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Ma batterie domestique et mon système solaire: comment cela fonctionnait dans sa première année

En avril de l’année dernière, ma partenaire Hannah et moi avons emménagé dans notre nouvelle maison – un Queenslander magnifiquement restauré à l’intérieur de Brisbane.

Comme nous vivions auparavant dans des appartements, nous étions enthousiasmés par les nouvelles opportunités pour améliorer la durabilité – en particulier la batterie domestique + le système solaire. Le temps passait parfaitement et nous avons eu la chance de pouvoir remplir les conditions Programme de prêts et de subventions gratuits du gouvernement solaire du Queensland.

Cela signifiait une subvention de 3 000 $, ainsi qu’un prêt sans intérêt de 10 000 $ sur dix ans (83,33 $ par mois, pour ceux qui se demandent).

Le système a été installé plusieurs jours de suite et a été mis en service le 8 août 2019, ce qui signifie qu’il n’a fêté que récemment son premier anniversaire.

L’objectif était d’être aussi dépendant que possible de notre propre énergie renouvelable – consommant directement de l’énergie solaire pendant la journée et rechargeant la batterie pour une utilisation nocturne. Dans cette métrique, nous sommes assez satisfaits du résultat – la réalisation 92,2% d’autosuffisance pendant l’année.

La plate-forme de surveillance Tesla fournit beaucoup plus de données que de simples chiffres, c’est pourquoi, en tant que geek confiant en matière d’énergie et de données, j’ai décidé de rechercher et d’analyser le fonctionnement technique et financier du système au cours de l’année.

Les résultats seront, nous l’espérons, intéressants pour les collègues ayant des obsessions énergétiques, ainsi que pour ceux qui réfléchissent aux avantages du stockage solaire + domestique.

Spécifications techniques

Avant de plonger dans les données, un bref aperçu des spécifications du système:

  • Batteries Tesla Powerwall 2 – 5 kW / 13,5 kWh
  • 20x modules SunPower P19 315 W – 6,3 kWc
  • 20x optimiseurs de puissance SolarEdge P320
  • Onduleur monophasé SolarEdge HD-Wave – 5 kWac
  • Régulateur de chauffe-eau SolarEdge – 3,6 kWac

L’ajout du régulateur de chauffe-eau SolarEdge a été remarqué – je préconise depuis longtemps que la plupart des foyers solaires soient équipés d’une batterie à la pointe de la technologie qui existe, et je ne le sais tout simplement pas – dans leur système d’eau chaude.

Le contrôleur d’immersion SolarEdge est un appareil intelligent conçu pour rediriger dynamiquement l’excès de PV vers le chauffage de l’eau au lieu d’exporter le réseau.

J’ai eu des problèmes avec cela dans notre application particulière, car le Powerwall et le contrôleur immergé peuvent se «battre» pour décider où l’excédent de PV est redirigé en premier.

Plus tard, j’ai désactivé cette fonctionnalité et je l’utilise maintenant comme une simple minuterie contrôlée par wifi. Il s’agit là d’une économie de coûts qui pourrait être réalisée si elle était refaite.

Flux d’énergie et bilan énergétique

Alors, qu’est-ce que tout cela appelle une journée type?

La figure 1 montre la notion d’exemple du 15 juillet de cette année, montrant comment une batterie solaire + fonctionne ensemble pour permettre une autosuffisance complète ce jour-là. L’importation de la grille n’est requise que dans les scénarios où la batterie est vide.

Figure 1: La page s’exécute jusqu’au 15 juillet 2020

En regardant tout au long de l’année, la force actuelle selon différents aspects du système est illustrée à la figure 2, enregistrant le bilan énergétique total total en kWh pertinent.

Figure 2: Bilan énergétique tout au long de l’année

Au plus haut niveau, le système solaire a produit 7 834 kWh (4,29 kWh par kWh et par jour) contre une consommation domestique de 5 092 kWh. Cela fonctionne à 13,92 kWh par jour – un peu plus que la moyenne locale de 13,4 kWh par jour pour un ménage de deux personnes sans piscine (selon Energy Made Easy).

Plongez plus profondément, il est intéressant de regarder les divisions proportionnelles entre la source d’énergie et la destination.

Le côté gauche de la figure 3 montre la consommation d’énergie des ménages par source, la consommation d’énergie solaire et la consommation de Powerwall étant assez égales, et le solde fourni par les importations du réseau.

Le côté droit de la figure 3 montre la destination de la génération du soleil, avec une répartition à trois voies assez égale entre la consommation directe des ménages, la charge des batteries et les exportations sur le réseau.

Figure 3: Répartition proportionnelle des sources d’énergie et des destinations

La découverte que 35% de l’énergie solaire est exportée vers le réseau était plus élevée que ce à quoi je m’attendais, notamment en raison d’un effort très conscient de notre part pour consommer le plus possible (à la fois via le régulateur d’eau chaude et en raison du temps de lavage du lave-vaisselle, de la machine à laver, etc.) ).

Plus important encore, cela fait allusion au plus gros problème de performance du système – la disparité de la production solaire entre les saisons et son impact sur l’autosuffisance renouvelable.

