Energie et architecture : le solaire intégré au bâtiment

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Le défi consiste à inventer de nouvelles enveloppes de bâtiments, où l’air extérieur côtoie l’air intérieur. Pour le moment, il s’agit surtout d’un problème d’isolation, facile à résoudre dans les nouveaux bâtiments optimisés au niveau énergétique, mais plutôt difficile et coûteux d’un point de vue technique et esthétique. Comme l’épaisseur des façades des bâtiments est amenée à augmenter du fait de la directive sur les économies d’énergie (EnEV), selon les chercheurs de l’institut Fraunhofer des systèmes énergétiques solaires (ISE) à Fribourg, ces façades assument de nouvelles tâches, non seulement en matière d’isolation thermique, mais aussi en terme de production d’énergie – les techniques énergétiques solaires couvrent ainsi un large champ d’application.

Un nouveau schéma architectural se dessine dans la branche solaire, entraîné davantage par des énergéticiens que par des architectes eux-mêmes. Désormais, l’enveloppe classique du bâtiment doit remplir des fonctions supplémentaires : production d’énergie à l’aide du photovoltaïque (PV) ou de la thermie solaire, chauffage, réfrigération, aération, distribution de l’électricité et services de communication – tout ce qui se passe traditionnellement en profondeur dans des gaines et cheminées doit à présent être intégré au revêtement multifonctionnel de la maison.

Le BIPV soutenu en France

La production d’énergie intégrée aux bâtiments et ses applications fonctionnelles apparaissent sous le concept spécialisé BIPV (building integrated photovoltaic). L’utilisation énergétique intégrée aux bâtiments ne doit pas être un à-côté, mais une part conceptuelle intégrée de la planification des bâtiments, selon Hans-Martin Henning, vice-directeur de l’ISE, responsable du secteur des installations thermiques et des techniques de construction. Il serait selon lui judicieux que le BIPV reçoive une attention particulière. Cependant, les directives de soutien s’orientent en Allemagne plutôt dans l’autre sens : jusqu’à fin 2008, l’intégration du PV aux façades s’accompagnait d’une indemnité supplémentaire pour la mise en réseau de 5 c euros/kWh, s’ajoutant aux 46,74 c euros/kWh reversés usuellement aux producteurs d’électricité solaire.

Aujourd’hui, cette somme s’est réduite à 43,01 c euros/kWh. En France au contraire, le BIPV est soutenu en priorité avec 57 c euros/kWh et les autres installations PV avec 31 c euros/kWh. Le monde politique ne peut pas continuer à nier cette erreur d’orientation, selon M. Henning, car « sinon les objectifs européens de lutte contre le changement climatique ne pourront pas être atteints ».

Allier production d’électricité et thermie solaire

La transformation des anciens et nouveaux bâtiments en maisons à énergie-zéro fonctionne avec des façades de garde multifonctionnelles fabriquées industriellement et standardisées, qui doivent évidemment se conformer aux dessins industriels individuels. Willi Ernst de Centrosolar, spécialiste en installations PV à Paderborn, affirme que « lorsqu’un module ne produit que de l’électricité, les coûts sont comptés selon le prix du kWh. En revanche, si nous remplaçons en même temps un volet, la structure de coûts change considérablement ». A partir des modules de toit typiques qui représentent actuellement 99 % des installations PV, le chemin est long vers l’intégration des façades verticales.

La production d’électricité solaire doit s’effectuer sur des surfaces transparentes de fenêtres, la thermie solaire plutôt dans des éléments de façade opaques. Les éléments de construction de façade actuels assurent déjà la production énergétique PV et thermique solaire. Ils intègrent l’aération avec récupération de chaleur et le chauffage, éventuellement avec des pompes à chaleur aux dimensions adéquates. En même temps, leur ombre sert de protection contre le soleil d’été. Des bâtiments modèles d’avenir pour des logements collectifs assainis sur la base du standard 55 KfW [1] et du standard de maison à énergie zéro existent déjà à Fribourg, Francfort, Heidelberg, Ludwigshafen, Mannheim et Ulm.
Le BIPV est encore un marché de niche, dont le manque de normes et la production en petites séries pourraient limiter la croissance ; le phénomène est accru par les déficits d’information et l’insécurité en ce qui concerne la garantie de construction, selon Lux Research, groupe américain spécialiste de l’étude de marché. La standardisation pourrait réduire les coûts. Le BIPV sortira de la niche lorsqu’il comblera les lacunes entre le PV et le secteur de la construction, ce qui exige des normes, des innovations et des investissements.

[1] La KfW est la banque publique allemande. Le standard KfW 55 désigne le niveau de nouvelles constructions (KfW 100) moins 45 % : une maison efficace selon le standard 55-KfW nécessite ainsi 45 % de moins d’énergie de chauffage qu’un nouveau bâtiment selon le décret d’économie d’énergie EnEV actuel.

Origine :

BE Allemagne numéro 464 (17/12/2009) – Ambassade de France en Allemagne / ADIT – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/61602.htm
Claire Vaille est rédactrice pour la rubrique énergie des bulletins électroniques de l’ambassade de France en Allemagne