Quels sont les systèmes de stockage de l’énergie solaire et comment fonctionnent-ils ?
Il existe aujourd’hui plusieurs systèmes permettant de stocker l’énergie solaire pour une utilisation ultérieure. Ces systèmes sont conçus pour compenser la production intermittente de l’énergie solaire.
Voici les principaux systèmes aujourd’hui testés et approuvés.
Les batteries
Les batteries représentent le système de stockage de l’énergie le plus connu et le plus répandu. Il s’agit notamment des batteries lithium-ion. Elles permettent de convertir l’électricité produite par l’énergie solaire — électricité verte — en énergie chimique stockée dans des cellules électrochimiques.
Lorsque le taux d’ensoleillement est insuffisant et ne permet pas de couvrir les besoins énergétiques d’un foyer, les batteries peuvent prendre le relais. Pour cela, l’énergie chimique stockée est convertie en électricité, afin de pouvoir être injectée dans le circuit électrique de l’habitation.
Il existe aujourd’hui différents modèles de batteries, avec des capacités de stockage qui diffèrent selon vos besoins énergétiques.
Les réservoirs thermiques
Les réservoirs thermiques permettent de stocker la chaleur produite par des panneaux solaires thermiques. Pour cela, la chaleur absorbée par le fluide caloporteur des panneaux solaires est transférée à un matériau de stockage contenu dans un réservoir thermique, grâce à un échangeur thermique.
Le matériau de stockage peut être de l’eau, des sels fondus ou d’autres matériaux réfractaires… Cette chaleur peut être stockée plusieurs heures à plusieurs jours selon la conception et la capacité de stockage du réservoir thermique.
Cette chaleur stockée peut ensuite être utilisée pour chauffer de l’eau chaude sanitaire grâce à un échangeur thermique.
Le stockage par hydrogène
L’hydrogène est un gaz présentant plusieurs avantages, tels que le stockage de l’énergie. En effet, le surplus d’électricité provenant des panneaux photovoltaïques peut être utilisé pour séparer les atomes d’hydrogène et d’oxygène de l’eau par électrolyse, afin de produire de l’hydrogène vert. L’hydrogène peut ensuite être stocké.
L’avantage de ce système de stockage est la possibilité de choisir plusieurs applications :
- l’utilisation de l’hydrogène tel quel, comme source d’énergie pour alimenter par exemple une chaudière à hydrogène ;
- la conversion de l’hydrogène en électricité utilisable au sein du foyer, grâce à des piles à combustible.
Par conséquent, les systèmes de stockage répondent à différents impératifs. Il s’agit notamment de choisir un système de stockage compatible avec l’installation fonctionnant à l’énergie solaire. De même, le mode de stockage devra également permettre une restitution de l’énergie adaptée à l’utilisation souhaitée (électricité, eau chaude, hydrogène…).
Quels sont les avantages de ces systèmes de stockage ?
Les systèmes de stockage de l’énergie solaire présentent plusieurs avantages pour tendre vers une autonomie énergétique.
Une source d’électricité disponible à tout moment
L’objectif premier d’un système de stockage de l’énergie solaire est de pouvoir disposer de cette énergie à tout moment. Ainsi, il sera possible de consommer de l’énergie solaire lorsque le temps est couvert ou durant la nuit.
Un tel dispositif permet de tendre vers une meilleure autonomie énergétique et ainsi réduire sa dépendance au réseau électrique ou au réseau de gaz public.
Un rendement optimisé
Les panneaux solaires photovoltaïques peuvent produire un surplus d’électricité inutilisé. Ce surplus d’électricité est généralement produit en plein été lorsque le taux d’ensoleillement est au plus haut et nos besoins énergétiques sont au plus bas.
Afin de ne pas gaspiller ce surplus d’électricité, il est possible de relier l’installation photovoltaïque à un dispositif de stockage. Ainsi, le rendement de votre installation sera pleinement utilisé, sans perte d’énergie.
Une réduction des coûts énergétiques
Le stockage de l’énergie solaire permet d’utiliser de l’énergie disponible gratuitement lorsque le besoin s’en fait ressentir.