Bref, nous avons trop de soleil en été et pas assez en hiver. Ceci est illustré à la figure 4.

Figure 4: Source d’approvisionnement énergétique des ménages par mois

Cela montre clairement l’écart important entre l’autosuffisance renouvelable au printemps et en été par rapport à la fin de l’automne et de l’hiver (les chiffres notables des 19 et 20 août font partie des mois).

Novembre et janvier ont été à égalité pour le meilleur résultat, avec une autosuffisance de 99,3%, tandis que juin a eu le pire résultat avec seulement 74,9% d’autosuffisance.

Ceci s’explique principalement par le rayonnement plus faible en hiver, mais plus précisément par le fait que notre système PV est orienté vers le sud-est pour diverses raisons.

En bref, cela équivaut à des performances hivernales plutôt médiocres, avec des rendements quotidiens maximaux de seulement 14 kWh, même sans jours nuageux.

Remarques sur la taille du système

Avec tout ce qui précède à l’esprit, la question peut être posée: notre batterie est-elle de la bonne taille?

On peut répondre au moins en partie à cette question en calculant son « facteur d’utilisation » – c’est-à-dire, en moyenne au cours de l’année, quelle partie de la capacité de stockage est vidé chaque jour?

La réponse est 6,21 kWh – soit 46% par rapport à une capacité nominale de 13,5 kWh.

À première vue, cela signifierait que la batterie est trop grosse pour nos circonstances.

En outre, les cas prolongés où les importations du réseau étaient élevées (c’est-à-dire en hiver) étaient dus à un manque d’énergie solaire pour charger complètement la batterie, plutôt qu’à une batterie qui était vide parce qu’elle n’avait pas une capacité suffisante par rapport à la charge.

Sans retourner et exécuter des simulations pendant une demi-heure, mon sentiment pour les tuyaux est qu’une plaque signalétique d’une capacité d’environ 10 kWh sera un «sweet spot» pour nos circonstances actuelles.

Mais compte tenu de la croissance potentielle future de la consommation des ménages, ainsi que de la détérioration de la capacité au cours de la durée de vie de la batterie, je serais finalement ravi d’avoir un Powerwall 2 de 13,5 kWh.

Si je devais faire un changement, ce serait pour ajouter plus de capacité photovoltaïque pour aider à réduire la production pendant l’hiver.

Ceci est cependant compliqué par la réglementation actuelle du réseau Energex concernant les convertisseurs de batteries pour panneaux de particules et onduleurs comptant en fonction des limites de connexion – un sujet de recherche plus approfondie un autre jour!

Performances techniques et de sécurité

Les données montrent que la batterie avait généralement une efficacité de 86,5%. Cela se compare à l’efficacité déclarée de Tesla de 90%, sans explication évidente pour l’inconvénient qu’ils peuvent considérer étant donné que l’emplacement de la batterie est largement éclipsé tout au long de l’année.

Figure 5: Système en mode veille

Le dernier domaine que je veux couvrir avant de venir pour de l’argent est la sauvegarde. C’est un domaine dans lequel Powerwall se démarque vraiment.

Lors des tests, j’ai constaté qu’il fonctionne efficacement comme un quasi UPS, avec des lumières à peine scintillantes dans la transition entre le secteur et l’arrêt. Selon la demande de Tesla, il y a eu 13 événements de réserve, pour un total de 30 minutes entre octobre et février.

Je demande combien de ces «vraies» pannes de courant par rapport aux scintillements de la qualité de l’alimentation ont incité Powerwall à entrer en sauvegarde.

Quoi qu’il en soit, je n’ai certainement pas eu à réinitialiser l’horloge du four depuis la mise en service du système! Cela n’a pas encore été vraiment testé lors d’une panne de réseau continue due à une tempête ou autre, mais je suis fermement convaincu qu’il s’agit d’un domaine où les batteries domestiques peuvent fournir très rapidement une valeur incommensurable à leurs propriétaires.

Analyse financière

En parlant de valeur, il est temps de plonger dans la finance – un sujet majeur dont tout le monde veut parler en matière de batteries!

En termes de coûts en capital, le système total était de 21 000 $ (TPS comprise) après prise en compte des valeurs des STC solaires.

Le système solaire + régulateur d’eau chaude en vaut environ 8 000 $ (1,27 $ / Wp), et la batterie est d’environ 13 000 $ (963 $ / kWh).

Grâce à une subvention de 3 000 $, le coût net du système pour nous était de 18 000 $, avec un coût initial de 8 000 $ après affacturage d’un prêt sans intérêt.

Pour estimer les économies de coûts dans notre système, les données réelles de l’année dernière peuvent être utilisées pour comparer des scénarios concurrents. Ils utilisent les prix Powershop pour la zone de réseau Energex, et les chiffres incluent la TPS.

La figure 6 calcule notre facture énergétique annuelle selon trois scénarios – pour le réseau uniquement; régulateur solaire + eau chaude; et solaire + régulateur d’eau chaude + batterie. Il est important de noter que ces chiffres sont spécifiques à notre situation et que le kilométrage variera en fonction de votre consommation d’énergie annuelle et de vos tarifs.

