STOCKAGE ÉLECTROCHIMIQUE : LES BATTERIES

Stockage Power-To-Power

Stockage Power-To-Power


Le stockage électrochimique : les batteries

Les batteries ou accumulateurs électrochimiques sont les moyens de stockage les plus connus. Nous en avons dans nos smartphones, nos appareils photos et de plus en plus souvent dans nos bâtiments.

Les accumulateurs de ce type profitent des propriétés électrochimiques de certains matériaux, notamment des couples oxydant-réducteur comme le Nickel et le Cadmium.

Lors de la phase de charge, l’électricité induit un flux d’électron entre les bornes qui va polariser les électrodes. La borne négative va alors attirer les protons (+) d’un côté de la membrane. Ces protons vont s’accumuler et l’électrolyte qui était initialement neutre et homogène va se polariser: un côté va se charger positivement et l’autre, orphelin de ses protons(+), négativement.

Lorsque tous les protons (+) ont migré d’un côté, l’accumulateur est chargé à 100%.

Schéma stockage électrochimique : les batteries.

Dans la phase de décharge (utilisation de l’énergie stockée), cette différence de polarité est utilisée pour mettre des électrons en mouvement dans le sens inverse et produire de l’électricité. Cette circulation en sens inverse des protons va progressivement rétablir l’équilibre de polarité entre les parties chargées positivement et négativement. À partir d’un moment, la tension électrique induite deviendra trop faible et l’accumulateur sera considéré comme « vide ».

Plusieurs matériaux sont utilisables pour réaliser ce principe. En fonction du type d’anode, de cathode et d’électrolyte la densité énergétique, la vitesse de charge, le coût et la stabilité seront variables.

Parmi les technologies les plus courantes, les densités énergétiques sont les suivantes :

Parmi les technologies les plus courantes, les densités énergétiques sont les suivantes

Les autres caractéristiques principales de différentes technologies:

  Vitesse de charge Vitesse de décharge naturelle Nombre de cycles EFFET mémoire* Recyclabilité Coût Commentaire
Plomb-acide Moyenne ±500 Extrêmement faible Très bonne faible Supporte mal les cycles trop amples
Ni-Cd ± rapide ±2000 Oui Toxique
NiMH ± rapide ±1000 Oui mais faible Peu polluant
Li-Ion ++ négligeable ±750 Extrêmement faible Mauvaise, coûteuse
Ni-Zn + rapide ±300 Oui mais faible correcte Moyen
Li-po ++ négligeable ±300

L’effet mémoire est un phénomène physique et chimique qui se manifeste dans certaines technologies d’accumulateurs plus que dans d’autres. S’il se manifeste, ces derniers doivent être déchargés complètement avant d’être rechargés sous peine d’observer une réduction de la capacité de la batterie difficilement récupérable.


Le stockage thermique

Le stockage d’électricité sous forme de chaleur est généralement utilisé tel quel sous forme d’énergie thermique pour l’eau chaude sanitaire ou le chauffage mais peut également être reconvertie et restituée sous forme d’électricité par l’intermédiaire d’une turbine.

Le principe général consiste à chauffer un matériau à haute densité calorifique (de l’eau, de la pierre réfractaire, un matériau à changement de phase, …) dans un milieu clos fortement isolé thermiquement. Le chauffage de la masse à lieu lorsqu’il y a surplus d’électricité.

Schéma stockage thermique.

À l’inverse lorsque l’électricité vient à manquer, la chaleur est libérée et va produire de la vapeur qui continuera son chemin dans une turbine haute température, comme dans une centrale TGV. La turbine va alors se mettre en mouvement et alimenter un alternateur qui pourra injecter du courant alternatif sur le réseau ou dans le bâtiment une fois qu’il sera passé par le transformateur adéquat.


Le stockage En « STEP »

Il s’agit probablement du système de stockage à grand échelle le plus connu. La STEP (Station de transfert d’énergie par pompage) fonctionne par pompage-turbinage. Lorsque le réseau ou le bâtiment est en état de surproduction, pour ne pas gaspiller cette précieuse énergie, une pompe sera actionnée. La pompe élevera alors de l’eau pour la stocker dans un bassin en hauteur (sur la toiture, en haut d’une coline, …).

Cette eau située en hauteur réprésente une énergie potentielle considérable. Ensuite, le fonctionnement est le même que pour un barrage hydroélectrique : au moment opportun, l’eau sera libérée et turbinée pour produire de l’électricité avant de rejoindre le bassin inférieur.

L’énergie disponible est alors égale à :

[La masse] x [la gravité] x [la hauteur de la masse]

Soit, pour un bassin de 1000 m³ (un cube de 10 mètres de côté) situé sur terre (g=9,81 m/s²) à une hauteur moyenne de 20 m par rapport au bassin bas :

1.000.000 kg   x   9,81 m/s²   x   20 m  =  196.200.000 Joules

Soit 54 kWh

Schéma stockage En « STEP ».


Autres systèmes de stockage

Le stockage d’électricité est probablement le Graal du XXIème siècle. C’est pourquoi les ingénieurs rivalisent de créativité pour inventer la solution la plus abordable, verte et performante.

Parmi les solutions que nous rencontrons aujourd’hui, citons le stockage par air comprimé.

Le principe est simple : on profite d’une cavité étanche existante ou on en crée une. Cette cavité sert alors d’espace de stockage pour notre air comprimé. Lorsqu’il y a surproduction, l’électricité va actionner un compresseur, ce dernier va alors faire monter la pression dans notre cavité. Si celle-ci est parfaitement étanche, l’énergie potentielle contenue dans la haute pression peut être conservée très longtemps. Seule la chaleur produite lors de la compression sera perdue en cours de route.

