Enjeux Relatifs Au Raccordement Des Installations Photovoltaïques Aux Réseaux Publics de Distribution

Enjeux relatifs au raccordement des installations photovoltaques aux rseaux publics de distribution Analyse des cots des oprations de raccordement, identification des impacts techniques

et recommandations pour lintgration des installations photovoltaques en basse tension

M40 J100

Pantone 151 C

C 90 M42 J 5 N0

Pantone 285 C

Principaux rsultatsLa rglementation relative au raccordement des installations de production fixe le principe que toute opration de raccordement est majoritairement finance par le demandeur (au moins 60 % du cot du raccordement).

Sur la base de scnarios de dveloppement du photovoltaques allant de 500 1 000 MW par an, les cots de raccordement et de dveloppement charge des gestionnaires de rseaux et financs dans le cadre du TURPE sont valus entre 70 M/an et 140 M/an. Ces lments de chiffrage sont donc infrieurs dun facteur 10 ceux annoncs par ERDF (1 000M/an).

Concernant les enjeux techniques, le dveloppement des installations photovoltaques sur les rseaux BT prsente plusieurs avantages pour le gestionnaire de rseau : diminution des transits au niveau des dparts et rduction de la facture daccs au rseau, rduction des chutes de tension, etc. Les ventuelles situations de contraintes de tension, limites des configurations particulires, ne risquent pas de provoquer de black-out ; la mise en uvre de mesures simples (rgulation de tension, etc.) permet de traiter ce phnomne en optimisant lintgration de systmes photovoltaques sur ces rseaux.

Principales prconisations1. Prolonger les travaux du consortium ESPRIT1 et tablir une expertise franaise sur le raccordement et limpact des installations

photovoltaques sur les rseaux BT ;2. Tirer pleinement profit des performances lectriques des installations de production photovoltaques ;3. Pallier aux carences du cadre rglementaire et technique franais relatif au raccordement des installations photovoltaques ;4. Amliorer la transparence dans les activits dERDF ;5. Favoriser la ralisation des travaux de branchements par les installateurs photovoltaques.

1 Etudes Scientifiques Prnormatives sur le Raccordement au rseau lectrique dInstallations Techniques photovoltaques (CEA, INES, TRANSENERGIE, EDF, HESPUL, IDEA, G2E Lab).

Le Syndicat des nergies renouvelables (SER) est lorganisation professionnelle qui regroupe les entreprises de lensemble des filires nergies renouvelables : biomasse, bois, biocarburants, olien, gothermie, hydraulique, solaire thermique et photovoltaque. Cr en 1993, il a pour objet de promouvoir les intrts des industriels et des professionnels franais des nergies renouvelables et de dfendre ces intrts au niveau des pouvoirs publics franais et europens. Il compte plus de 500 membres et reprsente la profession auprs des pouvoirs publics. A ce titre, il reprsente le secteur des nergies renouvelables dans diffrentes instances publiques ou associatives, comme le Conseil Suprieur de lEnergie et lUnion Franaise de lElectricit.

SOLER compte 275 membres, actifs dans toutes les rgions de France et intervenant sur lensemble de la chane de valeur de la filire photovoltaque.

Pour en savoir plus : www.enr.fr

Le cabinet Fractal est un cabinet de conseil dans les nergies renouvelables fond en 2010 par Nathalie Delacroix aprs 20 ans passs chez EDF dont les 5 dernires annes en tant que "Grand Compte Energies Renouvelables" RTE.

Son dveloppement repose sur deux axes principaux:- la formation des tudiants de demain aux enjeux du green business et plus particulirement l'insertion des energies renouvelables dans le rseau en France.- conseiller les porteurs de projets de taille >12 MW dans leur ngociations/dialogues avec les gestionnaires de rseaux en France.Ce cabinet dveloppe aussi des conseils en matire de communication financire pour les entreprises cotes.

IntroductionLe dveloppement du photovoltaque a rcemment fait lobjet de nombreuses critiques de la part dERDF, qui considre que le cot de raccordement de ces installations est trop lev et quelles font courir des risques de black-out. Largumentaire incomplet dERDF et les quelques lments de chiffrage qui ont pu tre rendus publics et repris dans la presse ont cre une grande confusion concernant le raccordement des installations photovoltaques et leur influence sur les rseaux publics de distribution dlectricit.

Dans ce contexte, il nous parait ncessaire de faire le point sur le raccordement de telles installations : tout dabord, sur les cots engendrs et sur leur prise en charge, puis sur les enjeux techniques lis au dveloppement du photovoltaque, en particulier sur les rseaux publics dlectricit basse tension.

Note mthodologiquePar souci de simplification, nous avons retenu les lments communiqus par ERDF dans la mesure o le distributeur du groupe EDF gre 95 % du rseau public de distribution sur le territoire mtropolitain, ce qui reprsente 1,3 millions de km de lignes lectriques 20kV. Le distributeur ERDF met en ligne une documentation importante, ce qui nest pas toujours le cas des autres distributeurs en France.

Par ailleurs, dans ce document, on considrera quen rgle gnrale la production d'lectricit photovoltaque se dveloppe sur des sites consommateurs dj raccords au rseau ou nouveaux : ce sont des sites consommation/production dits mixtes pour lensemble des installations en toitures, y compris les grandes toitures jusqu 2-3 MW. Seules les fermes au sol sont des sites producteurs purs, comparables une installation de production de type biomasse, olien, etc.

CHAPITRE 1 LE RACCORDEMENT DES PRODUCTEURS AUX RSEAUX PUBLICS DE DISTRIBUTION 6 1. Le cadre rglementaire 6 2. Les tudes de raccordement menes par les gestionnaires de rseau 7 2.1. La vrification des seuils lectriques 7

2.2. Limportance des hypothses utilises dans les tudes 8

2.3. Principaux impacts pour les rseaux de distribution de la production photovoltaque 8

3. Primtre de facturation et dtermination des cots 10 3.1. Les cots de raccordement lis au dveloppement de la production photovoltaque 10

3.2. Primtre de facturation du producteur 10

3.3. Principes de dterminations de cots facturs un producteur 11

CHAPITRE 2 UNE VALUATION DES COTS FINANCS PAR LE TURPE DANS UN CONTEXTE DE DVELOPPEMENT DU PHOTOVOLTAQUE 12 1. Analyse du dveloppement de la puissance photovoltaque raccorde au rseau de distribution ERDF 12 1.1. Point sur la situation actuelle 12

1.2. Scenarios proposs 13

2. Evaluation du cot de raccordement et de dveloppement du rseau 14 2.1. Dveloppement de rseau 14

2.2. Evaluation des cots pour le gestionnaire de rseau 18

CHAPITRE 3 LMENTS DE RFLEXION POUR OPTIMISER LE RACCORDEMENT DES INSTALLATIONS PHOTOVOLTAQUES SUR LES RSEAUX PUBLICS DE DISTRIBUTION 19 1. Minimiser les impacts des contraintes de tension 19 2. Complter et prciser la Documentation Technique de Rfrence 20 3. Prparer lavenir 20

CHAPITRE 4 PRINCIPALES PRCONISATIONS 1. Prolonger les travaux du consortium ESPRIT et tablir une expertise franaise sur le raccordement et limpactdes installations photovoltaques sur les rseaux BT 21 2. Tirer pleinement profit des performances lectriques des installations photovoltaques 21 3. Pallier aux carences du cadre rglementaire et technique franais relatif au raccordement des installations photovoltaques 22 4 Amliorer la transparence dans les activits dERDF 22 5. Favoriser la ralisation des travaux de branchements par les installateurs photovoltaques (< 36 kVA) 22

BIBLIOGRAPHIE 23ANNEXES Dfinitions 24 Les seuils de contraintes sur le rseau bt 25

Primtre de financement du producteur raccorde en bt 26

Primtre de financement du producteur en hta 27

Mthode de calcul de la tension 28

Schma de raccordement dun producteur < 36 kva 30

SOMMAIRE

ENJEUX RELATIFS AU RACCORDEMENT DES INSTALLATIONS PHOTOVOLTAIQUES AUX RESEAUX PUBLICS DE DISTRIBUTION

6 FRACTAL 1.0 | SER-SOLER | Septembre 2010

La loi n2000-108 du 10 fvrier 2000 dans ses articles 4, 18 et 21-3 prvoit explicitement que : Les gestionnaires de rseaux de distribution dlectricit sont

responsables du dveloppement du rseau public de distribution dlectricit en vue, notamment, de permettre le raccordement des installations de consommation et de production dans leur zone de desserte exclusive ;

Le raccordement dun utilisateur aux rseaux publics comprend la cration douvrage dextension, douvrage de branchement en basse tension et, le cas chant, le renforcement des rseaux existants ;

Le cot de raccordement d'une nouvelle installation est couvert en partie par le tarif dutilisation des rseaux, le reste faisant lobjet dune contribution de la part du demandeur des raccordements.

La loi SRU du 13 dcembre 2000, complte par la loi du 2 juillet 2003 (loi UH), permettent aux communes ou aux EPCI de faire supporter aux ptitionnaires tout ou partie des quipements dont elles ont la charge. Le financement de ces quipements publics inclut notamment la partie extension du rseau lectrique.

Deux textes viennent prciser les modalits dapplication pour la facturation des raccordements au rseau public de distribution dlectricit :

Le dcret du 28 aot 2007, qui dtermine la consistance des ouvrages de branchements et dextension ;

Larrt du 28 aot 2007, qui fixe les principes de calcul de la contribution financire des bnficiaires dun raccordement au cot de ralisation des ouvrages mentionns dans la loi du 10 fvrier 2000.

