Quand la façade produit de l'électricité

Les installations photovoltaïques (PV) sur les toits sont devenues monnaie courante - sur les nouveaux bâtiments et les bâtiments existants. Mais les panneaux solaires sont aussi de plus en plus souvent installés sur les façades, les parapets ou les balustrades. Energeiaplus montre, à l'aide de projets de construction concrets, où se situent les défis et les opportunités. Le PV sur les façades sera également le thème du 5e symposium "Solares Bauen" du 26 septembre 2023, qui est soutenu par le programme Energie Suisse de l'OFEN.

Suva s'affiche en lettres minuscules blanches sur l'immeuble de bureaux de cinq étages situé près de la Paradeplatz à Zurich : sur la façade de ce bâtiment des années 1960, on remarque les baies vitrées et les bandes d'allège sombres entre les différents étages. Les bâtiments d'en face s'y reflètent. Rien n'indique cependant que les six allèges puissent produire de l'électricité.

Les panneaux solaires bleu foncé, installés dans le cadre de la rénovation complète du bâtiment, ont été fabriqués sur mesure de manière à s'intégrer discrètement dans la façade. Selon le bureau d'architectes zurichois SPPA Architekten, c'est la première fois qu'un projet de construction avec des éléments de façade PV a été autorisé dans la zone centrale de la ville de Zurich.

L'immeuble de bureaux, qui se compose de deux parties contiguës, n'est pas classé monument historique. Le caractère de la façade devait cependant être conservé, de sorte que les deux parties du bâtiment forment une unité à l'œil nu, même après la rénovation (voir photo). La partie avec les nouveaux éléments photovoltaïques ne devait donc pas se distinguer de la façade originale en verre et aluminium de l'autre partie.

En plus de la façade, des panneaux photovoltaïques ont également été installés sur le toit plat - ainsi que sur la façade de la nouvelle structure de toit qui abrite la nouvelle centrale technique. Les concepteurs prévoient une production annuelle d'environ 160 MWh d'électricité solaire, destinée en premier lieu à l'autoconsommation.

L'architecture solaire est également le thème du 5e symposium "Solares Bauen". Des contributions techniques proches de la pratique montreront ce que le photovoltaïque offre en matière d'intégration architecturale. La manifestation est organisée par l'association professionnelle Swissolar, la revue spécialisée dans l'architecture et la construction TEC21, la Société suisse des ingénieurs et des architectes SIA, solarchitecture.ch ainsi que la chaire Architecture et systèmes du bâtiment de l'ETH Zurich. Cliquez ici pour accéder au programme.

Le PV devient invisible

De plus en plus souvent, toute la façade des bâtiments est équipée de modules PV sans que les panneaux soient reconnaissables en tant que tels de l'extérieur. Cela est possible grâce à des modules (à base de silicate amorphe) à la surface mate, dont la couleur peut être choisie de différentes manières. Une telle façade a été réalisée sur un immeuble d'habitation et de bureaux dans le quartier 6 de Zurich par le bureau d'architectes Viridén + Partner.

Au total, les surfaces de la façade et du toit de ce bâtiment fournissent suffisamment d'électricité solaire pour que le bilan énergétique annuel soit positif pour la mise à disposition du climat ambiant, l'éclairage et d'autres applications dans les 30 unités d'habitation et de bureaux, et que près d'un cinquième de la production d'électricité puisse être injecté sous forme d'excédents dans le réseau électrique du fournisseur d'énergie de la ville de Zurich, ewz.

La combinaison d'installations photovoltaïques sur le toit et les façades contribue en outre à augmenter la production d'électricité au cours de l'année et notamment à étendre les maxima de rendement du printemps à l'automne. Dans le projet de la Schaffhauserplatz à Zurich, une gestion intelligente de l'énergie a en outre été mise en place, ce qui a permis d'optimiser la consommation propre.

dans la vidéo, l'architecte du bâtiment, le fabricant de panneaux photovoltaïques ainsi que le spécialiste du smart grid d'ewz expliquent les particularités et les opportunités de ces façades en verre.

https://youtu.be/2xQLlykps3s

Sur le site de solarchitecture, on trouve d'autres exemples de façades solaires.

Quelle est l'étendue de l'installation de PV sur les façades des bâtiments en Suisse ? Energeiaplus pose la question à Andreas Hekler. Il est directeur adjoint de Swissolar, l'organisation de la branche pour tout ce qui concerne l'énergie solaire.