Schéma autres systèmes de stockage.

Ensuite, lorsque le bâtiment ou le réseau a besoin d’électricité, cette pression sera libérée et turbinée afin de produire de l’électricité.

Ce système est à la fois relativement simple et compact (l’essentiel se passant en sous-sol) mais nécessite la présence d’une cavité suffisamment grande, étanche, solide et profonde pour résister aux fortes pressions sans se déformer de manière sensible, ce qui provoquerait des désordres à l’installation et son environnement.

Un autre système qui a de beaux jours devant lui dans le secteur des transports et des énergies renouvelables notamment est celui du stockage d’électricité par volant d’inertie. Ici, le système est encore plus simple. L’électricité OU un mouvement rotatif (roue de voiture, éolienne, …) entraine à la rotation un cylindre extrêmement lourd. Ce surplus d’énergie va accélérer la rotation du cylindre à des vitesses pouvant atteindre les 10.000 tours par minute ! Afin de limiter les frottements et donc l’auto-décharge, ce cylindre est monté sur des roulements performants et confiné sous vide.

Ensuite, lorsque le réseau aura besoin d’énergie, le moteur va se transformer en générateur (une dynamo) et produire de l’électricité en freinant électromagnétiquement le volant d’inertie.

Ce type de système est notamment utilisé dans les autobus et certaines voitures hybrides afin de récupérer l’énergie de freinage. Plutôt que de freiner les roues par frottement, les roues sont embrayées progressivement au volant d’inertie. L’inertie du bus en mouvement est alors transmise au volant d’inertie qui prend de la vitesse et ralenti le bus jusqu’à son arrêt complet. À ce moment, le volant est débrayé et le cylindre tourne à vive allure avec peu de frottement. Lorsque les passagers sont tous à bord, le volant d’inertie va être progressivement ré-embrayé au système de traction du bus et lui restituer la quasi-totalité de son énergie de freinage mais sous forme d’accélération cette fois-ci.

Dans le cadre des énergies renouvelables, ce type de système est envisagé comme stockage tampon entre le dispositif de production renouvelable et le bâtiment afin d’éviter que, nous n’ayons à rebasculer sur le réseau au moindre nuage ou manque de vent.

Types de stockage

Types de stockage


Les différents types

Il existe 5 vecteurs principaux pour le stockage d’énergie :

  • Electrochimique (Batteries) ;
  • Thermique (Ballons d’eau chaude, inertie du bâtiment) ;
  • Cinétique (Volant moteur) ;
  • Gravitaire, potentielle (Station de pompage turbinage) ;
  • Chimique (électrolyse > hydrogène).

En fonction de la nature de l’énergie restituée par le système de stockage, on parlera plutôt tantôt de :

  • « Power to power » : La production électrique est convertie en énergie intermédiaire puis restituée sous forme d’électricité.
  • « Power to fuel » : La production électrique est convertie en combustible.
Bornes de recharge pour véhicules électriques (VES)

Bornes de recharge pour véhicules électriques (VES)

Bornes de recharge pour véhicules électriques (VES)

Dans les années à venir, la densité de bornes de recharge pour les VEs devrait drastiquement augmenter sous la pression de l’Europe via la directive EPBD 2018/884. En 2025, les nouvelles constructions et les rénovations lourdes (non-résidentielles) dont le parking fait plus de 10 emplacements devront être équipé d’une borne de recharge et 1 emplacement sur 5 pré-câblée pour pouvoir accueillir une borne dans le futur. Pour les bâtiments existants, la Belgique est invitée par l’Europe à fixer un nombre minimal de points de recharge pour les parkings non résidentiels de plus de 20 emplacements.


Les différentes puissances disponibles

D’un point de vue technique, les bornes de recharge et prises murales les plus courantes des constructeurs sont disponibles en : monophasé et en triphasé, en 16A, 32A et 64 Ampères pour des puissances allant jusqu’à 43 kW pour les bornes rapides.

Les puissances généralement disponibles sont donc les suivantes :

Type de borne Monophasé Triphasé
10A (prise classique) 2.3 kW   [pour dépanner]
16A 3.7 kW   [très lent : +15 à 25 km/hcharge] 11 kW
32A 7.4 kW   [Lent : +30 à 45 km/hcharge] 22 kW  [Moyen : +60 à 80 km/hcharge]
62A 43 kW   [Rapide : +100 à 140 km/hcharge]
Remarque 1 : certaines voitures ont une limite de vitesse de chargement

Remarque 2 : en hiver, la charge peut être ralentie si la batterie est froide

Des « superchargers » voient également le jour sur les aires d’autoroutes. Dans ce cas, les puissances dépassent déjà les 100 kW !

Pour avoir un ordre de grandeur, un véhicule électrique consomme autour de 20 kWh/100 km et leurs batteries ont une capacité allant de ± 20 kWh pour les micro-citadines à 40 kWh pour les petites citadines et jusqu’à 100 kWh pour les plus grosses berlines. Ces « super-chargeurs » sont donc capables de prolonger l’autonomie des VEs compatibles de plus de 200 km en moins de 20 minutes, soit le temps d’une pause-café !

Il est également bon de savoir que les derniers 20-30 % de la charge d’un VE s’effectuent jusqu’à 2 fois plus lentement.

Comme le coût de l’installation d’une borne est proportionnel à sa puissance, le choix de la puissance devra être judicieux. La décision d’opter pour une borne plutôt qu’une autre dépendra du temps de charge disponible et de l’autonomie attendue après recharge (dans les limites de la capacité de la batterie).

EXEMPLE : Quelle puissance mettre en place dans le cas de bornes à destination des employés d’une grande entreprise dont la durée du chargement sera étalée sur 8 heures (de 9 h à 17 h) ?

