l`électricité solaire photovoltaïque dans le bâtiment

Transcription

L’ÉLECTRICITÉ
SOLAIRE
PHOTOVOLTAÏQUE
DANS LE BÂTIMENT
Retour
d’expérience
en France
du Projet
Européen
Hip Hip
Avancées
et réalisations
Remerciements
L’ADEME tient à remercier pour leur participation active, tant au niveau
de la définition du contenu, de la rédaction, que pour leur relecture positive
les personnes suivantes:
J.-H. Arrivets (Sunwatt France),
F. Berral (Total Énergie),
R. Coqueugniot (Sunwatt France),
J.-P. Lansard (CLIPSOL),
H. Latouche (Total Énergie),
M. Magnien (architecte),
M. Maurice Bonnand, Maire de Saint-Joseph,
G. Moine (Transénergie),
M. Mollaret (ST Microélectronics),
R. Morlot (CSTB),
M. Padet (Métallerie Concept).
Document rédigé par Isabelle Michel (Innovation Énergie Développement).
Sommaire
PRÉFACE .................................................................................... 2
INTRODUCTION ............................................................................ 3
1 PRÉSENTATION DE LA TECHNOLOGIE DU PHOTOVOLTAÏQUE
RACCORDÉ AU RÉSEAU .................................................................. 4
2 BILAN DU PROJET EUROPÉEN HIP HIP ..............................................5-8
2.1 OBJECTIFS DU PROJET DE DÉMONSTRATION HIP HIP ............
2.2 LES RÉSULTATS ATTEINTS
5
.................................................... 6
2.2.1 Principales innovations produites
au sein du consortium européen du projet HIP HIP ........ 6
2.2.2 Impact du projet de démonstration HIP HIP
sur le marché français ................................................ 7
3 LES DIFFÉRENTES POSSIBILITÉS D’INTÉGRATION AU BÂTIMENT .............. 9
4 EXEMPLES DE PROJETS RÉALISÉS
DANS LE CADRE DE HIP HIP EN FRANCE ............................................ 12
4.1 INTÉGRATION EN VERRIÈRE
................................................ 12
4.1.1 Bureau de M. Magnien à Bourg-en-Bresse (Ain) ............ 12
4.2 POSE EN FAÇADE
................................................................ 13
4.2.1 Nouveaux bureaux de ST Microelectronics
à Grenoble (Isère) ...................................................... 13
4.2.2 École publique de Mornant (Rhône) ............................ 14
4.3 ÉLÉMENTS RAPPORTÉS AU BÂTIMENT
.................................. 15
4.3.1 Bureaux de Trivalor à Chambéry (Savoie) .................... 15
4.3.2 Salle polyvalente de La Tour-de-Salvagny (Rhône) .......... 16
4.4 POSE EN TOITURE
.............................................................. 17
4.4.1 Bâtiment d’ERM Électronique à Fleurbaix
(Pas-de-Calais)............................................................ 17
4.4.2 Maison d’habitation de M. Connor
à Marcenod (Loire) .................................................... 17
4.4.3 Bâtiment de Métallerie Concept
à Châtillon-sur-Chalaronne (Ain) .................................. 18
4.4.4 Salle omnisports de La Faravelle
à Saint-Joseph (Loire) .................................................. 19
4.4.5 Lycée professionnel agricole
de Castelnau-le-Lez (Hérault) ........................................ 19
CONCLUSIONS.............................................................................. 20
D
eux des défis majeurs pour notre siècle sont la lutte contre le
changement climatique et la diversification des sources d’énergies
que nous utilisons actuellement. Dans cette optique, les énergies renouvelables ont indiscutablement un rôle important à tenir. La Commission
européenne l’a bien compris, puisque dans son Livre Blanc, elle indique
qu’elle souhaite porter à 12 %, contre 6 % actuellement, la part des énergies renouvelables dans la production primaire d’énergie en Europe.
Les systèmes de production d’électricité solaire photovoltaïque sont fiables,
sans danger et d’une mise en œuvre très aisée. Cette technologie est donc
bien adaptée pour répondre aux enjeux énergétiques du XXIe siècle.
Les collectivités/municipalités et les architectes peuvent jouer un rôle
crucial dans le développement des applications. Ils peuvent respectivement instaurer un cadre favorable sur leur territoire, ou préconiser
cette technologie aux maîtres d’ouvrages. Lorsque le concept de
cette technologie est introduit au tout début de la procédure de
construction/réhabilitation, et implique tous les acteurs (municipalité,
distributeur d’électricité, professionnels du bâtiment et de l’industrie
du photovoltaïque) l’intégration dans l’environnement urbain est
améliorée et les coûts réduits. Selon les contraintes ou le message
que veut donner l’initiateur du projet, la technologie photovoltaïque
peut rester invisible ou au contraire afficher une image haute technologie et environnementale, valorisant l’acte créatif de l’architecte.
PRÉFACE
Le projet européen de démonstration HIP HIP (House integrated
photovoltaic hightech in public), objet de cette brochure, a permis
au marché français du photovoltaïque raccordé au réseau et intégré
au bâti tout juste émergeant en 2000, de se mettre au niveau de la
majorité des marchés des pays de l’Union européenne, en termes
de pertinence de solutions mises en œuvre et de coûts.
Cette publication présente les meilleures réalisations et l’expérience
acquise à travers le projet HIP HIP, par le biais de fiches produits et
de réalisations. Elle a pour objectif de convaincre les acteurs, en amont
d’un projet de construction ou de rénovation, des atouts des installations
