Quand le toit produit de l’électricité

Les modules photovoltaïques de Designergy produisent de l'électricité tout en protégeant le bâtiment de la chaleur, du froid et de l'eau. © KEYSTONE / TI-PRESS / PABLO GIANINAZZI

Pourquoi installer des panneaux photovoltaïques sur un toit lorsqu’ils peuvent être intégrés directement à l’édifice? C’est ce que proposent plusieurs start-up helvétiques, parmi lesquelles l’entreprise grisonne Designergy, lauréate du prestigieux prix pour l’énergie Watt d’Or.

Téléphoner, photographier, réaliser des films, gérer ses e-mails et naviguer sur Internet: les smartphones sont capables de réaliser une multitude de tâches. Pourquoi ne réussirait-on pas également à faire quelque chose de multifonctionnel dans le secteur de la construction? C’est avec cette question qu’a débuté en 2011 l’aventure de Daniel Lepori dans le domaine du photovoltaïque intégré. Six années plus tard, le Tessinois diplômé en ingénierie des matériaux a trouvé sa réponse: il est à l’origine d’une petite révolution dans le monde de la construction.

Un toit, trois fonctions

La technologie mise au point par Daniel Lepori et DesignergyLien externe, une start-up qui a son siège à Vittore, dans le canton des Grisons, se nomme TCR, pour Triactive Core Roof. «Il s’agit d’un toit innovant qui combine trois fonctions principales: isolation thermique, imperméabilité et production d’énergie solaire».

Lien externeLien externe

Chaque élément du toit se compose d’une couche métallique, d’une couche de matériau isolant et d’un panneau photovoltaïque. «L’élément préfabriqué est posé directement sur la structure du toit. Parmi les avantages majeurs, citons la facilité et la rapidité d’assemblage: moins de cinq minutes suffisent à couvrir une surface de 10m2.»

Par rapport à la manière traditionnelle de procéder, il n’y a aucun risque d’endommager le toit durant l’installation des panneaux. Par ailleurs, explique l’ingénieur, il n’y a pas de gaspillage d’énergie causé par une mauvaise isolation thermique.

Autres particularités des modules TCR, dont les premiers développements ont été réalisés grâce au financement de la Commission pour la technologie et l’innovation (CTILien externe) et en collaboration avec l’Institut de durabilité appliqué de l’environnement construit (ISAACLien externe) de Lugano: l’esthétique et l’adaptabilité. «Au lieu d’avoir un toit de tuiles partiellement recouvert de panneaux sombres, nous avons une surface uniforme. Il est également possible d’enlever et de remplacer le panneau photovoltaïque lorsque des systèmes plus puissants arrivent sur le marché.»

Nouveauté mondiale

Pour Daniel Lepori, 39 ans, la première grande satisfaction est arrivée en 2016, à la suite de la construction du premier toit TCR sur un entrepôt industriel de San Vittore: 720 mètres carrés de panneaux pour une puissance totale de 90 kW.

L’œuvre a de fait permis à la jeune entreprise grisonne d’obtenir le prestigieux prix suisse Watt d’OrLien externe dans la catégorie «Energies renouvelables». Pour l’Office fédéral de l’énergie (OFE), la technologie de Designery est «une nouveauté mondiale qui convainc non seulement par la simplicité et la rapidité d’installation, mais aussi par le design captivant et les coûts réduits».

L’investissement pour un toit TCR est légèrement supérieur à celui d’un toit traditionnel sans panneaux solaires, relève Daniel Lepori, qui parle d’une différence de 5 à 8%. «L’investissement dans les panneaux photovoltaïques, mais aussi dans le toit, peut être amorti en quelques années seulement grâce à la production de courant, sans que des subventions soient nécessaires. Avec cette énergie, on peut utiliser une pompe à chaleur, charger un véhicule électrique, recharger une batterie fixe ou simplement gagner de l’argent en mettant l’électricité dans le réseau au prix du marché. Le toit devient ainsi une source de revenus».

Panneaux pliants et colorés

Le toit solaire pliable peut par exemple être utilisé sur des parkings. dhp technology

L’intégration du photovoltaïque dans l’architecture d’un bâtiment ne se limite pas au toit. «Les panneaux photovoltaïques sont de plus en plus utilisés comme matériaux de construction en remplacement du revêtement extérieur d’un mur ou d’un toit», explique le journaliste Benedikt Vogel dans une publication de l’OFE.

Parmi les projets phare en Suisse figure la transformation d’un immeuble résidentiel à ZurichLien externe datant des années 1980. Grâce à une façade en verre munie de cellules photovoltaïques invisibles, l’immeuble a été transformé en une maison qui produit de l’énergie.

La start-up grisonne dhp technologyLien externe a pour sa part conçu un abri solaire pliable, tandis que le Centre suisse d’électronique et de microtechnique (CSEMLien externe) de Neuchâtel a développé des panneaux de différentes couleurs. Les panneaux en terre cuite, semblables à une tuile, sont particulièrement indiqués pour une utilisation sur les toits des édifices classés comme monuments historiques, observe Benedikt Vogel.

Le projet le plus spectaculaire en Suisse, et dans le monde, concerne un immeuble résidentiel dans le canton de Zurich entièrement recouvert de panneaux solaires. Il s’agit de la première maison plurifamiliale 100% auto-suffisante du point de vue énergétique.

Malgré un intérêt croissant, le photovoltaïque intégré à l’architecture représente encore un marché de niche, soulignent les acteurs du secteur. D’une part, le rendement énergétique est souvent inférieur à celui des panneaux classiques. Par ailleurs, il est encore trop limité en termes de couleurs et de formes pour pouvoir satisfaire à toutes les exigences esthétiques. Selon Francesco Frontini, directeur du centre de compétence suisse BiPVLien externe («Building integrated photovoltaics»), moins de 1% de la puissance photovoltaïque installée dans le pays est intégrée dans les façades des édifices.

La technologie n’est pas en soi gage de succès, observe toutefois Daniel Lepori. «La méfiance est encore très grande: dans la construction, les nouveautés peinent à faire leur chemin. L’union du monde de la construction avec celle du photovoltaïque peine encore à s’imposer, même si on observe un début de changement de perception culturel et technique à tous les niveaux.»

En 2017, la jeune entreprise de San Vittore prévoit de réaliser une dizaine de projets en collaboration avec plusieurs professionnels du secteur, allant de maisons individuelles aux entrepôts industriels. A l’avenir, avec la capacité de production actuelle, l’objectif est de parvenir à une production d’environ 50’000 m2 de toits TCR par an.

La décision récente du peuple suisse d’abandonner l’énergie nucléaire en faveur des énergies renouvelables contribuera à donner une impulsion décisive, estime Daniel Lepori. «En Suisse, on dénombre 1,5 million de bâtiments nécessitant une rénovation. Le potentiel est donc énorme.»

Energie solaire en Suisse

En Suisse, l’énergie solaire couvre environ 2,5% de la consommation nationale d’électricité. Cette part est supérieure à la moyenne mondiale (1,8%), mais inférieure à celle de nombreux pays européens, parmi lesquels l’Italie (7,3%), l’Allemagne (7%) ou l’Espagne.

Selon SwissolarLien externe, il y aurait en Suisse 200km2 de surfaces (toits et façades) particulièrement adaptées à l’exploitation de l’énergie solaire. A long terme, soutient l’association faîtière de la branche du solaire en Suisse, les installations photovoltaïques sur les bâtiments pourraient produire jusqu’à 40% du courant actuellement utilisé en Suisse.

Traduit de l’italien par Samuel Jaberg