Comme les employés de cette entreprise travaillent à moins de 100 km de leur domicile mais que tous n’ont pas la possibilité de charger leur véhicule au domicile, une autonomie de 200 km peut, par exemple, être prévue pour assurer le retour au domicile le soir mais également le trajet vers le bureau le lendemain matin. Dans ce cas, les bornes lentes de 7,4 kW sont déjà largement suffisantes. Néanmoins, un électricien avisé pourrait favoriser le triphasé pour des puissances si importantes afin de réduire le courant pour une puissance similaire en augmentant la tension (de 230 v à 400 v). Le choix de la borne triphasé de 11 kW est donc également un bon choix.

Si l’entreprise emploie des consultants devant réaliser une série d’aller-retours sur la journée, quelques bornes rapides de 43 kW pourront s’avérer nécessaire mais uniquement pour cette flotte de véhicules-là !


Les types de connecteurs côté point de charge

Pour raccorder le véhicule à la borne, plusieurs types de fiches de raccordement existent. Pour les recharges lentes et normales (≤ 43 kW), côté borne, ce sont les fiches domestiques et les fiches de « type 2 » qui sont présentes. Tandis que pour les charges rapides (> 50 kW), celle-ci s’effectuent en courant continu avec prises spécifiques.

Les fiches et prises domestique permettent une puissance de 2,3 kW, ce sont celles que nous retrouvons couramment dans nos bâtiments :

Prise domestique. Source : Zeplug.com

Prise domestique. <

Source : Zeplug.com

Dans ce cas-là, pas besoin de borne en tant que tel mais attention tout de même, pour utiliser ce type de prise murale pour le chargement il est impératif d’avoir une installation pouvant supporter 16 ampères au moins sur ce circuit. Il ne faudra également pas utiliser des rallonges en cascade ou un câble trop long ou de section faible sous peine de courir un dangereux risque d’échauffement.

Les fiches de types 2 correspondent au standard Européen et sont les plus courantes. Elles sont utilisées pour les puissances courantes de 3,7 kW à 43 kW, en mono et triphasé, elles se présentent comme ceci :

Prise type 2. Source : Zeplug.com

Prise type 2.
Source : Zeplug.com

En ce qui concerne les bornes rapides, il existe trois autres types de connecteurs.

À partir de 2025, les bornes rapides devront être équipées de connecteurs CCS Combo (pour fonctionner avec les voitures européennes) et CHAdeMO (pour les voitures asiatiques et TESLA avec un adaptateur)

Bornes de recharge pour véhicules électriques (VES)

Prise et connecteur CCS Combo.
Source : engie-electrabel.be

 

Bornes de recharge pour véhicules électriques (VES)

Prise et connecteur CHAdeMO.
Source : engie-electrabel.be

 

Enfin, en dehors des standards Européens, il existe également la prise propriétaire TESLA SuperCharger

Bornes de recharge pour véhicules électriques (VES)

Prise et borne TESLA SUPERCHARGER.
Source : engie-electrabel.be

marché de l'electricité en Belgique

Marché de l’électricité

marché de l'electricité en Belgique


La structure du marché de l’électricité en Belgique

Marché de l'électricité.

 


Le marché du gros à court terme

Il existe plusieurs types de marché du gros à court terme sur la bourse européenne des marchés de l’électricité (EPEX SPOT). Ces marchés sont réservés aux responsables d’équilibres. Il y a :

  • le « Day-Ahead-Market»
    • C’est le marché qui a lieu jusqu’à 14h30 la veille du jour de la livraison,
    • La commande se fait heure par heure,
  • L’intraday
    • Le marché ouvre deux heures après la fermeture du Day-Ahead-Market et se clôture jusqu’à 5 minutes avant la livraison physique.
    • C’est un marché d’ajustement qui permet de faire face à d’éventuels prévisions erronées ou pannes techniques.

Le marché du gros à long terme

Le marché du gros à long terme en Belgique se joue sur l’ICE ENDEX (power BE).

Sur ce marché, plusieurs types de contrats sont possibles mais ceux-ci sont inflexibles. Ils offrent l’avantage de connaitre à l’avance le prix que l’on va payer dans les mois et les années à venir mais les prix sont souvent plus chers que sur le marché à court terme. Les contrats possibles sont :

  • Month Ahead : on achète 1 mois à l’avance
  • Quarter Ahead : on achète 3 mois à l’avance
  • Year Ahead : on achète 1 à 3 années à l’avance

Le balancing

Le balancing est un marché à part entière. Le balancing intervient en cas de déséquilibre des responsables d’équilibre.

Prenons par exemple deux Responsables :

Le Responsable A et le Responsable B ont tous deux acheté 10MWh la veille pour ce jour entre 14h et 15h. Mais, voilà, les clients de A n’ont pas tourné à plein régime à cause de la pluie et d’une grève sauvage tandis que les clients de B, eux, ont fait tourner plus de lignes de production car de grosses commandes sont tombés pendant la nuit.

Les deux responsables vont donc se retrouver en situation de déséquilibre (positif ou négatif) et devoir acheter ou vendre cette l’électricité en dernière minute à ELIA au tarif du déséquilibre. Ce tarif est plafonné mais n’est connu que ¼ d’heure après !

Comme les tarifs du déséquilibre ne sont pas connus, ils peuvent in fine, s’avérer être intéressant :

  • Si on doit racheter et qu’ils sont moins chers que lors de l’achat (par exemple, si l’éolien produit plus que prévu).
  • Si on doit vendre et que l’électricité vaut plus que lors de l’achat (panne dans une centrale, manque de soleil, …)

ou pénalisant dans le cas contraire.