utilisant le photovoltaïque raccordé au réseau et intégré au bâti.
Les réalisations et l’expérience acquise durant ce projet doivent désormais
montrer la voie à suivre pour de futures installations.
J’espère que vous prendrez plaisir à lire ce document et à découvrir cette
technologie résolument d’avenir.
JOSÉ COHEN-AKNINE
Directeur du Bâtiment
et des Énergies Renouvelables
de l’ADEME
P
endant les années 1990, la stratégie française de développement
de l’électricité solaire photovoltaïque était tournée vers l’électrification
des habitations n’ayant pas accès au réseau électrique en France continentale et surtout dans les DOM. Les systèmes photovoltaïques étaient
installés à l’extérieur d’un bâtiment ou superposés sur sa toiture. Les
cadres légaux, financiers et techniques n’étaient alors pas favorables à
l’utilisation de la technologie du photovoltaïque raccordé au réseau et
intégré au bâti (que nous noterons PRIB pour la suite de la brochure).
L’objectif premier du projet européen de démonstration HIP HIP était de
permettre à des pays qui possédaient peu d’expérience dans ce
domaine, comme l’étaient en 2000 la France, l’Italie et l’Espagne, de
bénéficier du savoir-faire de pays très en avance dans le domaine du
PRIB. L’Allemagne, la Hollande et l’Autriche, où de nombreux générateurs PRIB avaient été réalisés dans les 10 dernières années, étaient des
partenaires idéaux dans cette optique. Le programme HIP HIP, d’un
montant total de 22 M€ avec une aide de 7,7 M€ de la Commission européenne, a ainsi permis l’installation de 2,7 MWc de
systèmes PRIB dans les 6 pays impliqués.
INTRODUCTION
Cette initiative s’inscrivait aussi dans le cadre fixé par le Livre Blanc
du Parlement européen, dont l’objectif est de porter à 12 % les
consommations d’énergie primaire produites à partir des filières
renouvelables en 2010, avec un objectif de puissance installée
pour le photovoltaïque de 3 GWc (soit 30 millions de m2 de modules
photovoltaïques installés sur les bâtiments). Les objectifs du Livre
Blanc ont été traduits en 2001 par une Directive fixant à 22 % la
part d’électricité devant être produite en Europe à partir d’énergies
renouvelables à l’horizon 2010. Ces objectifs se traduisent en
France par une augmentation de cette part, de 16 % actuellement
(essentiellement d’origine grande hydraulique) à 21% en 2010.
L’intégration des systèmes photovoltaïques au bâtiment est devenue
une thématique forte avec deux dimensions connexes que sont le
raccordement au réseau et les contraintes liées à l’intégration à l’environnement urbain. Pour l’ADEME, le développement de cette technologie
est indissociable de son intégration à l’enveloppe du bâtiment car le
photovoltaïque peut être un véritable matériau de construction, esthétique
et de haute technologie, et permet l’intégration d’un moyen de production d’électricité sur le lieu même de sa consommation.
Ce type de systèmes photovoltaïques offre, de plus, une opportunité
unique de produire de l’électricité « verte » dans un environnement urbain,
sans occuper de surfaces à haute valeur foncière.
Les rapports et photos produits
lors de ce projet sont disponibles
sur le site internet :
www.hip-hip.net
Depuis mars 2002, un dispositif tarifaire a été mis en place pour
l’achat de l’électricité produite à partir des générateurs photovoltaïques
(15 c €/kWh en France continentale et 30 c€/kWh dans les DOM
et en Corse). L’ADEME apporte un soutien complémentaire sous la
forme d’une aide à l’investissement, en partenariat avec les collectivités
territoriales, pour rendre le dispositif global plus incitatif.
3
L
• La puissance des modules varie
en fonction de l’ensoleillement.
• La puissance assignée s’exprime
en watts crête (Wc). Elle correspond
à la puissance délivrée par le module
dans des conditions spécifiques
d’éclairement et de température
(1 000 W/m2 à 25 °C).
▼
es cellules solaires photovoltaïques sont des semi-conducteurs
capables de convertir directement la lumière en électricité. Cette
conversion de la lumière en électricité, appelée effet photovoltaïque,
s'effectue donc sans pièce mobile, sans fluide sous pression, sans
pollution ni production de déchets. Le terme photovoltaïque est parfois
remplacé par PV.
Plusieurs cellules photovoltaïques sont connectées entre elles afin de
fournir au récepteur extérieur une tension et une puissance adéquates.
Ces ensembles de cellules sont ensuite encapsulés dans des modules
étanches qui les préservent de l'humidité et des chocs. Le courant de
sortie, et donc la puissance, sont généralement proportionnels à la
surface du module.
Un onduleur transforme le courant continu produit par les panneaux
photovoltaïques, en courant alternatif compatible avec le réseau de
distribution électrique.
1
Schéma électrique d’un système solaire photovoltaïque
C H I F F R E S
Le photovoltaïque raccordé au réseau et intégré au bâti (PRIB) permet
ainsi la production de l’électricité sur son lieu de consommation.
L’électricité produite peut alors être vendue en totalité ou partie à EDF
(ou à une régie locale) à un prix d’environ 15 c€/kWh en France
continentale et 30 c€/kWh dans les DOM et en Corse.
Q U E L Q U E S
LA TECHNOLOGIE
DU PHOTOVOLTAÏQUE
RACCORDÉ
AU RÉSEAU
illustration waterproof/ADEME
PRÉSENTATION DE
• Un système photovoltaïque de 1 000 Wc (1 kWc) produit
environ 1 000 kWh par an couvre une surface d’environ
10 m2, et coûte, installation comprise, entre 5 000 € et