Dautres textes prcisent certains lments qui sont pris en compte soit dans le cadre dun raccordement, soit encore dans le cadre du dveloppement du rseau : Le dcret et larrt du 24/12/2007, qui dfinissent les

obligations des gestionnaires de rseaux et les prescriptions techniques en matire de qualit des rseaux publics de distribution et de transport d'lectricit ;

Le dcret et larrt du 23 avril 2008, qui dfinissent les prescriptions techniques gnrales de conception et de fonctionnement pour le raccordement d'installations de production aux rseaux publics d'lectricit. Ils dfinissent notamment la tension de rfrence rappele ci-dessous.

Le raccordement des installations de production aux rseaux publics de distribution est encadr par plusieurs textes rglementaires, et la documentation technique de rfrence des gestionnaires de rseaux prcise les tudes lectriques qui sont menes lors dune demande de raccordement. Ces textes permettent de comprendre les travaux pouvant tre mens sur le rseau lors du raccordement dinstallations photovoltaques et les principes de prise en charge de leurs cots.

Le raccordement et le dveloppement du rseau sont deux notions lies. En effet, le raccordement dune nouvelle installation de production dlectricit sur le rseau peut amener celui-ci atteindre des seuils limites de fonctionnement. Dans de telles conditions, une adaptation de rseau ou une cration de rseau peut savrer ncessaire.

En consquence, les textes qui rglementent lactivit des gestionnaires de rseaux ont associ ces deux notions : raccordement et dveloppement de rseau.

01 Le cadre rglementaire

Domaine de tension Puissance Pmax limite

BT monophas 18 kVA

BT triphas 250 kVA

HTA 12 MW

Chapitre I

LE RACCORDEMENT DES PRODUCTEURS AUX RSEAUX PUBLICS DE DISTRIBUTION


7FRACTAL 1.0 | SER-SOLER | Septembre 2010

2 Notion dfinie en Annexe 1.

Par ailleurs, larrt du 17 juillet 2008, publi en novembre 2009 : Fixe le taux de rfaction applicable pour les extensions et les

branchements 40 % et son entre en vigueur au 1er janvier 2009 ;

Prcise que le barme du gestionnaire de rseaux public de distribution ERDF approuv par la CRE entre en vigueur le 1erjanvier 2009. Ce barme est publi par le gestionnaire de rseaux ERDF sur son site web et accessible tous les utilisateurs;

Dfinit lopration de raccordement de rfrence comme celle qui minimise la somme des cots de ralisation des ouvrages de raccordement au rseau la tension de rfrence (cf. ci-dessous).

Larrt du 29 mars 2010 prcise les modalits pratiques de mise en uvre du contrle des performances des installations de production raccordes en basse tension aux rseaux publics de distribution dlectricit.Cest dans ce cadre que les gestionnaires de rseaux de distribution instruisent les demandes de raccordement avec la distinction entre le branchement et lextension2 (dveloppement de rseau).

Les tudes de raccordement menes par les gestionnaires de rseau ont pour objectif de dterminer les ouvrages tablir ou modifier pour assurer une desserte dans des conditions techniques et conomiques optimales. En effet, le dimensionnement du raccordement projet doit permettre dassurer le maintien du rseau existant et futur dans un domaine de fonctionnement acceptable.

Larrt du 23 avril 2008 prcise les points qui sont examins par le gestionnaire de rseau et ERDF publie un document synthtique qui rcapitule lensemble des tudes menes pour le raccordement en basse tension dun consommateur. Ce mme arrt dfinit les exigences du gestionnaire de rseaux vis--vis des installations de production se raccordant aux rseaux de distribution. Ces exigences diffrent selon la puissance de linstallation de production.

Ltude mene systmatiquement lors du raccordement dun utilisateur, producteur ou consommateur, est la vrification des seuils de contraintes lectriques (intensit et tension) : le gestionnaire de rseau calcule ces seuils en se basant sur la description topologique du rseau, sur une modlisation des charges partir des lments de comptage et de profils de consommation.

2.1.1. Contraintes dintensit Chaque ouvrage lectrique possde des limitations en termes dintensit pouvant y transiter (une charge maximale). Cette charge est la somme algbrique de la consommation (+) et de la production injecte sur le rseau (-). En labsence de contrainte sur le rseau, lajout dune production sur le rseau BT a pour effet initial de diminuer les transits et donc de limiter le risque datteinte dune contrainte dintensit.

Lajout dune installation de production sur un site mixte nentrainera jamais une contrainte dintensit ds lors que la

puissance de la production raccorde est infrieure ou gale la puissance souscrite pour un site mixte.

2.1.2. Contraintes de tensionLa tension normale de distribution en basse tension est rgie par larrt ministriel du 24/12/2007. Celui-ci fixe 230/400 V le niveau de la tension nominale sur les rseaux de distributions BT en France. Sont galement dfinis dans cet arrt : Les valeurs maximales admissibles (valeurs moyennes sur

10min) correspondant une plage de (10 % ) autour des valeurs nominales ;

Une valeur maximale du gradient de chute de tension (2 %).

Il y a contrainte de tension lorsque la tension franchit le niveau autoris. Ce seuil est compris entre 12,5 % et 10 % du niveau de tension nominal dfinit dans les textes rglementaires, en fonction de la chute de tension HTA entre le poste source et le transformateur HTA/BT. Ce seuil est li au plan de tension en vigueur sur le rseau HTA/BT en France.

2.1. La vrification des seuils lectriques

02 Les tudes de raccordement menes par les gestionnaires de rseau



Les carts de tension dpendent notamment des transits dnergie active et ractive dans chaque lment du rseau, des caractristiques physiques des rseaux (longueur, section, matriaux) et des moyens de rglage de la tension qui permettent de compenser partiellement certains carts de tension (rgleurs en charge dans les postes HTA/BT).

Les installations consommatrices dnergie ont tendance provoquer des baisses de tension alors que les installations de production ont tendance gnrer des hausses. Les lvations de tension lies la production seront dautant plus importantes que

la longueur de cble est importante (distance au poste HTA/BT) et que la consommation est faible.

Certaines tudes complmentaires peuvent venir sajouter dans le cas dun raccordement dune installation photovoltaque, afin de prendre en compte lensemble des impacts potentiels sur le rseau de distribution : Variation rapide de puissance ; Harmonique de courant ; Perturbation du signal tarifaire ; Contribution aux courants de court-circuit.

La puissance prise en compte pour ltude de raccordement dun producteur est la puissance de raccordement quil communique, ce qui nest pas le cas lorsquil sagit du raccordement de consommateur o la puissance des utilisateurs domestiques peut tre pondre.

Les tudes de seuil lectrique reposent dune part sur la topologie du rseau, cest dire la description du rseau existant et dautre part sur la description des charges qui transitent linstant t sur le rseau, via le comptage.

Cette description des charges est essentielle pour la qualit du rsultat. Labsence de compteurs courbe de charge en basse tension conduit utiliser des mthodes statistiques faisant appel des profils dutilisateurs tablis par le gestionnaire de rseau. Dans le cadre de ltude dun raccordement, le risque dcart par rapport au profil moyen est fonction de la dispersion du comportement de chaque utilisateur par rapport la moyenne. On comprend bien que plus le nombre dutilisateurs sur un dpart basse tension est faible, plus le risque dun cart par rapport aux profils utiliss est important.

Les rgles retenues pour le raccordement dune production classique ne peuvent sappliquer sans tre adaptes pour le photovoltaque : en gnral pour les contraintes dintensit, le gestionnaire de rseau retient une hypothse de consommation dans le creux de nuit lt, ce qui na pas de sens dans le cas de la production photovoltaque dont la production est alors nulle. De mme pour les tudes de tension, le gestionnaire de rseau analyse quelques point sur la pointe en hiver, o en rgle gnrale la production est aussi au maximum (olien, cognration, hydraulique) mais pas dans le cas du photovoltaque o la production est faible la pointe hiver.

Il semble vident que le gestionnaire de rseau a adapt les hypothses quil retient dans le cadre de ces tudes de raccordement. Nanmoins, les hypothses retenues par le gestionnaire de rseau ne sont pas publies, ni communiques au producteur lors de la remise de proposition de raccordement lorsque celles-ci incluent des modifications du rseau la tension suprieure.

Sur les rseaux HTA, le raccordement dinstallations photovoltaques de grande taille a le mme impact que le raccordement dun parc olien dune taille quivalente pour lesquels existe un retour dexprience plus consquent. Ces raccordements peuvent crer des contraintes tant pour le rseau HTA que pour le rseau HTB ds lors que le potentiel de raccordement du poste HTB est nul.

RTE publie cette information sur son site web poste par poste.

Nanmoins, une part importante des installations photovoltaques se raccordent majoritairement sur les rseaux basse tension, sur lesquels la production tait jusqualors rare.

