Les systèmes photovoltaïques : comparaisons et règles de base

Les toits ont un avantage décisif lors de l’installation de systèmes photovoltaïques : ce sont les parties les moins ombragées du bâtiment. En outre, les surfaces sont généralement suffisamment grandes. En principe, il faut cependant savoir qu’une installation solaire, en tenant compte de l’angle d’incidence optimal du soleil est d’autant plus économique que sa surface est grande et son installation simple. Le système de montage joue un rôle majeur dans les systèmes PV au sens propre du terme. Qu’il s’agisse d’un toit en pente ou d’un toit plat, des fabricants fournissent le système adéquat pour chaque type de toit. Et pour chaque matériau de toiture, de la brique à la tôle trapézoïdale.

Énergie solaire de toutes les directions

Le sud-est la première priorité pour la meilleure orientation d’un système PV. Si la lumière du soleil frappe les cellules solaires à un angle de 90 degrés, le rendement énergétique est mathématiquement le plus élevé, surtout si les modules sont alignés exactement au sud à un angle d’environ 30 degrés. De très hauts rendements sont encore fournis à des angles compris entre 10 et 50 degrés. Une déviation vers le sud-est ou le sud-ouest d’environ 45 degrés signifie que le rendement est inférieur de 5 à 10 pour-cent. Si les modules sont montés verticalement sur la façade orientée vers le sud, le rendement est encore de 70 pour-cent de la valeur optimale. De nos jours, un système PV peut être installé sur presque n’importe quel toit et sur n’importe quelle pente et orientation de toit. Les rendements plus faibles sont plus ou moins compensés par la forte baisse des coûts d’acquisition ces dernières années. Les systèmes solaires, s’ils ne sont pas équipés d’optimiseurs de puissance, ne fournissent jamais plus de rendement que le module ayant le plus faible rendement. Cela signifie que l’ombre, par exemple celle des arbres, des cheminées ou des antennes, est contre-productive pour tout système solaire. Il est particulièrement important de faire attention à l’ombrage partiel, par exemple avec des modules disposés les uns derrière les autres. Ce phénomène est plus susceptible de se produire sur les façades et dans les espaces ouverts. Il est alors préférable d’y monter les modules en croix et non sur le bord. Le toit et le bâtiment doivent pouvoir supporter la charge d’un système solaire ainsi que les charges de vent et de neige. La condition préalable à l’installation d’un toit est donc une analyse structurelle du toit et éventuellement aussi du bâtiment, qui tient également compte des zones de vent et de neige régionale et des charges de vent et de neige résultantes à prévoir sur le site.

Très bien incliné

Les systèmes PV sont le plus souvent installés sur des toits inclinés. Comme ils sont plus visibles ici que sur les toits plats, les questions de conception jouent un rôle plus important. Si toute la surface du toit est couverte de modules PV, le mélange de différents matériaux et formats est évité. Parce que ce n’est pas toujours possible, les modules dits factices sont un bon choix : bien qu’ils ne produisent aucun rendement, ils ressemblent à des modules solaires normaux et donnent au toit une apparence harmonieuse avec les “vrais” modules.

Montage sur le toit

Dans ce cas, les modules PV sont montés sur la couverture de toit existante sur un système de montage spécial. Si un toit est équipé de modules sur une grande surface, la couverture du toit en dessous est ombragée. C’est particulièrement agréable pour les résidents en plein été, qui souffrent alors moins de la chaleur. Les cadres de montage spéciaux reposent sur le toit, la sous-structure relie les modules solaires à la statique du toit et garantit qu’ils restent en place même par vent et temps. L’avantage de ce type de montage est la ventilation arrière des modules. En été, il empêche les modules de surchauffer et donc de réduire leur rendement.

Dans ce cas, les éléments PV sont intégrés dans la surface du toit et remplacent visuellement les tuiles. En termes de hauteur, d’épaisseur et de transitions de matériaux, les modules doivent être adaptés à la couverture du toit environnant. Les structures de toit ventilées montées sur le toit conviennent mieux à une installation dans le toit que les structures non ventilées, car elles peuvent dissiper la chaleur emprisonnée. Cela permet d’éviter la surchauffe des modules et donc une baisse de performance.

