Après avoir remplacé la chaudière à gaz par une pompe à chaleur et isolé ma maison par l’extérieur, j’envisage d’installer des panneaux photovoltaïques pour produire une partie de l’électricité que je consomme, d’autant que j’envisage de réduire ma consommation de bois de chauffage.
Le problème de la puissance à installer se pose donc. De nombreux sites internet proposent des solutions d’évaluation des besoins, mais la plupart de ceux que j’ai consultés soit dépendent de fournisseurs ou installateurs de panneaux et incitent donc à la prudence sur les conseils donnés, soit donnent des solutions assez rustiques.
Cet article a donc pour but de décrire l’approche que j’ai mise en place pour aborder ce projet et la méthodologie retenue pour évaluer la puissance des panneaux à installer.
Contexte
Ma maison fait une surface totale de 150m2 répartis en 2 bâtiments distincts. Le chauffage du bâtiment principal (120m2 sur 2 niveaux) est assuré en partie par un poêle à bois et en partie par une pompe à chaleur air-eau. Celui du bâtiment secondaire, qui n’est utilisé que peu de jours dans l’année, est équipé de radiateurs électriques.
La consommation de bois (5 stères au cours de l’hiver 2022-2023) du chauffage du bâtiment principal est assez contraignante (manipulation, stockage) et le prix du bois sec à moins de 20% d’humidité (classe H1) est devenu prohibitif. Il atteint quasiment 0,1€ le kwh en tenant compte d’un rendement du poêle de 70% alors que le kwh calorifique de la pompe à chaleur n’est que de 0,07 € (avec un coefficient de conversion de 3). De plus, l’approvisionnement local en bois de chauffage est difficile car peu de producteurs locaux du Périgord respectent ce taux d’humidité, qui nécessite plus de 2 ans de séchage pour l’atteindre. Il faut donc recourir à des achats sur internet, ce qui n’est pas très satisfaisant sur le plan bilan carbone du transport.
La maison a été isolée par l’extérieur en 2022-2023 (article à venir). Un premier bilan provisoire montre une réduction de la consommation d’électricité de la pompe à chaleur d’au moins 30% (chiffre obtenu sur la période octobre 2022-avril 2023) avec la fin des travaux d’isolation seulement mi février. d’ailleurs la consommation globale d’électricité est passée de 7641kwh en 2021 à 6264 kwh en 2022 (avec également une gestion différente du poêle à bois entre les deux années).
Après ces travaux d’isolation, l’objectif est de réduire la consommation de bois et de s’appuyer davantage sur la pompe à chaleur, plus souple d’utilisation et moins contraignante. La question se pose donc de produire ma propre électricité avec des panneaux photovoltaïques pour faire face à l’augmentation de la consommation d’électricité de la pompe à chaleur.
A noter que j’envisageai d’installer ces panneaux solaires photovoltaïques en hauteur (1,80m) au-dessus de mon potager pour bénéficier de leur ombre et récupérer de l’eau de pluie.
Des kits de panneaux photovoltaïques en autoconsommation d’un prix raisonnable faciles à installer
Un kit de panneaux solaire à installer soi-même de 3kw crête (puissance assez standard) se trouve sur internet à moins de 2000€. Facile d’installation, ces kits peuvent se connecter sur une simple prise de courant et n’exigent aucune autre formalité qu’une déclaration auprès d’ENEDIS, pour peu qu’ils soient posés sur une toiture ou au sol à moins d’1,80m. Certes, ils ne donnent pas droit à la prime à l’autoconsommation (500€/kwc pour moins de 3 kwc) et on ne peut pas revendre l’excédent de production à EDF, celui-ci lui étant donc fourni gratuitement.
C’est donc cette solution que j’ai retenue. Reste à déterminer la puissance à installer pour couvrir au maximum les besoins dans des conditions économiques raisonnables (notamment durée d’amortissement)
La méthodologie appliquée
Compte tenu des difficultés que j’ai rencontré à trouver des données fiables sur internet, j’ai donc utilisé ma propre méthode en essayant d’intégrer au maximum tous les paramètres qui agissent sur le rendement des panneaux photovoltaïque à savoir :
- la durée de jour pour chaque mois
- le rendement des capteurs en fonction de la saison pour une inclinaison fixe donnée (35°)
- le nombre de jours de soleil moyen pour chaque mois (données météo pour Bergerac)
- l’écart entre la puissance donnée par le constructeur et la puissance maximale qui peut être obtenue dans les conditions optimales d’utilisation.
Pour la consommation, j’ai utilisé les données ENEDIS heure par heure, et tous les calculs ont été effectués pour 2022.
Les calculs ont été réalisés avec Open office Calc avec une macro que ChatGPT m’a patiemment construite à partir des informations que je lui ai communiqué. Cette «collaboration» a nécessité plusieurs allez-retour, mais je dois avouer que le résultat est à la hauteur de la réputation de cette IA. Elle m’a épargné le temps qu’il m’aurait fallu pour appréhender et maîtriser le langage utilisé par les macros de cette application que je ne maîtrise pas suffisamment.