2.2. Limportance des hypothses utilises dans les tudes

2.3. Principaux impacts pour les rseaux de distribution de la production photovoltaque



2.3.1. Lapport des installations photovoltaques aux rseaux de distributionComme nous lavons dj dit, le premier impact du dveloppement dune production dcentralise, rpartie sur le rseau basse tension comme les installations photovoltaques, est de limiter les transits. En rgle gnrale et en labsence de contrainte rseau, la production est consomme localement ce qui a pour effet de : Diminuer les appels de puissance ainsi que l'nergie transite

au niveau des postes BT/HTA , ce qui se rpercute sur les postes sources et, par voie de consquence, vient diminuer la part variable (nergie) de l'accs au rseau des distributeurs. Dans certains cas particuliers (pointe mridienne sur le rseau) le distributeur pourrait aussi bnficier d'une optimisation de la puissance souscrite dans le cadre de son CART3 sur les mois d't.

Contribuer diminuer les chutes de tension sur les dparts basse tension aux priodes o il y a une injection de la production photovoltaque ;

Rduire les pertes du rseau de distribution. Lnergie produite par les installations de production photovoltaques raccordes en basse tension rduit le transit dnergie et, par consquent les pertes qui sont proportionnelles ce transit4.

Les installations raccordes au rseau dERDF sont 80 % des installations BT < 250 kVA, et viennent donc diminuer les pertes rseaux pour le distributeur.

2.3.2. Les hausses de tension localisesDe nombreuses tudes internationales montrent que limpact principal du dveloppement dinstallations photovoltaques sur le rseau basse tension est un phnomne de hausse localise de la tension. Ce phnomne, positif tant que lon natteint pas de seuil limite, devient ensuite une contrainte que le gestionnaire de rseau devra lever pour raccorder une nouvelle installation de production.

Ce phnomne de hausse localise est particulirement sensible en France du fait des caractristiques du rseau de distribution et des choix de rglage de la tension dans les postes de distribution.

2.3.2.1. Impact des caractristiques du rseau de distribution

Les contraintes lies la tension apparaissent principalement dans les zones rurales o lhabitat est peu dense, la consommation rduite et les dparts basse tension longs (distance au poste HTA/BT

souvent suprieure 250 m). Dans ce cas, la puissance injecte par la production photovoltaque qui transite sur le rseau basse tension peut crer des contraintes de tension. Ce type de situation peut conduire le gestionnaire de rseau inclure dans le devis de raccordement des lments de dveloppement de rseau pour lever la contrainte qui apparat.

En zone urbaine ou dense, la situation se rencontre plus rarement, dune part parce que le rseau est souvent plus rcent et, dautre part, parce que son dimensionnement intgre une croissance de la zone en question. D'une manire gnrale, le rseau est plus dense, les dparts basse tension sont plus courts (< 100 m) ce qui limite les hausses localises de tension.

2.3.2.2. Impact des choix de rglage de tension

La rgle du GDO BT5 qui est utilise par le gestionnaire de rseau de distribution pour calculer les chutes de tension partir dune description fine du rseau, des compteurs des utilisateurs basse tension6 et dune typologie des utilisateurs (profils de consommation), est une mthode dvaluation de la tenue globale de tension. Cette mthode, dveloppe par le groupe EDF dans les annes 1970, une poque o il ny avait pas de production sur le rseau basse tension, favorise lapparition de contraintes de tension lors de lajout de production sur le rseau BT.

Ainsi, pour respecter ses obligations, le gestionnaire de rseau cale les dispositifs de rglage de la tension dans les postes HTA/BT le plus proche possible de la bute haute admissible (110 %). Ce rglage maximise ainsi la chute de tension admissible sur le rseau basse tension mais limite trs fortement les hausses de tensions admissibles sur ce mme dpart.

En France, la pntration des installations photovoltaques risque donc moyen terme dtre freine par les caractristiques du rseau de distribution et par la mthode de calcul des chutes de tension.

2.3.3. Les autres impacts possiblesLtude ESPRIT rcapitule dautres impacts pour le rseau de distribution des installations photovoltaques sur le rseau basse tension. Ces impacts sont de deuxime ordre et se rencontrent lorsque la densit dinstallations photovoltaques est forte, ce qui nest pas le cas de la France avec une production raccorde de 422MW trs rpartie sur le territoire7.

3 Contrat dAccs au Rseau de Transport.4 Sauf pour les installations raccordes en HTA ds lors quil y a cration dun dpart ddi.5 Gestion Des Ouvrages Basse Tension.6 Cf. annexe 1.7 On invitera le lecteur qui souhaite approfondir ces impacts secondaire lire ltude Scientifiques Prnormative sur le Raccordement au rseau public de dInstallations Techniques photovoltaque. (CEA-INES/ EDF/TRANSENERGIE/HESPUL/IDEA) disponible notamment sur le site du SER.



3.1. Les cots de raccordement lis au dveloppement de la production photovoltaque

3.2. Primtre de facturation du producteur

La loi du 10 fvrier 2000 tablit que le cot du raccordement des nouvelles installations est couvert en partie par le tarif dutilisation des rseaux (TURPE)8 , le solde faisant lobjet dune contribution de la part du demandeur de raccordement.

Larrt du 17 juillet 2008 fixe le taux de rfaction 40 %. Autrement dit, pour un raccordement de rfrence, 40 % du devis de raccordement est la charge du distributeur, cette charge tant bien couverte par le TURPE. De manire gnrale, le dveloppement du rseau en dehors du primtre du financement du producteur est par dfinition couvert par le TURPE.

Il est difficile dapprcier la part du TURPE affecte au dveloppement du rseau pour rpondre au dveloppement de la production dcentralise ou rpartie. ERDF ne publie pas dlments dtaills sur ses investissements. On peut nanmoins relever que pour le RTE, la CRE fixe les investissements ncessaires et donne lautorisation, contrairement aux rseaux de distribution pour lesquels il nexiste pas de rgulation de linvestissement. Par ailleurs, la CRE a rcemment soulign la non-transparence de lutilisation des recettes du TURPE, celles-ci ntant pas spcifiquement alloues un poste de dpense en particulier9.

Les composantes du rseau qui peuvent tre factures un producteur selon les termes du dcret du 28/08/2007 pour un raccordement la tension de rfrence, sont : Le branchement (en basse tension)10, qui inclut laccessoire

de drivation ainsi que les installations de comptage ; Lextension11, qui est constitue des ouvrages nouvellement crs

ou crs en remplacement douvrages existants dans le domaine de tension de raccordement, et des ouvrages nouvellement crs dans le domaine de tension suprieure qui, leur cration, concourent lalimentation des installations du demandeur ou lvacuation de llectricit produite par celles-ci.

Le producteur prend donc sa charge une partie du dveloppement du rseau pouvant tre rendu ncessaire.

Le primtre diffre selon la puissance de linstallation de production raccorde au rseau et sa distance au poste HTA/BT le plus proche. Dune manire gnrale, plus la puissance de linstallation est importante, plus le primtre de financement du

producteur sera large et comprendra les travaux que le gestionnaire de rseau devra effectuer. On souligne aussi que le primtre de financement dans le cas de la construction dun btiment neuf de type mixte (production et consommation) est plus large que lors de lajout dune installation de production sur un btiment dj raccord au rseau12.

Les lments qui seront rellement facturs aux producteurs dpendent de ltude de raccordement ralise par le gestionnaire de rseau comme mentionn ci-dessus.

Dans la ralit, une grande partie des systmes photovoltaques sont installs sur des sites dj raccords au rseau lectrique pour leur consommation. Pour ces installations, le primtre de facturation est donc rduit aux modifications du branchement.

De mme, les producteurs qui installent un systme photovoltaque proximit dun poste HTA/BT ont un primtre rduit : le cot du raccordement est alors limit au branchement.

03 Primtre de facturation et dtermination des cots

8 Ce tarif a pour objectif de couvrir les cots engags dans la gestion des rseaux et de rmunrer les investissements : amlioration de la qualit dalimentation, adaptation du rseau aux nergies renouvelables, modernisation et scurisation du rseau par enfouissement des lignes et renforcement des parties fragiles. 9 Compte rendu de la commission de lconomie du snat du 31 mai 2010.10 La dfinition est rappele en annexe 1 et dcoule du dcret du 28 aot 2007.11 La dfinition de cette notion est rappele en annexe 1 et dcoule du dcret du 28/08/2007.12 Le tableau en annexe 3 rcapitule le primtre de financement charge du producteur raccord en basse tension et la figure, en annexe 4, dcrit le primtre de financement du producteur raccord en HTA.



3.3. Principes de dtermination des cots facturs un producteur

Pour les travaux de raccordement les plus frquemment rencontrs, la contribution du producteur est calcule sur la base dun barme. Celui-ci est approuv par la Commission de Rgulation de lEnergie (CRE) et peut tre rvis si ncessaire. En lespce, le dernier barme ERDF a t approuv le 7 janvier 2010.

Ce barme est tabli sur la base des cots complets pour raliser les branchements et les extensions.

Ces cots intgrent notamment le cot des dmarches ncessaires la ralisation des ouvrages de raccordement (tude de trac, coordination scurit, obtention des autorisations administratives) et lensemble des cots supports par ERDF ou ses prestataires. On peut citer titre de rappel la documentation technique dERDF qui mentionne :

Les travaux dentreprises ncessaires valus en fonction des marchs dERDF : travaux de tranche, de pose des matriels, de rfection de sol, etc. ;

Les matr ie ls va lus en fonct ion des marchs dapprovisionnement en cours ;

La main duvre des personnels du distributeur ; Les charges de suivi de lopration de raccordement : les frais

dingnierie, les frais lis la relation avec les entreprises prestataires, la coordination de scurit, les tudes de ralisation des travaux, la rdaction et passation des commandes et paiements associs, la prparation, le lancement et l'analyse technique et financire des appels d'offre ventuels, la programmation et la coordination des approvisionnements et des interventions, la mise jour des bases de donnes.

