#2 – Kit solaire LaCoTec : l’autonomie énergétique vraie et accessible

Dans la famille des solutions énergétiques, la pertinence des systèmes solaires est 100 fois démontrée. Si des innovations dans différents registres sont attendues dans différents secteurs de R&D qui fonctionnent en continue, on peut dire aujourd’hui que les équipements sont arrivés à une certaine maturité avec des niveaux de performances plus que satisfaisants. Dans la grande famille des solutions en énergies renouvelables, LaCoTec (Coopérative Technique de Saintonge), nouvelle venue, apporte sa contribution, voire à son échelle pose un pavé dans la mare.

En associant des process d’innovation de services et de procédés au sein d’une structure coopérative, nous avons développé notre Solution #1 d’émancipation énergétique avec les « Kit Solaire SGE » (système de Stockage et de Gestion de l’Énergie). Le Kit Solaire SGE cumule ainsi les fonctions de production, de stockage et de gestion d’énergie à des conditions revisitées d’accessibilité de l’offre (30 à 50 % moins chères que les tarifs moyens constatés). Présenté en détail sur la page internet qui lui est dédiée sur notre site, le kit solaire SGE contribue à faire connaître et à diffuser les solutions les plus pertinentes pour une autoconsommation réelle, synonyme d’autonomie énergétique et d’économies substantielles (avec un objectif de rentabilité améliorée), tout en valorisant d’autres externalités positives (impact sur les ressources, développement durable, énergie renouvelable, etc.).

Pour en faire la démonstration, nous partageons ici la méthodologie que nous avons suivie et les résultats à la clef. En cinq entrées, nous essayons d’apporter un niveau satisfaisant de réponses à « comment ça marche ? », pour faciliter la compréhension des mécanismes constitutifs d’une offre de solution énergétique qui se démarque à tous les niveaux :

1. Potentiels solaires de puissances

Les conditions d’exposition solaire constituent bien évidemment les 1^ères données essentielles pour tout projet de production et/ou de valorisation d’énergie sur la base de cette ressource. L’énergie solaire parvient jusqu’à nous dans des quantités et qualités très variables selon la localisation où l’on se trouve. Les principaux facteurs à prendre en compte sont multiples :

• la latitude et l’angle d’exposition au rayonnement solaire qu’elle détermine, lui-même variable selon la saison ;
• les conditions climatiques et aérologiques qui déterminent les durées d’ensoleillement et la fréquence et l’importance des épisodes nuageux ;
• et l’environnement immédiat du projet : plus ou moins bien exposé selon la topographie et le contexte, et principalement les effets d’ombre portée des bâtiments, arbres ou reliefs voisins.

Tous ces facteurs constituent autant de conditions complémentaires déterminantes et préalables à l’installation d’équipements énergétiques solaires. Si nous n’avons que peu de prises sur une partie d’entre eux, connaître ces quelques règles s’avère fort utile pour comprendre le fonctionnement du système et les rendements à la clef, et est indispensable pour définir au mieux les caractéristiques de l’installation solaire en termes d’équipements et d’implantation.

On peut aussi se piquer au jeu et se passionner pour l’exercice. Découvrir les strates atmosphèriques et les épaisseurs à traverser, et leurs obliques selon les angles déterminés par la latitude et la saison, est passionnant. Comprendre la complexité des filtres qui nous protègent d’une exposition directe l’est tout autant. La construction systémique qui associe champ électromagnétique terrestre, qui agit tel un bouclier dynamique sur les rayonnements solaires pour ne laisser passer que les plus bénéfiques d’entre eux, et les couches atmosphériques qui les filtrent, les diffusent et retiennent précisément ce qu’il faut de chaleur pour en profiter, constitue les premières caractéristiques de l’abri particulièrement bienvenue qui rend tout cela vivable.

Les caractéristiques à la clef varient très sensiblement d’un lieu à un autre. Selon différentes sources, le territoire « saintongeais rétro-littoral » bénéficie d’un ensoleillement parmi les plus privilégiés de France, et en tout cas de sa façade atlantique, avec 2000 à 2100 heures par an. Traduit en énergie, cela correspond à un potentiel de 1300 à 1500 kWh (kilo Watt heure) d’équivalent de puissance électrique (Watt) par m² et par an. Il est bien ici question des m² exposés à l’ensoleillement direct.