9 000 €, en fonction du type de matériau utilisé, du degré
d’intégration et de la taille du système.
• 10 m2 de façade coûte 3 000 € en granite, 2 000 € en
vitrage isolant.
• Les besoins électriques (éclairage et autres usages, à l’exclusion
du chauffage et de l’eau chaude sanitaire) d’une maison individuelle de 4 personnes représentent environ 2 500 kWh/an.
Un système photovoltaïque de 25 m2 (2,5 kW) peut produire
l’équivalent de cette consommation.
2.1
OBJECTIFS DU PROJET DE DÉMONSTRATION HIP HIP
Le projet HIP HIP est un projet du 5e Programme Cadre de Recherche et
Développement (PCRD) financé à hauteur de 35% par la Commission
européenne, dont l’objectif était d’aider la croissance du marché du
photovoltaïque raccordé au réseau et intégré au bâti (PRIB) par le
développement de produits innovants et de procédures adaptées.
Par ce biais, il visait à réduire les coûts des systèmes clef en main, de
7 €/Wc en 2000 à 5,45 €/Wc en 2002. Chaque pays devait
installer 450 kWc de systèmes, soit au total 2,7 MWc. Ce travail a
réuni pouvoirs publics, photovoltaïciens et professionnels du bâtiment.
La conception de produits remplissant une fonctionnalité de bâtiment
et de génération de l‘électricité était la base de la stratégie du projet
HIP HIP pour atteindre les objectifs de réduction de coût. De même,
l’échange de savoir-faire entre les pays où le marché était déjà établi
(l’Allemagne, les Pays-Bas et l’Autriche) et ceux où cette technologie
en était à son balbutiement (la France, l’Italie et l’Espagne) devait
permettre d’instaurer des cadres réglementaires, techniques et administratifs adéquats pour l’expansion de la technologie, avec des
possibilités d’uniformisation de ces cadres au niveau européen.
Puissance installée en fin 1999 dans six pays européens.
Pa
ys
-B
as
Ita
lie
Fr
an
ce
Es
pa
gn
e
2
Au
tri
ch
e
EUROPÉEN HIP HIP
Al
le
m
ag
ne
BILAN DU PROJET
*1 MWc =1000 kWc
Pour permettre au lecteur de comprendre le contexte européen à cette époque, il suffit
d’observer les puissances installées en fin 1999. Résultat d’une politique, et d’autres
facteurs propres à chaque nation, l’état d’avancement des marchés est très différent.
On observe par exemple un marché très développé en Allemagne, avec l’ambitieux
programme des « 100 000 toits solaires » lancé en 1999 et des tarifs d’achat de
l’électricité solaire de 0,5 €/kWh introduits en 2000, et des marchés presque inexistants
en Espagne, France et Italie.
Dans le but d’atteindre ces objectifs, ambitieux à l’époque du démarrage du projet (janvier 2000), un cadre de travail a été instauré afin de
réduire les barrières techniques et non techniques à la diffusion du PRIB,
et de faire émerger les meilleures pratiques en matière de standardisation, réglementation, certification et développement de nouveaux
produits.
5
BILAN DU PROJET EUROPÉEN
HIP HIP
2.2 LES RÉSULTATS ATTEINTS
2.2.1 Principales innovations produites au sein du consortium européen
du projet HIP HIP
Standardisation et économie d’échelle
Un grand projet hollandais sur un lotissement de 150 logements, avec
287 kWc de modules PV posés sur les toits, a permis d’atteindre un coût
du Wc installé inférieur aux objectifs fixés grâce à des économies
d’échelle. Ce projet a été rendu possible par la participation du distributeur d’électricité NUON, qui possède les installations photovoltaïques
et revend l’électricité « verte » produite à ses clients, et par une étroite
collaboration avec le lotisseur et l’architecte. La municipalité de
Vroonermer est aussi à la base du succès de ce projet grâce à son
implication. Elle a, entre autre, réservé le terrain de construction pour des
maisons intégrant du photovoltaïque.
Développement d’outils financiers et de systèmes de qualité
Lotissement Vroonermer, Pays-Bas
(source : Écofys).
En Espagne, AESOL a négocié auprès d’une banque un prêt à taux
avantageux pour ses clients désirant installer des systèmes PV sur leur
bâtiment. Ce partenaire a également mis en place une garantie de fonctionnement à long terme du système complet (jusqu’à 8 ans) et effectue
régulièrement des mesures et contrôles sur ses installations.
Développement d’une tuile solaire autrichienne,
fabriquée par la société SED
Ce produit permet une production d’électricité sans impact sur l’environnement, aussi bien du point de vue paysager que de la recyclabilité.
Ces éléments, facilement posés et connectés, sont d’un usage simple.
Son support est fabriqué à partir de plastiques recyclés sans PVC
(POLYMATRIX ©).
Tuile solaire, Autriche
(source : SED).
Réalisation d’installations sur mesure
Saint Gobain Glass Solar (SGGS), en Allemagne, intègre des modules
photovoltaïques dans des verrières, atrium, brise soleil ou façades,
laissant ainsi passer la lumière naturelle. Le résultat final est un produit
de haute technologie sur mesure, faisant partie intégrante du bâtiment.
Verrière au-dessus
d’une piscine,
Allemagne
(source : SGGS).
Brise-soleil au musée des Mines, Alsdorf,
Allemagne (source : SGGS).
Façade de verre,
Allemagne
(source : SGGS).
HIP HIP
2.2.2 Impact du projet de démonstration HIP HIP sur le marché français
L’ADEME a coordonné le consortium frrançais du projet européen
HIP HIP et a participé au financement des systèmes photovoltaïques,
installés par trois ensembliers : Apex bp solar, Total Énergie et Sunwatt.
Avec la dynamique instaurée par le projet HIP HIP, la puissance
