Des chercheurs de l’Université d’études économiques de Bucarest ont comparé des onduleurs formateurs de réseau (GFM) et suiveurs de réseau (GFL) dans un système résidentiel solaire avec stockage modélisé. Leur analyse a révélé que la technologie GFM donnait de meilleurs résultats lors des simulations de perturbations du réseau et présentait de meilleurs résultats financiers selon les hypothèses de l’étude.

L’équipe a modélisé un parc solaire de 5 kW associé à une batterie au lithium-fer-phosphate de 10 kWh. Les deux types d’onduleurs ont été testés dans les mêmes conditions au moyen de simulations de transitoires électromagnétiques dans MATLAB/Simulink, notamment avec une hausse de la charge de 1,2 kW et une baisse de tension de 20 % durant 200 millisecondes.

Avec la technologie GFM, le taux maximal de variation de la fréquence est passé de 18,99 Hz/s à 6,34 Hz/s par rapport à la technologie GFL. L’écart maximal de fréquence a diminué de 0,62 Hz à 0,18 Hz, et le temps de stabilisation de la fréquence est passé de 7,5 secondes à 3 secondes. Les simulations ont également montré que l’écart maximal de tension avait diminué de 0,20 à 0,08 par unité, tandis que le temps de rétablissement de la tension était passé de cinq secondes à deux.

Les chercheurs ont indiqué que les systèmes GFL s’appuient sur le réseau pour obtenir les références de tension et de fréquence, tandis que les onduleurs GFM peuvent établir ces références eux-mêmes. Cela leur permet de soutenir le réseau et de fonctionner en mode îloté, ce qui pourrait maintenir l’alimentation en cas de panne.

L’évaluation financière reposait sur une durée de vie du projet de 15 ans et un taux d’actualisation de 6 %. L’investissement initial était fixé à 7 000 € pour le GFL et à 8 500 € pour le GFM. Le modèle prenait en compte les coûts d’exploitation, les économies liées à l’autoconsommation, les revenus issus des exportations et de l’arbitrage énergétique, ainsi que des estimations concernant les services auxiliaires, les coûts évités grâce à la réduction des pannes, la dégradation des batteries et la diminution de l’écrêtement des énergies renouvelables.

Selon ces hypothèses, le GFM a généré un flux de trésorerie net annuel de 1 142 €, contre 615 € pour le GFL. Sa valeur actualisée nette s’élevait à 2 591 € et son taux de rendement interne à environ 10,4 % ; les chiffres correspondants pour le GFL étaient de −1 027 € et d’environ 3,7 %. Bien que le coût actualisé conventionnel de l’énergie soit supérieur pour le GFM — 0,206 €/kWh contre 0,174 €/kWh —, il diminuait à 0,118 €/kWh lorsque les avantages liés à la flexibilité et à la résilience étaient pris en compte. Les chercheurs ont estimé que l’investissement supplémentaire de 1 500 € serait amorti en environ 2,85 ans.

Les analyses de sensibilité de l’étude ont montré que le GFM restait économiquement viable dans les différents scénarios envisagés concernant les prix de l’électricité, les revenus tirés des services auxiliaires et le coût des batteries. Les chercheurs ont précisé que la rentabilité dépendait de l’accès aux marchés de la flexibilité et de la valeur accordée aux services au réseau, et ont indiqué que les hypothèses devaient être davantage vérifiées à l’aide de données d’exploitation saisonnières.

Les résultats ont été publiés dans le Journal of Energy Storage, dans une étude intitulée « Les onduleurs formateurs de réseau peuvent-ils être rentables ? Une analyse technico-économique des systèmes photovoltaïques et de batteries dans les réseaux électriques à faible inertie ».

Sources: pv magazine.