Selon les conditions de puissance¹ restituée en solaire photovoltaïque à un maximum de rendement actuel des équipements compris entre 21 à 22 % (capacités de captation et transformation en courant continu en l’état de la technologie des capteurs / cellules solaires), cela abouti à un potentiel d’environ 350 kWh par m² et par an.

Ce potentiel total annuel, correspond à la somme cumulée de puissance captée sur l’année. La qualité, notamment au sens de son intensité, la récurrence et la régularité de l’exposition solaire sont donc autant de facteurs déterminants pour toutes les technologies qui cherchent à valoriser les rayons solaires. Cette donnée de 1300 à 1500 kWh / m² résume la pertinence d’envisager une telle installation dans les conditions géographiques saintongeaises, mais doit pouvoir être questionnée au cas par cas, selon les phénomènes d’ombrage et de topographie.

L’autre questionnement soulevé par ce potentiel solaire d’énergie porte sur la comparaison des différentes solutions de valorisation et de restitution à la clef. En effet, les quelques 1400 kWh / m² / an qui nous tombent du ciel sont exploitables à travers différentes technologies et équipements. Cela aboutit à toute une gamme de systèmes distincts et complémentaires : solaire thermique (ECS &/ou chauffage), concentrateur, lentille de Fresnel, murs trombes, solaire aérovoltaïque, fours solaires, etc. Parmi ces solutions, l’exemple du solaire thermique constitue un choix technique pertinent, avec un rendement potentiel quatre fois supérieur à celui du photovoltaïque (jusqu’à 80% de valorisation des calories reçues sont converties en chaleur). Nous nous cantonnerons ici à la question de la production d’énergie électrique et donc au solaire photovoltaïque. Mais avec un territoire qui bénéficie d’une si bonne exposition aux rayonnements solaires, la diversification et la mise en complémentarité de différentes solutions au sein du mix énergétique constitue un volet à part entière des stratégies à mettre en place. Nous y reviendrons nécessairement dans nos prochains articles.

Maintenant que nous avons vu ce qu’il en est du côté des caractérisitiques gréographiques, qui confirment la pertinence de nourrir des ambitions solaires (rien que ça …) en Saintonge, les questions suivantes s’articulent autour des solutions d’installation et des possibilités d’implantation et d’adaptation pour un site donné. Ainsi différentes configurations permettent d’optimiser la captation des précieux rayons solaires : panneaux posés au sol ou en toiture, en marquise ou sur une pergola ou un car-port, etc. Toute une gamme de solutions existent, avec des réglementations qui s’appliquent, et parfois se questionnent, se télescopent, mais dans tous les cas se vérifient.

2. Caractéristiques des équipements

Une fois l’implantation déterminée pour capter au mieux l’énergie à valoriser, commence le travail de conversion de la partie congrue en puissance mobilisable ; concrètement la transformation du rayonnement solaire en production et fourniture d’électricité par les panneaux photovoltaïques². La connaissance de ces éléments, de leur potentiel de production et de leurs limites est donc un préalable nécessaire avant de pouvoir se pencher sur les besoins électriques de la maison, des locaux et les usages à la clef (cf. point suivant : 3. Caractérisation des besoins et attentes). L’objectif est de pouvoir quantifier et mettre en vis à vis ces éléments pour appréhender la faisabilité de la réponse, à la fois en capacité et en possibilités de ventilation pour les différents usages.

L’une des principales limites des différents systèmes de production d’énergie solaire est celle de leur intermittence. Par définition, le solaire ne produit que quand le soleil brille. Difficile de compter dessus aux horaires normaux d’activité, généralement organisés pendant la journée. L’autre limite qui revient systématiquement dans les analyses faites des systèmes à énergie solaire est celle de leur facteur de charge³. Comparativement à la puissance reçue et mobilisable, il est particulièrement médiocre pour le solaire photovoltaïque. C’est sût qu’avec leur rendement à à peine plus de 20% et leur intermittence conditionnée par l’enchaînement des jours et des nuits et la météo, ça pénalise le potentiel qu’on serait en droit d’espérer. Si l’on ne peut pas particulièrement agir sur ce volet du facteur de charge à notre échelle⁴, on peut néanmoins se pencher sur celui de l’intermittence.