 Le marché du détail

Ce marché peut fonctionner selon trois types de contrats entre le fournisseur et le client :

  • Contrat à prix fixe
    • Le prix évolue en principe mensuellement mais une fois le contrat signé, le prix ne change pas sur la durée du contrat.
    • Ce contrat est sécurisant car il permet de savoir à l’avance combien nous allons payer le kWh d’électricité.
    • En cas de baisse des prix du marché, le consommateur n’en profite pas mais il pourra rompre son contrat et le renégocier avec le fournisseur de son choix.
  • Contrat à prix variable
    • Dans ce cas, le prix de l’énergie payé suit les prix du marché et évolue trimestriellement.
    • Le risque de voir les prix s’envoler existe.
    • Il peut influencer le comportement du consommateur vers plus d’adéquation avec la situation du réseau.
  • Contrats « clicks »
    • Pour les clients un peu plus joueurs, un type original de contrat existe. Entre les moments de la signature et celui de la fourniture, le client à l’occasion de « clicker » plusieurs fois sur le prix du forward de l’ENDEX. Se faisant, il détermine le prix de la fourniture.
    • Le prix est calculé de la manière suivante : PRIX= a + b.x
      • a et b étant des constantes définies à la signature du contrat
      • x étant la valeur moyenne des clicks
    • Si le client effectue ses « click » aux bons moments (quand le prix du forward est bas), alors il pourra obtenir un prix inférieur à la moyenne de prix de l’année.

sur l’ICE ENDEX (power BE).

Dans l’exemple ci-dessus, le client A a effectué de meilleurs « clicks » que le client B.

Si nos deux clients avaient contracté pour les mêmes coefficients A et B, alors le client A aura une facture plus douce que son homologue.

Electricité [Calculs]

Electricité [Calculs]

Installations électriques de base

  • La simulation de la consommation électrique d’un bâtiment (xls) Fichier à dézipper.
    Ce tableur estime la consommation électrique annuelle, la pointe quart horaire et la facture électrique annuelle en tarif horo-saisonnier d’un bâtiment existant ou neuf. Il ne s’applique actuellement qu’aux immeubles de bureaux et éventuellement à des écoles.
  • Le dimensionnement des câbles d’alimentation d’un bâtiment (xls) Fichier à dézipper.
    Ce tableur a pour but d’évaluer l’intérêt énergétique et économique de démultiplier les câbles d’alimentation électrique entre le transformateur et le tableau basse tension. Ayant choisi la dimension du câble suivant les méthodes de dimensionnement traditionnelles, vous pouvez comparer la solution du câble unique avec deux autres combinaisons de câbles multiples (de même section).

Énergies renouvelables

Prix de l’énergie

Détail du prix de l'électricité


Les catégories de consommateurs

Les tarifs sur l’électricité se découpent en différentes catégories en fonction de la consommation annuelle du client. Pour harmoniser le recueil des données entre les pays de l’Union Européenne, Eurostat a définit des clients types d’électricité en deux grandes classes, avec plusieurs sous-catégories : domestique (D) et industriel (I).

Classification électricité Eurostat  Minimum

 

Maximum

 

Consommation type (dont de nuit)

 

Habitation standard

 

Domestique

[kWh/an]

DA < 1 000 600 (-) 50 m² 2 chambres et cuisine
DB 1 000 < 2 500 1 200 (-) 70 m² 3 chambres et cuisine
DC 2 500 < 5 000 3 500 (1 300) 90 m² 4 chambres et cuisine
DD 5 000 < 15 000 7 500 (2 500) 100 m² 4-5 chambres et cuisine
DE 15 000
Industriel

[MWh/an]

IA < 20
IB 20 < 500
IC 500 < 2 000
ID 2 000 < 20 000
IE 20 000 < 70 000
IF 70 000 <150 000
IG 150 000

En Wallonie, des clients types sont également définis suivant le type de raccordement électrique.

Catégorie de client suivant le type de raccordement

 

Catégorie Connection

 

TRANS MT direct à la cabine de transformation haute vers moyenne tension
MT 1 à 26 kV
TRANS BT direct à la cabine de transformation moyenne vers basse tension
BT sans mesure de pointe enregistrement de la consommation en kWh
BT avec mesure de pointe enregistrement de la puissance prélevée en kVA et de la consommation en kWh

Pour finir, en plus du type de client, le tarif appliqué différera suivant le type d’alimentation (≥ 100 kVA ou < 100 kVA), une consommation résidentielle ou professionnelle, propre ou pour des tiers et suivant le type de compteur installé : relevé quart-horaire (AMR), mensuel (MMR) ou annuel (YMR).

Les composantes du coût de l’électricité

Le prix de l’électricité final en c€/kWh est une addition de plusieurs tarifs que l’on peut classer en trois grandes parties : le prix de l’énergie fournie, les coûts du réseau et les taxes imposées.

Schéma explicatif facture.

Prix de l’énergie

Le prix de l’électricité est déterminé par le fournisseur. La production d’électricité est libéralisée, au contraire du transport et de la distribution qui sont régulés par la CREG et la CWaPE. On retrouve sur le marché plus d’une dizaine de fournisseurs proposant chacun leurs différents tarifs et packages. Eurostat relève les prix moyens en Europe par semestre. Energie Commune réalise également un tel suivi pour la Belgique.