De ce fait, coupler un dispositif de stockage à une installation alimentée par l’énergie solaire permet de réduire sa facture d’énergie. Ces économies sur la facture d’énergie sont d’autant plus appréciées en période de hausse des prix de l’électricité et du gaz.
Une augmentation de la valeur verte de l’habitation
Une habitation bénéficiant d’une source d'énergie renouvelable et d’un dispositif de stockage de l’énergie voit sa valeur verte augmenter.
Pour rappel, la valeur verte représente la valeur ajoutée d’une habitation équipée d’installations alimentées par des énergies renouvelables et permettant de réduire les émissions de gaz à effet de serre.
De même, les émissions de gaz à effet de serre sont prises en compte lors d’un diagnostic de performance énergétique (DPE). Ainsi, un tel dispositif de stockage peut améliorer la notation sur le DPE du bien. De ce fait, l’augmentation de la valeur verte contribue également à augmenter la valeur marchande et locative du logement bénéficiant d’une telle installation.
Une meilleure indépendance énergétique
L’indépendance énergétique d’un logement permet de réduire l’impact de la fluctuation des prix de l’électricité et du gaz et de s’affranchir des énergies fossiles.
Ainsi, une habitation bénéficiant d’une ou de plusieurs sources d’énergie renouvelable couplées à un dispositif de stockage de l’énergie est grandement valorisée.
Pour résumer, un système de stockage de l’énergie solaire permet de réduire sa facture d’énergie, de profiter d’une source d’énergie stable et de valoriser le DPE ainsi que la valeur verte de l’habitation équipée.
Quelles sont les contraintes à prendre en compte ?
Bien que les systèmes de stockage de l’énergie solaire présentent de nombreux avantages, plusieurs contraintes sont également à prendre en compte pour faire un choix éclairé.
Des coûts initiaux élevés
Un dispositif de stockage de l’énergie solaire peut présenter des coûts d’achat et d’installation élevés selon le modèle choisi et la puissance disponible.
En effet, il faut envisager un système de stockage comme un investissement. De même, les systèmes de stockage les plus performants sont proposés à des prix plus élevés. De ce fait, il est conseillé de se faire accompagner par un professionnel pour évaluer ses réels besoins énergétiques. Un professionnel dans le secteur de l’énergie renouvelable pourra ainsi vous proposer un système de stockage de l’énergie solaire présentant un bon rapport qualité/prix selon vos besoins énergétiques.
Une performance de stockage limitée
L’énergie solaire peut être stockée, mais cette capacité de stockage présente ses limites. Tout d’abord, le transfert d’énergie des panneaux solaires au dispositif de stockage puis du dispositif de stockage au réseau électrique de l’habitation entraîne des pertes d’énergie.
De plus, le matériau stockant l’énergie présente des pertes d’énergie sur la durée. Par conséquent, la quantité d’énergie stockée ne sera pas disponible ad vitam æternam et devra être consommée dans les jours qui suivent.
Une durée de vie limitée
Les dispositifs de stockage — notamment les batteries — ont des durées de vie limitées. Ces durées de vie dépendent notamment de la qualité des matériaux utilisés, de la puissance de stockage et de l’intensité d’utilisation.
Par conséquent, il est important de prendre en compte la durée de vie estimée du dispositif choisi et de prévoir un budget pour le remplacement des pièces usagées.
Une maintenance régulière pour une installation sécurisée
Un dispositif de stockage peut augmenter le risque de sinistres dans une habitation, sans une installation conforme et une maintenance régulière. En effet, l’énergie stockée peut entraîner différents problèmes techniques, tels qu’une surchauffe.
De ce fait, il est vivement conseillé de prévoir un budget pour l’installation et la maintenance réalisées par un professionnel.
Un raccordement au réseau électrique à sécuriser
Les panneaux solaires photovoltaïques permettent de produire de l’électricité. Le surplus d’électricité produit et stocké dans un dispositif de stockage peut être réinjecté dans le réseau électrique de l’habitation. De ce fait, cette électricité peut être utilisée pour alimenter un chauffage électrique et les équipements électriques du foyer.