cumulée en matière de PRIB installée sur le marché français a considérablement augmenté : de 350 kWc d’installations cumulées en
fin 1999 à environ 1500 kWc fin 2002.
Q U E L Q U E S
C H I F F R E S
Quelques chiffres sur les projets réalisés dans le cadre de
HIP HIP :
• 450 kWc de systèmes ont été installés sur une centaine de
bâtiments en France continentale, soit le tiers de la puissance
cumulée installée en fin 2002 en France.
• Environ 50 % de la puissance installée correspond à des
applications dans le secteur résidentiel, contre environ 12 %
dans le secteur public. Le reste de la puissance, c’est-à-dire
38 %, est distribué dans le secteur concurrentiel.
• La puissance moyenne d’une installation est d’environ
4,5 kWc.
• Le nombre de réalisations est légèrement plus élevé dans
la réhabilitation que dans le neuf.
• La pose en toiture est majoritaire, soit environ 90 % de la
puissance installée, contre seulement 10 % en façade.
• 9 systèmes de plus de 10 kWc représentent plus de 40 %
de la puissance totale installée.
• Un tiers des systèmes, en terme de puissance, remplissent une
fonctionnalité (toiture, bardage, brise-soleil...), autre que la
production d’électricité pour le bâtiment.
HIP HIP
Grâce à la dynamique créée autour de ce projet de démonstration,
de nombreuses avancées d’ordre technologique, réglementaire, normatif
et administratif ont vu le jour :
mise en place d’une obligation d’achat de l’électricité produite
à partir des systèmes photovoltaïques raccordés au réseau de
15,25 c€/kWh en France continentale et 30,5 c€/kWh en Corse
et DOM (pour comparaison, vous achetez votre électricité à EDF
environ 8 c€/kWh) ;
lancement d’un programme national pour les systèmes PRIB, en
complément du tarif d’achat et afin d’offrir aux utilisateurs des conditions financières acceptables. Une subvention à l’investissement a été
mise en place par l’ADEME, en partenariat avec certains conseils
régionaux ;
concertation entre l’industrie du PV et EDF et approbation des spécifications légales et techniques pour l’achat de l’électricité et le raccordement au réseau ;
rédaction d'une trame d'Avis Technique pour les produits photovoltaïques intégrés au bâti, avec la collaboration du CSTB, afin de définir les éléments nécessaires à la l’évaluation technique des produits
photovoltaïques à évaluer et certifier ;
développement de nouveaux produits d’intégration du photovoltaïque
au bâtiment (cf. chapitre 3) ;
tests de performance des onduleurs par le CEA GENEC ;
Guide de rédaction du
cahier des charges techniques des
générateurs photovoltaïques
connectés au réseau
N° ADEME /PVC / V1
CONNAÎTRE POUR AGIR
Cahiers techniques
Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie
définition par l’ADEME de standards techniques au niveau de la
qualité, de la productibilité et de la
protection des biens et personnes :
« Guide de rédaction du cahier des
charges techniques des générateurs
photovoltaïques connectés au
réseau », N° ADEME / PVC / V1,
ISBN 2-86817-689-5.
EN MATIÈRE D’INTÉGRATION,
ON DISTINGUE DEUX GRANDES FAMILLES
D’IMPLANTATION DES GÉNÉRATEURS
• sur toiture inclinée couverte en éléments discontinus;
• sur toiture-terrasse ou toiture revêtue d’une étanchéité;
• fixation sur un mur isolé ou non isolé, par l’extérieur;
• fixation sur une façade légère;
• visière de balcon ou brise-soleil;
• garde-corps de balcon.
▼
Type C1
les réalisations en surimposition sur des
ouvrages existants, ne réalisant pas de
fonction de clos ni de couvert :
▼
PHOTOVOLTAÏQUES :
Schéma Type C1.1 :
toiture
LES DIFFÉRENTES
POSSIBILITÉS
D’INTÉGRATION
AU BÂTIMENT
Exemple de surimposition en toiture
inclinée (Hespul)
Les Structures SPT (à Plat sur Toiture) de Total Énergie ont été spécialement étudiées pour la fixation et le maintien de modules photovoltaïques sur tous les types de toiture. Constituées uniquement d’aluminium et d’acier inoxydable, elles sont conçues pour résister à toutes
les conditions atmosphériques avec une excellente durée de vie (15
à 20 ans). L’assemblage est simple et rapide à mettre en œuvre.
3
Schéma Type C1.2 :
toiture terrasse
Exemple de sur imposition
en toiture terrasse (Apex bp solar)
Schéma Type C1.3 :
mur extérieur
Exemple de fixation sur un mur
(Transénergie)
Schéma Type C1.4 :
brise-soleil
Exemple de brise-soleil
(Tecsol)
Type C2
les réalisations intégrées prenant part
aux fonctions de clos et de couvert:
▼
LES DIFFÉRENTES POSSIBILITÉS
D’INTÉGRATION AU BÂTIMENT
Schéma Type C2.1 :
toiture intégrée
Modules photovoltaïques et capteurs thermiques
posés en juxtaposition (source : Électricité Waechter).
Exemple d’élément de toiture inclinée
couverte (Total Énergie)
Exemples :
SUNWATT
La Mégatuile de SUNWATT est un exemple de produit de standardisation émanant du projet européen de démonstration HIP HIP. Les modules
photovoltaïques laminés sont encadrés avec une structure aluminium pour
donner in fine un matériau de couverture toiture respectueux des réglementations du bâtiment : étanchéité, ventilation. Le profilé aluminium
s’adapte à tous les modules photovoltaïques du marché. Les mégatuiles
Sunwatt s’adapte à tous les types de couvertures (tuiles, ardoise, bac
acier…). De plus, l’élément peut être démonté partiellement après
installation pour permettre les réparations et la maintenance.
Mégatuile solaire Sunwatt intégrée au bâtiment
(source : Sunwatt).
Les systèmes intégrés en toiture
viennent en lieu et place de la toiture,
