Un maximum d’électricité dans un minimum d’espace

En Suisse, l’espace est restreint. Utiliser des surfaces disponibles pour satisfaire à l’objectif de la Stratégie énergétique 2050 de couvrir 20 % des besoins d’électricité grâce au photovoltaïque déboucherait rapidement sur des conflits avec l’agriculture, les zones boisées, les animaux sauvages ou les activités de loisirs des citoyennes et des citoyens.

Les installations photovoltaïques doivent par conséquent être positionnées sur les bâtiments. Si la Suisse dispose de suffisamment d’espace à cet effet, il ne suffira toutefois pas d’équiper de modules photovoltaïques les toitures des nouvelles constructions. Les toits des maisons rénovées, ainsi que leurs façades, doivent être impliqués dans la production d’électricité.

La technologie permettant de réaliser des installations photovoltaïques intégrées aux bâtiments (BIPV) est d’ailleurs disponible. En effet, il est aujourd’hui possible d’intégrer des modules photovoltaïques dans des tuiles ou des éléments de façade. Pourtant, les installations de ce type restent rares. Bon nombre de propriétaires de maisons sont refroidis par le surcoût à l’investissement, tandis que les architectes ne sont pas convaincus par l’esthétique des produits BIPV ou n’ont jamais eu l’occasion de découvrir des solutions susceptibles de les séduire.

Blanc et rafraîchissant

Pourtant celles-ci existent bel et bien. Pour les toitures, des chercheuses et chercheurs du Centre Suisse d’Électronique et de Microtechnique (CSEM) de Neuchâtel ont par exemple développé, en collaboration avec les partenaires industriels Issol et Userhuus, un système de couverture de couleur terre cuite intégrant des modules photovoltaïques. Ce produit est particulièrement adapté aux secteurs sensibles d’un point de vue architectural ou historique, tels que le centre des vieilles-villes. Les tuiles se composent d’un module photovoltaïque hautes performances, encastré entre deux plaques de verre. Un procédé spécial permet de teinter la plaque supérieure de façon à lui donner un aspect de terre cuite. Cette structure en sandwich assure une grande résistance mécanique.

Les modules photovoltaïques intégrés dans les façades ont également de belles opportunités sur le marché. Dans les pôles urbains denses, les façades offrent souvent plus d’espace que les toitures. Grâce à des techniques de coloration et des types de substrats inédits, il est possible de fabriquer des modules de façade BIPV dans les coloris les plus variés. Le blanc est notamment très prometteur pour les bâtiments qui soignent leur qualité architecturale. En collaboration avec la start-up Solaxess, le CSEM a développé un module photovoltaïque blanc qui est désormais disponible sur le marché et peut être fixé à l’aide de techniques spécifiques de montage en façade. Les modules blancs ont en outre l’avantage de faire baisser la température d’un bâtiment d’environ 10°C, ce qui réduit l’énergie nécessaire pour maintenir le climat ambiant à un niveau agréable.

Construction légère mais résistante

Le poids des modules photovoltaïques est souvent un problème, en particulier pour la rénovation et la modernisation de bâtiments anciens. Avec les modules classiques, qui pèsent souvent plus de 15 kilogrammes par mètre carré, les limites de charge des toitures anciennes sont vite atteintes. À Neuchâtel, des chercheuses et chercheurs de l’EPFL ont trouvé une solution. La substitution d’une structure sandwich composite au film ou à la vitre formant la couche arrière des modules photovoltaïques traditionnels permet de réduire leur poids sans compromettre la stabilité et la durabilité mécanique des panneaux. De même, le remplacement de la plaque en verre frontale par un film polymère transparent permet de gagner du poids : avec un peu plus de six kilogrammes par mètre carré, le nouveau module photovoltaïque du groupe de recherche de l’EPFL pèse à peine la moitié des produits conventionnels.

Les chercheuses et chercheurs ont soumis leur assemblage à divers tests standards du secteur – après tout, les modules photovoltaïques à construction légère doivent affronter le vent, la grêle, le gel et la chaleur au même titre que les modules conventionnels. Les premiers résultats indiquent que les panneaux à construction légère pourraient passer les tests de qualification les plus exigeants avec succès. La prochaine étape consiste à augmenter la taille des panneaux solaires à construction légère.

La question de la longévité

Les nouveaux modules BIPV offrent-ils la même longévité que les panneaux conventionnels ? Une question à laquelle il n’est pas si facile de répondre. En effet, il est pratiquement impossible de simuler en laboratoire les conditions des 25 ou 30 prochaines années – c’est la période durant laquelle les fabricants garantissent habituellement les performances de leurs modules photovoltaïques. Il existe toutefois des méthodes prédictives. Des chercheuses et chercheurs de la Haute école spécialisée tessinoise (SUPSI) ont étudié des modules BIPV soumis à différents scénarios de test, portant notamment sur la résistance aux UV et aux intempéries. Grâce à des chambres climatiques et des installations de test spéciales, ils ont mené des stress tests accélérés, soumettant les modules à des changements rapides de température ou de tension, à des contraintes mécaniques, à l’humidité et aux vibrations.