La séquence des calculs a été la suivante :
- extraire les données horaires du fichier Enedis (il contient aussi une valeur intermédiaire pour la 1/2 heure qu’il faut éliminer)
- extraire de la donnée horodate le mois et l’heure
- marquer les heures comprises entre le lever et le coucher du soleil pour chaque mois
- récupérer le rendement des capteurs de chaque mois pour une inclinaison de 35° (données fournies par ChatGPT)
- récupérer le nombre de jours d’ensoleillement de chaque mois
- faire le calcul de la consommation couverte potentiellement par les panneaux pour des puissances de 730, 1460, 2190, 2920 wc (caractéristique des panneaux Allo Solar)
Les étapes 3, 4 et 5 ont été assurées avec la macro construite par ChatGPT à partir du tableau ci-contre.
Résultats
La consommation annuelle pour 2022 a été de 6264 kwh (à titre de comparaison elle avait été de 7641kwh en 2021). L’effet de l’isolation par l’extérieur était donc déjà mesurable avec 60% de l’isolation effectuée au 31 décembre). Les autres résultats sont dans le tableau ci contre.
Le tableau donne :
- la consommation moyenne horaire annuelle entre les heures de lever et de coucher du soleil, avec la prise en compte des paramètres conditionnant le rendement effectif
- la production moyenne horaire annuelle assurée par les panneaux pour la puissance testée (ici 1460wh)
- la couverture de la consommation par les panneaux
- la consommation totale annuelle entre les heures de lever et de coucher du soleil (kwh)
- la production utile des panneaux en kwh et l’économie réalisée en euros (à 0,2062€/kwh)
- la consommation totale de l’année
- le taux d’économie annuel
- La production qui sera renvoyée vers EDF en kw et le gain financier potentiel qui aurait pu être réalisée si elle lui avait été revendue (à 0,13€/kwh)
Ces calculs ont été réalisés pour 4 puissances de panneaux et les résultats en sont donnés dans le tableau ci-contre.
Ces résultats sont valables pour 2022. Or l’isolation devrait permettre de réduire la consommation en énergie, et l’objectif est de diminuer au moins par 2 la consommation de bois ce qui devrait ajouter 3990 kwh de consommation électrique de plus. Sur les bases retenues, la consommation totale en énergie électrique devrait donc être d’environ 9200kw en 2024 (en tenant compte d’un gain de 10% supplémentaire du à l’isolation et remplacement de 50% du bois), soit une augmentation de 47% par rapport à 2022.
Financièrement le bilan s’établit ainsi :
- cout total électricité 1897 €
- dont production capteurs 455 € (couverture des besoins à 24%)
- soit un coût électricité de 1442€
- bois 420 € (stère à 140€ en 2022 chez Simply Feu)
soit un total de dépenses 1862€ hors amortissement (344€ les 4 1ères années) à comparer aux dépenses 2022 de 2136€ (1291 électricité + 845 bois). Sur 10 ans le gain est de 1363€ et sur 25 ans (durée de vie des capteurs) de 5473€. Mais bien des choses changeront d’ici là …
A noter que la feuille de calcul utilisée permet également de simuler les résultats en faisant varier les paramètres cités précédemment, notamment le coût de l’énergie électrique.
Conclusion
Compte tenu de des évolutions évoquées ci-dessus, une puissance de 1460wc (4 panneaux) semble être un bon compromis entre efficacité et coût.
S’agissant de kits à installer soi-même, la durée d’amortissement est relativement courte. Les mêmes calculs appliqués à une installation faite par un professionnel (coût panneaux +installation à 3500€ le kwc) et tenant compte de la revente à EDF(à 0,13€/kwh) et de la prime à l’autoconsommation (500€/kwc) donne des durées d’amortissement respectivement de 7,6-8,2-8,6 et 8,7 années.
Cette approche permet de mieux appréhender l’intérêt de l’installation de panneaux photovoltaïques en autoconsommation que les calculs assez approximatifs que proposent les sites internet (mais je ne les ai pas tous vérifiés…). Elle permet de montrer qu’il ne faut pas chercher à surinvestir au risque de produire gratuitement pour EDF et de prolonger inutilement la durée d’amortissement.
Merci André pour le partage, cette étude est bluffante, jusqu’à l’utilisation de l’IA. Trop fort ! – jusque là c’est du domaine du non-expérimenté pour moi –
Je trouve aussi très intéressant d’arriver à une conclusion où l’on comprend bien la tendance qui est au surinvestissement.
C’est un autre sujet, mais j’ai une réticence à passer au « tout PAC ». Sachant que forte croissance de demande électrique et la faiblesse du nucléaire entraîne déjà la production d’électricité… avec des centrales au gaz ou au fioul.. Et avec pour corollaire une augmentation du prix de l’électricité.
Si j’étais autant perspicace que toi dans l’étude et le calcul, je ferai de même pour l’autoconstruction d’un panneau solaire thermique intégré à mon mur – ardoises exposé au soleil derrière une vitre double vitrage de dimension 60 x 215 cm – afin de capter directement les calories. Avec 4 à 5 heures d’ensoleillement en saison froide ça sera toujours ça de pris.
Jean-Yves