ce qui donne une meilleure esthétique
au projet d’ensemble. Une juxtaposition
avec des capteurs solaires thermiques
est possible sans dénivelé par rapport
à la couverture du toit.
CLIPSOL
Le procédé d’intégration au bâtiment de capteurs solaires thermiques de
la société CLIPSOL – utilisé pour les chauffe eau solaire et les chauffages
par Plancher Solaire Direct – a été adapté au photovoltaïque, grâce à
une aide à la Recherche et Développement octroyée par l’ADEME et
une coopération de la société Total Énergie.
La toiture photovoltaïque CLIPSOL a été fréquemment utilisée dans le cadre
du projet HIP HIP, pour obtenir une architecture contemporaine à un coût
optimisé. À l’épreuve du temps, elle offre de séduisantes caractéristiques :
• grande facilité de calepinage due à sa petite trame ;
• aucune limite dimensionnelle dans les deux sens ;
• parfaite inaltérabilité des matériaux sélectionnés ;
• recyclage en fin de vie pratiquement intégral ;
• garantie décennale;
• montage et raccordement rapides sur tout support ou toiture.
▼
Installation de modules photovoltaïques grâce à la
structure Clipsol (source : CLIPSOL).
Evolution du produit
Une adaptation en système
de verrière/véranda
est en développement.
• élément de paroi dans toute son épaisseur d’une partie de façade ;
• élément de bardage devant un mur en béton;
• élément verrier extérieur d’un vitrage isolant;
• élément de paroi dans toute son épaisseur d’une partie de façade ;
• élément de bardage devant un mur en béton.
Technique de montage
Les modules photovoltaïques sont « clipsés » sur les supports modules grâce
aux parecloses de serrage. Les lisses (ou ossature primaire) sont posées
au nu des chevrons de la toiture ; l’ossature secondaire peut ensuite recevoir les modules photovoltaïques et assurer la fonction de clos et de couvert du toit. Le montage des éléments se fait très facilement, de manière
manuelle, conformément aux méthodes de travail que l’on trouve dans
l’habitat traditionnel et avec les compétences des ouvriers du bâtiment.
LES DIFFÉRENTES POSSIBILITÉS
D’INTÉGRATION AU BÂTIMENT
Schéma Type C2.2 :
verrière intégrée
Exemple d’élément de verrière
(Total Énergie)
Schéma Type C2.3 :
façade intégrée
Exemple de remplissage de façade
(Tecsol)
FSchéma Type C2.4 :
élément de paroi
Exemple d’élément de paroi
(Solarte)
4.1
6.1
INTÉGRATION EN VERRIÈRE
SURIMPOSITION EN TOITURE INCLINÉE OU TERRASSE
4.1
INTÉGRATION EN VERRIÈRE
4.1.1
Bureaux de M. Magnien à Bourg-en-Bresse (Ain)
M. Magnien est un architecte qui intègre les concepts environnementaux
dans ses réalisations, à travers la HQE. Il a décidé d’appliquer cette
philosophie à ses nouveaux locaux, conçus par lui-même et partagés
avec un cabinet d’experts comptables et un bureau de géomètres.
Ces locaux respectent 50 sous-cibles sur les 52 de la démarche HQE
(Haute Qualité Environnementale) y compris l’utilisation des énergies
renouvelables.
Une verrière photovoltaïque est intégrée sur une partie du toit du
bâtiment, au dessus des parties communes des bureaux et du hall
d’entrée. Les modules sans cadre bi-verre avec fond transparent sont
intégrés en verrière grâce à la structure CLIPSOL (cf. chapitre 3).
Cette réalisation est visible depuis une route relativement fréquentée. Un
panneau indiquera la puissance instantanée et la production électrique
cumulée de l’installation photovoltaïque.
Le système est dimensionné de façon à assurer la consommation
annuelle électrique du bureau d’architecte (la consommation d’énergie
annuelle du bâtiment devrait être d’environ 60 kWh/m2).
EXEMPLES
DE PROJETS RÉALISÉS
EN FRANCE
CETTE SECTION PROPOSE
UNE ILLUSTRATION DES RÉALISATIONS
FRANÇAISES DU PROJET EUROPÉEN
HIP HIP
4
L’architecte estime un temps de retour sur investissement de l’ordre de
6 ans grâce aux coûts évités sur le bâtiment du fait de
l’intégration de la verrière (par exemple, le nombre de chevrons
nécessaire a été réduit de moitié, ce qui a généré des économies).
Caractéristiques et coûts du projet
Type d’intégration : verrière
Surface du champ photovoltaïque : 50 m2.
Puissance installée : 6 080 Wc.
Productible annuel escompté : 5 500 kWh.
Coût total : 36 886 €.
Maître d’ouvrage/Architecte :
M. Grégoire Magnien.
Installateur : Total Énergie.
Verrière photovoltaïque au-dessus
du bureau d’architecture de M. Magnien (source : ADEME).
4.2
EXEMPLES DE PROJETS
RÉALISÉS EN FRANCE
POSE EN FAÇADE
4.2.1
Nouveaux bureaux de ST Microélectronics à Grenoble (Isère)
ST Microélectronics fait de la protection de l’environnement et du
développement durable un véritable engagement. La société s’est fixée
3 priorités pour réaliser des économies de matières premières et
notamment d’énergie :
1) chaque site de production s’engage à réduire de 5 % par an sa
consommation d ’énergie,
2) chaque établissement doit être en mesure de réduire ses émissions de
CO2 de 10 % par an,
3) les sites doivent utiliser les énergies renouvelables à hauteur de 5 %
de ce qu’ils consomment à l’horizon 2005. Le site de Grenoble produit aujourd’hui 1,5% de ses besoins à partir des énergies renouvelables (installation photovoltaïque, production d’eau chaude sanitaire
solaire, système de récupération de chaleur).
Le nouveau bâtiment destiné aux bureaux de la société a été équipé de
modules solaires photovoltaïques représentant, en 2002, la plus grosse
installation photovoltaïque française raccordée au réseau et intégrée en