Toits plats

Les toits plats rendent l’installation des systèmes PV simple, peu coûteuse et simplifient la maintenance. En outre, les modules peuvent être disposés de manière optimale en termes d’orientation et d’inclinaison. Cela permet d’obtenir des rendements maximums. En principe, les modules PV peuvent être installés sur tous les types de toits plats. Avant l’installation, il convient de vérifier si la construction de toit existante peut supporter le poids supplémentaire et comment les charges de vent et de neige sont absorbées. Les constructions de toit plat ne sont pas, afin de garantir l’étanchéité du toit, ancrées dans le toit, mais maintenues en place par la petite quantité de lest supplémentaire et le poids propre. Les systèmes de montage pour les toits plats sont disponibles en différentes versions : des constructions qui sont ancrées dans le toit et des modèles qui sont placés librement sur le toit plat. Ces derniers sont principalement maintenus en place par leur propre poids. Un système PV peut être un complément utile à un toit vert, car la température de surface y est plus basse que sur un toit nu ou en gravier. Cela permet de maintenir les modules PV plus frais. Cela augmente l’efficacité et le système photovoltaïque fournit plus de puissance en été.

Façades

En raison de l’angle vertical, le rendement des façades peut être environ 30 % inférieur à celui des surfaces inclinées. Les surfaces de façade non ombragées sont également bien adaptées à l’intégration du photovoltaïque. Un système photovoltaïque peut également marquer des points sur la façade sur le plan esthétique, par exemple, si son design se combine harmonieusement avec une façade en verre. L’un des principaux avantages d’un système de façade est qu’il est sans neige en hiver. La meilleure façon de l’intégrer dans la façade est de prévoir le système PV dès le début lors de la construction d’un nouveau bâtiment. Mais les façades des bâtiments existants peuvent également être réaménagées. Cependant, dans le cas de bâtiments nettement plus anciens, la modernisation nécessite souvent des solutions adaptées individuellement, à petite échelle et donc plus coûteuses.

Voltaïque intégrée au bâti : BIPV

Dans le BIPV, les modules PV sont intégrés à l’enveloppe du bâtiment. Dans le cas d’une intégration complète, elles reprennent simultanément les fonctions de l’enveloppe du bâtiment et remplacent les matériaux conventionnels. En termes de conception, les solutions PV multifonctionnelles sont particulièrement intéressantes, par exemple pour une utilisation dans les façades en verre pour la modulation de la lumière du jour, dans les systèmes de protection solaire, les ouvertures de toit vitrées ou sur des surfaces de toit complètes. Les nouveaux bâtiments présentent l’avantage que l’intégration de systèmes PV dans les toits et les façades peut être planifiée en même temps que le bâtiment et adaptée aux matériaux de construction utilisés. Dans les bâtiments existants également, l’installation de systèmes PV peut être réussie d’un point de vue esthétique si les proportions, les couleurs, les matériaux et les éléments décoratifs du bâtiment existant sont pris en compte.

Espaces ouverts

Sur les espaces ouverts, l’installation peut être réalisée de manière très rentable et facile à entretenir et être idéalement alignée. D’autre part, cela s’accompagne d’une consommation d’espace. Il faut avant tout utiliser des espaces ouverts qui ne sont pas nécessaires ailleurs. Bien entendu, il est également concevable d’avoir son propre terrain suffisamment grand à côté de la maison. Il existe donc de nombreuses façons de devenir son propre producteur d’électricité avec un système photovoltaïque. La solution à retenir dépend notamment du type d’espace disponible, de la taille du système et du site d’installation. Toute personne qui envisage d’installer un système photovoltaïque dès le début de la planification de son nouveau bâtiment est plus indépendante dans le choix du système adéquat et peut plus facilement tenir compte de ses préférences en matière de conception, notamment esthétique.