Transition énergétique et photovoltaïque : l’avenir est solaire

Quand durabilité rime avec efficacité énergétique ; le photovoltaïque joue un rôle central. Dans le contexte politique actuel et par son adhésion à la stratégie 2050, la Suisse s’engage pour la construction d’un avenir durable visant à atteindre la neutralité carbone. Le photovoltaïque se positionne alors comme un des piliers principaux d’approvisionnement en énergie décarbonée.

Pour atteindre ces objectifs ambitieux, toutes les surfaces disponibles sont à considérer. C’est pourquoi la confédération prévoit des mesures d’incitation économiques toutes particulières et complémentaires pour les installations intégrées, ainsi qu'en façade. Son application interactive de projection du potentiel d'énergie solaire des bâtiments existants est consultable en ligne. Elle permet de comparer le potentiel de production d'énergie entre une installation en toiture, avec une installation en façade. (1)

www.facade-au-soleil.ch

Financements 

Afin d’encourager l’expansion du solaire la population helvétique bénéficie de mesures fédérales pour petites et grandes installations dites : rétributions uniques (2). Elles sont complétées par diverses subventions cantonales et communales (3).

Dans ce contexte, on différencie trois catégories d’installations :

Isolée : installé sur une surface libre avec sa propre structure sans lien avec un bâtiment ou une infrastructure.

Ajoutée : apposé sur une toiture ou une façade sans altérer les fonctions de la surface de support.

Intégrée : assure une double fonction constructive à la structure du bâtiment (développée un peu plus loin).

Pour les deux premières catégories (les installations photovoltaïques isolées et ajoutées), le tarif reste le même. Pour les installations photovoltaïques intégrées, un montant bonus est alloué.

De plus, les installations en façades font, elles aussi, l’objet d’incitations particulières sous la forme de subventions supplémentaires : le bonus angle d’inclinaison (≥ 75°). Ces mesures tendent à s’étendre avec une augmentation significative du bonus pour les façades annoncées au 1er janvier 2025. (4)

Les prix des panneaux solaires ont diminué substantivement les dernières années (près de moitié au cours des cinq dernières années) avec en parallèle une extension des possibilités des produits sur le marché.

Pourquoi, même avec les mesures d’incitations économiques précitées, l’intégration photovoltaïque reste encore si difficile ? Les questions liées à l’énergie dans les bâtiments semblent encore perçues comme une contrainte (5) ou un défi à relever.

En vue du cadre légal, on se retrouve en fin de phase de projet (proche de la mise à l’enquête) avec ces panneaux à disposer, mais où va-t-on pouvoir les mettre ?

Notre stratégie : L’anticipation ! Elle reste la clef comme dans tous les domaines de la conception et la gestion d’un projet réussi. Questionner les potentiels, les buts en qualité de production énergétique et les projeter bien en amont dans le cycle de vie du projet, déjà dans les phases d’études et avec le maître de l’ouvrage, nous ouvrent une infinité de possibilités.

Pourquoi pas en façades ?

Les façades solaires sont particulièrement intéressantes dans la production du courant en hiver (il représente 40-50% de leur production propre en électricité) lorsque le besoin est le plus élevé. En effet, le soleil étant positionné assez bas dans le ciel sous nos latitudes, elles atteignent une production jusqu’à 30% (6) supérieure comparé à une installation de taille similaire en toiture plate. Les façades à elles seules, représentent un potentiel de couverture allant jusqu’à 10% des besoins suisses en électricité. 

Une installation photovoltaïque exploitant les différentes orientations de la façade couvrira un plus large spectre d’autoconsommation (10) sur toute la journée. Elles produiront de l’électricité du matin au soir ; de l’est à l’ouest. 

Actuellement, la variété des nouvelles technologies entrées sur le marché répond aux exigences esthétiques les plus élevées ce qui permet la substitution d’autres matériaux de revêtement de façade. Leur rendement électrique permet aisément de compenser les surcoûts potentiels par rapport à d'autres matériaux de façade au bout de quelques années. Leur coûts sont comparables avec des solutions de la même gamme de qualité tel que des façades ventilées qui ont une durée de vie particulièrement longue et qui permettent des économies d’énergie dans la maintenance.

L’intégration BIPV quesaco ?

Avec le BIPV (7), la question esthétique n'est plus un frein - Une infinité de possibilité de nouvelles avancées techniques et potentiels d’intégration sont encore méconnus.

