De nombreuses usines, parkings commerciaux, parcs industriels, centres logistiques et sites de recharge pour véhicules électriques envisagent systèmes de carports solaires cette solution afin de produire de l’électricité propre tout en optimisant l’utilisation des espaces de stationnement existants.
Toutefois, une question essentielle se pose fréquemment avant le lancement d’un projet :
Un carport solaire nécessite-t-il un système de stockage par batteries ?
Avec le développement rapide des systèmes intégrés solaire + stockage + recharge pour véhicules électriques , l’ajout d’un système de stockage d’énergie par batteries (BESS) peut offrir des avantages tels que la réduction des pics de consommation, l’arbitrage tarifaire selon les heures d’utilisation, l’alimentation de secours et une amélioration de l’autoconsommation solaire.
Cependant, le stockage d’énergie augmente également l’investissement initial et implique des exigences supplémentaires en matière de sécurité des batteries, de protection contre l’incendie, de ventilation, d’exploitation et de maintenance.
Par conséquent, le stockage par batteries n’est pas une exigence standard pour chaque projet de carport solaire. Son choix doit être fondé sur la demande électrique du site, la capacité du réseau, la structure tarifaire de l’électricité, les besoins en recharge des véhicules électriques et les objectifs d’investissement.
Ce guide explique quand un carport solaire peut fonctionner efficacement sans batteries, quand le stockage d’énergie par batterie pour carport solaire devient intéressant, comment les deux configurations se comparent et quels facteurs doivent être pris en compte lors de l’évaluation du retour sur investissement du projet.
Asystème de Carport Solaire associe une structure de stationnement à une génération d’énergie photovoltaïque.
Des panneaux solaires sont installés sur le toit du carport afin de produire de l’électricité, tandis que la structure procure de l’ombre et une protection contre la pluie pour les véhicules.
Un système commercial typique de carport solaire peut comprendre :
Structure de l'appartement solaire
Modules photovoltaïques solaires
Onduleur raccordé au réseau ou hybride
Équipement de distribution CA/CC
Stations de recharge ev
Système de surveillance
Système optionnel de stockage d’énergie par batterie
Pendant la journée, l’électricité solaire peut être directement fournie aux équipements d’usine, aux bâtiments de bureaux, aux installations commerciales ou aux bornes de recharge pour véhicules électriques.
Si la production d’électricité dépasse la demande instantanée du site, l’excédent peut être injecté dans le réseau électrique, sous réserve de la réglementation locale applicable au réseau et des conditions de raccordement propres au projet.
Un auvent solaire conventionnel sans stockage par batteries constitue donc principalement un système de production solaire et de consommation directe .
Asystème de stockage d'énergie par batterie (BESS) agit comme une interface tampon entre la production solaire, le réseau électrique et les charges électriques du site.
Lorsque la production solaire dépasse la demande, l’excédent d’électricité peut être stocké dans les batteries.
L’électricité ainsi stockée peut ensuite être délivrée lorsque :
La production solaire est faible
Les prix de l’électricité sont élevés
La demande de recharge des véhicules électriques augmente
La capacité du réseau est limitée
Une alimentation de secours est requise
Une configuration intégrée typique système solaire + stockage + recharge de véhicules électriques typique peut inclure :
Modules photovoltaïques → onduleur hybride / PCS → stockage par batterie LiFePO4 → chargeurs de véhicules électriques + charges du bâtiment + réseau
Cette configuration offre une plus grande flexibilité qu’un auvent solaire conventionnel, mais l’ajout d’équipements accroît également la complexité et l’investissement requis.
Il n’existe pas de réponse universelle.
Pour de nombreux projets commerciaux et industriels classiques, un auvent solaire sans stockage par batterie peut constituer la solution la plus rentable .
Pour les projets impliquant une recharge rapide de véhicules électriques (VE), une capacité limitée du transformateur, des écarts importants entre les tarifs électriques en heures creuses et en heures pleines, ou des besoins en alimentation de secours, l’ajout d’un stockage par batteries peut générer une valeur nettement supérieure.
La décision doit reposer sur les conditions réelles du projet, et non simplement sur la tendance actuelle à installer systématiquement des systèmes de stockage d’énergie.
Les usines, les bâtiments de bureaux, les parcs industriels et les installations commerciales consomment souvent beaucoup d’électricité en journée.
Si la majeure partie de l’électricité produite par le carport solaire est immédiatement consommée sur place, le système peut atteindre un taux élevé d’autoconsommation solaire, sans nécessiter de batteries.
Par exemple, une usine peut utiliser directement l’électricité solaire pour :
Équipement de production
Climatisation
Éclairage
Équipements de bureau
Qui sont fiables et fonctionnent efficacement, aidant les conducteurs à maintenir leur véhicule en bon état.