Pour les travaux dont loccurrence est faible ou dont le cot est alatoire, un devis est effectu. Les oprations suivantes font notamment lobjet de devis : Les cots de transformation vers le niveau de tension suprieur; Les cots de cration de rseau dans le niveau de tension

suprieur.

Dans tous les cas, les adaptations du rseau la charge du producteur sont chiffres sur la base du pallier technique minimum satisfaisant la demande. La documentation technique de rfrence dERDF dcrit les composants normaliss pour la ralisation des rseaux.

Le producteur paie donc 60 % des cots complets dans son primtre de financement.

En revanche, les producteurs plus loigns des postes, qui ont plus de risques de rencontrer des contraintes de seuil de tension, ont un primtre de financement largi. Les producteurs financent

alors lensemble des modifications BT et HTA ncessaires leur raccordement, ce qui peut conduire un devis lev sil y a des contraintes lever.



1.1. Point sur la situation actuelle

1.1.1. La puissance Installe fin juin 2010Le parc des installations raccordes au rseau en France est constitu essentiellement de systmes photovoltaques de faible et moyenne puissance intgrs en toiture des habitations.

La puissance installe slve 422 MW dont plus des trois-quarts est raccorde en basse tension. Au 30 juin 2010, seules 18installationsde puissance suprieure 3MW de type centrale au sol taient raccordes au rseau et 39grandes toitures de puissance suprieure 250kWc.

01 Analyse du dveloppement de la puissance photovoltaque raccorde au rseau de distribution ERDF

Chapitre II

UNE VALUATION DES COTS FINANCS PAR LE TURPE DANS UN CONTEXTE DE DVELOPPEMENT DU PHOTOVOLTAQUE

Rpartition de la puissance installe en France juin 2010 P 36 kVa 36 < P 250 kVa P 250 kVa

Nombre de raccordements 98,5 % 0,9 % 0,05 %

Puissance cumule raccorde 61,5 % 18,5 % 19,8 %

Source : ERDF

Evolution de la rpartition du parc en fonction de la puissance des installations (France mtropolitaine)

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Inf.

3 kW

3 36

kW

36

250 k

W

250

500 k

W

500 k

W 3

MW

3 5

MW

5 12

MW

MW

84

121

184

42

56

75

38

53

78

1,5 1,5 414 17

3118 18 20

29

31/12/2009

31/03/2010

30/06/2010



1.1.2. File dattente fin juin 2010La puissance en file dattente fin juin 2010 slve 2953 MW. Les installations raccordes en HTA (trs grandes toitures et

centrales au sol) reprsentent prs de 57 % de la puissance en file dattente, soit 1 682,8 MW. Depuis 2009, on assiste une hausse significative des demandes de raccordement dinstallations de puissance suprieure 250 kWc.

1.1.3. Le traitement de la file dattenteLes professionnels attendent un taux de sortie important des projets en file dattente sur les segments suprieurs 10 kVa .En effet, plusieurs effets se conjuguent et laissent penser quun grand nombre de projets en file dattente ne seront pas raliss : Lensemble des modifications tant au niveau des rgles

durbanisme, de la modification des tarifs de lobligation dachat et de la procdure de la file dattente nont pas encore atteint leur plein effet. Un certain nombre de projets et plus particulirement sur le segment > 36 kWc bien quentrs en file dattente ne verront pas le jour, faute de financement ;

Du fait de la prcipitation avec laquelle certains dossiers ont t monts fin 2009 pour entrer en file dattente, le montant de linvestissement a t trs sous-valu, notamment le poste rnovation de la toiture des btiments existants ;

Du fait de lapplication plus rigoureuse des rgles de lurbanisme

par les DDEA pour les btiments agricoles (lagriculteur doit justifier laccroissement de son activit pour obtenir le PC).

1.1.4. Le flux des demandesLes contrats se rpartissent en trois familles : Particuliers (< 10 kWc) : 95 % des demandes ; Le tertiaire-agricole (de 10 250 kWc) raccords en BT :

4,9 % des demandes ; Les grandes installations (> 250 kWc) raccordes en HTA :

0,1 % des demandes.

La puissance moyenne stablit 3 kW pour les particuliers, 36 kW pour le tertiaire-agricole et 1 500 kW pour les grandes installations raccordes en HTA.

Le flux dentres au deuxime trimestre montre que cette rpartition est stable et la dernire rvision des tarifs continue de favoriser

1 200

1 000

800

600

400

200

-

Inf.

3 kW

3 36

kW

36

250 k

W

250

500 k

W

500 k

W 3

MW

3 5

MW

5 12

MW

Rpartition par segments de puissances de la file d'attente en mtropole (MW)

30/09/2009

31/12/2009

31/03/2010

30/06/2010

MW

Rpartition de la puissance en file d'attente en France juin 2010 P 36 kVa 36 < P 250 kVa P 250 kVa

Nombre de raccordements 88,7 % 9,95 % 1,35 %

Puissance 10,2 % 33,8 % 56,9 %

Source : ERDF



1.2. Scnarios proposs

2.1. Dveloppement de rseau

Les estimations de dveloppement du photovoltaque varient trs fortement. On rappelle ci-dessous les principaux scnarios voqus publiquement.

RTE, dans la dernire mise jour du bilan prvisionnel publie en juin 2010, fait tat de 3 000 MW de photovoltaque raccords au rseau dici 2015, soit une acclration par rapport au rythme retenu en 2009 et aux objectifs de la PPI13;

ERDF en juin 2010 a voqu pour sa part devant la commission conomique du Snat un scnario de 2 000 MW/an, soit 7 000MW dici fin 2015 et 17 000 MW en 2020. Ce scnario nest pas jug raliste au vu du rythme de dveloppement du photovoltaque en 2010 et 2011.

La recommandation de lIGF se situe entre 300 et 500 MW par an.

Compte tenu de ces lments nous navons pas retenu de scnario en particulier mais plutt un ensemble de scnarios et de cots associs.

Nous examinerons donc quatre rythmes de croissance annuelle des installations raccordes aux rseaux de distribution : 500 MW/an ; 700 MW/an ; 1 000 MW/an ; 2 000 MW/an.

Nous retiendrons une hypothse de rpartition selon les segments diffrente selon le rythme de croissance. En effet dans le cas dun scnario de croissance leve, nous avons estim que les grandes installations reprsenteront une part plus importante.

les installations individuelles intgres au bti dont les prix ont t maintenus au mme niveau que dans larrt de janvier 2010. Le nombre de demandes reues se stabilise depuis le dbut de lanne 2010 autour de 28 000 30 000 demandes par

trimestre, ce qui quivaut environ 120 000 demandes par an. Les petites installations ( 36 kVA) reprsentent plus de 95 % des demandes de raccordement soit, environ 50 MW lors du dernier trimestre.

Nous adoptons la mthodologie suivante : pour chaque scnario de croissance et pour chaque segment, nous examinons en premier lieu la probabilit dun dveloppement de rseau hors primtre de financement du producteur. En second lieu, nous

utilisons des donnes en provenance des industriels du secteur sur le prix moyen du raccordement observs en 2010 ou des donnes publiques.

Il est important de pouvoir apprcier loccurrence des raccordements ncessitant des travaux pris en charge dans le cadre du TURPE au del des 40 % du devis de raccordement.

Ces travaux ne sont ncessaires que si des contraintes apparaissent, et nous allons donc examiner le risque doccurrence de ces contraintes.

02 Evaluation du cot de raccordement et de dveloppement du rseau

P 36 kVa P > 36 kVa P > 250 kVa

Rpartition en puissance MW en de de 1 000 MW/an 33 % 33 % 33 %

Rpartition en puissance MW au del de 1 000 MW/an 20 % 20 % 60 %

13 Programmation Pluriannuelle des Investissements



2.1.1. Production raccorde en basse tension2.1.1.1. Puissance infrieure 6 kVA en monophas, infrieure 18 kVa en triphas

Il sagit du segment des installations en toitures individuelles et, dans la quasi-totalit des cas, dun raccordement dune installation dont la puissance est infrieure ou gale 3 kVA, de manire permettre au propritaire de bnficier du crdit dimpt. En rgle gnrale, le raccordement de ce type dinstallations ne gnre pas de contraintes dintensit sur le rseau car la puissance injecte est infrieure la puissance de consommation souscrite. La situation est videmment diffrente dans le cas de la construction dun btiment neuf o lextension du rseau est dans le primtre de financement du producteur.

On peut rencontrer des contraintes de tension, marginales aujourdhui, sans doute plus nombreuses dans le futur, au fur et mesure que la production photovoltaque se dveloppe sur un mme dpart basse tension.

On soulignera cependant que ce segment correspond environ 200 MW/an des demandes de raccordement et devrait rester stables en labsence de facteurs de rupture. Dans ces cas l, la rponse du gestionnaire de rseau fait tat de contraintes et annonce la leve de celles-ci dans le cadre de la planification des investissements rseaux. La visibilit sur la planification des investissements tant faible, le producteur devrait renoncer la plupart du temps son projet.

2.1.1.2. Puissance suprieure 6 KVA en monophas et suprieure 18 kVA en triphas, mais infrieure 36 kVA

On trouve principalement ces installations photovoltaques en toiture de btiments agricoles. De la mme manire que prcdemment, les contraintes dintensit nexistent pas dans le cas dun btiment existant tant que la puissance de linstallation de production reste infrieure la puissance de consommation souscrite. Lajout dun btiment neuf peut crer des contraintes dintensit. On notera que dans ce dernier cas le primtre du devis du producteur comprend alors lextension14 du rseau et voir mme le poste de transformation.

