Continuons notre exploration du domaine du BIPV! Si vous avez raté le début, la séance de rattrapage est ici!

Quelles sont les conditions de conception et les aspects énergétiques des installations BIPV?

Lors de l’étude des projets BIPV nous devons prendre en compte de nombreux paramètres, dont certains vraiment spécifiques aux installations intégrées au bâti.

Avant de commencer et si tu es curieux, tu peux zieuter les bases du photovoltaïque: c’est par ici!

Paramètres communs aux installations photovoltaïques standards et installations BIPV :

• Orientation : ce facteur est important car l’orientation déterminera en partie la quantité d’énergie produite annuellement. Il est évident qu’une orientation le plus au Sud possible est plus favorable qu’une orientation Nord-Est ou Nord-Ouest. Une installation Est/Ouest permettra d’avoir une production « lissée » tout au long de la journée sans pic à midi.
• Inclinaison : aussi appelée « tilt », le degré d’inclinaison combiné à l’orientation donnera des données fiables concernant la production d’énergie. La plage de tolérance se situe entre 10° et 60°, mais le degré d’inclinaison optimal dépend de la latitude du site de pose et du mode de pose du capteur. En Suisse, l’inclinaison idéale se situe entre 10° et 45°.
• Ombres: c’est un peu le point faible du photovoltaïque MAIS… on peut contourner ce problème avec des systèmes type micro-onduleurs ou optimiseurs de puissance. De plus, les onduleurs nouvelle génération permettent de gérer les ombres de manière assez efficace.
• Salissures : c’est un paramètre souvent négligé mais très important ! Lors de la planification de l’installation il est naturel de prendre en compte orientation/inclinaison/ombres mais la prédisposition aux salissures n’est souvent pas prise en compte. Que ce soit des feuilles, des fientes d’oiseaux, des dépôts gras liés à la circulation routière ou aérienne, des poussières/de la terre, cela se dépose de manière plus ou moins tenace sur les capteurs et nécessite un nettoyage régulier. Ce facteur doit être pris en considération pour le choix des capteurs, pour les calculs de production d’énergie et pour la proposition d’un contrat de nettoyage adapté.

 

Paramètres spécifiques aux installations BIPV :

• Ventilation : les capteurs étant intégrés à une structure, une bonne ventilation doit être assurée pour maintenir une température idéale et éviter les pertes de rendement liées à la chaleur. Les façades BIPV sont étudiées pour optimiser un flux d’air, ce sont des façades ventilées. Elles ont l’avantage de rafraîchir également le bâtiment.
• Le facteur d’Albedo : un bien grand nom pour désigner le pouvoir de réflexion des surfaces. Lors d’une planification BIPV nous pouvons nous aider des surfaces avoisinantes réfléchissant la lumière pour augmenter la production d’énergie des surfaces photovoltaïques.

Ce principe est également utilisé pour lutter contre la chaleur en ville : peindre les toits en blanc permettrait d’économiser 10 à 30% d’énergie pour climatiser les bâtiments. Des capteurs photovoltaïques totalement blancs sont désormais disponibles.

 

 

 

 

• Choix des capteurs : encore plus que sur une installation photovoltaïque ajoutée à un bâtiment, le choix des capteurs pour une installation BIPV est primordial. Ce choix doit être fait en fonction des conditions météorologiques du site d’installation, de l’emplacement de l’installation (façades, toitures, balustrades, etc.), du rendement désiré et de la production annuelle espérée.

 

Ok, super, mais au final, ça produit beaucoup de kWh ce BIPV ? ça vaut la peine ?

La production sera déterminée selon les facteurs suivants :

• L’ensoleillement : en Suisse, il varie entre 1’000 et 1’500 kWh/m2 (selon orientation et inclinaison). Le sud reste la meilleure orientation, et un tilt entre 10° et 45° est considéré comme idéal.
• Le rendement des capteurs : dépendant en grande partie de leur technologie : Sc-Si (monocristallin) : 21.2 à 22.8%, Mc-Si (Polycristallin) : 18.5 à 19.5%, Couche mince : de 6 à 14.5%

 

Une installation BIPV intégrée à une toiture inclinée à 35° et orientée plein sud aura un rendement et donc une production d’énergie optimale.

La même installation mais cette fois ci intégrée à un toit plat (posée à l’horizontal parfait) aura un rendement de 80 à 85%.

Et si nous prenons la même installation mais montée en façade, le rendement sera alors de 70 à 75%.

Les rendements baissent également selon l’orientation :

 

 

Alors oui le BIPV vaut la peine, sauf si vous souhaitez équiper une façade ou une toiture inclinée plein nord. Là, pas de miracle, les rendements seront très faibles.

Pour les façades, les capteurs couche mince sont très souvent utilisés : ils ont un rendement inférieur aux autres capteurs mais permettent des installations colorées en transparence et les surfaces de façades sont supérieures aux surfaces de toitures ce qui permet une production d’énergie non négligeable !

Le BIPV est un domaine technologique et créatif, il apporte des solutions à des problématiques bien réelles:

Le cas d’une surélévation de bâtiment dans le canton de Vaud: nous rajoutons 3 étages à un bâtiment existant et nous devons donc répondre aux exigences légales de production d’énergie selon le formulaire EN-VD72, soit minimum 20% de la consommation électrique totale du bâtiment doit provenir d’une énergie renouvelable. Nous avons augmenté la surface de référence énergétique (SRE) mais la surface de toiture disponible reste la même… or, la toiture ne suffit pas à répondre aux exigences légales! Nous devons donc équiper les façades de la surélévation avec du BIPV.

 

La semaine prochaine: un zoom sur les capteurs et leurs multiples possibilités!

 

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