Un panneau solaire sur chaque toit, une voiture (EV) dans chaque garage et une batterie dans chaque sous-sol – Mobilité Urbaine

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solaire sur le toit avec batteries

Note de la rédaction: Cette histoire a été publiée à l'origine par Yale e360. Il apparaît ici dans le cadre du Bureau climat collaboration.

Stefan Paris est un radiologue de 55 ans résidant dans la banlieue de Berlin. Lui, sa partenaire et leur fille de trois ans partagent une maison confortable à deux étages avec une piscine. Les Parises, qui attendent un deuxième enfant, ne sont ni des fortunés ni des protecteurs de l'environnement. Pourtant, le couple a choisi de dépenser 36 000 $ pour un système solaire domestique composé de 26 panneaux solaires, fraîchement installés sur le toit ce mois-ci, et d'une batterie intelligente – de la taille d'un petit réfrigérateur – garée dans la cave.

Par beau temps, les panneaux photovoltaïques couvrent l’ensemble des besoins en électricité du ménage parisien et rechargent également la batterie de leur voiture hybride. Une fois que ces éléments de base sont couverts, l’énergie générée par le toit alimente la batterie fixe jusqu’à ce qu’elle soit complètement remplie, prête pour la demande en énergie de nuit et par temps nuageux. Ensuite, lorsque la batterie est surchargée, le système de commande numérique de l’unité redirige automatiquement tout excès d’énergie vers le réseau électrique de Berlin, pour lequel Parises sera compensé par l’opérateur du réseau local.

«Ils m'ont convaincu que cela serait rentable dans 10 ans», explique Paris en se référant à Enerix, un détaillant basé en Bavière proposant des systèmes solaires et des services d'installation. «Après cela, la majeure partie de notre électricité ne nous coûtera rien.» L’investissement, dit-il, est une protection contre la hausse des coûts de l’énergie. De plus, le logiciel intelligent de l’unité permet aux Parises de surveiller la production, la consommation et le stockage de l’électricité, ainsi que de suivre en temps réel l’alimentation du réseau.

Les Parises font partie des plus de 120 000 ménages allemands et propriétaires de petites entreprises – et environ un million de personnes dans le monde – qui ont fouillé dans leurs poches pour investir dans des unités solaires avec stockage sur batterie depuis que des systèmes moins coûteux sont apparus sur le marché il y a cinq ans. depuis. «Personne ne s'attendait à une telle croissance aussi rapidement», a déclaré Kai-Philipp Kairies, expert en systèmes de production et de stockage d'énergie à l'université RWTH d'Aachen, en Allemagne de l'Ouest.

Aujourd'hui, une commande de panneaux solaires de toit sur deux en Allemagne est vendue avec un système de stockage de batterie. La société d’ameublement Ikea propose même des packs solaires installés incluant une capacité de stockage. Les prix des batteries ont tellement chuté que la banque de développement allemande a supprimé les rabais sur les batteries (couvrant environ 30% du coût) qu’elle avait offerts de 2013 à 2018.

Certes, 120 000 ménages et petites entreprises ne représentent qu’une fraction infime des 81 millions d’habitants que compte l’Allemagne. Les analystes estiment toutefois que cette croissance récente témoigne du fort attrait d’une vision verte de l’avenir: un panneau solaire sur chaque toit, un véhicule électrique dans chaque garage et une batterie dans chaque sous-sol. Les analystes estiment que l’adoption des batteries domestiques constitue une étape importante vers un avenir dans lequel les économies à faibles émissions de carbone dépendent de sources d’énergie renouvelable de plus en plus décentralisées et fluctuantes. À ce jour, le stockage de l'électricité a pris beaucoup de retard par rapport aux progrès de l'énergie solaire, mais à mesure que les batteries deviennent moins chères et plus puissantes, elles stockeront de plus en plus la production inégale d'énergie éolienne et solaire, contribuant ainsi au type de flexibilité qu'une source dépendante de la météo .

Panneaux photovoltaïques sur le toit
Installation de panneaux photovoltaïques sur un toit. Image reproduite avec l'aimable autorisation de SOLARWATT GmbH

La popularité grandissante des systèmes de panneaux solaires et de batteries, entraînée par la chute des prix des batteries lithium-ion, a sauvé la vie du secteur solaire allemand moribond, qui bouleverse ces dernières années, en partie à cause de la production peu coûteuse de panneaux solaires en Chine. La baisse progressive des tarifs de rachat – garantie de rémunération pour les consommateurs alimentant le réseau en énergie – a également entraîné une forte baisse du déploiement de l'énergie solaire.