On peut aussi rencontrer des contraintes de tension au fur et

mesure du raccordement dinstallations photovoltaques sur le mme dpart. Ces contraintes se produisent plutt lorsque le poste HTA/BT est loign et la consommation faible, en zone rurale notamment.

Ds lors que la distance entre le point de livraison et le poste est suprieur 250 m, le barme dERDF indique que le producteur pourra financer un primtre de travaux comprenant les modifications du rseau et des quipements basse tension mais aussi les modifications ncessaires sur le rseau HTA.

Ainsi, compte tenu du primtre du devis de raccordement, le producteur prend sa charge les lments de dveloppement de rseau jusquau niveau de tension suprieur et il sera donc sensible au montant du devis au regard de linvestissement15. Les professionnels des nergies renouvelables estiment que le devis de raccordement ne doit pas excder sur ce segment 0,3/ Wc la charge du producteur et par consquent ds que le raccordement ncessitera une adaptation trop importante du rseau, le producteur risque de renoncer son projet.

Si le gestionnaire de rseau doit financer des lments hors primtre de financement du producteur (rseau HTA, modification du poste source), alors cela signifie que les capacits daccueil du rseau sont satures. Dans un tel cas, la ralisation des projets est fortement compromise car elle est reporte de plusieurs annes et le plus souvent le devis de raccordement dpasse le seuil conomique.

2.1.1.3. Puissance suprieure 36 kVA

On trouve sur ce segment des toitures de grands btiments agricoles ou tertiaires. Dans le cas de ces btiments, la puissance injecte peut tre suprieure la puissance souscrite (essentiellement en zone rurale). On peut donc rencontrer des contraintes dintensit, comme des contraintes de tension lors des tudes de raccordement. Ces dernires contraintes devraient se multiplier en zone rurale mais rester relativement rares en zone urbaine o se dveloppent les toitures des btiments tertiaires fortement consommateurs dlectricit.

Lcart-type dans les devis de raccordement est important mais lchantillonnage est suffisamment large pour tablir un prix moyen sur ce segment. Le primtre du devis de raccordement charge du producteur est important et peu inclure le cas chant

14 Dans le cas dun btiment neuf, le producteur financera lextension du rseau. On peut estimer ce cot, laide du barme publi par ERDF, entre 5 494 et 11 850 HT pour une extension de 100 m. Selon la zone (rurale, urbaine), le primtre de financement du producteur peut aussi inclure le poste HTA/BT si la distance du point de livraison au poste est suprieure 250 m. 15 Selon le barme ERDF, le cot du changement de cble sur 300 m se situe entre 16 500 HT et 36 000 HT selon la zone, auquel il faut ventuellement ajouter le cot de remplacement du transformateur, soit environ 10 k daprs le barme ERDF et le rseau HTA. Linvestissement pour 36 kVA de panneaux peut tre estim dans une fourchette de 216 290 k (installation intgres au bti).



les travaux sur le rseau BT mais aussi les modifications sur le rseau HTA. Les devis peuvent donc atteindre des niveaux de prix qui peuvent remettre en cause linvestissement du producteur. Les professionnels estiment quun devis de raccordement charge du producteur suprieur 0,3 /Wc peut remettre en cause le projet dinvestissement, de mme quun dlai de travaux trop important.

L encore, le dveloppement hors primtre de financement du producteur signifie que les quipements du rseau taient dj exploits leur capacit limite.

2.1.1.4. Production raccorde en HTA

Dans ce cas, le primtre de financement du producteur inclut lensemble des lments de raccordement et de dveloppement/modifications des installations en HTA, y compris le financement dun nouveau poste source16 et le rseau HTB affrent. Par consquent, dans le cas dapparition de contraintes, le devis de raccordement peut trs vite slever et les dlais de travaux peuvent tre importants : Cration de poste source : 3 4 ans en moyenne ; Travaux sur le rseau HTB : quelques mois plusieurs annes.

La plupart des projets de production photovoltaques raccordes en HTA sont financs par de la dette et les dlais des travaux doivent assurer une visibilit sur le prix dachat de llectricit.

Les projets raccords tant peu nombreux, il est difficile dtablir un prix moyen, et ce, dautant plus que la dispersion des devis est importante. Nanmoins, les cots de raccordement de la production photovoltaque en HTA ne devraient pas tre trs diffrents de ceux observs dans le cas de la production olienne.

ERDF17 a indiqu prvoir un cot de 120 M/an pour le dveloppement de 1 200 MW/an de production olienne, soit 0,1 /W financ par le TURPE. Pour un gestionnaire de rseau, le cot du dveloppement nest pas li un type de production mais la puissance et au lieu dimplantation dune nouvelle installation de production quelle que soit la nature de la source primaire (soleil, vent, biomasse).

De leur ct, les professionnels estiment que le cot moyen de raccordement financ par le producteur photovoltaque, raccord

en HTA, slve 0,15 /Wc, soit pour le distributeur un cot de rfaction estim 0.1 /Wc. On a donc une convergence entre les estimations dERDF et celles de la profession.

Ce cot du raccordement pourrait voluer la hausse, notamment dans un scnario de croissance leve mais ne pourrait excder daprs lindustrie 0,2 0,3 /Wc sans remettre en cause la dcision dinvestissement.

2.1.1.5. Synthse

On retiendra que la dfinition de lextension permet au gestionnaire de rseau de mettre charge du demandeur, ici un producteur, le dveloppement du rseau la tension de raccordement mais aussi la tension suprieure le cas chant.

Le barme dERDF montre que, dans certains cas, le gestionnaire de rseau na pas inclus tout ou partie de lextension du rseau (petites installations de productions sur des sites de consommation ou encore dans le cas o le poste HTA/BT est proche du lieu de livraison), ce qui doit reflter la ralit des impacts du raccordement dune nouvelle installation de production de ce type pour le gestionnaire de rseau. On peut donc dduire que les cas o le gestionnaire de rseau effectue des travaux en dehors du primtre de financement du demandeur sont rares. En consquence, le cot support par le gestionnaire de rseau lors du raccordement dune nouvelle installation de production correspond essentiellement la rfaction.

Le tableau de droite rcapitule lensemble des lments financs dans le cadre du TURPE par le gestionnaire de rseau ainsi que loccurrence des situations o le gestionnaire de rseau effectue des travaux au-del du primtre charge du producteur.

16 ERDF demande un devis RTE pour le raccordement dun nouveau poste source.17 Rapport de la commission conomique du Snat chiffres cits par ERDF.



BT < 6kV en monophas ou 18 kV en triphas

BT > 6 ou 18 kV et < 36 KV et distance au poste < 250 m

BT > 6 ou 18 kV et 36 KV et distance au poste > 250 m

BT > 36 kV et 250 kV

HTA

Branchement (cration ou modification)

40 % du devis 40 % du devis 40 % du devis 40 % du devis

Extension (cration ou remplacement) du rseau BT existant

40 % du devis cas des btiments neufs et producteurs purs. A la charge du gestionnaire de rseau le cas chant pour le bti existant. OCCURRENCE FAIBLE

40 % du devis de raccordement



Modification ou remplacement du poste HTA/BT existant

100 % charge du gestionnaire de rseau le cas chant sauf btiments neufs ou producteur pur. OCCURRENCE FAIBLE





Cration du rseau HTA

100 % charge du gestionnaire de rseau le cas chant sauf btiments neufs. OCCURRENCE INEXISTANTE

100 % charge du gestionnaire de rseau le cas chant. OCCURRENCE INEXISTANTE




Cration de poste source et rseau HTB li au poste






Adaptation du rseau HTB amont

A charge de RTE A charge de RTE A charge de RTE A charge de RTE A charge de RTE



Cette valuation repose sur des cots moyens observs par les professionnels et, dans le cas de la HTA, sur des donnes communiques oralement par le gestionnaire du rseau de distribution ERDF.

Comme nous lavons expliqu prcdemment, ces cots refltent quasi-exclusivement la charge de la rfaction. En effet, on considre que les dveloppements de rseau au niveau de tension suprieur celui de la tension de raccordement intgrent des travaux de renforcement globaux ncessaires lamlioration de la qualit pour lensemble des utilisateurs du rseau (y compris les consommateurs).

Les cots de raccordement et de dveloppement la charge des gestionnaires de rseaux et financs dans le cadre du TURPE sont valus, dans le cadre de cette tude, entre 70 M/an et 248 M/an selon le rythme de dveloppement des installations photovoltaques raccordes aux rseaux de distribution.

Le tableau ci-dessous rcapitule les hypothses retenues et les rsultats par scnario et segment de march :

2.2. Evaluation des cots pour le gestionnaire de rseau

P 36 kVA 36 kV < P 250 kV P > 250 kV TOTAL

Montant moyen du devis de raccordement charge du TURPE (40 %)

0,22 /Wc 0,1 /Wc 0,1 /Wc

Dveloppement hors primtre de facturation

Non significatif Non significatif Non significatif

500 MW/an 36 M 16 M 16 M 70 M/an

700 MW/an 51 M 23 M 23 M 98 M/an

1 000 MW/an 73 M 33 M 33 M 140 M/an

2 000 MW/an 88 M 40 M 120 M 248 M/an



Nous avons vu que limpact majeur du dveloppement des installations photovoltaques sur les rseaux Basse tension tait une hausse locale de tension. Le maintien de la tension se pose aux gestionnaires du rseau de distribution de manire encore marginale.