Le matériau photovoltaïque s’apparente dans sa composition à une architecture en verre, considéré comme un des plus anciens matériaux créés par l’être humain. Le début du XIXe siècle est témoin de l'effervescence d'un nouveau genre architectural, composé d'acier et de verre, exemplifié par le Crystal Palace à l'occasion de l'Exposition Universelle de 1851, tenue à Londres. Une mise en œuvre ainsi maîtrisé depuis dans ce genre architectural. Les éléments photovoltaïques dessinés sur mesure substituent ainsi les éléments traditionnels de verre. Économiquement, on note qu’au cours des cinq dernières années, le prix des panneaux photovoltaïques a diminué de moitié et les fournisseurs proposent aujourd’hui une très grande variété de produits, ce qui favorise d’autant plus leur intérêt. (8)

Des avancées technologiques répondent aux défis esthétiques et techniques. Ces dernières proposent une grande variété d'intégrations, tant dans les couleurs que dans les formes et les textures, grâce à des matériaux innovants qui s’adaptent aux divers langages architecturaux des projets.

Vastes possibilités esthétiques : formes, dimensions, textures, couleurs :

Un module photovoltaïque de façade est constitué de verre de sécurité feuilletés garantissent une sécurité optimale en cas de casse.

Les plus grands modules peuvent atteindre jusqu’à 2m40 par 5m10. Il existe aussi des verres isolants d’épaisseurs variées dimensionnés selon les contraintes statiques et thermiques et aux types, formats et formes multiples. Des cellules perforées ou même colorées. Des options de coloration par film, sérigraphie ou nanotechnologie de la couche de verre sur ou sous les cellules de silicium photovoltaïques permettant de les rendre invisibles ou de les intégrer en damier sur un fond coloré en variant leurs espacements et leur calepinage. On retrouve aussi des vitrages plus ou moins translucides selon la distance entre cellules. Et finalement avec une flexibilité directement issue de l’artisanat du verre avec des textures multiples appliquées à la surface du verre.

Les systèmes de fixation sont aussi diversifiés : invisibles sous la forme de crochets derrière le verre, latéraux, ou par pinces aux quatre coins du verre.

Sa définition intégrée bien en amont dans le processus de conception et questionnée dans les premières discussions avec le maitre de l’ouvrage permet une intégration non seulement esthétique, mais également rationnelle et constructive. Les éléments photovoltaïques peuvent alors se transformer en matériau constituant de l’enveloppe du bâtiment à part entière remplaçant les matériaux traditionnels.

Partie constructive de l’enveloppe du bâtiment / fonctions de composant de construction équivalent tels que :

En toiture comme tuiles ou lucarnes
En façade opaque comme système de revêtement ou contre-cœur
En toiture et façade translucides
En tant que protection anti-chutes : balustrades, barrières de balcon
En tant que protection solaire, éclairage naturel ou contrôle solaire, brise-soleil

Sa flexibilité supporte une intégration dans tous les types d’affectations, notamment les bâtiments protégés. Dans ce contexte, l’intégration BIPV permet de répondre à des exigences accrues, selon le degré de protection et la situation. La géométrie du toit, les proportions des éléments photovoltaïques, leur orientation ainsi que leur matérialité sont à prendre en compte. (9)

PPN CPEG - Rénovation, Acacias GE © Océane Perrone

Tour Saint-Marc, Petit Lancy GE © facetec.ch

Route de Berne, Lausanne VD © bakkerblanc.ch

Schule Allmend, Zurich ZH © Schörghuber

Maison rurale Galley - Bâtiment protégé, Ecuvillens FR © solaragentur.ch

Office cantonal bâlois de l'environnement et de l'énergie, Bâle BS © jessenvollenweider architektur ag, 2021

Favoriser l’autoconsommation

L’autoconsommation (10) est plus avantageuse économiquement pour couvrir ses besoins en électricité. Elle décharge les infrastructures de stockage publique et permet de supprimer les frais d’utilisation du réseau, tels que coûts d’utilisation du réseau et de diverses taxes (11) et d’amortir plus rapidement ceux de l'installation. Cette consommation propre peut être optimisée en formant un regroupement dans le cadre de la consommation propre (RCP) (12).

Et depuis peu de manière plus étendue par l’adoption de la loi sur du 9 juin 2024 :

Regroupement dans le cadre de la consommation propre (RCP) virtuel : utilisation des lignes de raccordement au réseau de distribution pour la consommation propre.
Communauté électrique locale (CEL) : électricité produite localement peut être commercialisée à l’échelle d’un quartier ou d'une commune à travers le réseau.

LEG und ZEV (fr) © energie-experten.ch / Graphique: Faktor Journalisten

Stratégies d’optimisation de l’autoconsommation :

Concept d’utilisation / gestion de consommateurs d'électricité : pompes à chaleur, chauffe-eaux électriques et l’électromobilité (voiture électrique pour stocker l’électricité produire)
Dimensionnement de l’installation en prenant en compte sa potentielle expansion future
Mutualisation l’utilisation de l’électricité
Batterie de stockage (ajoutable ultérieurement)

Exemple d'évolution caractéristique de la production de courant solaire quotidienne en toiture © VESE

Autoconsommation pour les maisons individuelles

L'autoconsommation dans les maisons individuelles est simple, rentable et écologique : pour chaque kilowattheure consommé sur votre système, vous économisez environ 25 centimes sur les frais d'approvisionnement en électricité, selon l'endroit où vous habitez. Selon la part de votre production que vous utilisez vous-même (part d'autoconsommation), vous pouvez économiser entre 300 CHF et 700 CHF par an. À cela s’ajoutent des revenus provenant de la vente des surplus de production.

