Le nouveau visage des panneaux photovoltaïques
Longtemps jugés peu esthétiques, critiqués pour la manière dont ils défiguraient les constructions, le design des panneaux photovoltaïques opère aujourd’hui une véritable révolution du point de vue formel. Plus fins que jamais, blancs ou colorés, transparents ou gravés, ils trouvent de nouvelles applications en architecture. Au point d’habiller les murs et de remplacer les toitures des maisons et des constructions en tous genres. Focus sur le nouveau visage des panneaux solaires et sur la manière dont ils permettent d’intégrer les énergies renouvelables dans nos bâtiments.
Si l’on a longtemps mis l’accent sur l’efficacité énergétique lors de la réalisation d’installations photovoltaïques, l’intégration discrète et harmonieuse des panneaux solaires dans les bâtiments fait désormais partie des questions privilégiées lors de la planification de projets de construction. En effet, depuis les années 2000, le développement de nouveaux verres trempés et de cellules photovoltaïques à couches minces a considérablement ouvert le champ des possibilités en architecture.
Le traditionnel panneau photovoltaïque noir ou bleu foncé, traversé d’un quadrillage de fines rayures, cède ainsi doucement la place à d’autres types de modèles. On voit naître aujourd’hui toutes sortes d’éléments de façade, de verrière et de toiture dits « actifs », dans la mesure où ils sont capables de produire de l’énergie à partir du rayonnement solaire.
Aujourd’hui, il ne s’agit plus de penser le photovoltaïque comme un objet technologique rapporté au bâtiment. On envisage les panneaux solaires comme des éléments constructifs à part entière, des éléments architecturaux propres. Ces nouveaux modules solaires ayant non seulement une identité esthétique forte mais pouvant aussi jouer plusieurs rôles dans le bâtiment: générateurs d’énergie, enveloppes (ou barrières entre le bâti et son environnement), parois ornementales…
Certes, ces nouveaux systèmes entraînent encore souvent un surcoût et ne sont pas toujours aussi efficaces que les technologies conventionnelles. Mais on ne peut que saluer les nouvelles opportunités de composition architecturale qu’ils autorisent.
1. Le développement des tuiles solaires
Les tuiles solaires (dites aussi « bardeaux solaires ») ont pour fonction de remplacer les tuiles traditionnelles qui protègent de la poussière et de la pluie. Conçues pour les toitures des maisons neuves ou à rénover, elles s’avèrent également adaptées à la réfection de bâtiments historiques, grâce au développement de couleurs « terre cuite » qui permettent une intégration visuellement discrète.
Maison conçue par l'architecte Maria Teresa Federico à Neyres (Suisse). Tuiles solaires: Solaire 1300 Sàrl.
L’entreprise vaudoise Freesuns a développé des tuiles solaires nommées SOLARIS™. Mesurant 42x40 cm, elles se superposent à la manière des tuiles traditionnelles. On peut ainsi couvrir toute une toiture du même matériau.
Les Solar-Terra d'Issol sont des tuiles solaires développées pour intégrer des cellules photovoltaïques sur les toitures de bâtiments protégés. Elles répondent à un cahier des charges strict, notamment en termes de robustesse et de longévité (d’où leur poids plus important qu’un panneau solaire ordinaire). Photo: les caves du château d’Auvernier. Atelier d’architecture de Saint-Nicolas. Installation Solstis.
Tuile photovoltaïque inspirée des tuiles en terre cuite traditionnelles, Invisible Solar de Dyaqua. Chaque module est constitué d'un composé polymère recyclable opaque à l'œil mais transparent aux rayons du soleil. Des cellules de silicium monocristallin standards sont intégrées dans le module.
2. L’option des panneaux de toit tout en finesse
Plus grands que les tuiles solaires, les panneaux se déclinent aujourd’hui en diverses tailles de modules photovoltaïques afin d’optimiser toute la surface utile en toiture.
Le système de panneaux photovoltaïques Elektra de Soltop constitué d’un verre classé RG4 contre la grêle et auto-nettoyant pour une exposition maximale à la lumière du soleil. On peut intégrer aux panneaux solaires des pare-neiges, des crochets de sécurité et des modules de finitions qui s’ajustent par exemple à une lucarne ou à une sortie de ventilation.
3. La solution du film photovoltaïque
Cette technologie de bâche solaire légère, flexible et puissante, offre une polyvalence de conception qui facilite l’intégration dans une variété d’applications.
Toiture munie de très minces panneaux photovoltaïques souples et comparables à des bâches SoloPower. Maison à 160 kilomètres au nord de Manhattan. Architecte: Steven Holl.
4. L’ exemple de verrière solaire
Capter l’énergie de la lumière du soleil, tout en la laissant passer… Une dure équation résolue par les panneaux photovoltaïques semi-transparents. Egalement appelés » vitrages solaires », ils offrent de nouvelles opportunités pour faire bénéficier les bâtiments de tous les avantages de la lumière naturelle.
Verres semi-transparents en silicium amorphe produits par Onyx. Ils laissent passer jusqu'à 30% de lumière. Bâtiment Lucia de l’Université de Valladolid.
5. L’usage du solaire en façade
Adoptant toutes les couleurs (notamment le blanc), capables d’imiter le bois, le marbre ou les revêtements céramiques, les panneaux solaires assument aujourd’hui pleinement leur rôle de parement ornemental de façades. Cette solution permet par ailleurs de résoudre deux problèmes. D’une part, le manque de place en toiture. D’autre part, le recouvrement des capteurs par la neige ou la poussière qui peut nuire à leur fonctionnement. Les capteurs montés en façade pourraient même tirer parti du rayonnement de la neige tombée au sol.
Dans le cadre des travaux de rénovation et de surélévation de ce bâtiment des années 1970 de Lausanne, l’électricité photovoltaïque couvre la moitié des besoins en électricité de l’immeuble de cinq étages. Architectes: Bakker&Blanc. Maître d'ouvrage: Realstone. Installation photovoltaïque: Solarwall.
Bâtiment résidentiel dont les façades sont revêtues de modules photovoltaïques imprimés. Résidence à Zurich, dans le quartier de Höngg. Bureau Kämpfen für architektur.
Panneaux Kromatix sur l’Ecole internationale de Copenhague. La société Kromatix SA, qui développe et industrialise des panneaux de verres photovoltaïques colorés, a installé sa nouvelle usine de production dans la zone industrielle de La Maillarde à Romont.
6. Les balcons photovoltaïques
Habiller les balustrades des balcons de panneaux solaires destinés à produire de l’électricité permet notamment de réserver l’usage de la surface du toit pour des panneaux solaires thermiques.
Balcons habillés de modules photovoltaïques polycristallins scintillants et dorés, Megasol Energie AG. Immeuble situé à Zurich-Altstetten. Architecte: Kämfen für Architektur.
Détail d'un balcon habillé de modules photovoltaïques polycristallins scintillants et dorés, Megasol Energie AG.
7. La façade solaire mobile
Grâce à un système de commande intelligent, les modules suivent automatiquement la trajectoire du soleil pendant la journée, ce qui permet d’optimiser la production d’électricité. Les journées chaudes, ils apportent de l’ombre rafraîchissante au bâtiment et, par temps frais, on peut les faire pivoter manuellement ou automatiquement de sorte que les rayons du soleil pénètrent à l’intérieur d’une pièce, et la chauffent. Une innovation suisse développée par la Chaire d’architecture et de systèmes de construction de l’EPFZ.
Façade solaire mobile, Solskin. Ici installée sur le bâtiment NEST, un bâtiment de l'Empa et Eawag où les nouvelles technologies sont testées et validées.