Plusieurs pistes de rflexion peuvent tre avances pour favoriser le taux de pntration de la production photovoltaque :

1. Tenir compte des capacits de rglage de la tension des installations photovoltaques : les installations photovoltaques ont intrinsquement la capacit de rgler la tension. Ces installations de production peuvent en effet consommer ou produire de la puissance ractive selon la priode de la journe, ds lors que les onduleurs sont quips de cette fonction en option.

La prise en compte de cette capacit ncessiterait sans doute de modifier les mthodes de calcul utilises pour contrler le maintien de la tension, notamment la mthode GDO BT. Une volution pourrait permettre de modifier le rglage de tension en tte des dparts BT en le rglant un niveau plus faible quaujourdhui.

2. Mettre en place des dispositifs de limitation de puissance. En effet, les onduleurs ont la possibilit de diminuer la puissance lorsque llvation de la tension du rseau devient trs forte. Ce type de solution existe dj au Japon o linconvnient est bien entendu une limitation du productible qui risque de pnaliser le producteur. En tout tat de cause, si des fonctions

volues sont mises en place, elles doivent tre dfinies par une norme pour tous les constructeurs.

3. Amliorer les procdures de traitement des demandes de raccordement au rseau basse tension de manire ce que les gestionnaires de rseaux de distribution soient en mesure de dvelopper de nouveaux rseaux BT dimensionns pour prendre en compte la prsence future de systmes photovoltaques, dans le cas de constructions de nouveaux quartiers ou de ZAC solaires. La procdure en vigueur ne prvoit pas de traiter des demandes groupes de raccordement de production photovoltaque au rseau en provenance damnageurs ou de promoteurs.

4. Associer aux dparts basse tension des dispositifs de stockage. Au Japon, des tudes montrent quil est possible, de limiter la contrainte de tension en associant aux dparts basse tension concerns des dispositifs de stockage. Ce dispositif permet galement dcrter la pointe de consommation qui se produit gnralement lorsque la production photovoltaque est faible, voir nulle.

Des dispositifs de ce type, permettant aux installations photovoltaques de participer au maintien du plan de tension sur les rseaux BT, pourraient faire lobjet dune rmunration de la part du gestionnaire de rseau.

Il existe donc des actions la main des gestionnaires de rseaux permettant daugmenter rapidement et moindre cot la pntration de la production photovoltaque sur les rseaux basse tension.

Dans ce chapitre, nous voquons un certain nombre de pistes pour faciliter linsertion dun grand nombre dinstallations photovoltaques sur les rseaux de distribution court terme et moyen terme.

01 Minimiser les impacts des contraintes de tension

Chapitre III

LMENTS DE RFLEXION POUR OPTIMISER LE RACCORDEMENT DES INSTALLATIONS PHOTOVOLTAQUES SUR LES RSEAUX PUBLICS DE DISTRIBUTION



Nous souhaitons souligner ici lexcellente qualit de la documentation mise en ligne par ERDF comparativement dautres gestionnaires de rseaux de distribution. Nanmoins, elle gagnerait tre complte sur certains points. Il serait ainsi important de lui adjoindre les documents suivants :

1. Un document construit limage du document Principe dtude et de dveloppement du rseau pour le raccordement des clients consommateurs BT qui concernerait le raccordement des installations en basse tension pour les producteurs. Ce document devrait dcrire la procdure de dcision des investissements de rseaux lis au raccordement de nouveaux producteurs en basse tension ds lors que des travaux hors primtre de financement du producteur sont ncessaires.

2. Un document dfinissant une rgle simple sur la rpartition des installations photovoltaques monophases19 sur les 3 phases. Il est frquent que des installations photovoltaques raccordes au rseau triphas soient constitues donduleurs monophass. Si la puissance de production nest pas correctement rpartie entre les 3 phases dun mme systme PV triphas, alors ce systme va contribuer dsquilibrer le rseau BT

3. Un document qui dfinirait les hypothses type retenues pour faire les tudes de rseaux (consommation et production).

4. Un document clarifiant le rglage des protections : harmonisation des critres de dcouplage, du seuil de dclenchement des relais de tension/frquence ou encore dfinition de rgles de priorit dans le cas de lutilisation donduleurs avec sectionneur.

Nous avons vu, dans les pages prcdentes, qu'un scnario de dveloppement du photovoltaque suprieur aux objectifs de la PPI n'tait pas exclu. Il apparat donc ncessaire que la profession sorganise pour favoriser une concertation sur des points aujourdhui secondaires qui, demain, pourraient gner le dveloppement des installations photovoltaques.

On notera les points suivants, sans prtendre l'exhaustivit :

1. La rvaluation de la pertinence de lensemble des mthodes et/ou rgles de calcul appliques aujourdhui par les gestionnaires de rseaux avec larrive des rseaux de type smart grid. En premier lieu il convient dexaminer la rgle du GDO BT en annexe de larrt du 24/12/2007 titre provisoire jusquau 31/12/2011 .

2. La limitation des harmoniques de courant en BT. Des tudes18 ont montr que les installations photovoltaques pouvaient gnrer des courants harmoniques, en cas de forte densit,

au del du rang 40, et il convient dtudier sil est opportun de dfinir des spcifications au niveau BT et HTA. Sur le plan technique, les onduleurs peuvent tre munis de filtres de sortie proposs en option par les constructeurs, mais en labsence de normes et pour rduire les cots, cette option est rarement retenue.

3. La prvision de production : la production dorigine photovoltaque est, par nature, intermittente et, tout comme lolien, sollicite largement le systme lectrique pour assurer le maintient de lquilibre offre-demande. Il est donc particulirement important pour le gestionnaire du systme lectrique franais (RTE) de disposer dune prvision de production photovoltaque fiable mais aussi de mesures en temps rel. Il convient donc dorganiser au del de ce qui est prvu dans la rglementation un dispositif minimal de communication de donnes aux gestionnaires de rseaux de la production basse tension.

02 Complter et prciser la Documentation Technique de Rfrence

03 Prparer l'avenir

18 Onduleurs monophass.19 UNIVERSOL.



Le raccordement et limpact des installations photovoltaques sur les rseaux basses tension est un sujet relativement neuf en France. En effet, ces rseaux sont traditionnellement ddis la distribution dlectricit aux quartiers et communes et lapparition dinstallations de production y est une tendance rcente. Dans un contexte de dveloppement du photovoltaque, il est ncessaire dtablir une expertise technique afin daccompagner cette volution : ceci ncessitera notamment une identification des carences rglementaires et techniques, une analyse prcise des contraintes pouvant tre rencontres ainsi que la publication de

prconisations afin de rpondre aux attentes des gestionnaires et des utilisateurs des rseaux publics de distribution.

Le projet de recherche ESPRIT20 cofinanc par lADEME et runissant au sein dun mme consortium des organismes reconnus21, sinscrit prcisment dans cette dmarche. Il est propos de prolonger ce projet, en largissant le consortium dautres organismes souhaitant le rejoindre, et notamment dy associer ERDF.

Dune manire gnrale, il est suggr de faire voluer les mthodes de rglage de la tension pour les rseaux basse tension, afin de prendre en compte au maximum les installations de production pouvant sy trouver. En particulier, dans les cas de cration de quartiers solaires ncessitant de nouveaux rseaux BT.

Les installations photovoltaques, raccordes au rseau par lintermdiaire de dispositifs dlectronique de puissance (onduleurs), ont des performances lectriques pouvant tre mises profit dans la gestion du systme lectrique. La mise en uvre des volutions technologiques des onduleurs doit tre incite : les performances de tenue aux creux de tension peuvent

surpasser celles des installations de production traditionnelles, et les capacits de fourniture de ractif et de rgulation de la tension peuvent tre mises profit pour une meilleure gestion des rseaux basse tension.

Enfin, afin de faciliter le dialogue entre les services dcentraliss de ERDF et les producteurs, il serait utile que ERDF se dote dune base de donnes centralise et jour sur les onduleurs (caractristiques techniques, normes ).

01 Prolonger les travaux du consortium ESPRIT et tablir une expertise franaise sur le raccordement et limpact des installations photovoltaques sur les rseaux BT

02 Tirer pleinement profit des performances lectriques des installations photovoltaques

Chapitre IV

PRINCIPALES PRCONISATIONS

20 Etudes Scientifiques Prnormatives sur le Raccordement au rseau lectrique dInstallations Techniques photovoltaques.21 Le consortium ESPRIT est initialement constitu des organismes suivants : CEA, INES, TRANSENERGIE, EDF, HESPUL, IDEA, G2E Lab.



Les prescriptions des gestionnaires de rseau pour le raccordement des installations photovoltaques sont incompltes et certaines carences devraient tre combles. Tout dabord, les textes rglementaires ne prennent pas en compte les spcificits de ce type de production (notamment de la variabilit de la production en fonction de lensoleillement). De plus, les textes rglementaires et les documents de la DTR concernant le raccordement des installations photovoltaques font rfrence des normes

diffrentes (NFC 15-100 & 14-100, DIN VDE 126, ). Par ailleurs, il subsiste de nombreuses interrogations concernant le paramtrage des protections de dcouplage.