Possibilités d’optimisation dans une maison individuelle. © VESE

Dans le cas d’une maison individuelle de taille moyenne, une installation solaire d’environ 20 m2 en toiture couvre 80 % des besoins annuels en électricité d’une famille de quatre personnes.

Minergie en question

Les labels Minergie, en particulier Minergie-A qui vise à couvrir l’ensemble des besoins énergétiques, mettent l'accent sur l'efficacité énergétique et l'utilisation maximisée d'énergies renouvelables. Le photovoltaïque joue un rôle central pour atteindre ces standards en raison de sa capacité à produire de l'électricité de manière durable et autonome. Le but est de couvrir les besoins déjà réduits en énergie issus des fondements de la conception lié à Minergie dans un processus vertueux.

L'intégration d'un système de gestion de la charge (LMS) est un outil particulièrement utile pour atteindre ces standards car il permet d’optimiser sa consommation en différenciant les appareils commutables dans l’utilisation de l'électricité photovoltaïque en fonction de sa disponibilité. Ceci, couplé à des mesures ciblées, permet pratiquement de doubler le taux de consommation propre. Par exemple, les pompes à chaleur (PAC) à puissance variable combinées à un accumulateur de chaleur technique (« réservoir d’accumulation ») y répondent directement.

Bien que les coûts initiaux des installations photovoltaïques puissent sembler élevés, les marges supplémentaires sont faibles et la valeur ajoutée pour l'efficacité énergétique est importante dans un contexte Minergie.

Ainsi une installation photovoltaïque dédiée à la production d'électricité couvre les règlements sur l’énergie des cantons, qui prévoient l’obligation d’autoproduction d’électricité, tout en obtenant le label Minergie-A, moyennant un puissance installée supérieure. Bien que les coûts marginaux soient faibles, l'augmentation de la valeur ajoutée est significative. (10)

Conclusion

Dans le contexte de la transition énergétique, l'intégration des panneaux photovoltaïques dans l'architecture, bien qu'initialement souvent perçue comme une contrainte esthétique, s’avère incontournable. La qualité architecturale du « solaire » révèle ainsi tous les potentiels d’une approche multidisciplinaire reliant l’énergie, la conception et la construction facilitée par les incitations économiques fédérales et cantonales.

Les façades solaires contribuent significativement à rendre la production d'électricité plus efficiente tout au long de l'année et de la journée, y compris durant les mois d'hiver.

L’intégration BIPV raisonnée, harmonieuse et fonctionnelle améliore non seulement la valeur marchande des biens immobiliers, par sa revalorisation architecturale, mais augmente aussi l'efficacité énergétique des bâtiments.

Ainsi, loin d'être une simple contrainte, les panneaux photovoltaïques représentent une réelle opportunité, marquant une avancée certaine vers un avenir durable.

Ressources

Swissolar : association professionnelle suisse pour l’énergie solaire
Programme SuisseEnergie : mis en place par le Conseil fédéral suisse pour promouvoir l’efficacité énergétique et les énergies renouvelables conseille sur les énergies renouvelables et l’efficacité énergétique

Bibliographie

(1) Toitsolaire.ch & facade-au-soleil.ch

(2) Contribution d’investissement unique, fédéral – bfe.admin.ch

(3) Programmes de subvention suisses pour l’énergie et la mobilité – francsenergie.ch

(4) Il passera de 250 à 400 CHF/kW de puissance installée pour les installations intégrées et de 100 à 200 CHF/kW pour les installations ajoutées ou isolées. – swissolar.ch

(5) Références pour le solaire – solarchitecture.ch

(6) Facilitation des façades photovoltaïques – swissolar.ch

(7) Photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV) : composante de l’enveloppe du bâtiment (élément de revêtement, vitrage, élément architectonique) capable de générer de l’énergie à partir du soleil. Élément de base du système de construction substituant des matériaux et des systèmes de construction traditionnels – bipv.ch

(8) L'intégration architecturale du solaire, OFEN – bundespublikationen.admin.ch

(9) Stratégie photovoltaïque, Etat de Fribourg 2023 – fr.ch

(10) Définition autoconsommation : part de la production d’électricité solaire qui est directement consommée, c’est-à-dire qui n’est pas injectée dans le réseau d’électricité. – minergie.ch

(11) Autoconsommation avantages – energieschweiz.ch/gebaeude/eigenverbrauch

(12) La RCP permet non seulement à plusieurs consommateurs d'une même maison, mais aussi à plusieurs terrains de se regrouper et de se présenter comme un seul client face au fournisseur d'énergie. – swissolar.ch

A green Bedroom

The project in detail