Boostée par les préoccupations environnementales et des tarifs de rachat avantageux, l’électricité solaire photovoltaïque (PV) connaît un engouement sans précédent. Avec 230MW installés à fin 2009, la France rattrape un retard historique dans ce secteur. Fin 2009 justement, le gouvernement a eu connaissance d’une explosion inattendue des demandes de contrats d’achat d’électricité photovoltaïque, qui risquait de provoquer une bulle spéculative. Devant l’ampleur du phénomène et son coût potentiel, il a mis un terme à cette situation en prenant les mesures d’urgence qui comportent, notamment, un nouvel arrêté tarifaire, attendu par les professionnels (voir encadré). Cet arrêté fixe un nouveau cadre plus restrictif que le précédent, qui conduit à une baisse significative des tarifs pour certains segments de marché. Il devrait, néanmoins, permettre le développement de cette forme d’énergie, enjeu environnemental et économique majeur. La filière photovoltaïque française va devoir s’adapter à ces nouvelles règles du jeu. Le choix de l’intégré Pourquoi avoir opté pour l’intégration des modules photovoltaïques au bâti ? C’est un choix politique qu’a fait la France pour différentes raisons. Il s’agissait d’abord de favoriser l’intégration architecturale, en termes purement esthétiques d’abord. Puis de valoriser les surfaces inertes des bâtiments qui, de surcroît, sont souvent bien exposées. Autre objectif : faire du photovoltaïque un véritable composant de l’enveloppe du bâtiment. Enfin, un tel choix permettait de développer un marché axé sur l’innovation et de positionner ainsi la filière française. Tuiles, panneaux de toiture, vitrages, façades, garde-corps, brise-soleil les éléments photovoltaïques deviennent donc un élément de structure du bâtiment, assurant le clos et le couvert. Il doit donc posséder plusieurs qualités : étanchéité à l’eau et à la neige, stabilité et résistance structurelles, stabilité au vent, sécurité au feu, durabilité et maintenance (tenue aux UV, à la corrosion), isolation thermique et acoustique (le cas échéant), respect de l’environnement (matériel compatible avec la démarche environnementale). Ces fonctions liées au bâtiment étant nouvelles pour le photovoltaïque, des technologies spécifiques sont développées, en collaboration étroite entre les fabricants de modules PV et les professionnels du bâtiment. Voici une sélection de procédés dintégration, passés au crible de leurs atouts et de leurs contraintes, en fonction des éléments du bâtiment qu’ils remplacent*. Frédérique Imbs *Ce panorama est tiré d’une présentation réalisée par Gérard Moine, de la société Transénergie, lors du Forum technique sur le photovoltaïque qui sest tenu à Écully, le 29 octobre 2009. De nouveaux tarifs en 2010 Début janvier, le gouvernement a annoncé de nouveaux tarifs d’achat de l’électricité photovoltaïque. Il s’agit de freiner la spéculation croissante qui s’est emballée autour de cette manne, notamment de la part des propriétaires de bâtiments industriels ou agricoles ; ceux-ci revendaient jusqualors l’électricité au même prix que les particuliers, d’où l’apparition de hangars « fantômes » construits uniquement dans ce but. Il existe désormais cinq tarifs d’achat contre trois auparavant : 0,58/kWh pour les installations bénéficiant de la prime d’intégration au bâti (les modules assurent le clos et le couvert) situées sur un bâtiment à usage principal d’habitation (immeuble ou maison individuelle), un bâtiment d’enseignement ou de santé, achevés depuis au moins deux ans ; 0,50/kWh pour les installations bénéficiant de la prime dintégration au bâti situées sur d’autres bâtiments (bureaux, sites industriels et agricoles), achevés depuis au moins deux ans ; 0,42/kWh pour les installations bénéficiant de la prime d’intégration simplifiée au bâti (le module nassure pas le clos et le couvert) ; de 0,314/kWh jusqu’à 0,3768/kWh pour les autres installations (centrales au sol essentiellement) en fonction de l’implantation géographique en France métropolitaine ; ce tarif est fixé à 0,40/kWh en Corse, dans les DOM, à Saint-Pierre-et-Miquelon et Mayotte. Pour les installations