Il est suggr de mener un travail de fond afin de synthtiser et dharmoniser les exigences envers les installations photovoltaques et dtablir un document gnral les regroupant.

Dans un contexte o un travail commun est ncessaire afin daccompagner le dveloppement des installations photovoltaques sur les rseaux publics de distribution, la transparence des activits des gestionnaires de rseau doit tre la plus grande possible.

Un accs aux informations relatives aux projets en file dattente de raccordement permettrait davoir une vision prcise des cots globaux auxquels sattendre pour le raccordement de ces installations.

Dans la mme optique et concernant le rsultat des demandes de raccordement, il est ncessaire dapporter plus de prcisions concernant les hypothses utilises pour la dtermination de la solution de raccordement et les cots prsents.

Enfin, et dans un contexte de modification des procdures de raccordement, il est indispensable daboutir une transparence supplmentaire dans le traitement des demandes.

Plus gnralement, il convient dassurer sur les rseaux BT une transparence au moins quivalente celle mise en place dans le cadre des raccordements en HTA. Nous recommandons ce titre la publication par les gestionnaires de rseaux de distribution dune ventilation des investissements effectus au titre de la qualit et au titre du dveloppement de la production BT et HTA.

Les professionnels du photovoltaque estiment quune mesure permettant aux installateurs photovoltaques deffectuer et de prendre en charge la totalit des travaux de branchements de leurs propres installations (segment < 36kVA) comporterait de nombreux avantages, tant pour le gestionnaire de rseau que pour le producteur et linstallateur. Cela permettrait tout dabord une rduction globale des cots, principalement par lconomie de dplacements sur site (linstallateur tant dj sur place

pour le raccordement de linstallation). Ensuite, cela serait un avantage consquent pour ERDF qui rencontre des difficults de traitement des nombreuses demandes de raccordement photovoltaques : les dlais de raccordement des installations pourraient tre fortement rduits, profitant grandement aux producteurs eux-mmes. Enfin, la prise en charge intgrale des cots de branchement par les installateurs allgerait galement la charge financire que reprsentent ces oprations par ERDF.

03 Pallier aux carences du cadre rglementaire et technique franais relatif au raccordement des installations photovoltaques

04 Amliorer la transparence dans les activits dERDF

05 Favoriser la ralisation des travaux de branchements par les installateurs photovoltaques (< 36 kVA)



Documentation ERDFERDF-FOR-RES_18E Fiches de collecte de renseignements pour une pr-tude (simple ou approfondie) et pour une offre de raccordement, au rseau public de distribution gr par ERDF dune installation de production photovoltaque de puissance>36kVA .

ERDF-OPE-RES_08E : Mode demploi des fiches de collecte de renseignements pour une pr-tude (simple ou approfondie) et pour une offre de raccordement, au rseau public de distribution gr par ERDF, d'une installation de production de puissance>36kVA.

ERDF-FOR-RES_13E : Proposition technique et financire, selon les modalits du barme, pour le raccordement dune installation de production au rseau public de distribution HTA .

ERDF-FOR-RES_14E : Proposition technique et financire, selon les modalits du barme, pour le raccordement dune installation de production de puissance comprise entre 36 et 250 kVA au rseau public de distribution BT .

ERDF-FOR-RES_10E Convention de raccordement au rseau public de distribution HTA, dune installation de production dnergie lectrique .

ERDF-FOR-RES_17E : Convention de raccordement au rseau public de distribution BT, dune installation de production de puissance comprise entre 36 et 250 kVA .

ERDF-PRO-RES_43E 1 - (01/07/2009) : Principes dtude et de dveloppement du rseau pour le raccordement des clients consommateur BT.

ERDF-PRO-RAC 14_E : Procdure de traitement des demandes de raccordement individuel en BT 36 kVA et en HTA, au rseau public de distribution gr par ERDF.

ERDF-NOI-RES_ 07E - Version 2 - 01/04/2008.

ERDF-NOI-RES_02E Liste des tudes mener pour le raccordement dun utilisateur HTA au rseau public de distribution.

Autres sourcesRapport au Parlement / Programmation pluriannuelle des investissements /de production dlectricit /Priode 2009 - 2020.

INSEE- Journes de Mthodologie Statistique - mars 2009.

Etudes Scientifiques Prnormatives Sur Le Raccordement Au Rseau Electrique DInstallations Techniques Photovoltaques (ESPRIT).

BIBLIOGRAPHIE



LE BRANCHEMENT (EN BASSE TENSION)Il est constitu, en application du dcret du 28 aot 2007, des ouvrages basse tension situs en amont des bornes de sortie du disjoncteur ou, dfaut, de tout appareil de coupure quipant le point de raccordement dun utilisateur au rseau public et en aval du point du rseau basse tension lectriquement le plus proche permettant techniquement de desservir dautres utilisateurs, matrialis par un accessoire de drivation.

Le branchement inclut laccessoire de drivation, ainsi que les installations de comptage.

LEXTENSIONElle est constitue, en application du dcret du 28 aot 2007, des ouvrages, nouvellement crs ou crs en remplacement douvrages existants dans le domaine de tension de raccordement et nouvellement crs dans le domaine de tension suprieur qui, leur cration, concourent lalimentation des installations du demandeur ou lvacuation de llectricit produite par celles-ci, numres ci-dessous : Canalisations lectriques souterraines ou ariennes et leurs

canalisations lectriques souterraines ou ariennes et leurs quipements terminaux lorsque, leur cration, elles ne concourent ni lalimentation ni lvacuation de llectricit consomme ou produite par des installations autres que celles du demandeur du raccordement ;

Canalisations lectriques souterraines ou ariennes, au niveau de tension de raccordement, nouvellement cres ou cres en remplacement, en parallle dune liaison existante ou en coupure sur une liaison existante, ainsi que leurs quipements terminaux lorsque ces canalisations relient le site du demandeur du raccordement au(x) poste(s) de transformation vers un domaine de tension suprieur au domaine de tension de raccordement le(s) plus proche(s) ;

Les jeux de barres HTB et HTA et tableaux BT ; Transformateurs dont le niveau de tension aval est celui de la

tension de raccordement, leurs quipements de protection, ainsi que les ouvrages de gnie civil.

Lorsque le raccordement seffectue une tension infrieure au domaine de tension de raccordement de rfrence, dfini par les rglements pris en application des articles 14 et 18 de la loi du 10 fvrier 2000 susvise, lextension est galement constitue des ouvrages nouvellement crs ou crs en remplacement des ouvrages existants dans le domaine de tension de raccordement de rfrence et reliant le site du demandeur au(x) poste(s) de transformation vers le domaine de tension suprieur au domaine de tension de raccordement de rfrence le(s) plus proche(s).[]

Lextension inclut les installations de comptage des utilisateurs raccords dans le domaine de tension HTA. .

ANNEXE I : DFINITIONS



Le rseau BT est compos des dparts issus des postes de transformation HTA/BT. Sauf cas particulier, la meilleure structure est la plus simple : moins de connectique possible, moins de longueur possible. Aucun bouclage nest en principe ralis sur le rseau BT, toute longueur supplmentaire entranant des dpenses dinvestissement et une augmentation du risque dincidents. La longueur des dparts BT est limite par lintensit et les chutes de tension admissibles : 100 200 mtres en souterrain, quelques centaines de mtres en arien. En zone rurale, la distance du poste HTA/BT le plus proche est plus importante, voir dans certains cas suprieure 500 m.

Un poste rural, sur poteau ou en cabine simplifie, peut alimenter un ou deux dparts BT. Un poste urbain en cabine, enterr ou en immeuble, peut alimenter de un huit dparts. Dans les zones alimentes en souterrain, un poste de transformation HTA/ BT peut desservir: 120 150 maisons individuelles (50 60 avec chauffage

lectrique) ; 250 300 logements en immeuble collectif group (100

130 avec chauffage lectrique).

ERDF publie certaines valeurs de seuil rappeles ci-contre.

1.TRANSFORMATEUR HTA/BTUn transformateur HTA/BT est en contrainte dintensit lorsque sa charge est suprieure ou gal 110 % un instant t pendant une dure infrieure 3 h. Par ailleurs la puissance maximale

transite dans un poste est infrieure denviron 15% la puissance nominale du transformateur et lon obtient ainsi pour les principaux quipements prsents sur le rseau ERDF les seuils suivants :

2. LES DPARTS EN BT La charge maximale tient compte notamment des distances minimales de scurit pour le rseau arien et pour le rseau souterrain de lchauffement admissible compte tenu de la dure de vie de lquipement.

ANNEXE II : LES SEUILS DE CONTRAINTES SUR LE RSEAU BT

Puissance nominale du transformateur

100 kVA 160 kVA 250 kVA 400 kVA 630 kVA 1 000 kVA (zone urbaine)

Puissance maximale transite dans le transformateur

85 kW 135 kW 210 kW 335 kW 525 kW 835

Arien SouterrainSection du rseau 702 alu 1502 alu 1502 alu 2402 alu

Puissance maximale transite dans le rseau < 50 kW 50 kW < 70 kW 70 kW



ANNEXE III : PRIMTRE DE FINANCEMENT DU PRODUCTEUR RACCORD EN BT

P 6 kVA en monophas. P 18 kVA en triphas

P > 6 kVA en monophasP > 18 kVA en triphas

36 kV < P 250kV

Distance au poste HTA/BT < 250m

Distance au poste HTA/BT > 250m

Branchement Factur selon barme: -Branchement si nouvelle installation ;-Modification du branchement existant.