Mais contre toute attente, des sociétés comme Enerix, Sonnen et Solarwatt se sont relevées grâce aux systèmes de stockage d’énergie domestique. En 2012, Enerix a dû fermer huit de ses 15 filiales en Allemagne et en Autriche. Mais depuis le boom des batteries, il a rouvert d'anciens magasins et en a ouvert de nouveaux, comptant aujourd'hui 54 points de vente proposant des panneaux, des batteries et des systèmes d'optimisation de l'énergie. L’Allemagne compte à présent quelque 44 fabricants de systèmes de stockage d’énergie à domicile. Les Allemands ont installé des panneaux de panneaux solaires sur plus d'un million de bâtiments, mais la plupart d'entre eux manquaient d'unités de stockage. Maintenant, un nombre croissant de propriétaires achètent des piles. Des unités de stockage d'électricité allemandes sont également vendues en France, en Grande-Bretagne, en Italie, aux Pays-Bas et en Espagne, ainsi qu'en Australie et en Corée du Sud.

L’étiquette de prix d’un système de stockage domestique dépend de la taille de la maison ou du commerce, des besoins énergétiques du propriétaire, de l’accès du bâtiment au soleil et de la qualité des panneaux, des batteries et des systèmes de gestion. Pour une petite maison ne comptant que 20 panneaux, on peut s’attendre à débourser environ 8 000 $ à 11 000 $ pour le générateur photovoltaïque et à peu près le même montant pour la batterie et l’onduleur CC / CA. Les plus grandes batteries de maison coûtent environ 34 000 $. Et pour 500 dollars de plus, des appareils avancés connectent le système aux appareils ménagers et optimisent la consommation d'énergie, ainsi que la régulation de l'alimentation du réseau. Avec une telle technologie haut de gamme et beaucoup de soleil, un propriétaire pourrait économiser jusqu'à 80% sur ses factures d'électricité, selon Solarwatt, une entreprise intelligente de fabrication de vêtements basée à Dresde.

Mais l’économie du stockage sur batterie n’est pas la seule, ni même la principale motivation, de la plupart des acheteurs de systèmes de batterie, déclare Matthias Schulnick d’Enerix Berlin. "De plus en plus de gens veulent être indépendants des compagnies d'électricité et de la hausse des prix", a-t-il déclaré. "Et ils veulent une empreinte verte, pour faire quelque chose pour l'avenir."

En Allemagne, en quelques années à peine, les unités de stockage à domicile sont passées d’un produit de niche insolite pour les nerds de la technologie et les électeurs du Parti vert à un autre avec un potentiel énorme. La société de conseil McKinsey prédit que le coût des systèmes de stockage d'énergie chutera de 50 à 70% dans le monde d'ici 2025 "grâce aux avancées en matière de conception, aux économies d'échelle et aux processus rationalisés".

Les signes de l’explosion de l’intérêt sont partout: au début de ce mois, la compagnie pétrolière anglo-néerlandaise Royal Dutch Shell a acheté Sonnen, le premier fabricant allemand de piles domestiques. Le géant allemand des services publics, E.ON, a une longueur d'avance sur Shell, après s'être associé à Solarwatt en 2016 pour vendre des unités combinées solaires et batteries.

unités de stockage de batterie solaire
Le système de stockage de batteries MyReserve de Solarwatt, visible ici sur le mur, est modulaire, ce qui permet de le personnaliser pour les ménages individuels ou les grandes entreprises. Image reproduite avec l'aimable autorisation de SOLARWATT GmbH

L’Energy Storage Association, groupe commercial basé aux États-Unis, prévoit une capacité de stockage de l’énergie multipliée par huit entre 2015 et 2020, pour atteindre un marché de 2,5 milliards de dollars. Bloomberg New Energy Finance prévoit que d'ici 20 ans, le marché mondial du stockage d'énergie, dont le stockage domestique ne représente qu'une partie, aura attiré un investissement de 620 milliards de dollars.

En Californie, à partir de 2020, tous les bâtiments résidentiels nouvellement construits doivent être équipés de panneaux solaires. Les propriétaires de ces bâtiments donneront sûrement un regard sévère aux systèmes de batteries alors que les prix baissent. L'ajout de piles domestiques devient particulièrement attrayant pour les consommateurs qui possèdent des véhicules électriques.

