Une pompe à chaleur augmente le taux d'autoconsommation d'une installation photovoltaïque résidentielle d'environ 10 %. L'augmentation du taux d'autoconsommation apporte des avantages financiers aux utilisateurs de l'ordre de 80 à 120 €/an – ce qui correspond à une part de la consommation moyenne de l’ordre de 8 % à 20 % (étude de cas avec une installation PV de 5 kWp et un réservoir de 250 litres, sur la base de 0,293 euro/kWh pour la consommation d'électricité et 0,078 euro/kWh pour le tarif de rachat).
La combinaison d'une pompe à chaleur et de panneaux solaires (PV) est un excellent moyen d'économiser de l'énergie. La pompe à chaleur peut fonctionner en partie avec de l'électricité gratuite grâce à l'installation photovoltaïque. Dans la suite de cette section, une étude de cas menée en interne par Daikin servira de référence pour indiquer combien il est possible d'économiser en combinant une pompe à chaleur avec la technologie photovoltaïque.
Pompes à chaleur et photovoltaïque
Les panneaux photovoltaïques, en convertissant l'énergie solaire, produisent de l'électricité pour laquelle deux possibilités sont offertes :
elle peut être utilisée chez soi et ainsi permettre de réduire la facture d'électricité à la fin du mois (autoconsommation)
- elle peut être réinjectée dans le réseau public, et est alors rachetée.
Le rachat d’électricité est un dispositif de régulation visant à promouvoir l'investissement dans les panneaux photovoltaïques en offrant aux ménages un prix supérieur à celui du marché pour ce qui est fourni au réseau public. Le marché de l'énergie photovoltaïque arrivant à maturité, cette incitation est moins nécessaire et les tarifs de rachat diminuent dans de nombreux pays d'Europe. Cela signifie que l'amélioration de l'autoconsommation devient de plus en plus importante pour tirer le meilleur parti de l'installation photovoltaïque. Chauffer la maison et l'eau sanitaire avec une pompe à chaleur plutôt qu'avec du gaz est un excellent moyen d'y parvenir. Il reporte la consommation de gaz vers l'électricité (partiellement gratuite).
En général, une maison n'est chauffée que pendant l'hiver et les saisons intermédiaires, tandis que les panneaux photovoltaïques produisent un maximum d'électricité pendant l'été. Cependant, les pompes à chaleur sont également utilisées pour chauffer un ballon d'eau chaude domestique pour les douches et les bains. Les besoins en eau chaude restent stables tout au long de l'année. De plus, le moment du réchauffage quotidien du ballon peut être optimisé. On recommande aux ménages équipés de panneaux photovoltaïques de programmer le chauffage du ballon à midi, lorsque la capacité photovoltaïque disponible est généralement importante et que les besoins en électricité du ménage sont faibles. Ainsi, la pompe à chaleur utilise l'énergie solaire lorsqu'elle est disponible. Il est plus intéressant de produire de l'eau chaude gratuitement que d'envoyer l'énergie solaire disponible vers le réseau public à des tarifs de rachat défavorables.
Par ailleurs, le ballon d'eau chaude associé à la pompe à chaleur peut agir comme un « accumulateur d'énergie». L'énergie solaire excédentaire peut être utilisée pour produire de l'eau chaude supplémentaire, au-delà de ce dont le ménage a généralement besoin pendant la journée, ce qui permet de stocker l'énergie pour une utilisation ultérieure.
Les pompes à chaleur Daikin sont dotées d'algorithmes optimisés pour maximiser l'utilisation de l'énergie solaire excédentaire.
Étude de cas
Une étude de cas de Daikin montre l'impact de l'installation d'une pompe à chaleur avec optimisation d’un système photovoltaïque. Cette étude de cas a été réalisée en Belgique en juin 2022 et portait sur une pompe à chaleur Daikin Altherma avec un ballon de 250 litres et une installation photovoltaïque de 5 kWp.
Dans la mesure où les tarifs de rachat diminuent, on peut choisir d'optimiser les avantages du photovoltaïque en augmentant le taux d'autoconsommation. Le taux d'autoconsommation est le pourcentage de la production photovoltaïque totale qui est utilisé par le ménage et qui n'est donc pas injectée dans le réseau public.
La formule pour l'autoconsommation est la suivante :
Autoconsommation = (production totale – revente)
production totale
Dans cette étude de cas, le taux d'autoconsommation a été augmenté de deux manières :
en augmentant la consommation d'électricité grâce à une production d'eau chaude par le biais d'une pompe à chaleur au lieu d'une chaudière à gaz, ce qui permet d'envoyer moins d'énergie vers le réseau public ;
en stockant l'énergie excédentaire dans le ballon d'eau chaude domestique en augmentant la température de 10 °C chaque fois que l'énergie photovoltaïque est disponible. Cela permet de stocker l'énergie thermique dans le ballon et de réduire les besoins en électricité provenant du réseau public à un moment ultérieur où l'énergie photovoltaïque pourrait ne pas être disponible.
Le site d'essai montre une amélioration très nette du taux d'autoconsommation : de 33 % sans la pompe à chaleur à 40 % avec la pompe à chaleur et son algorithme d'optimisation photovoltaïque au cours du mois de juin 2022. En extrapolant ces résultats sur une année complète, 35 à 50 % de l'énergie nécessaire à la production d'eau chaude sanitaire peut être couverte par l'énergie photovoltaïque gratuite, ce qui se traduit (avec les prix de l'énergie de juin 2023) par des économies d'énergie permettant de réduire les dépenses de 90 à 120 euros, uniquement pour la production d'eau chaude sanitaire. C'est plus que les 23 euros qui auraient pu être gagnés en injectant cette énergie supplémentaire dans le réseau public. Si l'on considère également le chauffage et/ou le refroidissement des locaux, les économies d'énergie sont plus importantes.
Conclusion
Une pompe à chaleur augmente le taux d'autoconsommation d'une installation photovoltaïque résidentielle d'environ 10 %. Les avantages financiers pour les utilisateurs sont de l'ordre de 80 à 120 €/an (calculs basés sur un tarif de 0,293 euro/kWh pour la consommation d'électricité et un tarif de 0,078 euro/kWh pour le rachat, dans le cadre de l’étude de cas).
Pour plus d’informations sur l'étude de cas ou une explication plus détaillée de la façon dont les pompes à chaleur sont optimisées, veuillez vous référer au document complet en anglais.