Coûts de transport et de distribution

Les tarifs de transport et de distribution restent réglementés et ne sont donc pas négociables. Ces tarifs diffèrent d’un lieu à l’autre notamment parce qu’il est moins coûteux de délivrer du courant dans une grande ville … qu’au fond des Ardennes ! Mais ils sont identiques pour un point de fourniture donné, quel que soit le fournisseur.  Les tarifs applicables au transport et à la distribution de l’électricité et du gaz sont approuvés par la CREG (Commission de Régulation de l’Électricité et du Gaz), le régulateur fédéral

Voir également le site de la Cwape.

Taxes imposées

Ce sont les taxes imposées par les autorités fédérales et wallonnes.

Voir également le site de la CREG.

Comprendre les termes de la facture basse tension

Relevé des compteurs

Un relevé est organisé annuellement (parfois bisannuellement). Pour chaque compteur (jour et nuit), la consommation en kWh sera établie sur base de la différence des index. Mais cette différence est parfois un sous – multiple de la consommation réelle.

Par exemple, dans la facture ci-dessous, le relevé est multiplié par 20 pour obtenir la consommation réelle.

Comprendre les termes de la facture basse tension

Consommations de jour et de nuit

Un compteur bihoraire distingue les consommations de jour de celles de nuit et leur applique un prix différent.

La période de nuit dure 9 h 00, généralement de 22 h 00 à 7 h 00, mais cet horaire est laissé au choix du distributeur. Il est donc utile de se renseigner auprès de celui-ci afin de connaître les horaires de sa région.

Pour les équipements programmés par horloge, on débutera l’enclenchement des appareils à minuit.  Cela permettra d’avoir une plage de sécurité par rapport à l’horaire de chacun des distributeurs et par rapport au passage de l’heure d’hiver à l’heure d’été.

Redevance

La redevance appliquée par le distributeur part de la logique d’une rétribution pour la mise à disposition de puissance électrique (en kVA). L’ampleur de cette puissance disponible est déterminée sur base du calibre de la protection installée chez le client, fixée de commun accord entre le client et le distributeur. Autrement dit, si l’ampérage garanti est trop élevé, chaque mois la facture sera inutilement majorée. Mais si l’ampérage est trop petit le disjoncteur sautera !

Cette redevance est simple dans son principe mais son montant est difficile à retrouver à l’euro cent près. En effet, la formule comprend un paramètre NE* dont la valeur varie de mois en mois. La valeur annuelle intègre les 12 valeurs mensuelles. De plus, la formule de calcul évolue parfois sur un an.

Cotisation

Cotisation sur la consommation d’énergie destinée au fond pour l’équilibre de la Sécurité Sociale.

Surcharge fond social

Surcharge par kWh pour aider les plus démunis.

Redevance pour occupation du domaine public

Redevance reversée aux communes pour occupation de leur domaine par le réseau électrique.

Redevance de raccordement au réseau

Cette redevance est destinée à alimenter le “Fond Énergie” de la Région Wallonne de manière à couvrir les primes URE, le financement d’actions de sensibilisation à la maîtrise de la demande énergétique,le financement de la CWaPE (Commission Wallonne Pour l’Énergie), …

Redevance CREG 2002

Recouvrement des frais de fonctionnement de la Commission de Régulation de l’Électricité et du GAZ (CREG) au niveau fédéral.

Cotisation fédérale

Financement de la Commission de Régulation de l’Électricité et du GAZ (CREG), de la dénucléarisation de certaines tranches du site de Mol-Dessel et de la politique fédérale de réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Facture intermédiaire

Si le relevé est annuel, le montant total est néanmoins étalé en 12, 6, ou 4 factures : 11, 5, ou 3 factures intermédiaires provisionnelles établies sur base de la consommation de l’année précédente et de l’évolution des prix, et une facture finale qui ajuste le tir en fonction de la consommation effective.

Comprendre les termes de la facture haute tension

HT

Livraison en Haute Tension (vous disposez de votre propre cabine de transformation) ou en “assimilé Haute Tension” (un câble raccorde directement l’installation à la cabine du distributeur).

Détails facture : Livraison haute tension.

Adresse du lieu de fourniture

Adresse de consommation.

Détails facture : Adresse lieu de fourniture.

Adresse  à expédition

Adresse du lieu d’envoi de la facture.

Puissance maximum

Il s’agit de la puissance maximale relevée par le compteur durant le mois facturé, exprimée en kW (kiloWatts). Cette puissance n’est pas la pointe instantanée (celle entraînée par le démarrage d’un ascenseur, par exemple) mais bien la pointe maximum enregistrée durant un quart d’heure du mois. En quelque sorte, c’est le maximum de l’énergie demandée durant 1/4 d’heure du mois, divisée par le temps d’un 1/4 d’heure.
C’est la pointe ¼ horaire.

Détails facture : Puissance heures pleines.

Heures pleines – HP

15 heures en journée, du lundi au vendredi (sauf jours fériés légaux), de 7 à 22 h généralement (horaire variable suivant les Gestionnaires de Réseau de Distribution).

  • soit, 43 % du temps,
  • soit, 3 765 h/an.
  • Détails facture : Consom heures pleines.

Heures creuses – HC

Nuits (de 22 h à 7 h) + WE et jours fériés légaux (du vendredi 22 h au lundi 7 h) généralement (horaire variable suivant les Gestionnaires de Réseau de Distribution),

  • soit, 57 % du temps,
  • soit 4 995 h/an.

Détails facture : Consom heures creuses.

Inductif

C’est le relevé de la puissance réactive inductive(ou selfique) demandée par l’installation. Elle est essentiellement générée par les inductances de l’installation : bobinages des moteurs et ballasts des lampes fluorescentes. On distingue l’inductif HP, consommée en Heures Pleines et l’inductif HC, consommée en Heures Creuses.

Détails facture : Inductif.