Cependant, l’installation électrique d’un foyer répond à des normes strictes pour protéger les habitants ainsi que l’habitation. De ce fait, le raccordement d’un dispositif de stockage d’énergie au réseau électrique de l’habitation doit respecter les normes électriques en vigueur. Par conséquent, il est vivement conseillé de faire appel à un installateur professionnel si vous n’avez aucune expertise sur ce type d’installation.
Un impact environnemental à considérer
Les dispositifs de stockage intègrent des composants possiblement polluants, que ce soit dans leur conception, leur utilisation ou leur recyclage.
Par exemple, les batteries au lithium-ion sont considérées comme polluantes, à cause du processus d’extraction des matières premières.
Ainsi, les dispositifs de stockage de l’énergie solaire présentent l’avantage d’optimiser une installation de panneaux solaires photovoltaïques ou thermiques. Cependant, ces dispositifs représentent des coûts initiaux élevés ainsi qu’un impact environnemental à considérer.
Quelles différences avec d’autres sources d’énergie ?
Comme dit précédemment, les systèmes de stockage de l’énergie solaire permettent de pallier la fluctuation de production de l’énergie solaire. De ce fait, il est légitime de vouloir comparer ce type d’installation avec des systèmes utilisant d’autres sources d’énergie. L’objectif ici est de choisir une installation adaptée aux besoins énergétiques du foyer tout en préservant son pouvoir d’achat et l’environnement.
Voici une présentation des principales différences avec d’autres sources d’énergie.
L’exploitation de la source d’énergie
L’énergie solaire présente l’avantage d’être une énergie renouvelable et disponible pour tous.
D’autres sources d’énergie renouvelable peuvent être exploitées, mais nécessitent des travaux plus conséquents. Par exemple, une pompe à chaleur géothermique nécessite de réaliser des forages.
Les énergies fossiles — telles que le charbon ou bien encore le fioul — qui peuvent être stockées sont vouées à ne plus être exploitées afin de respecter nos objectifs de réduction des gaz à effet de serre.
La disponibilité de l’énergie
Une source d’énergie performante est une source d’énergie disponible pour répondre aux besoins énergétiques d’un foyer.
À l’heure actuelle, l’énergie solaire sans dispositif de stockage est considérée comme une source d’énergie qui ne permet pas de tendre vers une totale autonomie énergétique. Dans la grande majorité des foyers, l’énergie solaire peut couvrir entre 40 et 60 % des besoins énergétiques. Par conséquent, un raccordement au réseau électrique ou l’exploitation d’une autre source d’énergie est nécessaire.
Les autres sources d’énergie — excepté l’éolien — ne présentent pas ce problème d’intermittence dans leur disponibilité.
Le raccordement à des dispositifs de stockage
Certaines sources d’énergie nécessitent un dispositif de stockage pour tendre vers une autonomie énergétique. C’est notamment le cas avec l’énergie solaire ou l’énergie éolienne.
Les autres sources d’énergie ne nécessitent pas forcément l’utilisation d’un dispositif de stockage pour améliorer leur rendement.
L’impact environnemental
L’impact environnemental est un critère qui prend de plus en plus d’importance dans le choix de nos énergies. En effet, les objectifs de réduction des gaz à effet de serre portés par l’Union européenne nous incitent à accélérer notre transition écologique.
De ce fait, les énergies renouvelables prennent une part importante dans nos foyers, avec des dispositifs de production et de stockage performants.
Les énergies polluantes — telles que le charbon ou le fioul — sont donc progressivement éliminées de nos habitations.
À côté de cela, les dispositifs de stockage de l’énergie peu polluants, facilement recyclables et durables sont à privilégier.
Ainsi, les principales différences à prendre en compte concernent la disponibilité de l’énergie, sa capacité à être stockée et son impact environnemental.
Retours d’expérience : ces solutions de stockage répondent-elles aux attentes des utilisateurs ?
