Systèmes de stockage d’énergie pour l’autoconsommation résidentielle – Relais de croissance de la filière photovoltaïque européenne

Les progrès techniques remarquables enregistrés ces dernières années dans le domaine des batteries Lithium-ion associés à une rapide baisse des prix apportent désormais des solutions efficaces et abordables pour mieux gérer l’intermittence des énergies renouvelables.

Parallèlement aux systèmes de stockage de forte puissance permettant d’améliorer la gestion des réseaux de distribution à l’échelle d’une région, les systèmes de stockage domestiques sont en passe de devenir un composant incontournable de toute installation photovoltaïque résidentielle. Pour s’en convaincre, il suffisait de se rendre en juin dernier à Munich sur le salon Intersolar Europe, le plus grand événement professionnel de la filière photovoltaïque où, parmi les 1 000 exposants, 200 présentaient sur près de 15 000 m2 leurs nouveautés en matière de stockage d’énergie.

La politique de transition énergétique en Allemagne à l’origine d’un marché d’ampleur mondiale

Historiquement, les batteries ont toujours été associées aux installations photovoltaïques pour assurer la disponibilité d’électricité de jour comme de nuit en l’absence de tout réseau de distribution. Ce cantonnement aux applications hors réseau fut remis en cause au début des années 2000 par la mise en place en Allemagne de l’obligation d’achat de l’électricité photovoltaïque réinjectée dans le réseau de distribution dans le cadre de la loi sur les énergies renouvelables (Erneuerbare-Energien-Gesetz ou EEG) encore en activité aujourd’hui sous une forme amendée.

Par cette décision politique destinée à favoriser le développement des énergies renouvelables, l’énergie photovoltaïque se libérait de la nécessité d’être stockée puisqu’elle pouvait être directement réinjectée dans le réseau, ce qui allait donner le coup d’envoi à une fantastique croissance du marché, passant d’une puissance cumulée installée de 100 MWc en 2000 à près de 40 000 MWc en 2015.

Toujours en Allemagne, une dizaine d’années après les premières lois EEG, les systèmes de stock-age d’énergie retrouvaient une nouvelle jeunesse sous une forme modernisée tant technologiquement (batteries Lithium-ion plutôt que batteries au Plomb) qu’en termes d’usage. Il ne s’agissait plus de garantir l’alimentation électrique 24h/24 mais de maximiser l’autoconsommation plutôt que de réinjecter son électricité solaire dans le réseau (Figure 1).

Un tiers des nouvelles installations photovoltaïques résidentielles allemandes équipé de systèmes de stockage

De fait, l’Allemagne est devenue en quelques années le premier marché mondial pour les systèmes de stockage photovoltaïques résidentiels. Plus de 30 000 maisons en sont déjà équipées et une nouvelle installation photovoltaïque allemande sur trois comporte désormais une batterie, le plus souvent de technologie Lithium-ion, permettant d’utiliser en soirée l’énergie solaire produite en journée et non auto-consommée. Cette évolution n’en est qu’à ses débuts, certains experts estimant que le seuil des 100 000 systèmes de stockage résidentiels installés outre-Rhin pourrait être franchi avant la fin de la décennie avec l’arrivée à leur terme des premiers contrats d’achat d’électricité photovoltaïque à prix garantis.

Une tendance similaire se dessine ailleurs en Europe, à commencer par l’Italie où la part du photovoltaïque dans le panier énergétique national est parmi les plus élevées au monde. La France arrive tard sur ce marché, la revente totale de la production photovoltaïque ayant été la règle jusqu’en 2016. La situation devrait maintenant changer avec l’incitation à l’autoconsommation prévue par la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte et la mise en place de réglementations énergétiques pour le bâtiment de plus en plus exigeantes.

L’Europe, qui représente pour l’instant le premier débouché mondial pour les systèmes de stockage résidentiels, n’est pas la seule région à connaître un tel développement. Soutenue par des politiques publiques volontaristes, une évolution similaire a vu le jour aux Etats-Unis, notamment en Californie toujours à la pointe en matière d’énergies nouvelles, mais aussi au Japon à la suite de l’accident de Fukushima (Figure 2), en Australie, véritable laboratoire à l’échelle d’un pays-continent pour le déploiement des systèmes de stockage… Au niveau mondial, le taux de croissance annuel moyen du marché des systèmes de stockage résidentiels pourrait ainsi atteindre 50% par an sur les 10 prochaines années !

Politiques de soutien et retour sur investissement

Bien que le prix des modules photovoltaïques comme des batteries Lithium-ion soit en baisse rapide, les pouvoirs publics doivent encore apporter leur soutien financier au développement du marché en transférant les subventions accordées par le biais des contrats d’obligation d’achat à prix fixes sur 20 ans vers des aides à l’achat de systèmes de stockage.

Dans les pays les plus avancés comme l’Allemagne ou l’Italie, le kWh réinjecté sur le réseau est ainsi faiblement valorisé (10 à 12 centimes d’euro par kWh, soit deux fois moins qu’en France pour les installations dites intégrées au bâti) alors que les tarifs de l’électricité y sont environ deux fois plus élevés. En contrepartie ont été mises en place des aides à l’achat et à l’installation de systèmes de stockage ramenant leur retour sur investissement à 6/8 ans pour des produits couramment garantis 10 ans et offrant une durée de vie technique de l’ordre de 20 ans.

Ainsi présenté, le bénéfice économique est compréhensible par tous, tout en évitant pour la collectivité le coût récurrent des contrats d’achat accordés sur des durées très longues.

Une nouvelle filière industrielle en émergence, du photovoltaïque à la voiture électrique

Dans ce contexte, l’offre de systèmes de stockage résidentiels s’est rapidement étoffée. Les premiers à s’être intéressés à ce nouveau marché ont été des start-ups d’origine allemande rapidement suivies par les poids lourds du secteur électrotechnique, les fabricants de modules photovoltaïques et fournisseurs d’installations photovoltaïques clés-en-main, les fabricants de batteries Lithium-ion, les producteurs et distributeurs d’électricité…

Plus récemment, les constructeurs de véhicules électriques se sont également positionnés sur ce nouveau marché en s’appuyant sur leurs compétences et technologies développées pour l’automobile. La firme californienne Tesla a perçu rapidement cette opportunité de croissance en proposant au marché son « Powerwall » rapidement rejointe par Mercedes et BMW.

Une offre intégrée permettant de produire sa propre électricité verte pour recharger sa voiture électrique tout en satisfaisant les besoins énergétiques de sa maison à basse consommation d’énergie serait-elle en train de voir le jour ?

Retrouvez également cet article dans le Flash n°51.