façade, soit 36,4 kW. Elle fournit 1% de l’énergie consommée par le
bâtiment. Les modules photovoltaïques verre/verre viennent en remplacement du revêtement sur la surface du mur. Cette installation peut être
vue à partir d’axes routiers importants à l’entrée de la ville de Grenoble,
et a donc une forte valeur démonstrative.
Un contrat de revente de l’électricité est établi avec la régie GEG de
Grenoble.
Type d’intégration :
en remplacement de garde-corps de fenêtre
Coût total : 210 000 €.
Maître d’ouvrage : ST Microélectronics.
Installateur : le façadier de la société
Architecte : François Dubuisson.
Façade photovoltaïque
sur le bâtiment
de ST Microélectronics
(source : ST Microélectronics).
Gros plan sur les modules photovoltaïques en remplacement
du garde-corps de fenêtre (source : ST Microélectronics).
POSE EN FAÇADE
4.2
4.2
EXEMPLES DE PROJETS
POSE EN FAÇADE
4.2.2
École publique de Mornant (Rhône)
A l’occasion de l’extension de l’école publique de la commune de
Mornant, les élus de la commune ont décidé de suivre une démarche
HQE. Le bâtiment est en ossature bois, et intègre des mesures de maîtrise de l’énergie au niveau de l’éclairage et de l’isolation thermique.
Des modules photovoltaïques sont également posés sur une façade du
bâtiment. L’intégration en brise-soleil n’a pas été possible dans ce village
dont l’église est classée par l’Architecte des Bâtiments de France.
La maître d’ouvrage a donc dû établir un compromis entre l’optimisation
du productible et l’intégration architecturale dans un environnement classé.
Cette réalisation, non seulement produit de l’électricité, qui est injectée
sur le réseau de distribution d’électricité, mais a également une fonction
pédagogique. La puissance instantanée de l’installation et le nombre
de kWh d’électricité produits cumulés sont affichés à l’entrée du bâtiment,
à la vue des élèves, des parents et de tout visiteur.
Type d’intégration : surimposition façade
Maître d’ouvrage : Mairie de Mornant
Installateur : Total Énergie
Architecte : Denis Boussant
Vue de la terrasse de l’extension
de bâtiment de l’école publique
de Mornant (source : Total Énergie).
Vue de la cour de l’école publique de Mornant (source : ADEME).
4.3
EXEMPLES DE PROJETS
ÉLÉMENTS RAPPORTÉS AU BÂTIMENT
4.3.1
Bureaux de Trivalor à Chambéry (Savoie)
L’installation photovoltaïque de la société Trivalor, un bureau d’étude dans
le domaine des énergies renouvelables et de la HQE, a été possible
grâce à la fabrication sur mesure de supports métalliques par l’entreprise
Métallerie Concept (cf. fiche d’exemples de réalisations en pose sur
toiture).
Brise-soleil et installation sur toiture de modules PV,
locaux de Trivalor (source : SUNWATT).
Cette intégration est le résultat d’une collaboration étroite entre
professionnels de l’industrie du photovoltaïque et du bâtiment. L’intégration
des modules photovoltaïques en brise soleil, au total 2,2 kWc, (soit
44 modules de 50 Wc), permet de réduire les gains solaires dans le
bâtiment tout en produisant de l’électricité. Afin d’augmenter la production
d’électricité, un système photovoltaïque de 19,8 kWc (soit 198 modules
de 100 Wc) a également été posé sur la toiture du bâtiment.
Disposition n° 3: petit brise-soleil à 50° et 3 rangées en toiture
Disposition des modules PV –
Brise-soleil à 50°
et 3 rangées en toiture
(source : SUNWATT).
Modules de la rangée du bas:
Modules des 3 rangées du haut :
• Type: PWX 500.
• Type: PWX 1000.
• Nombre : 44.
• Nombre : 198.
• Puissance : 2,2 kWc.
• Puissance : 19,8 kWc.
Total
• Puissance : 22 kWc.
N. B. : les modules PWX 500 de la rangée du bas pourront être de type semi-transparent.
Vue de dessous du brise-soleil installé
sur le bâtiment de Trivalor (source : SUNWATT).
brise-soleil et surimposition toiture bac acier
Coût total : 129 670 €.
Maître d’ouvrage : Trivalor.
Installateur : Sunwatt/Métallerie Concept
4.3
4.3
EXEMPLES DE PROJETS
4.3.2
Salle polyvalente de La Tour-de-Salvagny (Rhône)
La commune de la Tour-de-Salvagny a lancé une réflexion sur le développement durable à l’occasion de la construction d’une nouvelle salle
polyvalente et de l’aménagement du gymnase, en partenariat avec
l’ADEME, la région Rhône-Alpes et l’Agence Locale de l’Energie de
l’agglomération Lyonnaise. Elle a réalisé une chaufferie automatique au
bois déchiqueté et un réseau de chaleur sur l’ensemble des bâtiments
(neuf au total, dont le gymnase) situés dans l’enceinte du Parc de
l’hippodrome.
La salle polyvalente s’approvisionne en eau solaire et en électricité par
l’intermédiaire d’un capteur solaire thermique et d’un générateur photovoltaïque. Ce dernier fait fonction de brise soleil et d’intégration architecturale sur une surface de plus de 200 m2. Cette double fonction permet des économies substantielles sur le coût d’investissement du système
photovoltaïque. En effet, le prix des grilles caillebotis qui auraient été
posées à la place des modules, environ 48 000 €, peut être soustrait
du coût total de l’installation. Le coût du système photovoltaïque est, par
conséquent, ramené en dessous des 5 €/Wc.
Type d’intégration : brise-soleil, auvent
Coût total : 107 100 €.
Maître d’ouvrage : Mairie de La Tour-de-Salvagny
Installateur : Total Énergie
Architecte : Les Ateliers Chabanne
Salle polyvalente
de La Tour-de-Salvagny
(source : ADEME).
Modules PV intégrés au brise-soleil de la salle polyvalente
de La Tour-de-Salvagny (source : ADEME).