Andreas Hekler : Sur l'ensemble de la puissance installée en un an, les façades photovoltaïques ne représentent encore qu'une petite partie. La Suisse joue toutefois un rôle de pionnier dans ce domaine et se trouve en tête du classement mondial en termes de puissance installée et d'intégration architecturale. Enfin, en Suisse, pays à forte densité de population, le potentiel solaire des bâtiments se situe pour un quart sur les façades. Les éléments photovoltaïques installés verticalement sont importants pour la production d'électricité en hiver, dont nous avons un besoin urgent en Suisse.

Dans les nouvelles constructions en particulier, les toits, tuiles, façades ou balustrades de balcon solaires sont déjà presque standard. Cette impression est-elle trompeuse ?

Le photovoltaïque déploie ses atouts surtout lorsque l'utilisation de la technologie est définie tôt dans le processus de projet. Il est ainsi possible d'en tenir compte lors de la conception du projet et de planifier par exemple l'enveloppe du bâtiment de manière adaptée ou de bien équilibrer l'utilisation et la consommation de l'énergie. À l'avenir, cet équilibre ne doit pas seulement être possible dans le bâtiment ou l'annexe, mais aussi dans un périmètre plus proche. La loi relative à la sécurité de l'approvisionnement en électricité à partir d'énergies renouvelables (décret manteau) prévoit ce que l'on appelle des communautés électriques locales. Celles-ci offrent encore plus de possibilités pour l'utilisation locale de l'énergie solaire produite de manière décentralisée. De tels projets bien planifiés et complets sont alors judicieux sur le plan écologique, économique et de l'utilisation efficace du réseau.

Qu'en est-il des rénovations ?
Il existe de premiers projets où une rénovation de la façade avec remplacement des plaques de céramique ou d'aluminium par des éléments photovoltaïques a été réalisée avec succès. Un exemple est la rénovation complète de l'immeuble commercial Josefstrasse 84, Zurich, par BKG Architekten ou le bâtiment de la SUVA Zurich présenté ici. Il convient d'utiliser les surfaces appropriées, également du point de vue de l'urbanisme ou du paysage. Ainsi, une rénovation par des modules PV devrait toujours être envisagée, par exemple dans le cas d'une façade suspendue et ventilée par l'arrière. Les architectes qui ont fait leurs preuves dans le domaine du solaire sont bien placés pour montrer aux maîtres d'ouvrage une telle aptitude.

Quelle est l'efficacité des panneaux photovoltaïques installés sur les façades par rapport à ceux installés sur les toits ?

La courbe de production varie en fonction de l'orientation des éléments PV par rapport au ciel. Il est important que les surfaces soient orientées de manière à correspondre au bâtiment, au quartier ou au système énergétique global. Il ne s'agit donc pas en premier lieu d'obtenir le maximum d'énergie, mais de produire de l'énergie supplémentaire au moment où elle est nécessaire. Cela vaut non seulement pour la journée, mais aussi pour l'année. Comme nous l'avons mentionné, les façades photovoltaïques s'intègrent parfaitement dans le mix de production. Exemple : une façade solaire orientée vers le sud produit environ 30% de moins qu'une installation de toit avec une inclinaison de 30°. Mais près de la moitié de cette production est générée pendant le semestre d'hiver.

Quels sont, selon vous, les défis à relever par les installations PV sur les façades ?

Il y a un nombre croissant de bons projets qui sont actuellement planifiés ou construits. En tant que technologie relativement jeune, les processus doivent devenir plus efficaces et mieux calculables, c'est pourquoi des normes sont nécessaires dans les domaines concernés. On le voit par exemple avec les prescriptions de protection contre les incendies. Swissolar élabore actuellement un document sur l'état de la technique, grâce auquel la plupart des façades photovoltaïques devraient être réalisables sans tests d'incendie.

En d'autres termes, il faut que les maîtres d'ouvrage aient pour objectif de produire de l'électricité photovoltaïque sur les bâtiments et que des architectes, des planificateurs et des installateurs expérimentés soient chargés de réaliser ces projets.

Il est également important que la culture de la construction évolue de manière à ce que l'on prenne conscience de l'urgence de s'adapter au changement climatique ou de garantir la sécurité de l'approvisionnement énergétique avec des énergies renouvelables. Cela conduira à la mise en œuvre d'autres projets innovants, comme ceux qui seront présentés cette année lors du symposium sur la construction solaire.

Texte et interview : Brigitte Mader, Communication, Office fédéral de l'énergie