Des solutions existent du côté du stockage de l’énergie produite pour pouvoir la restituer quand le besoin s’en fait sentir. Notre parti pris est d’apporter une réponse durable à la problématique de l’intermittence des panneaux solaires, qui ne pourvoient qu’aux besoins directs, en journée et sous conditions d’ensoleillement, en laissant de côté tous les autres. Le stockage de l’énergie permet de pourvoir aux besoins en horaires décalés, les fins et les débuts de journées étant les principaux moments de présence à la maison et donc d’utilisation de ses équipements. Autant d’éléments qui requièrent d’appréhender les caractéristiques techniques des équipements et les quelques connaissances techniques, de base, mais utiles et nécessaires.

Pour les panneaux solaires photovoltaïques⁵ :

Du côté des batteries, les caractéristiques portent sur :

Pour les fonctions de stockage et restitution, compte tenu des performances économiques et thermodynamiques du système, notre choix se porte à ce jour sur les batteries LiFePo4 (lithium fer phosphate) qui présentent des caractéristiques remarquables :

Enfin, interviennent les onduleurs hybrides. Ils constituent la pièce joker de l’installation, celle qui gère le fonctionnement et les usages en lien avec le réseau domestique. Les performances de cet équipement correspondent à ses capacités à valoriser, piloter et utiliser les kWh produits et/ou stockés, au plus près des usages et finalités attendues, en consommant le moins possible pour les fonctions en question et en garantissant des performances de restitution et de confort maximales. En effet, au sein du kit solaire SGE, cet équipement a la particularité d’être celui qui requiert une part du gâteau énergétique : celle à consacrer à la gestion et au fonctionnement de l’installation.

3. Caractérisation des besoins et attentes, et équivalences de puissances

Commence maintenant le travail de détermination des m² utiles et pertinents à consacrer au projet. Pour ce faire, la compréhension des besoins et l’analyse de l’existant, des évolutions possibles et/ou souhaitées sont déterminantes pour bien définir la réponse à apporter. Une famille dans une maison passive (classement au titre du DPE : A), où les besoins en énergie(s) pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire sont pourvus par d’autres sources (par exemple poêle à bois + solaire thermique), requiert environ 1 MWh (1000 kWh) par an et par habitant pour ses usages électriques (lumières, VMC, réfrigérateur, lave-linge, cafetière, multimédia …). Au sein d’une maison moyenne (avec un classement au titre du DPE : C à D), avec chauffage et eau chaude électrique, une famille pourra consommer jusqu’à 4 MWh / an pour chacun de ses membres. Tandis que pour les maisons E à G, dites passoires énergétiques, les besoins électriques peuvent exploser ces scores. Et coûter une véritable fortune à leurs occupants.

Pour une maison et des usages qui bénéficient d’ores et déjà d’un bon niveau de maîtrise des besoins en énergies (bonne isolation et fonctionnement thermique) et dotés d’équipements économes et/ou alimentés par d’autres sources d’énergies renouvelables, l’apport d’un kit solaire SGE calibré sur les besoins en question constituera la clef de voute du système et la cerise sur le gâteau, avec un investissement maîtrisé. Tandis que pour une maison plus énergivore, d’autres postes d’économie et/ou de substitution énergétique pourront être envisagés (voire devront être privilégiés : isolation, système de chauffage et production d’eau chaude …).

D’autres solutions d’économie et/ou d’apport d’énergie seront préférables avec un rapport coûts / performances / durabilité plus avisé. La compréhension et la caractérisation des besoins pourront ainsi parfaitement aboutir à d’autres conclusions que celle de l’installation d’un kit solaire SGE, aussi performant et pertinent soit-il. Dans la plupart des cas, trop attendre d’un kit solaire photovoltaïque exprime un système énergétique mal calibré, et pourrait nécessiter un niveau d’investissement débridé et moins accessible pour une partie des ménages concernés. Chaque installation doit faire l’objet d’une approche de type étude de faisabilité pour identifier d’une part les besoins et attentes et caractériser d’autre part les plus-values attendues selon les solutions mobilisables et recommandées.

