Solaire : l’ajustement d’injection, c’est quoi ?

Pour avoir un réseau optimal et le plus adapté possible, les GRD prennent en compte non seulement la consommation mais aussi la production d'électricité à chaque instant. Dans le cas de la consommation, il existe des « pics de charges », soit des moments où la consommation est plus élevée, comme par exemple pendant les repas le soir, lorsque la télévision est allumée, lors du chargement de sa voiture en rentrant du travail, etc. Diverses habitudes s’entremêlent et peuvent s’additionner au sein d’un même quartier. À l’inverse, la production PV dépend directement du rayonnement solaire reçu. Plus celui-ci est important, plus les panneaux solaires génèrent d’électricité ; ils peuvent même provoquer des « pics de production » qui peuvent engendrer un risque de surcharge du réseau.

Concrètement, l’ajustement d’injection permet de limiter la puissance maximale atteinte lors de ces pics de production afin d’éviter ce risque de surcharge. Globalement, cela a un très faible impact sur la production globale : par exemple, en ajustant l’onduleur à 70 % de la puissance crête (kW) des panneaux solaires, la perte de production annuelle (kWh) est au maximum de 3 %.

Pour mieux saisir les enjeux d’une telle méthode, il faut avant tout aborder les grands défis du réseau électrique et des législations en vigueur.

1.    Avec les besoins en électricité croissants, la Suisse doit adapter son mix de production d’électricité.

La Suisse produit et consomme environ 60 TWh d’électricité par an, mais reste dépendante des importations, surtout en hiver. En effet, sa production est majoritairement hydraulique (60%), avec un pic au printemps/été à la fonte des neiges.

En 2017, les Suisses ont voté un programme de sortie du nucléaire et d’augmentation de la part de production d’électricité à base d’énergies renouvelables, d'où la nécessité d’adapter le mix énergétique national. Le solaire est désormais encouragé, notamment car plus facilement installé grâce à son impact minime sur le paysage.

En été, la surproduction solaire entraîne des pics à des moments où la demande de consommation est moindre. Comme l'électricité ne peut être efficacement stockée sur le réseau et doit se consommer au moment de sa production, l'ajustement d'injection devient donc nécessaire, accompagnée de mesures d'autoconsommation, sans pour autant contraindre la production hivernale nécessaire à l’approvisionnement général.

2.    Le réseau électrique n’est pas conçu pour accueillir des énergies intermittentes et décentralisées.

Le réseau électrique suisse, conçu il y a près de 60 ans pour acheminer l’électricité des grandes centrales vers les consommateurs, voit aujourd'hui des flux inversés avec le développement des énergies renouvelables décentralisées, comme les panneaux solaires chez les privés. Cela peut créer des sortes de « goulots d'étranglement » (risque de surcharge) et détériorer la qualité de tension du réseau.

Aussi, contrairement à certaines grandes centrales hydroélectriques qui produisent sur demande, les panneaux solaires dépendent uniquement de l’ensoleillement, rendant leur production irrégulière. L'ajustement d’injection permet donc aussi de garantir la stabilité du réseau face à ces énergies intermittentes.

3.    Les investissements pour adapter le réseau à ces productions solaires décentralisées sont répercutés sur tous les consommateurs.

Les GRD suisses sont légalement obligés de racheter toute l’électricité produite par les particuliers. Ils font donc face à un grand défi de gestion de ces flux intermittents, car malgré un réseau suisse très moderne, celui ci n’a pas été conçu à l’origine pour une production décentralisée qui se généralise.

Ces nouveaux besoins entraînent de nouveaux investissements, parfois très élevés si le réseau doit être renforcé. Et ces coûts sont, selon la législation en vigueur, à reporter sur la partie « réseau » de la facture d'électricité de tous les clients.

Ajuster l'injection permet donc d'éviter ces travaux onéreux en offrant la flexibilité nécessaire pour accueillir une partie de l'électricité sans surdimensionner le réseau et reporter ces investissements sur tous les consommateurs.

4.    Il s’agit d’une solution simple et économique.

Cette solution est facile à mettre en place sans travaux lourds ni équipement supplémentaire, car les onduleurs actuels peuvent déjà ajuster la puissance des panneaux solaires. Dans un contexte de pénurie de matériel et de main-d'œuvre, cette approche est donc précieuse. En limitant la puissance injectée, elle évite les travaux de renforcement du réseau et réduit les nuisances publiques comme les fouilles sur la voie publique.