d’une puissance crête inférieure ou égale à 250kWc, le tarif sera calculé selon une formule de coefficient, fixée département par département. Quelques définitions Module PV : assemblage, pouvant être cadré ou non, de cellules PV interconnectées, complètement protégé de l’environnement. Laminé PV : module photovoltaïque non cadré. Panneau PV : ensemble composé de plusieurs modules PV et de leur système de montage, et éventuellement de leur cadre. Film PV : assemblage souple contenant des cellules PV pouvant être rapportées sur des éléments de couverture ou incorporées dans des revêtements détanchéité. Les toitures industrielles Sur les bâtiments agricoles, tertiaires ou industriels, les surfaces de toit permettent l’installation de plus grandes puissances : de 50 à 1000kWc, pour un coût de 4 à 7 le Wc. Toitures inclinées, plates ou arrondies, il existe un grand nombre de procédés photovoltaïques qui se déclinent en trois grandes familles : les modules, les bacs métalliques, les membranes souples. Ici, l’objectif n’est pas tant l’esthétique que la rapidité et la facilité de mise en oeuvre. Comme sur les toitures traditionnelles, on peut recourir à la solution des modules ou laminés PV sur profilés drainants, et ce, sur des pentes comprises entre 5° et 60°. Autre solution : un laminé PV collé sur un bac en matériau composite, dont la largeur est imposée par celle existant entre les chevrons et dont l’étanchéité est assurée par emboîtement latéral. Dans la solution bacs métalliques, les modules sont solidaires des bacs métalliques qui assurent l’étanchéité. Simples à mettre en oeuvre, ils présentent peu d’interaction avec le bâtiment et assurent une bonne ventilation. Ces systèmes peuvent aussi se présenter sous la forme de laminés ou de films PV directement collés sur les bacs (ceux-ci peuvent être en acier, en aluminium ou en zinc). Troisième solution, celle où les films PV sont collés directement sur une membrane souple. Monocouche ou bicouche, cette membrane peut être synthétique (plastomère ou élastomère), bitumineuse ou en caoutchouc. Dans tous les cas, la mise en oeuvre devra suivre des règles précises de calepinage ; il faudra éviter les zones d’ombre, respecter les distances par rapport aux ouvrages émergents et aux zones de retenues d’eau, suivre un sens de pose . À noter que le câblage ne peut ici se faire qu’en sous-face, nécessitant de réaliser des saignées dans l’isolant. Les toitures traditionnelles inclinées Habitat individuel et collectif, bâtiments tertiaires et agricoles, ce type d’applications concerne les installations comprises entre 2 et 20kWc de puissance. Relativement simples à intégrer, les éléments sont peu onéreux : de 5 à 9/Wc. Outre les modules en surimposition n’assurant pas l’étanchéité de la toiture, on trouve des modules standard, qui ne sont pas solidaires de leur support ; l’étanchéité est alors réalisée par l’ajout d’une sous-couche type PEHD (en plaques ou en rouleaux), ou d’une tôle métallique. La fixation des modules s’effectue sur profil aluminium. Ce procédé a l’avantage dêtre peu coûteux et de s’adapter à tous types de toitures ayant une pente minimale de 10° à 15°. Autre solution pour les toits traditionnels, la tuile photovoltaïque, qui se substitue aux tuiles ou ardoises existantes. Ici, l’intégration architecturale est parfaite, avec un procédé conforme aux normes d’étanchéité et de solidité. On trouve d’abord des tuiles photovoltaïques qui sont des laminés standard avec support spécifique solidaire. L’étanchéité se fait par recouvrement latéral et chevauchement dans le sens de la pente. Un écran de sous-toiture permet d’éviter la condensation. Les tuiles solaires peuvent aussi prendre la forme de modules PV standard comprenant un cadre spécifique. C’est par les profilés que le recouvrement latéral s’effectue et un joint EPDM vient compléter l’étanchéité. Pour les pentes comprises entre 16° et 20°, on peut choisir la solution des laminés avec profilés drainants en aluminium ; ici, l’étanchéité est réalisée par un joint comprimé entre les modules PV et les profilés.
Photovoltaïque : quelles solutions d’intégration ?