Capacitif

C’est le relevé de la puissance réactive capacitive demandée par l’installation. Elle est essentiellement générée par les condensateurs. Généralement, ceux-ci sont placés afin de compenser le mauvais cos phi de l’installation. On parle de condensateurs de compensation.

Détails facture : Capacitif.

Redevance fixe

Contribution du consommateur à la mise à disposition de puissance électrique.

Contribution énergie renouvelable

Contribution du consommateur à la couverture, par les services publics, d’une partie de la fourniture d’électricité par des certificats “d’électricité verte”.

Distribution et transmission

Les tarifs applicables au transport et à la distribution de l’électricité sont approuvés par la CREG (Commission de Régulation de l’Électricité et du Gaz) et constituent le “timbre poste”

Contributions fédérales

Contribution à la surcharge sur l’électricité empruntant le réseau de transport (70 kV), au financement du démantèlement des réacteurs nucléaires expérimentaux BP1 et BP2, de la CREG (Commission de Régulation de l’Électricité et du Gaz), …

Contributions régionales

Contribution au financement de la CWaPE (Commission Wallonne pour l’Énergie) principalement.

Paramètres du mois de consommation

  • NE = paramètre d’indexation qui traduit l’évolution du coût salarial de référence du secteur Agoria et du coût de certains matériaux.
  • NC = paramètre d’indexation représentatif de l’évolution du coût moyen des combustibles (fossiles et nucléaires).

Ils sont publiés tous les mois au Moniteur belge, ainsi que dans les communiqués de la Fédération des Entreprises de Belgique (F.E.B.).

Détails facture : Paramètres.

Constante appliquée à la différence des relevés

La constante est le facteur de multiplication qui est appliqué à la différence entre les relevés des compteurs.

Son origine provient du fait que le compteur ne mesure pas le courant total utilisé, mais un pourcentage de celui-ci via un transformateur d’intensité (T.I.) La valeur mesurée doit donc être ultérieurement “amplifiée” via un coefficient, appelé constante.

D’une manière générale, la constante tient compte du rapport des transformateurs de courant et de tension et de la constante propre du compteur.

Remarques.

  • Il est utile de vérifier la valeur de la constante indiquée sur la facture … à la réalité. Un électricien pourra vérifier le “facteur d’amplification” donné par le transformateur d’intensité. Bien que rare, une erreur de lecture ou de transcription a pu se produire … avec un impact multiplicateur sur la facture !
  • Il arrive que le produit de la constante par la différence des relevés ne donne pas exactement le nombre indiqué. Cela provient du fait que le relevé est effectué du côté basse tension du transformateur. Le compteur ne mesure donc pas les pertes de celui-ci. Le distributeur a alors le choix entre majorer le montant de la facture, ou, comme c’est le cas généralement, majorer les valeurs de consommation utilisées pour calculer ce montant. Dans ce cas, les pertes sont estimées en fonction des caractéristiques du transformateur et de sa durée de fonctionnement mensuel : 
    • Les pertes “cuivre” du transformateur sont additionnées à la consommation active (en kWh).
    • Les pertes “fer” du transformateur sont additionnées à la consommation réactive (en kVARh).
    • Si nécessaire, ces consommations seront réparties pour 43 % en Heures Pleines et 57 % en Heures Creuses.

Prix maximum ou prix plafond

Si le diagramme de charge est très “pointu” (la cuisine collective qui “tire” à midi, par exemple), le coût de la pointe de puissance sera très important dans le coût final du kWh !

Le Gestionnaire du Réseau de Distribution et parfois le fournisseur a dès lors prévu une valeur “plafond” qui limite le prix moyen du kWh en Heures Pleines.

En pratique, il calcule le prix moyen du kWh HP :

(coût de la puissance max + coût des kWh HP) / (nbre de kWh HP)

Si cette valeur est supérieure au prix “plafond”, la différence est restituée sous le terme : “EN VOTRE FAVEUR”

Remarque : on notera que c’est l’ensemble du coût de la pointe qui est reporté sur les kWh en Heures Pleines.

Attention aux fournisseurs qui n’appliquent pas cette clause dans leur contrat !!! Les écoles avec réfectoire peuvent souvent bénéficier de cette mesure : peu de consommation en journée et une pointe élevée pour les frites de midi !

En cliquant ici, vous pouvez étudier si vous présentez une pointe de puissance trop élevée.

Majoration pour consommation réactive

Il s’agit d’une pénalité appliquée parce que votre consommation d’énergie réactive est trop importante. C’est un terme qui est lié à la consommation des moteurs électriques et des tubes fluorescents (seulement si avec anciens ballasts électromagnétiques). Ceci est confirmé par le cos phi (case inférieure gauche) < à 0,9 et par la tangente phi > 0,484. Ce supplément est pénalisé par le Gestionnaire du Réseau de Distribution à 15 €/MVARh.

Exemple. Supposons une consommation d’énergie active de 100 000 kWh par an. Si la consommation d’énergie réactive est inférieure à 48,4 %, soit 48 400 kVARh, on ne comptabilise aucune consommation réactive. Si la consommation en énergie réactive est supérieure à 48 %, par exemple 80 000 kVARh, la surconsommation, c’est-à-dire 31 600 kVARh, est comptabilisée à 31,6 x 15 =  474 €.

Le placement de condensateurs de compensation pour réduire la consommation d’énergie réactive est une opération très rentable grâce à la suppression de la pénalité : l’investissement est rentabilisé en 6 mois généralement, maximum 1 an.

Remarque : si un “prix moyen” est indiqué sur la facture, il intègre la pénalité pour consommation réactive. 