Les retours d’expérience sont multiples concernant les dispositifs de stockage. Voici les principales informations provenant des avis des utilisateurs.
Les batteries : un dispositif facilement disponible et largement testé
Les batteries représentent le dispositif de stockage le plus utilisé.
Ce qui ressort des retours d’expérience est :
- un vaste choix de batteries pour une installation adaptée à ses panneaux solaires ;
- une installation largement testée et optimisée ces dernières années ;
- une autonomie comprise entre 3 et 15 jours.
De ce fait, les retours d’expérience sont majoritairement positifs concernant les batteries. Les quelques critiques sont axées sur la capacité de stockage limitée pour couvrir l’ensemble des besoins énergétiques d’un foyer.
Les réservoirs thermiques : une solution simple à installer et à utiliser
Les dispositifs de réservoirs thermiques principalement utilisés aujourd’hui sont les ballons d’eau chaude reliés à un système de chauffe-eau solaire individuel (CESI).
Ce type d’installation est simple à installer. De même, un ballon d’eau chaude représente un dispositif communément présent dans nos habitations. De ce fait, l’utilisation de cet équipement ne change en rien les habitudes des utilisateurs. Dans ce cas, l’eau chaude sanitaire est chauffée par des capteurs solaires thermiques au lieu d’une résistance thermique sur un chauffe-eau électrique.
Le stockage par hydrogène : un dispositif encore méconnu, mais prometteur
L’hydrogène représente un gaz prometteur pour la transition énergétique. Il existe aujourd’hui peu de retours d’expérience concernant l’utilisation de l’hydrogène comme dispositif de stockage.
En effet, les dispositifs de stockage à l’hydrogène sont aujourd’hui peu démocratisés dans des habitations. En outre, l’installation doit être sécurisée avec l’intervention d’un professionnel du fait du caractère inflammable de l’hydrogène.
Les projections réalisées sur l’hydrogène s’entendent néanmoins à présenter ce gaz comme une solution d’avenir qui sera de plus en plus présente dans nos logements.
Quels conseils suivre pour une installation réussie ?
Quel que soit le dispositif de stockage de l’énergie solaire choisi, plusieurs conseils d’installation sont bons à prendre en compte :
- évaluer ses besoins énergétiques afin de choisir un dispositif de stockage adapté ;
- choisir un dispositif comprenant des composants de qualité et durables (ex. : batterie, onduleur, contrôleur de charge…) pour un investissement rentable ;
- choisir un système de stockage (modèle, taille, nombre d’unités de stockage et puissance) selon la capacité de production d’énergie solaire de l’installation mise en place ;
- faire appel à un installateur professionnel certifié, afin de sécuriser l’installation, d’optimiser le stockage de l’énergie et d’entretenir les composants pour allonger leur durée de vie ;
- faire une maintenance régulière (vérification visuelle, test de performance, remplacement de pièces usagées…) pour maintenir un niveau de sécurité optimal et allonger la durée de vie de l’installation ;
- se former à l’autoconsommation, afin de faire évoluer son dispositif de stockage avec les nouveautés proposées sur le marché de l’autonomie énergétique.
Dans tous les cas, seul un installateur professionnel pourra vous procurer des conseils détaillés et parfaitement adaptés à votre installation.
Ainsi, les systèmes de stockage de l’énergie solaire permettent de tendre vers une autonomie énergétique. Cette autonomie énergétique reste un enjeu et les dispositifs de stockage permettent de réduire les problèmes d’intermittence de la disponibilité de l’énergie solaire.
Cependant, ces dispositifs restent limités concernant la quantité d’énergie pouvant être stockée. De ce fait, un foyer avec une consommation d’énergie s’inscrivant dans la moyenne nationale pourra difficilement se passer d’un raccordement au réseau électrique Enedis.
Les dispositifs de stockage de l’énergie solaire restent néanmoins une solution pertinente pour réduire sa facture d’énergie. Pour cela, il est essentiel d’évaluer ses besoins énergétiques réels à l’année et de choisir un dispositif parfaitement adapté à ses besoins en termes de puissance et de capacité de stockage.
