Pourquoi les installations photovoltaïques hybrides deviennent la nouvelle réalité énergétique
Les panneaux solaires produisent de l’électricité lorsque le soleil brille. Or, le réseau électrique n’a pas nécessairement besoin de cette électricité au même moment. En combinant de grandes installations photovoltaïques avec un système de stockage par batterie, on obtient un système hybride capable de stocker l’énergie solaire et de la réinjecter sur le réseau plus tard. Selon un nouveau livre blanc publié par The smarter E Europe, cette combinaison pourrait devenir la nouvelle norme pour les parcs solaires à grande échelle. Mais en quoi une telle installation PV-BESS se distingue-t-elle exactement – et pourquoi suscite-t-elle soudainement autant d’intérêt?
L'importance de la transition énergétique
Quand on pense à la transition énergétique, on pense généralement d’abord aux panneaux solaires, aux éoliennes et aux véhicules électriques. Mais à mesure que les énergies renouvelables représentent une part croissante de notre production d’électricité, le défi évolue. La question n’est plus tant de savoir comment produire suffisamment d’électricité verte à bas prix. La question devient surtout: comment s'assurer que cette électricité soit disponible au bon moment et au bon endroit?
C’est l’idée centrale du livre blanc intitulé "Hybridization of PV Power Plants with BESS: Market Environment, Business Models, and Significance for the Energy Transition" (Hybridation des centrales photovoltaïques avec des systèmes de stockage d’énergie par batterie: environnement de marché, modèles économiques et importance pour la transition énergétique), publié par The smarter E Europe à la demande du salon Intersolar. Selon ce document, l’énergie éolienne et l’énergie solaire représenteraient à elles deux 30 % de la production d’électricité de l’Union européenne d’ici 2025. La production d’énergie renouvelable devient ainsi si importante que le système électrique classique, conçu autour de centrales prévisibles et régulables, commence à atteindre ses limites.
Une centrale hybride nécessite une coordination bien ajustée entre l’installation photovoltaïque, la batterie, les onduleurs et le raccordement au réseau
Le problème du soleil de midi
Aujourd’hui, de nombreuses installations photovoltaïques produisent souvent à peu près au même moment. Vers midi, surtout lors des journées ensoleillées de printemps et d’été, cela peut entraîner l’arrivée simultanée d’une très grande quantité d’électricité solaire sur le marché. L’offre augmente alors que la demande ne suit pas nécessairement. Les prix de gros peuvent donc chuter fortement, voire devenir négatifs. Pour l’exploitant d’un parc solaire, cela signifie que son installation génère très peu de revenus précisément au moment où elle produit le plus.
C’est pourquoi les installations sont parfois délibérément mises à l’arrêt. Non pas parce qu’elles ne seraient pas en mesure de produire de l’électricité, mais parce qu’il n’est pas judicieux, d’un point de vue financier ou technique, d’injecter la production sur le réseau à ce moment-là.
Selon les chiffres cités dans le livre blanc, en Allemagne, en 2025, environ 1 750 GWh d’électricité renouvelable ont été perdus rien qu’en raison de la limitation volontaire de la production, motivée par les prix. Pour les Pays-Bas, le chiffre mentionné est d’environ 709 GWh.
Une batterie change la donne. Au lieu de couper la production photovoltaïque pendant les heures où le prix de l’électricité est bas, celle-ci peut être stockée. L’exploitant vend ensuite l’électricité à un moment ultérieur, lorsque la demande – et généralement aussi le prix – sont plus élevés.
Comment fonctionne une installation hybride?
Dans un système hybride photovoltaïque-BESS, une installation photovoltaïque à grande échelle est combinée à un système de stockage par batterie (BESS signifie "Battery Energy Storage System"). Il est important de noter qu’il ne s’agit pas simplement d’un parc solaire où se trouve par hasard un conteneur de batteries quelque part.
L’installation photovoltaïque et la batterie sont conçues et pilotées autant que possible comme un tout. Elles peuvent partager des infrastructures, telles que des transformateurs, le câblage, une sous-station et surtout le même raccordement au réseau. Un contrôleur central détermine ce qu’il advient de l’énergie solaire produite.
