A Madrid, les taux d’autoconsommation solaire résidentielle varient entre 30 et 70 %

D’après pv magazine Espagne

Un groupe de chercheurs de l’Université polytechnique de Madrid et du Centre de recherche énergétique, environnementale et technologique (CIEMAT) a analysé le potentiel d’autosuffisance du photovoltaïque sur les bâtiments résidentiels dans huit quartiers de Madrid.

Ces quartiers ont été choisis pour déterminer l’impact des caractéristiques urbaines et des bâtiments sur la satisfaction de la consommation d’électricité grâce aux systèmes photovoltaïques installés sur les toits. Les résultats de la recherche sont inclus dans l’article « Photovoltaic self-sufficiency potential at a district scale in Madrid. A scalable methodology », publié dans Energy and Buildings. Pour calculer le potentiel d’autosuffisance, défini comme le rapport entre l’électricité photovoltaïque produite et l’électricité totale consommée, la production et la consommation annuelles d’électricité ont été évaluées pour chaque bâtiment résidentiel. L’évaluation de la production d’électricité a été réalisée à l’aide des cadastres solaires générés par le modèle Solar Energy on Building Envelopes dans QGIS (Quantum Geographic Information System), des données LiDAR (light detection and location) et des données TMY (typical meteorological year) pour chaque quartier.

En outre, des hypothèses ont été formulées sur les principales caractéristiques des systèmes solaires afin de garantir la représentativité du secteur photovoltaïque. La consommation d’électricité a été estimée en analysant les valeurs de consommation définies par l’Institut pour la diversification et l’économie d’énergie (IDAE), ainsi que celles figurant dans un rapport d’Eurostat intitulé Consumptions of the Residential Sector in Spain, et certaines des formules utilisées dans l’article de recherche « How to Achieve Positive Energy Districts for Sustainable Cities : A Proposed Calculation Methodology », publié en 2021 dans Sustainability. Les chiffres de consommation ont été obtenus en calculant la consommation d’électricité pour l’éclairage et les appareils ménagers dans un logement type de 100 m2, à l’exclusion de la consommation pour le chauffage, le refroidissement et l’eau chaude. Les besoins spécifiques en éclairage d’un logement type sont indiqués à 5 kWh/m2, tandis que l’équipement moyen d’un logement est détaillé comme suit : un réfrigérateur, deux téléviseurs, un lave-linge, un lave-vaisselle et un ordinateur.

Dans les centres historiques, le taux d’autoconsommation peut descendre à 10 %

L’ensemble de ces appareils représente une consommation de 2 137 kWh pour 100 m² de logement, soit 21,40 kWh/m². L’addition de ces deux chiffres à la consommation moyenne par mètre carré donne une valeur de 26,40 kWh/m². Toutefois, l’étude ne tient pas compte de la consommation d’électricité pour le refroidissement, le chauffage ou la mobilité. L’utilisation croissante de pompes à chaleur et de climatiseurs électriques, ainsi que l’électrification des transports, entraîneront une augmentation de la consommation d’électricité dans les ménages, ce qui réduira le potentiel d’autosuffisance, selon les chercheurs. Les résultats de l’analyse indiquent que dans les zones composées de maisons individuelles ou d’immeubles de faible hauteur, le potentiel d’autosuffisance dépasse 70 %. En revanche, les zones urbaines comportant des immeubles de grande hauteur ont une valeur d’autosuffisance d’environ 30 %. Cette valeur inférieure peut être attribuée à la hauteur considérable des bâtiments, qui se traduit par une plus grande consommation d’énergie à l’intérieur des habitations et une surface disponible pour l’installation photovoltaïque insuffisante pour couvrir les besoins énergétiques de tous les habitants.

Dans les centres historiques, on observe une plus grande dispersion du potentiel d’autosuffisance, avec des valeurs allant de 10 % à 90 %. Cette variabilité est attribuée à la plus faible uniformité du tissu urbain, qui nécessite une analyse plus détaillée à l’échelle du bâtiment. « Dans les centres urbains, qui sont souvent protégés par la législation en raison de leur importance historique, les systèmes BIPV sont un outil crucial pour harmoniser la production photovoltaïque distribuée avec la conservation de l’essence architecturale et historique de l’environnement bâti », ont ajouté les auteurs.

Ils ont également souligné que les analyses ont été effectuées en comparant la production et la consommation annuelles. Bien que cette approche soit utile pour estimer le potentiel global de production d’énergie photovoltaïque, elle ne peut pas reproduire le comportement en temps réel des systèmes photovoltaïques connectés au réseau, où l’équilibre entre la production et la consommation est instantané. En effet, les profils de consommation d’énergie typiques des bâtiments résidentiels se traduisent par des taux d’autoconsommation de 20 à 40 % dans les systèmes photovoltaïques sans stockage.

Pour effectuer une analyse plus complète, il serait nécessaire d’avoir accès aux courbes quotidiennes de production et de consommation de chaque bâtiment avec une résolution horaire, ou mieux encore, une résolution de quelques secondes, ce qui permettrait d’optimiser le dimensionnement des installations pour stimuler l’autoconsommation, a conclu le groupe de recherche.

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