Enfin, un autre cas de figure nous semble intéressant. Celui des personnes déjà équipées en panneaux solaires en auto-consommation, pour qui l’intermittence de production n’est pas qu’un concept théorique. L’ajout d’une batterie et d’un système de gestion apportera un niveau d’usage et de confort supplémentaire, et permettra d’apporter une réponse concrète à la question des coupures de courant, pendant lesquelles vos panneaux solaires dits en autoconsommation ne vous servent plus à rien.

4. Projections économiques

A partir de la caractérisation des besoins en énergies, et pour ce qui nous concerne ici en énergie électrique, on peut commencer à projeter des objectifs potentiels de production, avec un modèle économique où plusieurs considérations arithmétiques supplémentaires se joignent à l’examen.

D’un point de vue économique, compte tenu des tarifs de l’électricité (0,2276 € TTC / kWh pour le tarif de base ENEDIS pour le 2nd semestre 2023), dess évolution subies ces dernières années (+ 57% en 4 ans) et de celles qui sont programmées (les annonces faites ces dernières années, ces derniers mois et ces dernières semaines permettent sans prendre trop de risque d’anticiper qu’il atteindra les 0,26 à 0,28 €/ kWh courant 2024 et franchira les 0,30 € / kWh en 2025), le kit solaire SGE sera de plus en plus pertinent dans la quasi totalité des cas.

Du côté des panneaux solaires, on prend comme hypothèse centrale un kit de 3 kWc de production (panneaux PV) + 5 kWh de stockage (batteries LiFePo4) + onduleur hybride (kit solaire SGE premium à 9880 € TTC, aide d’État comprise), avec un objectif réaliste de production d’environ 4 MWh / an (selon différentes variables, dont conditions d’ensoleillement et d’exposition), soit 40 MWh pour 10 ans et jusqu’à 100 MWh de production sur une durée de vie de 25 ans (durée de la garantie fournisseur de productivité des panneaux solaires) :

D’une manière générale, le potentiel d’économies réalisables en misant sur l’autonomie énergétique augmente proportionnellement à l’évolution des tarifs, tout types de solutions confondues. La rentabilité d’une installation photovoltaïque est donc affaire de temps et de patience. Les politiques tarifaires telles que pratiquées par les différents fournisseurs, et dictées par les mécanismes européens du marché de l’énergie, ne cessent de faire progresser la pertinence des solutions d’autonomie énregétiques.

Considérant l’importance des questions économiques et financières, et l’enjeu d’une réelle accessibilité à ces solutions, les données ci-dessus sont calculées à partir des tarifs pratiqués par LaCoTec. Notre modèle économique, basé sur des principes coopératifs et d’ESC², nous permet de proposer des kits solaires et leur installation par un prestataire certifié QualiPV à des tarifs constatés 30 à 50 % inférieurs à ceux habituellement pratiqués pour des installations équivalentes (production + stockage + gestion). Ces affirmations n’engagent que nous et les clients qui nous font d’ores et déjà confiances. Elles ne doivent pas se substituer à la sollicitation de différents devis auprès de différents fournisseurs pour disposer d’un comparatif réel et d’une première approche de l’adéquation entre besoins, attentes et solutions. La meilleure solutions étant par définition celle que vous retiendrez, puisque c’est elle qui s’appliquera.

5 & conclusion. Projections extra-financières …

La notion « d’extra-financiarité », en plus d’écorcher la bouche ou les yeux, renvoie aux autres coûts et bénéfices d’une installation photovoltaïque. En effet, si l’engagement économique est important et même primordial, sa projection en termes de stricte rentabilité constituent-elles pour autant le seul critère qui compte ?

Dit comme ça, la réponse est claire et dans la question. Il s’agit bien souvent d’un parti pris propre à chacun. Pour certains, la priorité reviendra d’abord aux objectifs d’autonomie, voire de résilience et d’indépendance énergétique (électricité disponible 24/7 et risques de coupures écartés). Pour d’autre, l’objectif sera de contribuer aux questions de transition et de maîtrise des émissions de gaz à effet de serre. Tandis, que pour d’autres encore, la question sera plus politique : tourner le dos aux énergies fossiles et « toutes les nuisances et le mal qu’elles laissent dans leur sillage ». Et côté plus-values complémentaires, on peut aussi penser à la valorisation immobilière, à la note finale du logement sur les critères de performance énergétique (DPE), aux complémentarités apportées au sein du mix énergétique (panneaux solaires photovoltaïques et/ou panneaux solaires thermiques et/ou PAC, etc.) et in fine comme une des réponse à apporter à la question du potentiel de réappropriation durable de votre énergie, et ce que vous en faites.