Lorsqu’il fait beau, l’électricité peut être injectée directement dans le réseau. Si la demande est faible à ce moment-là ou si le réseau atteint ses limites, une partie de la production peut être stockée dans la batterie. Quelques heures plus tard, par exemple pendant le pic de consommation du soir, cette même énergie peut être réinjectée.
Une centrale hybride nécessite une gestion bien coordonnée entre l’installation photovoltaïque, la batterie, les onduleurs et le raccordement au réseau. L’état de charge de la batterie doit être évalué en permanence en fonction des prévisions météorologiques, des prix de l’électricité, des obligations contractuelles et des revenus potentiels issus des services d’appui.
Comme les systèmes de batteries réagissent très rapidement, ils peuvent également fournir les services nécessaires au maintien de la stabilité du réseau électrique. Citons notamment la puissance d’équilibrage, la puissance réactive, l’inertie synthétique et – grâce aux onduleurs de formation de réseau – même la reconstitution du réseau après une panne générale.
Le raccordement au réseau gagne en valeur
Les installations hybrides présentent un autre avantage: elles permettent d’exploiter plus efficacement un raccordement au réseau existant. Les raccordements au réseau pour les grands projets énergétiques se sont raréfiés sur plusieurs marchés européens. De plus, un parc solaire classique n'utilise sa puissance de raccordement maximale que pendant un nombre d'heures limité. La nuit, le raccordement reste en grande partie inutilisé.
Lorsqu’une batterie est présente sur le même site, cette infrastructure peut être exploitée utilement pendant une plus grande partie de la journée. La batterie stocke l’énergie lorsque la production photovoltaïque est élevée et peut réinjecter du courant ultérieurement.
Ainsi, un parc solaire de 100 MW, par exemple, n'a pas nécessairement besoin d'une puissance de raccordement de 150 MW lorsqu'il est associé à une batterie d'environ 50 MW. En gérant intelligemment les deux systèmes, la puissance combinée au point de raccordement peut rester limitée.
Ce principe rend les projets hybrides attractifs dans les régions où il est difficile ou long de mettre en place une capacité de réseau supplémentaire.
D’autres infrastructures peuvent également être partagées: terrains, cabines, installations de moyenne tension, transformateurs, systèmes de surveillance et, dans certaines configurations, même l’électronique de puissance. Moins d’infrastructures distinctes signifie potentiellement moins d’interfaces, une utilisation plus efficace de l’espace et un concept global plus simple.
Générer des revenus sur différents marchés
Un autre avantage de l’ajout d’un parc de batteries réside dans le fait qu’une installation hybride peut monnayer sa flexibilité de différentes manières. Un parc solaire classique, en revanche, génère principalement des revenus grâce aux kilowattheures produits.
Un premier modèle est celui de l’arbitrage énergétique. La batterie est chargée lorsque l’électricité a peu de valeur et déchargée lorsque les prix sont plus élevés. Plus l’écart de prix entre ces deux moments est important, plus l’opération est intéressante.
Par ailleurs, certains pays disposent de marchés de capacité. Un exploitant y est rémunéré non seulement pour l’énergie produite, mais aussi pour maintenir une certaine puissance disponible lorsque le réseau électrique en a besoin.
Une troisième source de revenus provient des services système mentionnés précédemment. La batterie reçoit alors une rémunération pour le maintien de la fréquence, de la tension ou d’autres paramètres du réseau.
Le stockage peut également faire la différence dans le cadre de contrats d’électricité à long terme. En effet, les entreprises qui achètent de l’électricité verte via un PPA (Power Purchase Agreement) ne souhaitent pas nécessairement un profil de production qui suive exclusivement l’ensoleillement. Grâce à une batterie, un fournisseur peut proposer un profil plus régulier ou plus prévisible.
De cette manière, différentes sources de revenus sont combinées au sein d’un même projet, une pratique également connue sous le nom de "revenue stacking". La batterie n’est donc pas seulement un tampon technique, mais aussi un moyen de diversifier le modèle économique du parc solaire.
Intéressant également pour les parcs solaires existants
L’hybridation ne se limite pas aux nouvelles installations. Une batterie peut également être ajoutée lors de la modernisation de parcs solaires existants. Les anciennes installations photovoltaïques sont alors équipées, par exemple, de nouveaux panneaux ou onduleurs et peuvent être dotées simultanément d’un système de stockage.