Figure 6: Résultats annuels des coûts énergétiques pour chaque scénario

Selon cette analyse, un scénario solaire permettrait de réaliser des économies de 67% sur le réseau lui-même, et un scénario solaire + batterie fournirait une économie globale de 86% sur la puissance du réseau et un coût net inférieur à la moitié du scénario pour l’énergie solaire seule.

En utilisant une valeur de capitainerie de 8 000 $, une période de récupération de 7,2 ans (ou 14,2% par an) serait attendue pour le scénario solaire uniquement. En utilisant le coût net de 18 000 $ du système de batterie solaire ++, une période de récupération estimée à 12,5 ans (ou 8% de la récupération annuelle).

Cela se compare à une garantie Powerwall 2 de 10 ans, notant que le système devrait continuer à fonctionner après ce point. Ces valeurs sont accompagnées de l’avertissement habituel qu’elles sont basées sur un instantané en un an seulement.

Je dois également souligner qu’ils représentent la valeur fournie par l’ensemble du «système» – si nous regardions la batterie isolément, le paiement serait nettement plus élevé.

Cela signifie-t-il une bonne décision d’investissement?

Ce sera une question de vos objectifs et perspectives personnels. En tant que personne qui recherche avec passion l’énergie pure et bénéficie d’une adoption précoce, je suis un client heureux et ne le regrette pas.

Il est extrêmement satisfaisant de vérifier mon application téléphonique et de déterminer que nous avons notre propre alimentation, jour et nuit. Je crois également que la fonctionnalité de sauvegarde prendra toute son ampleur à un moment donné dans le futur.

La capacité de se comporter de manière indépendante pendant des jours pendant que le reste du quartier est dans le noir est inestimable, comme ils l’ont appris dans les États du sud l’été dernier.

Cela dit, ce n’est pas un investissement que nous ferions sans le généreux soutien de l’État du Queensland sous la forme d’une subvention + un prêt sans intérêt. Les élections d’État sont en cours, je me demande si nous verrons bientôt quelque chose de similaire à ceux qui ont raté pour la première fois?

Dernières pensées

Pour que le marché des batteries résidentielles démarre vraiment, je pense que trois éléments clés sont nécessaires:

  1. Les coûts d’investissement doivent être réduits. Sur la base des tendances que je vois à l’échelle commerciale et des services, cela ne peut être loin d’être traduit sur le marché du logement, et il est particulièrement prometteur si l’industrie peut développer l’échelle et l’efficacité comme l’Australie l’a si bien fait pour PV PV.
  2. Les tarifs doivent être réformés. Il n’est pas contesté de prédire que la valeur de l’apport solaire diminuera à moyen terme. Aujourd’hui, cependant, de nombreuses offres de vente au détail résidentielles sont facturées artificiellement à des tarifs solaires comme une forme de différenciation des produits et d’attraction des clients. Cela fausse le cas à la fois de l’augmentation de la consommation solaire et du stockage des batteries. Cette tendance devra à terme être corrigée, et en effet Powershop (mon détaillant) a récemment réduit son tarif de plus d’une troisième année par rapport à l’année dernière, de 9,5 c / kWh à 6 c / kWh. Dans le même temps, cependant, les frais de livraison fixes ont augmenté. Pour que les batteries résidentielles aient du sens, il faut des coûts d’approvisionnement quotidiens raisonnables, des prix de tarification réels réfléchis et une évolution accrue vers un tarif au moment de l’utilisation qui reflète mieux la dynamique sous-jacente du marché.
  3. La capacité des utilisateurs moyens à être en mesure de décharger l’excédent d’énergie stockée dans le réseau doit devenir largement disponible, y compris ceux en dehors du VPP. Ce n’est actuellement pas possible dans ma situation, malgré les données montrant que j’utilise moins de la moitié de la plaque signalétique de la batterie chaque jour. Si je pouvais drainer, disons, 4 kWh de réserve par jour dans la pointe du soir, même si ce n’est valable qu’à un taux fixe de 25c par kWh, cela ajouterait une valeur supplémentaire de 365 $ par an et une période de récupération de moins de 10 ans. Sans parler des opportunités intéressantes d’avancement grâce à des échanges potentiels sur le marché au comptant à la maison!

Alors qu’est-ce que tu en penses? Cela a-t-il changé votre compréhension ou votre opinion d’une unité solaire domestique + stockage? Des questions sur des sujets que je n’ai pas abordés?

Laissez un commentaire et faites-le moi savoir!

Andrew Wilson dirige les entreprises de l’énergie et de la durabilité à l’Université du Queensland (UQ) et est le directeur du projet de ferme solaire de 64 mégawatts à Warwick. Lui et son équipe dirigent la première initiative mondiale pour qu’UQ devienne un «Gensumer» 100% renouvelable – jouant des deux côtés du marché de l’énergie en tant que producteur d’énergie majeur et grand consommateur d’énergie, utilisant le stockage d’énergie et la réponse à la demande pour aider à fournir UQ les besoins énergétiques d’exploitation à un coût flexible, durable et le plus bas.