4.4
EXEMPLES DE PROJETS
POSE EN TOITURE
4.4.1
Bâtiment d’ERM Électronique à Fleurbaix (Pas-de-Calais)
ERM Electronique a installé sa propre toiture photovoltaïque, pose des
modules et connections électriques. La mise en service a ensuite été
effectuée par SUNWATT France. Un couvreur a effectué le bandeau
d’étanchéité de l’installation. ERM Électronique, familier de l’électronique
de puissance, a désormais acquis l’expérience nécessaire pour créer
une nouvelle activité, et vient ainsi agrandir le cercle des installateurs de
systèmes photovoltaïques.
en remplacement de la toiture ardoise.
Maître d’ouvrage : ERM Électronique.
Installateur : Sunwatt.
Bâtiment d’ERM Électronique (source : SUNWATT).
4.4.2
Maison d’habitation de M. Connor à Marcenod (Loire)
M. Connor, anglais d’origine, a établi récemment sa résidence
principale dans un hameau retiré du département de la Loire. Cette installation reflète son désir de s’installer à la campagne tout en respectant
l’environnement.
en remplacement de tuiles canal.
Modules PV intégrés au toit de la maison de M. Connor
(source : SUNWATT).
POSE EN TOITURE
4.4
4.4.3 Bâtiment de Métallerie Concept à Châtillon-sur-Chalaronne
(Ain)
POSE EN TOITURE
4.4
EXEMPLES DE PROJETS
Le propriétaire de la société Métallerie Concept, M. Padet, fabricant
de structures métalliques, fait partie des pionniers du PRIB en France.
Actionnaire de la première installation photovoltaïque raccordée au
réseau, il croit fortement dans le potentiel de cette technologie.
Le toit de son entreprise est maintenant couvert sur 50 % de sa surface
avec un système PRIB, sur un support créé sur mesure en interne. Ce
support est utilisable pour tout type de toiture fibrociment ondulé. Un chariot sur rail est placé sur le toit pour permettre la maintenance du système.
Support pour systèmes PV
posés sur toiture
en tôle ondulée (source : ADEME).
Deux employés ont été formés à la technologie du photovoltaïque
sur les aspects électriques pour faciliter le travail des systémiers.
Métallerie Concept est consultée régulièrement lorsqu’un support
métallique sur mesure est nécessaire pour l’intégration d’un système
au bâti.
surimposition toiture fibrociment
Coût total : 160 200 €.
Maître d’ouvrage : Métallerie Concept.
Bâtiment de Métallerie Concept (source : ADEME).
Modules surimposés sur la toiture de Métallerie Concept
(source : SUNWATT).
4.4
EXEMPLES DE PROJETS
4.4.4
Salle omnisports de la Faravelle à Saint-Joseph (Loire)
Cette réalisation a deux objectifs : d’une part produire de l’électricité, et
d’autre part afficher l’engagement de la commune vis-à-vis de l’environnement. Le volet pédagogique est en effet prépondérant : un affichage
de l’ensoleillement, et de la production instantanée et cumulée de
l’installation, a été installé dans le hall d’accueil afin d’informer les visiteurs.
Deux champs distincts ont été installés :
1) sur le toit de l’extension, côté ouest, des modules à plat, surélévés de
15 cm pour favoriser la ventilation des modules et donc le rendement,
2) sur la terrasse orientée sud des modules fixés sur bacs en polyéthylène
lestés de graviers afin de ne pas toucher l’étanchéité du bâtiment. Cette
configuration permet d’obtenir un bon compromis entre la mise en
avant au niveau visuel du système PRIB et la production d’électricité.
Système PV sur la toiture
de l’extension de la salle
omnisports de la Faravelle
(source : ADEME).
surimposition toiture inclinée et sur toiture terrasse
Maîtrise d’œuvre : Transénergie.
Architecte : Bernard Chassagneux.
4.4.5
Lycée Professionnel Agricole de Castelnau-le-Lez (Hérault)
Toujours dans une optique de démonstration et d’information du grand
public, les responsables de ce projet ont souhaité disposer d’un outil
pédagogique lié à la maîtrise de l’énergie. Chaque salle de ce bâtiment
du lycée a fait l’objet d’un bilan énergétique détaillé. Avec le système
photovoltaïque, une salle du bâtiment produit désormais de l’électricité.
Un bilan est réalisé pour évaluer l’impact du système par rapport aux
consommations de la salle. Les lycéens sont très impliqués dans ce projet,
l’énergie faisant partie de la culture du monde agricole.
Le générateur photovoltaïque est composé de 12 modules polycristallins
75 Wc fixés sur des bacs plastiques lestés.
Modules PV posés sur la terrasse
du Lycée de La Frondaie (source : Apex bp solar).
Type d’intégration : pose sur terrasse
Puissance installée : 900 Wc.
Maître d’ouvrage :
lycée professionnel agricole La Frondaie.
Installateur : Apex bp solar.
POSE EN TOITURE
Le développement des énergies renouvelables de même que les
économies d’énergie sont des axes majeurs de la politique de développement pour une commune rurale comme Saint-Joseph. Le Maire de cette
commune et ses élus ont décidé d’intégrer la technologie du photovoltaïque lors de l’extension du gymnase, suite à la suggestion de l’architecte.
E
n conclusion, la technologie de la production d’électricité du photovoltaïque raccordé au réseau et intégré au bâti est aujourd’hui techniquement maîtrisée. À travers le projet de démonstration HIP HIP soutenu
par la Commission européenne, une centaine de projets PRIB ont été
réalisés en France pour une puissance d’environ 450 kWc (4 500 m2)
de systèmes installés, produisant de solides références et ouvrant la voie
à d’autres réalisations.
Le projet HIP HIP a démontré la faisabilité de l’intégration au bâtiment