Pertes du transformateur

La consommation d’électricité fournie en Haute Tension (HT) peut être mesurée de deux façons :

  • Soit aux bornes “haute tension” du transformateur (comptage HT au primaire). Dans ce cas, aucune majoration n’est appliquée aux consommations car les pertes de transformation se produisent en aval du système de comptage.
  • Soit aux bornes “basse tension” du transformateur (comptage BT au secondaire). Des majorations sont alors appliquées pour tenir compte des pertes fer et des pertes cuivre du transformateur.

Remarque : jusqu’au 01/09/99, des installations ont été raccordées directement à la cabine du distributeur (câble spécial basse tension avec pertes réduites, paiement d’une quote-part dans la cabine du distributeur). Dans ce cas, les majorations destinées à couvrir les pertes de transformation sont également d’application.

La prise en compte de ces pertes dans la facture peut se faire suivant deux méthodes.

  1. Les pertes sont estimées sur base de la puissance mise à disposition.
    Les “pertes fer” résultent des caractéristiques du transformateur, communiquées par le constructeur, et de la durée mensuelle de fonctionnement de l’appareil qui est soit mesurée par un compteur horaire, soit convenue. Lorsque les valeurs des pertes fer ne sont pas disponibles, les valeurs de la norme en fonction de laquelle le transformateur a été construit serviront de base à l’estimation des pertes fer.Les pertes cuivresont, à défaut d’indication de compteurs I2h, calculées de façon forfaitaire, sur la base d’un taux de 0,5 %.
    L’impact de ces pertes est intégré dans le calcul du nombre de kWh et de kVARh consommés (c’est ce qui fait qu’en multipliant la différence d’index par la constante, on ne trouve pas exactement les montants indiqués !)
  2. La facture mensuelle est majorée d’un pourcentage qui varie en fonction de l’utilisation mensuelle globale U (h/mois) de la puissance maximum

1 < U < 60 h/mois ==> (40,0 – 0,500 U) %
61 < U < 200 h/mois ==> (13,2 – 0,053 U) %
201 < U < 400 h/mois ==> (4,2 – 0,008 U) %
U > 400 h/mois ==> 1%

Cos phi – Tg phi

Ce sont des indicateurs de l’importance de la consommation d’énergie réactive.

Cos phi > 0.9 ? Tangente phi < 0,484 ? —- OK !

Cos phi < 0.9 ? Tangente phi > 0,484 ? —- Une majoration pour consommation réactive vous est appliquée.

Il est alors possible de réduire la consommation d’énergie réactive et de réaliser des économies tarifaires !

Coefficient d’utilisation

Ce coefficient d’utilisation est donné par le rapport entre les kWh consommés et les kW maximum appelés. Ce coefficient s’exprime donc en heures. Il est utile pour rapidement visualiser la “bonne utilisation” de la puissance mise à disposition : plus ce nombre est élevé et plus l’utilisateur présente un profil “lisse”, sans pointe momentanée. Pour plus de détails, on consultera “repérer une puissance quart-horaire anormale.

Des économies gratuites sur la facture d’électricité

Des économies gratuites sur la facture d'électricité


Introduction

En cherchant, on peut parfois faire de belles économies d’énergie et financières sans investissement. Comme par exemple, une ventilation qui fonctionne 24h/24 alors qu’une coupure de nuit est envisageable, les circulateurs de chauffage qui tournent toute l’année alors que la chaudière est coupée à la bonne saison, des compteurs hors service dont on paye toujours une redevance, l’éclairage extérieur d’un bâtiment ou d’un parking qui reste allumé de jour comme de nuit, … C’est ce qu’a réalisé le Responsable Énergie de la Ville de Namur. Il s’est penché sur les origines des différentes consommations électriques de l’Hôtel de Ville et s’est rapidement aperçu que certaines améliorations pouvaient facilement réduire les consommations et donc la facture électrique globale.

Cette analyse date du début des années 2000 et n’effectue pas de retour sur les mesures mises en place et leur impact réel. Toutefois, même si 2016 diffère de l’époque, les mesures envisagées sont toujours valables.


Un point de départ : les ratios de consommation

Afin de se donner une idée du niveau de consommation de son bâtiment, une bonne démarche est de le comparer à la moyenne des consommations des bâtiments de même affectation en Région wallonne. On peut ainsi rapidement situer sa consommation comme étant supérieure ou inférieure à la moyenne wallonne de x kWh/m² et par an.

Évaluer

Pour situer sa consommation électrique par rapport au secteur.

Dans le cas de l’Hôtel de ville de Namur, on se situait bien au-delà de la moyenne. Une analyse fine suite à des mesures sur le terrain a permis de vérifier l’origine des consommations pour les différentes ailes et si effectivement ces kWh « excédentaires » étaient justifiés ou pas.


D’autres indicateurs

Il existe d’autres indicateurs de la bonne utilisation d’une installation électrique que l’on citera brièvement et qui ont été évalués par le Responsable Énergie dans sa démarche :

  • la puissance spécifique qui correspond à la puissance de pointe maximale annuelle sur la surface totale du bâtiment (une puissance spécifique élevée est source de consommation excédentaire);
  • la durée d’utilisation de l’installation qui se calcule en ramenant l’énergie consommée en heures pleines sur la puissance de pointe quart-horaire annuelle;
  • le rapport des consommations en heures creuses et en heures pleines.


L’analyse de terrain

Force fut de constater que la consommation électrique en heures creuses équivalait étrangement à 42% de la consommation totale. Est-il normal dans un bâtiment administratif qui n’ouvre que la journée de consommer autant la nuit ? Certes pas ! Mais qui est là pour s’en rendre compte en pleine nuit ? D’où l’importance et la nécessité d’effectuer des mesures de courant afin d’évaluer qui consomme et quand.