Cela peut s’avérer particulièrement intéressant lorsqu’une installation existante perd son régime d’aide initial et devient plus dépendante des prix du marché. En effet, le raccordement physique au réseau est déjà en place. L’ajout d’une batterie permet d’exploiter ce raccordement de manière plus intensive et offre au propriétaire davantage de possibilités pour commercialiser son électricité.
La Grande-Bretagne montre la voie
Selon le livre blanc, le marché européen n’en est encore qu’aux prémices de cette évolution et reste fortement concentré. La Grande-Bretagne est actuellement, et de loin, le principal marché européen pour les projets hybrides solaires et de stockage par batterie.
D’après les chiffres tirés du rapport «European Market Outlook for Battery Storage 2025–2029» de SolarPower Europe, le Royaume-Uni représentait en 2024 62 % de la capacité de stockage installée en Europe dans le cadre de projets solaires hybrides.
Ce succès ne tient pas uniquement à la technologie. Le marché britannique combine plusieurs éléments: des règles plus claires concernant la colocalisation des installations photovoltaïques et des batteries, des revenus provenant d’un marché de capacité, des contrats pour différence (CFD) pour la production d’énergie renouvelable et l’accès aux marchés des services système.
Le Cleve Hill Solar Park en est un exemple frappant. Ce projet britannique associe un parc solaire de 373 MW à une batterie de 150 MW.
Mais plus intéressante encore que son envergure est sa structure financière. Le parc solaire bénéficie d’un contrat de différence (Contract for Difference) à long terme. Par ailleurs, un contrat d’achat d’électricité (PPA) d’entreprise a été conclu avec le groupe de supermarchés Tesco, et la batterie dispose d’un contrat de quinze ans sur le marché de capacité.
Ce projet illustre parfaitement ce que l’on entend par "revenue stacking": différents types de contrats de revenus sont combinés afin d’accroître la sécurité de l’investissement global.
Une variante allemande
L'Allemagne offre également un exemple intéressant, bien qu'il s'agisse d'un modèle différent. Le parc solaire de Zerbst, exploité par la société d'énergie Statkraft, combine 46,4 MW de photovoltaïque avec une batterie de 16 MW et 57 MWh.
Dans le cadre du modèle de subvention concerné, la batterie ne peut être rechargée qu’avec l’électricité produite par le parc solaire raccordé. Il n’est donc pas autorisé d’acheter de l’électricité bon marché sur le réseau pour la revendre plus cher par la suite.
La batterie présente néanmoins un intérêt économique. Lorsque le prix de l’électricité devient négatif vers midi, l’énergie solaire peut être stockée temporairement. Elle est ensuite réinjectée sur le réseau plus tard dans la journée.
Cet exemple montre également que tous les projets hybrides ne fonctionnent pas de la même manière. La technologie, les règles de subvention, les concepts de mesure et les conditions du marché déterminent les modèles économiques possibles.
Sur certains marchés, les batteries sont encore considérées à la fois comme des consommateurs et des producteurs, ce qui peut entraîner des doubles prélèvements
La réglementation constitue encore un frein
Sur certains marchés, les batteries sont encore considérées à la fois comme des consommateurs et des producteurs, ce qui peut entraîner des doubles prélèvements. Les procédures de raccordement au réseau et d’octroi de permis ne sont pas partout adaptées aux installations dans lesquelles la production et le stockage utilisent un seul point de raccordement commun.
De même, les systèmes de subventions sont souvent conçus pour une seule technologie distincte: soit les panneaux solaires, soit le stockage. Une installation combinant plusieurs fonctions ne s’inscrit donc pas toujours parfaitement dans les catégories existantes.
Et il existe une autre distinction importante. Une batterie gérée exclusivement dans le but de générer un maximum de revenus sur le marché de l’énergie ne fera pas automatiquement ce qui est le mieux pour le réseau électrique au niveau local. Les signaux de prix et les besoins du réseau ne coïncident pas toujours. C’est pourquoi il faut notamment des signaux de réseau locaux, des tarifs dynamiques et des règles adaptées aux installations flexibles.