MACHINERIE
Recharge de véhicules électriques
Dans ce cas, l’ajout d’une batterie pourrait apporter une valeur économique supplémentaire très limitée.
PV solaire + onduleur raccordé au réseau + charges + chargeurs VE
Si le site dispose d’une connexion fiable au réseau électrique et que les coupures de courant sont rares, il peut y avoir peu de besoin de batteries pour une alimentation de secours d’urgence.
L’ajout d’un système de stockage d’énergie uniquement à des fins de secours pourrait augmenter considérablement l’investissement initial sans générer de recettes supplémentaires suffisantes.
Cela s’applique particulièrement aux parkings commerciaux urbains et aux parcs industriels modernes dotés d’une infrastructure réseau fiable.
Le stockage par batterie peut générer une valeur économique supplémentaire en se chargeant lorsque les prix de l’électricité sont bas et en se déchargeant lorsque ces prix sont élevés.
Toutefois, si l’écart entre les tarifs de pointe et hors pointe est faible, les économies potentielles pourraient ne pas suffire à compenser :
L’investissement dans les batteries
Dégradation de la batterie
Les pertes liées à la conversion d’énergie
Opération et maintenance
Équipement de sécurité incendie
L’amortissement du système
Dans de tels cas, une station solaire pure peut offrir un meilleur retour sur investissement.
Si l’installation de stationnement utilise principalement des chargeurs pour véhicules électriques en courant alternatif standard, la charge de recharge est généralement plus faible et plus stable que celle des chargeurs rapides en courant continu.
Par exemple, si un site ne dispose que d’un nombre limité de bornes de recharge en courant alternatif, la station solaire peut couvrir directement une part importante de la demande de recharge pendant les heures d’ensoleillement.
Dans ce scénario, un stockage par batterie peut ne pas être nécessaire.
Le stockage d’énergie devient nettement plus intéressant lorsque le projet présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
L’une des applications les plus importantes du stockage commercial par batterie est arbitrage tarifaire selon les heures d'utilisation de l'électricité .
Le principe de base est le suivant :
Charger pendant les périodes à bas prix → Décharger pendant les périodes à haut prix
L’électricité solaire produite en journée peut également être stockée et utilisée ultérieurement, lorsque les prix de l’électricité sont plus élevés.
Plus l’écart entre les prix de l’électricité est important et plus le profil de charge du site est prévisible, plus la valeur économique potentielle du stockage par batterie est élevée.
Toutefois, le retour sur investissement réel dépend des tarifs locaux de l’électricité, du coût des batteries, de l’efficacité de la charge et de la décharge, de la durée de vie en cycles des batteries, ainsi que de la stratégie d’exploitation.
Dans certaines usines et installations de stationnement existantes, les transformateurs fonctionnent parfois à proximité de leur capacité maximale.
L’ajout de bornes de recharge rapide pour véhicules électriques (EV) peut faire augmenter de façon spectaculaire la demande électrique maximale du site.
Par exemple :
Charge existante + charge de recharge rapide des EV > capacité disponible du transformateur
Plutôt que de remplacer immédiatement le transformateur, un système de stockage d’énergie par batterie peut fournir une puissance supplémentaire pendant de courtes périodes de forte demande.
La batterie fournit une partie de la charge de pointe, tandis que le réseau fournit la puissance restante.
Cette stratégie est couramment appelée rasage de pointe .
Elle peut potentiellement réduire :
Les coûts d’extension des transformateurs
Demande de pointe
Le risque de surcharge du réseau
Les frais liés à la demande
Les stations de recharge rapide CC peuvent générer une demande de puissance instantanée très élevée.
Un parking équipé de plusieurs chargeurs rapides fonctionnant simultanément peut connaître des pics de charge importants.
Une station solaire couverte avec stockage par batterie peut coordonner :
Production solaire + stockage par batterie + alimentation réseau + recharge de véhicules électriques
Le système de gestion énergétique peut allouer dynamiquement la puissance entre ces sources.
Cela rend intégré le stockage par batterie associé à une aire de stationnement solaire pour la recharge de véhicules électriques particulièrement attractif pour :
Les parcs logistiques
Les stations de recharge de bus
Les dépôts de flottes
Aires de service routières
Les centres commerciaux de recharge de véhicules électriques
Les grands parkings publics
Certains établissements commerciaux et industriels nécessitent une alimentation continue pour les charges critiques.
Exemples incluent :
Surveillance de la sécurité
Équipement de communication
Systèmes de protection contre l'incendie
Éclairage de secours
Équipement serveur
Équipements de bureau critiques
Infrastructure essentielle de recharge des véhicules électriques (EV)
Un système de stockage d’énergie par batteries correctement configuré peut fournir une alimentation de secours en cas de défaillance du réseau.