Résumé des modifications à apporter pour générer les économies estimées

Investissement TVAC Économie d’énergie Modif. Pointe kW Économie financière générée annuellement Temps retour brut
MWhPL MWhCR Hr.PL Hr.Cr Pointe Total
a.1 Mieux gérer l’éclairage des sanitaires et des couloirs. 0 5.5 61.5 0 423 € 3 158 € 0 3 581 € 0
a.2 Couper l’éclairage des parkings. 815 € 14 102 0 1 078 € 5 238 € 0 6 316 € 0,13 an
a.3 Horaire de l’éclairage extérieur. 0 21 0 0 1 078 € 0 1 078 € 0
a.4 Couper le transfo de 400kVA. 2.3 2.9 0 177 € 149 0 326 € 1,7 an
a.5 Couper les halogènes de l’accueil. 5.5 0.5 – 1.5 423 € 25 12 x 15 € 628 € 0
b.1 Couper l’éclairage des sanitaires et des couloirs plus tôt. 1 800 € 5.75 5.75 0 442 € 295 0 737 € 1,6 an
b.2 Éclairage manuel dans les sanitaires. 0 5 0 0 38 € 0 385 €
b.3 Couper les prises de courant durant la nuit et les week-ends. 3 755 € 12 74 0 924 € 3 800 € 0 4 724 € 0,8 an
c.1 Ballasts électroniques écl. bureaux. 50 000 € 50 0 – 20 3 850 € 0 12 x 203 € 6 286 € 8 ans
c.2 Ballasts électroniques écl. parkings. 5 000 € 6.5 1.5 – 2 500 € 77 12 x 20 € 597 € 8.5 ans

Sur base de l’analyse des mesures, des anomalies de programmation d’horloge ont été décelées comme par exemple le fonctionnement 24h/24 des ventilateurs d’extraction des parkings ainsi que leur éclairage alors qu’ils sont inaccessibles la nuit. De plus, le patio et le jardin, fermés aussi au public durant la nuit, sont illuminés alors qu’ils ne sont pas visibles depuis la voirie, dès lors une meilleure programmation de l’horloge permettrait une économie de 21 MWh par an. Également, une meilleure gestion de l’éclairage des couloirs et des sanitaires apporte des économies substantielles.

Plusieurs actions ont été finalement proposées par le Responsable Énergie qui ne manqueront pas d’interpeller les mandataires tant ces économies sont pour la plupart directes et sans investissement.

Faites le tour de vos bâtiments et vous constaterez peut être que ces consommations inutiles additionnées représentent vite quelques milliers d’euros sur une année.


En détail

Potentiel d’économie d’énergie

Si les actions a.1 à b.3 sont mises en œuvre :

  • Gain sur la facture électrique : 17 775 € / an
  • Investissement : 6 920 €
  • Temps de retour : 5 mois

Des subsides peuvent être sollicités auprès de la DGTRE (UREBA) pour ce type d’investissement.

Informations complémentaires

David GOFFIN
Responsable Énergie
Ville de Namur
Service Électromécanique
Tél : 081/248 503
Email : david.goffin@ville.namur.be

Cette étude de cas provient des Sucess Stories réalisées par l’ICEDD, Institut de conseils et d’études en développement durable en 2004.

Normes sur les systèmes de fourniture d’électricité

Normes sur les systèmes de fourniture d'électricité

NBN C 15-101-1:1989 H2C 15 H78
Installations électriques à basse tension – Influences externes pour le matériel basse tension – Règles générales (2e éd.)

NBN C 15-101-2:1989 H2C 9 H78
Installations électriques à basse tension – Influences externes pour le matériel basse tension -Influences externes dans les locaux ou lieux domestiques (2e éd.)

NBN C 15-101-3:1989 H2C 9 H78
Installations électriques à basse tension – Influences externes pour le matériel basse tension Influences externes dans les locaux ou emplacements destinés à recevoir du public et les locaux à usage collectif (2e éd.)

NBN C 15-101-5:1989 H2C 3 H78
Installations électriques à basse tension – Influences externes pour le matériel basse tension – Influences externes dans les lieux de travail des établissements disposant de personnes averties ou qualifiées au sens de l’article 47 du R.G.I.E. (2e éd.)

NBN C 15-364-523:1987 R6C 40 R25
Installations électriques à basse tension – Installations électriques des bâtiments – Choix et mise en œuvre des matériels électriques – Canalisations (CEI 364-5-523 – 1983) (1 e éd.)

NBN C 90-202:1983 H1c 21 H55
Récepteurs de télécommande centralisée (1e éd.)

NBN EN 60387:1993 R6C 7 R53
Symboles pour compteurs à courant alternatif (CEI 387 : 1992) (1 e éd.)

NBN EN 61037:1993 R60 10 R53
Récepteurs électroniques de télécommande centralisée pour tarification et contrôle de charge (CEI 1037 : 1990) (1e éd.)

NBN EN 61037/Al:1996 R6X 3 R72
Récepteurs électroniques de télécommande centralisée pour, tarification et contrôle de charge (1e éd.)

NBN EN 61038:1993 R6C 10 R53,
Horloges de commutation pour tarification et contrôle de charge (CEI 1038 : 1990) (1e éd.)

NBN EN 61038/Al:1996 R6X 3 R72
Horloges de commutation pour tarification et contrôle de charge (1e éd.)

NBN EN 61107:1996 R6X 13 R72
Echange des données pour la lecture des compteurs, contrôle des tarifs et de la charge – Echange des données directes en local (2e éd.)

NBN EN 61142:1994 R6X 5 R57
Echange des données pour la lecture des compteurs, contrôle des tarifs et de la charge – Echange des données par bus en local (1e éd.)