovations à Grenoble & Amsterdam
    • 35 000 tonnes de CO2 économisées par an
    • 76 000 m² de surface rénovée
    • 10 000 logements connectés à un réseau intelligent