La capacité réelle de secours dépend de l’architecture de l’onduleur, de la capacité de la batterie, du système de transfert et des besoins en charge critique du site.
Des parcs industriels isolés, des installations de stationnement périurbaines et certains grands sites commerciaux peuvent rencontrer des limitations lors du raccordement de nouvelles charges solaires ou de recharge de véhicules électriques (EV) au réseau existant.
Si le réseau ne peut pas absorber toute l’énergie solaire excédentaire produite, le stockage par batteries peut capter une partie de cet excédent pour une utilisation ultérieure.
Cela peut augmenter le taux d’autoconsommation solaire du projet et réduire le gaspillage d’énergie solaire.
| Élément | Stationnement solaire sans stockage | Stationnement solaire avec stockage par batterie |
|---|---|---|
| Investissement initial | Moins élevé | Supérieur |
| Complexité du système | Faible | Moyenne à élevée |
| Exploitation et maintenance | Simple | Plus complexe |
| Autoconsommation solaire | Dépend de la charge diurne | Peut être augmenté |
| Rasage de pointe | No | Oui |
| Arbitrage temporel | Limité | Oui |
| Système de secours | No | Oui |
| Charge rapide de véhicules électriques | Limité | Très adapté |
| Soutien de la capacité du transformateur | Limité | Oui |
| Remplacement des piles | Non requis | Obligatoire sur la durée de vie du système |
| Exigences en matière de sécurité incendie | Relativement simple | Plus exigeant |
| Le mieux adapté pour | Projets commerciaux classiques | Projets à forte charge et à forte demande |
La comparaison montre qu’aucune des deux configurations n’est universellement supérieure.
La solution optimale dépend des conditions électriques et économiques réelles du site.
Modules photovoltaïques → onduleur raccordé au réseau → réseau / charges du bâtiment / chargeurs CA pour véhicules électriques
Parkings de petite et moyenne taille
Zones de stationnement d’usines
Immeubles de bureaux
Parcs industriels
Environnements réseau stables
Sites présentant une forte demande d’électricité en journée
Projets utilisant principalement la recharge lente CA
Projets avec des budgets d’investissement limités
Investissement initial moindre
Architecture système simple
Installation facile
Moindres exigences en entretien
Aucune dégradation de la batterie
Complexité moindre en matière de sécurité incendie
Rentabilité potentielle plus rapide
Modules photovoltaïques → onduleur hybride / PCS → stockage batterie LiFePO4 → chargeurs intelligents pour véhicules électriques + charges + réseau + charges de secours
Grandes stations de recharge pour véhicules électriques
Groupes de recharge rapide DC
Les parcs logistiques
Les stations de recharge de bus
Installations industrielles disposant d’une capacité limitée de transformateur
Sites présentant des écarts importants entre les prix de l’électricité en heures de pointe et hors pointe
Installations nécessitant une alimentation de secours
Sites disposant d'une capacité de raccordement au réseau limitée
Rasage de pointe
Arbitrage tarifaire selon les heures d'utilisation de l'électricité
Autoconsommation accrue de l’énergie solaire
Réduction de la pression exercée sur la capacité du réseau
Capacité d'alimentation de secours
Meilleur soutien pour la recharge rapide des véhicules électriques (EV)
Plus grande flexibilité en matière de gestion énergétique
Investissement initial plus élevé
Dégradation de la batterie
Maintenance supplémentaire
Exigences en matière de sécurité incendie
Espace d'installation supplémentaire
Gestion énergétique plus complexe
Le délai de rentabilisation d’un auvent solaire avec stockage par batterie ne peut pas être déterminé uniquement à partir de la capacité de la batterie.
Une évaluation rigoureuse du projet doit tenir compte d’au moins les facteurs suivants :
Puissance du système photovoltaïque
Irradiation solaire locale
Heures de fonctionnement annuelles
Production annuelle prévue d’électricité
Demande d’électricité en journée
Demande d'électricité nocturne
Consommation annuelle d’électricité
Taux d’autoconsommation solaire
Nombre de bornes de recharge
Recharge en courant alternatif (CA) ou en courant continu (CC)
Puissance nominale du chargeur
Sessions de recharge quotidiennes
Taux de recharge simultanée
Capacité du transformateur
Capacité de raccordement au réseau
Les frais liés à la demande
Coûts d’extension du réseau
Prix maximal de l’électricité
Prix intermédiaire de l’électricité
Prix minimal de l’électricité
Structure tarifaire différenciée selon les heures
Capacité de la batterie
Puissance PCS
Efficacité du cycle complet (Round-trip Efficiency)
Cycle de vie
Température de fonctionnement
Période de garantie
Par exemple, considérons une installation commerciale de stationnement avec :
Auvent solaire : 500 kw
Stockage par batterie : 500 kWh
Recharge de véhicules électriques (VE) : Plusieurs chargeurs CA et CC
Production solaire quotidienne : environ 2 000 kWh
Jours annuels d’exploitation : environ 330 jours
Le bénéfice économique annuel du projet peut provenir de plusieurs sources :
1. Économies sur l’électricité solaire
L’électricité produite par le système photovoltaïque et consommée directement sur site réduit l’électricité achetée au réseau.