Selon M. Kairies, l’inconvénient du bonus de batterie est que «dans les conditions actuelles, il faut environ une décennie pour payer la batterie grâce aux économies réalisées sur les factures d’énergie. Mais la plus grande partie de la durée de vie de ces batteries ne dépasse pas aujourd'hui 10 ans, tout au plus 15 ans. Ensuite, vous devez en acheter un nouveau. "

Le boom en cours est en grande partie la conséquence des progrès spectaculaires des performances des batteries lithium-ion, le type de batterie rechargeable standard utilisé dans la plupart des véhicules électriques et des téléphones portables. En laboratoire, les techniciens – qui travaillaient à l’amélioration des batteries des véhicules électriques et non des unités de stockage à domicile – ont augmenté la densité de la batterie lithium-ion en modifiant les conducteurs et les produits chimiques, ce qui a doublé la capacité de stockage. Le prix du stockage, mesuré par watt heure, a alors chuté de moitié. Les panneaux solaires, eux aussi, sont moins chers que jamais, bien que leur déclin depuis des décennies se soit stabilisé.

Les experts divergent largement quant à l'avenir des technologies de stockage sur batterie et à leurs implications pour la production décentralisée d'énergie. Certains, comme Julia Poliscanova du groupe de surveillance basé à Bruxelles, Transport and Environment, affirment que le lithium-ion restera le type de batterie le plus populaire dans un avenir proche. L’émergence de batteries recyclées pour véhicules électriques, qui ont une capacité insuffisante pour les voitures mais suffisante pour les besoins domestiques, réduirait encore les coûts tout en offrant aux batteries lithium-ion une deuxième et une troisième vie, dit-elle.

D'autres, comme Stefano Passerini, directeur de l'Institut Helmholtz à Ulm, un centre de recherche sur les batteries en Allemagne, indiquent que la prochaine génération de stockage sera constituée de batteries à ions sodium, qui, contrairement aux batteries au lithium, ne nécessitent pas de cobalt. élément chimique extrait qui est toujours plus difficile à trouver. «Comme les batteries domestiques peuvent être plus volumineuses que les batteries de véhicules électriques, nous devrions conserver le cobalt disponible pour les voitures et procéder différemment avec le stockage domestique», dit-il. Le pionnier des énergies propres, EWS Schönau, développe des piles écologiques, telles que des piles à l'eau de mer, en grande partie recyclables, qui ne contiennent ni métaux lourds cancérigènes ni minéraux rares.

Quel que soit le type de batterie, les unités de stockage d'énergie domestique peuvent aider à atténuer les fluctuations de la production d'électricité, fonction appelée «équilibrage». Lorsque le réseau est à pleine puissance, par exemple, les gestionnaires de réseau peuvent payer les propriétaires de batterie, même ceux qui n'en ont pas. solaire attaché à eux – pour stocker l'excédent pour eux. Lorsque le réseau a besoin d'énergie, les batteries de la maison et de la voiture peuvent alimenter le réseau en énergie. Les experts estiment que l’équilibre est essentiel pour le projet plus vaste d’un monde sobre en carbone.

Mais ce scénario est encore largement à l’avenir. “Ce que nous avons maintenant [in home storage] Passerini explique: «Mais c’est encore très peu.» Il ajoute que la prochaine étape consistera à permettre aux producteurs d’énergie domestiques de vendre à leurs voisins et aux locataires, un service connu sous le nom de commerce d’électricité entre particuliers. Cela permettrait aux consommateurs n'ayant pas accès à une source d'énergie locale de tirer parti de l'énergie propre de ceux qui produisent plus que nécessaire.

Volker Quaschning, professeur de systèmes d'énergie renouvelable à l'université de sciences appliquées de Berlin, a mis l'ampleur du défi en perspective: «Nous avons plus de 100 000 systèmes de production et de stockage à domicile [in Germany], mais pour atteindre les objectifs de Paris, nous avons besoin de 10 millions d’euros en Allemagne seulement. Le potentiel est énorme, mais il faut que ce soit moins cher et plus facile. »Selon lui, il faut éliminer les taxes sur la consommation d’énergie des ménages et des entreprises qui produisent de l’électricité pour leur propre usage et maintenir les tarifs garantis de l’énergie solaire, qui encouragent l’investissement.

«Le stockage domestique peut être étendu de la même manière que l’énergie solaire», explique Quaschning, évoquant les incitations à l’investissement et à la production, «qui ont finalement permis de réaliser des économies d’échelle et de faire baisser les prix».

Cela a fonctionné une fois, dit-il, et cela peut fonctionner à nouveau.

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