Evaluer l’empreinte environnementale d’un système photovoltaïque + stockage

Etre capable de dire où et quand coupler une installation photovoltaïque à du stockage par batterie d’un point de vue environnemental

Recherche et innovation

Publié le 07/07/2022

L’ITE INES.2S développe un outil d’analyse environnementale des installations comportant des panneaux photovoltaïques (PV) et un système de stockage par batterie, en autoconsommation. Si de tels systèmes mêlant énergies renouvelables et batteries semblent une alternative intéressante à l’utilisation d’énergie fossile, ils ont eux aussi des impacts environnementaux. Or, la littérature technique et scientifique propose souvent des cas très spécifiques qui ne permettent pas de comparer plusieurs scénarios facilement, ni d’adapter les caractéristiques à l’application considérée ou encore de prendre en considération les paramètres propres des différents systèmes photovoltaïques et des batteries.

L’outil développé par l’ITE INES.2S prend en compte les différents paramètres de l’installation et se focalise sur les différentes utilisations (pays d’installations, modes d’utilisations, etc) permettant ainsi une analyse par comparaison de l’ACV par rapport à une solution de référence. Il vise à aider les experts à optimiser leurs modèles pour s’assurer de l’intérêt environnemental d’une solution de stockage donnée.

De premiers résultats ont été obtenus qui mettent en avant l’intérêt du photovoltaïque couplé à une batterie dans le cadre de l’autoconsommation à l’échelle locale, pour différentes localisations.

Les résultats obtenus utilisent les conclusions d’ACV du photovoltaïque, obtenues avec les paramètres optimisés de l’outil « Eco PV », et des résultats d’ACV d’une batterie NMC (Lithium nickel-manganèse-cobalt) fournies par un partenaire.

La démarche compare 3 cas d’usage :
Cas 1 : l’installation est raccordée au réseau électrique
Cas 2 : l’installation est équipée de panneaux photovoltaïques en autoconsommation et est raccordée au réseau
Cas 3 : l’installation est équipée de panneaux photovoltaïques et d’une batterie en autoconsommation et est raccordée au réseau

L’unité fonctionnelle utilisée est le KWh d’électricité consommée par l’application pour la durée de vie choisie. Dans chacun des cas, la part d’électricité provenant du réseau, de l’installation solaire et de la batterie diffère ; ce qui influence les impacts environnementaux.
On peut déjà observer que l’installation PV + batterie NMC en résidentiel présente un intérêt d’autant plus fort, d’un point de vue environnemental, selon le mix électrique plus ou moins carboné de sa localisation. Dans le cas d’un mix très carboné, les critères environnementaux seront favorables à une telle installation. Ce sera moins favorable, pour certains de ces critères, dans des pays au mix peu carboné.
Par exemple, pour une installation en Allemagne les résultats obtenus tendent à indiquer qu’une installation photovoltaïque + stockage sera bénéfique sur quasiment tous les impacts environnementaux.

L’outil développé par l’ITE INES.2S permet de calculer les impacts environnementaux en prenant en compte le vieillissement du système et le remplacement des équipements. Il permet aussi de visualiser la part de chaque impact due à chaque composant du système (PV, batterie ou mix électrique du réseau). Enfin, il peut être adapté pour divers types d’études et s’enrichir de plus de données d’analyse de cycle de vie de batteries. Il permettra de guider des choix comme des marchés cibles, des technologies PV ou batteries à privilégier selon l’application voulue.

Ces travaux ouvrent diverses possibilités de valorisation avec des acteurs comme les industriels du domaine des batteries stationnaires ou leurs intégrateurs.

L’ITE INES.2S poursuit le développement de ses outils d’analyse environnementale et va améliorer encore ses bases de données avec des données ACV issues de plusieurs types de batteries et de systèmes photovoltaïques, avec des améliorations visant à toujours mieux prendre en compte les variations journalières et saisonnières du PV ou encore le vieillissement des batteries. L’institut cherche aussi à améliorer la connaissance des batteries de 2nde vie et impacts générés par la phase de reconditionnement pour des applications stationnaires.

Lancé en 2019, INES.2S est un institut de la transition énergétique (ITE). Porté par le CEA à l'INES, il a pour mission de développer en France une filière industrielle d'intégration de l'énergie solaire photovoltaïque, en appui de la loi de Programmation Pluriannuelle de l'Énergie. L'ITE INES.2S est cofinancé par le gouvernement français dans le cadre du Programme d'Investissements d'Avenir (ANR-10-IEED-0014-01).

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