Factur selon barme: -Branchement si nouvelle installation ;-Modification du branchement existant.

Factur selon barme Factur selon barme

Extension BT Factur selon barme le cas chant dans le cas dun btiment neuf

Factur selon barme le cas chant

Factur selon barme le cas chant

Factur selon devis

Modification ou remplacement du rseau BT existant

NON Factur selon barme. Ordre de grandeur 100 /m linaire

Factur selon barme. Ordre de grandeur 100 /m linaire

Factur selon barme. Ordre de grandeur 100 /m linaire

Poste BT/HTA NON Modification du poste HTA/BT factur sur devis si ncessaire.

Modification et/ou cration du poste HTA/BT factur sur devis si ncessaire. Remplacement dun poste : ordre de grandeur 120 k

Modification ou cration du poste HTA/BT factur sur devis si ncessaire. Remplacement dun poste : ordre de grandeur 120k

Rseau HTA dalimentation du poste cre

NON NON Factur sur devis. Ordre de grandeur : 500 k/km

Factur sur devis. Ordre de grandeur : 500 k/km

Poste source HTB/HTA NON NON NON NON



ANNEXE IV : PRIMTRE DE FINANCEMENT DU PRODUCTEUR EN HTA

RSEAU HBT

RSEAU HTA

Adaptation poste source

Adaptation et extension du rseau

Consommateur RPD

Producteur RPD / HTA

Producteur RPD / BTLimite du primtre de facturation

POSTE SOURCEHTB2-HTB1/HTA



Qualit de la tension des rseaux de distribution lectrique : Estimations des proportions dutilisateurs mal desservis. Hlna CASTERMANT (Universit de Strasbourg), Michel DIEBOLT (lectricit de Strasbourg), Myriam MAUMY-BERTRAND (IRMA, Universit de Strasbourg), Claire REINHARDT (Universit de Strasbourg).

La tension est exprime en Volts (V), lintensit du courant est exprime en Ampres (A) et la puissance est exprime en Watts (W). De plus la puissance est calcule en fonction de la tension et de lintensit du courant.

La tension reue par un utilisateur est inconnue en gnral et peut varier au cours du temps.

La tension autorise peut varier de plus ou moins 10 % par rapport la tension nominale. Si la valeur efficace de la tension moyenne sur dix minutes est en dehors de ces limites, lutilisateur est considr comme mal desservi par rapport au dcret cit en dbut de document. Une tension infrieure 207 V correspond une chute de tension excessive et une tension suprieure 253 V correspond une surtension excessive.

Le rseau lectrique Les diffrents rseaux Le rseau lectrique se compose de lensemble des cbles lectriques connects entre eux. Il existe diffrents types de rseaux : Le rseau HT (Haute Tension) qui est utilis pour le transport

et la rpartition de llectricit. Il se dcompose en deux sous-rseaux :

> Le rseau HTB (Haute Tension B) qui sert lalimentation gnrale du niveau national (rseau 400 kV) au niveau rgional (rseau 63 kV ou 90 kV) ;

> Le rseau HTA (Haute Tension A) qui est le rseau de distribution local en moyenne tension (rayon de 10 20 km autour dun poste source) ;

Le rseau BT (basse tension) (tension infrieure 1 000 V) qui sert la distribution lectrique dans les quartiers ou communes (rayon denviron 500 m autour des postes de distribution).

Les cbles reliant les utilisateurs aux postes dalimentation sont de types divers. En effet, il existe plusieurs sections de cbles. De plus, les cbles sont soit en aluminium, soit en cuivre et ils sont soit ariens (sur des poteaux ), soit souterrains.

La figure 1 reprsente un poste dalimentation et le rseau BT quil alimente.

Systme triphas et monophas Lalimentation dun utilisateur en monophas ncessite deux fils, le neutre et une phase. La majeure partie des particuliers sont aliments en courant alternatif monophas. Par contre, lors de la production dlectricit et de son transport jusque chez lutilisateur, lnergie lectrique est sous forme triphase. Lalimentation lectrique triphase utilise quatre cbles : trois phases et le neutre qui est reli la terre. Chaque phase est parcourue par un courant alternatif sinusodal dcal de 120degrs par rapport aux deux autres phases. Lorsque la somme vectorielle des trois phases est nulle le courant est dit quilibr. Afin de rester le plus quilibr possible entre les phases, le distributeur rpartit au mieux les utilisateurs sur les trois phases. Le dsquilibre entre les phases est un des facteurs qui peut modifier la tension chez lutilisateur.

Estimation de la proportion dutilisateurs subissant des chutes de tension excessives Une chute de tension se produit lorsque la tension est infrieure la tension nominale. Le dcret 2007-1826 cit au dbut de ce document autorise une baisse de la tension moyenne sur dix minutes jusqu -10 % de la tension nominale (cest--dire 207 V) avant de considrer quil sagit dune chute de tension excessive.

Phnomne de chute de tension Calcul de la chute de tension en rseau 230 V / 400 V Le rseau est dimensionn et construit de telle sorte quentre le

ANNEXE V : METHODE DE CALCUL DE LA TENSIONSource INSEE : Journes de Mthodologie Statistique - mars 2009

Fig. 1

Rseau HTA

Poste HTA/BT

Rseau BT



tableau de basse tension (dans le poste de transformation) et le coffret de branchement le plus mal desservi, la chute de tension maximale soit de 10 %. Cependant, il peut arriver que les chutes de tension dpassent la valeur admissible. En effet, bien qu la base le rseau soit mont de sorte ne pas connatre ce problme de tension, les cinq points suivants noncent les raisons possibles : Les calculs qui doivent tre faits pour savoir comment ajouter

un raccordement ne sont pas toujours traits jusquau bout par manque de temps ;

Les puissances consommes des utilisateurs peuvent augmenter selon les ajouts dinstallations des utilisateurs ;

Les industries se dveloppent sur le rseau BT ; Pour raisons conomiques, les rajouts de raccordement ne sont

pas toujours faits comme il le faudrait ; Le rseau est mis en place sachant que dans 95 % des cas, les

utilisateurs ne consomment pas simultanment leur puissance maximale. Mais des problmes de tension peuvent survenir dans les 5 % de cas restants.

La chute de tension relative en systme triphas peut tre calcule par lexpression suivante : avec (U/U)% = P*L [R0 +X0 * tan *100] U

U : chute de tension en triphas en Volts ; U : tension compose du rseau en Volts (= 400V) ; P : puissance active transitant dans le tronon en Watts ; L : longueur du tronon en kilomtres ; R0 : rsistance linique du conducteur en . ; X0 : ractance linique du conducteur en . ; ! !: dphasage entre la tension et lintensit qui sont en rgime

alternatif sinusodal. En labsence de mesure du dphasage, on considre en pratique que tan != 0,4.

Cette expression montre que la chute de tension relative est proportionnelle la distance du tronon et la puissance active transitant dans le tronon. Les rsistances et ractances liniques du conducteur dpendantes de la nature des cbles (aluminium, cuivre) et de leur section jouent galement un rle dans la chute de tension relative.

Aprs avoir fait le calcul des chutes de tension relatives de chaque tronon du rseau BT, il suffit de les sommer sur le trajet EDL-poste pour obtenir une estimation de la chute de tension constate effectivement chez lutilisateur tudi.

Exemple de calcul de chute de tension Considrons le schma lectrique du rseau BT ci-dessous :

Fig. 2

H

V

A

F

C

B

G

E

D



Noter que nous considrons sur chaque tronon la puissance de pointe (pour estimer la chute de tension maximale possible) et des cbles en aluminium. Le tronon VA contient la puissance cumule desservir pour tous les EDL de ce poste. Nous effectuons pour chaque tronon le calcul suivant :

( U/U)%

A partir de ces calculs, nous pouvons dterminer la chute de tension sur les EDL :

Cumul en % Chute de tension en B : VA + AB = 0,94 Chute de tension en G : VA + AC + CD + DG =1,13 Chute de tension en E : VA + AC + CD + DE = 1,03

Tronon Section (mm2) Longueur (Km) R0 (/km) X0 (/km) Puissance (W)VA 240 0,03 0,125 0,1 89 000

AB 70 0,13 0,443 0,1 17 000

AC 70 0,12 0,443 0, 12 000

CD 70 0,05 0,443 0,1 12 000

DE 50 0,04 0,641 0,1 9 000

CF 70 0,06 0,443 0,1 13 000

DG 70 0,06 0,443 0,1 13 000

DH 70 0,06 0,443 0,1 13 000Donnes du rseau BT

Calculons les chutes de tension sur chaque tronon avec les lments suivants :



Exemple de raccordement dune installation de production infrieure 36 kVA avec extension de rseau car le rseau existant narrivait pas en regard de la parcelle.

ANNEXE VI : SCHMA DE RACCORDEMENT DUN PRODUCTEUR < 36 KVA

RSEAU HB EXISTANT EXTENSION ACCESSOIRE DE DRIVATION

Limite de parcelle Disjoncteur principal CCPI

Branchement

SYNDICAT DES ENERGIES RENOUVELABLES - SOLER 13-15 rue de la Baume 75008 Paris tl. : +33 1 48 78 05 60 fax : +33 1 48 78 09 07 http://www.enr.fr

M40 J100

Pantone 151 C

C 90 M42 J 5 N0

Pantone 285 C

Documents

Enjeux Relatifs Au Raccordement Des Installations Photovoltaïques Aux Réseaux Publics de Distribution