Cette solution est aussi économique : une étude du FEN (ETHZ) estime qu’à l’horizon 2040, les coûts de renforcement du réseau pour Romande Energie pourraient dépasser 400 millions de francs. L’ajustement d’injection pourrait permettre d’en réduire environ la moitié.

En Suisse, pour 30% de puissance limitée sur une installation PV, ce ne sont en fait que 3% d’électricité en moins qui ne sont pas injectés. Ces faibles pertes permettent des économies substantielles pour le réseau, aussi bien au niveau financier qu’au niveau du matériel installé, de la main d'œuvre et de l’ensemble des moyens à déployer. C’est donc aussi un avantage pour l’environnement avec une économie de ressources.

Pour éviter d’ajuster l’injection, la solution la plus simple est d’adapter ses habitudes de consommation : faire ses lessives en milieu de journée plutôt que le soir, installer et connecter une pompe à chaleur pour que le chauffage soit lié à la production solaire, etc. C’est ce qu’on appelle « l’autoconsommation ».

Pour les personnes qui entament un projet de production solaire sur leur toit, il est conseillé d’installer des panneaux dont la puissance est ajustée plutôt que de privilégier une installation d’une puissance réduite. L’énergie produite globale est plus importante tout en limitant les effets négatifs sur le réseau. L’avantage est que cela contribue à augmenter la production en hiver lorsque la Suisse manque d’électricité produite sur son sol.

Du point de vue du GRD, le besoin de l’ajustement d'injection se situe au niveau du point de fourniture de l’électricité au client (où un coupe-circuit pour surintensité est installé près du compteur). Elle peut être réalisée de différentes manières et reste au choix du client :

• Par la mise en place d’un onduleur de puissance inférieure à la puissance installée ;
• Par un simple « bridage » au niveau de l’onduleur ;
• Par un bridage dynamique, permettant d'optimiser la consommation et la production via des systèmes de régulation.

Pour paramétrer l’onduleur, il faut faire appel à un installateur certifié. Pour d’autres besoins spécifiques, le cas peut être suivi par le GRD.

L'association suisse des professionnels de l'énergie solaire Swissolar représente l’industrie solaire suisse, c'est-à-dire toutes les entreprises et institutions de l'économie solaire, ainsi que les organisations qui défendent ses intérêts.

À ce titre, l'association rappelle deux données de base :

• Le système électrique suisse futur vise un cas idéal de 100% d’énergies renouvelables. Celles-ci dépendent cependant des conditions météorologiques (vent fluctuant, ensoleillement discontinu, fonte des neiges et sécheresse, etc.).
• Les systèmes photovoltaïques ont un pic de production en été aux heures de la mi-journée, lors des heures d’ensoleillement maximal.

Il est donc essentiel de se préparer à gérer un futur système énergétique avec des pics de production fluctuants.

Ces surplus sont non seulement observés hors des heures de grande consommation, mais sont également difficiles à revendre aux pays voisins. On peut toutefois envisager de les valoriser, par exemple, avec l'autoconsommation. Il ne faut toutefois pas aller dans un autre extrême, en consommant davantage par anticipation de cette électricité excédentaire - cela ne répondrait pas aux objectifs de sobriété énergétique visant une moindre consommation d'énergie. Et comme écrit précédemment, adapter les réseaux pour ces pics serait très coûteux. L’ajustement d’injection reste donc une solution économique pour les GRD et les consommateurs.

L’ajustement d’injection est une solution nécessaire pour limiter les pics de production provenant d’installations PV vers le réseau de distribution. À terme, l'objectif est de mettre en œuvre la transition énergétique, soit intégrer autant que possible la production d'énergies renouvelables décentralisées, tout en favorisant des solutions de stockage et d'autoconsommation. Et ceci en respectant les contraintes inhérentes au réseau de distribution.

Dans cette perspective, les GRD investissent notamment dans la modernisation, le renforcement et le développement des réseaux, notamment « intelligents » (smart grids en anglais), capables de gérer de manière flexible ces flux d'électricité bidirectionnels.

L’ajustement d’injection est, en somme, une mesure indispensable et économique pour assurer l'équilibre et la stabilité du réseau électrique actuel face à la croissance du solaire photovoltaïque résidentiel.

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