À LaCoTec, notre approche nous amène à conclure en termes de coût global⁶. Explorer le champ des possibles et des faisabilités correspondantes, avec des traductions à la fois économiques, environnementales et sociales, et leurs complémentarités réciproques, multi-facteurs et multi-acteurs (pour les utilisateurs, mais aussi pour les territoires avec des objectis de développement d’activités et emplois locaux). Notre approche s’inscrit dans la logique de la grille de lecture Éco-Smart-Carbone^(cc)7 que nous avons développée et mise en place pour minorer les externalités négatives et majorer les externalités positives, du mieux qu’on peut. Nos propositions, et parmi elles le kit solaire SGE ont donc vocation à cocher un certain nombre de case et les valeurs et principes qui vont avec.

Notes de bas de page / renvois :

Notes de bas de page et/ou renvois vers des pages internet qui nous semblent pertinentes, dans la mesure du possible sourcées et utiles à explorer en lien avec la thématique traitée. Sauf mention particulière, ces références ne renvoient à aucun engagement ni liens de notre part, de type commerciaux, échanges de données personnelles, etc. Nous ne référençons que les articles et n’engageons pas leurs auteurs pour leurs différentes publications ni ne nous engageons quant à toute autre publication de leur part. Nous utilisons diverses ressources pour faciliter le choix de l’internaute / du lecteur et l’aider à se faire un point de vue pour s’y retrouver dans la complexité des questions énergétiques et des solutions à appréhender.

1. carto & datas solaires (capacités de rayonnement et caractéristiques des systèmes photovoltaïques), hypothèses de production, simulateurs de potentiel énergétique …
   https://www.econologie.com/carte-france-solaire-ensoleillement-gisement-energie/ (et liens infra articles pour détails et compléments)
   diagramme solaire : https://www.astrolabe-science.fr/diagramme-solaire-azimut-hauteur/ ↩︎
2. données sur la production et la rentabilité des équipements
   https://terresolaire.com/Blog/rentabilite-photovoltaique/rendement-panneau-solaire/
   Bases de données des installations solaires : https://www.bdpv.fr/fr/
   https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/solaire-photovoltaique-petrole-38798/#comment-686
   https://www.panneausolaire.com/
   https://www.choisir.com/energie/articles/138196/les-kits-solaires-photovoltaiques-des-solutions-autonomes-de-production-delectricite
   ↩︎
3. cf. : https://www.connaissancedesenergies.org/questions-et-reponses-energies/quest-ce-que-le-facteur-de-charge-dune-unite-de-production-electrique,
   https://solairecitoyenlescar.fr/le-facteur-de-charge-des-sources-delectricite/
   ↩︎
4. En matière d’amélioration du facteur de charge, les travaux de R&D en cours sur l’amélioration des rendements sont aujourd’hui les meilleures pistes d’amélioration : https://www.neozone.org/innovation/les-cellules-solaires-en-tandem-longi-depassent-les-limites-physiques-avec-un-record-mondial-de-339/ ↩︎
5. tout savoir sur les caractéristiques des panneaux photovoltaïques :
   guide photovoltaïque du GIRERD : https://girerd-enr.fr/guide-du-photovoltaique/,
   https://forums.revolution-energetique.com/forum/6-panneaux-photovolta%C3%AFques/,
   https://www.econologie.com/forums/solaire-photovoltaique/ ,
   https://www.syndicat-energies-renouvelables.fr/publications/
   ↩︎
6. cf. https://coutglobal.fr/cout-global.html, ou https://www.enviroboite.net/cout-global-2459 ↩︎
7. cf. infra / LaCoTec ESC² (Éco-Smart-Carbone) : https://www.lacotec.fr/eco-smart-carbone-manifeste-lacotec-1-sur-2/ ↩︎

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