2. Lissage des pics de charge par la batterie
La batterie fournit une partie de la charge de pointe du site et réduit la demande adressée au réseau pendant les périodes de forte charge.
3. Arbitrage tarifaire selon les heures de consommation
La batterie peut se charger durant les périodes à coût inférieur et se décharger durant les périodes à coût supérieur, sous réserve des tarifs d’électricité locaux.
4. Réduction des coûts d’extension du transformateur
Si la batterie permet de gérer efficacement les pics de charge des véhicules électriques (EV), le projet pourrait réduire ou reporter des investissements coûteux dans l’augmentation de la capacité du transformateur.
5. Valeur de secours
Lorsqu’une alimentation de secours est requise, la batterie peut fournir une valeur opérationnelle supplémentaire qui ne se traduit pas directement par des économies d’électricité.
Par conséquent :
Bénéfice annuel total = Économies d’électricité solaire + Arbitrage énergétique par stockage + Économies sur les frais de puissance souscrite + Autres bénéfices énergétiques
Et :
Période de rentabilisation estimée = Investissement total du projet ÷ Bénéfice net annuel
La période de rentabilisation réelle doit être calculée à l’aide des prix locaux de l’électricité, des données locales de production solaire, des coûts des batteries, de la demande de recharge, des conditions de financement et des politiques réseau applicables.
Un modèle financier spécifique au projet est donc recommandé avant de choisir la capacité de la batterie.
Utilisez le guide suivant pour une évaluation préliminaire :
La consommation d’électricité en journée est élevée
Le réseau est stable
Les différences entre les tarifs de pointe et hors pointe sont limitées
La majeure partie de la recharge des véhicules électriques se fait en courant alternatif (CA), avec une charge lente
La capacité du transformateur est suffisante
Une alimentation de secours n’est pas requise
Le projet dispose d’un budget d’investissement limité
Solution recommandée : photovoltaïque solaire + onduleur raccordé au réseau + recharge de véhicules électriques
La recharge rapide en courant continu est largement déployée
La capacité du transformateur est insuffisante
La demande de pointe est élevée
Les écarts entre les prix de l’électricité en heures creuses et en heures pleines sont importants
Une alimentation de secours est requise
La capacité de raccordement au réseau est limitée
L’électricité solaire excédentaire ne peut pas être entièrement consommée ni exportée
Solution recommandée : photovoltaïque solaire + stockage d’énergie par batterie + recharge de véhicules électriques
Le stockage d’énergie n’est pas automatiquement rentable pour chaque station solaire couverte.
Sa valeur économique dépend principalement de :
Profil de charge
Tarif de l’électricité
La demande de recharge de véhicules électriques
Capacité du réseau électrique
Le coût d’investissement dans la batterie
Le taux d’utilisation de la batterie
Pour de nombreux projets commerciaux classiques, l’ajout d’une batterie sans opportunités suffisantes d’aplatissement des pics ou d’arbitrage peut effectivement rallonger la période d’amortissement.
Les systèmes de stockage d’énergie par batteries exigent des mesures de sécurité appropriées.
Les armoires de stockage d’énergie extérieures doivent être conçues conformément aux réglementations locales applicables et aux exigences du projet, notamment :
Ventilation
Contrôle de Température
Protection contre les incendies
Protection électrique
Isolement de sécurité
Arrêt d'urgence
Surveillance
Les exigences applicables en matière de prévention incendie et d’électricité doivent être confirmées auprès de professionnels locaux qualifiés et des autorités compétentes avant le début de la construction du projet.
Une batterie plus grande ne signifie pas nécessairement un meilleur projet.
Un système de stockage d’énergie surdimensionné peut entraîner :
Une faible utilisation de la batterie
Investissement initial plus élevé
Un retour sur investissement plus long
Une capacité d’équipement inutile
La capacité de la batterie doit être déterminée en fonction de :
Excédent solaire + demande de recharge des véhicules électriques + profil de charge + tarif de l’électricité + capacité du réseau
Un petit nombre de bornes de recharge en courant alternatif ne justifie généralement pas un système de batteries de grande taille.
En revanche, plusieurs bornes de recharge en courant continu à forte puissance peuvent générer une demande de pointe importante, ce qui rend le stockage par batteries nettement plus intéressant.
Il convient donc d’analyser le profil de recharge avant de choisir le système de stockage d’énergie.
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