du photovoltaïque raccordé au réseau par le biais de l’innovation et
de la mise en place d’un cadre réglementaire et technique propice au
développement du marché. Le programme national de diffusion de
l’ADEME peut prendre désormais le relais du projet européen HIP HIP,
en bénéficiant de toutes les avancées réalisées grâce à la dynamique
créée autour de ce projet :
• développement de nouveaux produits d’intégration du photovoltaïque
au bâtiment;
• mise en place d’une obligation d’achat de l’électricité produite à
partir des systèmes photovoltaïques raccordés au réseau;
• approbation des spécifications techniques et légales pour l’achat
de l’électricité et le raccordement au réseau;
• rédaction d’une trame d’avis technique du CSTB pour les produits
photovoltaïques intégrés au bâti.
CONCLUSION
Dans le futur, les efforts des pouvoirs publics et des architectes
en faveur de la « Haute qualité environnementale » (HQE)
devraient encourager l’industrie du bâtiment et de la construction
à considérer plus systématiquement les sources alternatives d’énergie
dans le cadre d’une stratégie de développement durable.
Dans ce cadre, le photovoltaïque a, assurément, beaucoup d’atouts
à faire valoir.
Systèmes PV installés dans un lotissement aux Pays-Bas (source : ADEME).
LES IMPLANTATIONS DE L’ADEME
ALSACE
8, rue Adolphe-Seyboth
67000 STRASBOURG
Tél. 03 88 15 46 46
Fax 03 88 15 46 47
LIMOUSIN
38 ter, avenue de la Libération
87000 LIMOGES
Tél. 05 55 79 39 34
Fax 05 55 77 13 62
AQUITAINE
6, quai de Paludate
33080 BORDEAUX CEDEX
Tél. 05 56 33 80 00
Fax 05 56 33 80 01
LORRAINE
34, avenue André-Malraux
57000 METZ
Tél. 03 87 20 02 90
Fax 03 87 50 26 48
AUVERGNE
63, boulevard Berthelot
63000 CLERMONT-FERRAND
Tél. 04 73 31 52 80
Fax 04 73 31 52 85
MIDI-PYRÉNÉES
Technoparc Bât. 9
Rue Jean-Bart - BP 672
31319 LABÈGE CEDEX
Tél. 05 62 24 35 36
Fax 05 62 24 34 61
BOURGOGNE
10, avenue Foch - BP 51562
21015 DIJON CEDEX
Tél. 03 80 76 89 76
Fax 03 80 76 89 70
BRETAGNE
33, boulevard Solferino
CS 41 217
35012 RENNES CEDEX
Tél. 02 99 85 87 00
Fax 02 99 31 44 06
CENTRE
22, rue d’Alsace-Lorraine
45058 ORLÉANS CEDEX 1
Tél. 02 38 24 00 00
Fax 02 38 53 74 76
CHAMPAGNE-ARDENNE
116, avenue de Paris
51038 CHALONS-EN-CHAMPAGNE
CEDEX
Tél. 03 26 69 20 96
Fax 03 26 65 07 63
CORSE
Parc Sainte-Lucie
Le Laetitia - BP 159
20178 AJACCIO CEDEX 1
Tél. 04 95 10 58 58
Fax 04 95 22 03 91
FRANCHE-COMTÉ
25, rue Gambetta - BP 26367
25018 BESANÇON CEDEX 6
Tél. 03 81 25 50 00
Fax 03 81 81 87 90
ÎLE-DE-FRANCE
6-8, rue Jean-Jaurès
92807 PUTEAUX CEDEX
Tél. 01 49 01 45 47
Fax 01 49 00 06 84
LANGUEDOC-ROUSSILLON
Résidence Antalaya
119, avenue Jacques-Cartier
34965 MONTPELLIER CEDEX 2
Tél. 04 67 99 89 79
Fax 04 67 64 30 89
NORD - PAS-DE-CALAIS
Centre Tertiaire de l’Arsenal
20, rue du Prieuré
59500 DOUAI
Tél. 03 27 95 89 70
Fax 03 27 95 89 71
BASSE-NORMANDIE
CITIS « Le Pentacle »
Av. de Tsukuba
14209 HÉROUVILLE-SAINT-CLAIR CEDEX
Tél. 02 31 46 81 00
Fax 02 31 46 81 01
HAUTE-NORMANDIE
« Les Galées du Roi »
30, rue Gadeau-de-Kerville
76100 ROUEN
Tél. 02 35 62 24 42
Fax 02 32 81 93 13
PAYS DE LA LOIRE
5, boulevard V.-Gâche - BP 16202
44262 NANTES CEDEX 02
Tél. 02 40 35 68 00
Fax 02 40 35 27 21
GUADELOUPE
Immeuble Café Center,
rue Ferdinand-Forest
97122 BAIE-MAHAULT
Tél. 05 90 26 78 05
Fax 05 90 26 87 15
GUYANE
28, avenue Léopold-Heder
97300 CAYENNE
Tél. 05 94 29 73 60
Fax 05 94 30 76 69
MARTINIQUE
42, rue Garnier-Pagès
97200 FORT-DE-FRANCE
Tél. 05 96 63 51 42
Fax 05 96 70 60 76
RÉUNION
Parc 2000 - 3, avenue Théodore-Drouhet
BP 380
97829 LE PORT CEDEX
Tél. 02 62 71 11 30
Fax 02 62 71 11 31
NOUVELLE-CALÉDONIE
SME - BP 465
98845 NOUMÉA CEDEX
Tél. 00 687 27 01 97/023
Fax 00 687 27 23 45
POLYNÉSIE FRANÇAISE
DAT - BP 115
98713 PAPEETE CEDEX
Tél. 00 689 46 84 51/84 57
Fax 00 689 46 84 49
SAINT-PIERRE-ET-MIQUELON
DAF - BP 4244
97500 SAINT-PIERRE-ET-MIQUELON
Tél. 05 08 41 19 80/19 82
Fax 05 08 41 48 85
SERVICES CENTRAUX
PICARDIE
2, rue Delpech
80000 AMIENS
Tél. 03 22 45 18 90
Fax 03 22 45 19 47
ANGERS
Siège social
2, square Lafayette - BP 406
49004 ANGERS CEDEX 01
Tél. 02 41 20 41 20
Fax 02 47 87 23 50
POITOU-CHARENTES
6, rue de l’Ancienne-Comédie
BP 452
86011 POITIERS CEDEX
Tél. 05 49 50 12 12
Fax 05 49 41 61 11
PARIS - VANVES
27, rue Louis-Vicat
75737 PARIS CEDEX 15
Tél. 01 47 65 20 00
Fax 01 46 45 52 36
PROVENCE - ALPES - CÔTE D’AZUR
2, boulevard de Gabès - BP 139
13267 MARSEILLE CEDEX 08
Tél. 04 91 32 84 44
Fax 04 91 32 84 66
VALBONNE
Centre de Sophia Antipolis
500, route des Lucioles
06560 VALBONNE
Tél. 04 93 95 79 00
Fax 04 93 65 31 96
RHÔNE-ALPES
10, rue des Émeraudes
69006 LYON
Tél. 04 72 83 46 00
Fax 04 72 83 46 26
BRUXELLES
53, avenue des Arts
B-1000 BRUXELLES
Tél. 00 322 545 11 41
Fax 00 322 545 11 44
Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie
Direction Bâtiment et Energies Renouvelables
Centre de Sophia Antipolis - 500, route des Lucioles - 06560 VALBONNE
Téléphone : 04 93 95 79 00 - Télécopie : 04 93 65 31 96
www.ademe.fr

l`électricité solaire photovoltaïque dans le bâtiment

Transcription

Documents pareils

Voir la fiche Pdf

La crise en photovoltaïque agricole ?!!? En 2014, SOLEWA une

cap sud - arkolia

Lycée Condorcet St Priest (69)

Tous les détails - Nord Nature Environnement

Grand jeu - ACL

La tuile photovoltaïque IMERYS Toiture

Compte rendu jan2012

Télécharger la fiche de poste

La sélection de sites pour les enfants Actualités