La façade solaire ne décolle malheureusement pas

De loin déjà, le visiteur du centre de sport et de loisirs de Wallisellen voit sa façade s'illuminer. La touche de couleur rouge sur le vaste terrain de sport de la commune de l'agglomération zurichoise a une connotation énergétique. Avec ce projet, le maître d'ouvrage et le prestataire de services énergétiques local empruntent des voies innovantes pour promouvoir la production d'électricité renouvelable. Deux façades sont équipées de cellules solaires colorées. Avec le photovoltaïque (PV) sur le toit, la surface solaire de 3800 mètres carrés permet de produire 600 000 kilowattheures d'électricité par an. Cela permet de produire de l'énergie renouvelable pour 140 foyers, selon le prestataire de services énergétiques local die werke.

Préparer la patinoire avec de l'énergie solaire

De par sa taille, l'installation solaire sur le terrain de sport de Wallisellen fait actuellement partie du top 15 du canton de Zurich. Dans cette ville d'environ 15 000 habitants, c'est la deuxième façade de cette taille à produire de l'électricité. Grâce à cette installation, le centre sportif peut s'auto-alimenter en électricité sur l'année. En automne également, les exploitants utilisent l'énergie solaire pour préparer la patinoire de 3400 mètres carrés. En hiver, l'installation photovoltaïque permet de la refroidir sans émettre de CO2. Mais l'aspect financier est également intéressant : selon le fournisseur d'énergie, l'électricité solaire est moins chère que celle du réseau.

Le prestataire de services énergétiques de Wallisellen a fait de la décarbonisation son cheval de bataille. Il souhaite décupler sa production photovoltaïque d'ici 2030 : "Notre objectif est de dix gigawattheures d'électricité solaire, ce qui nous permettrait de desservir jusqu'à 2500 ménages", explique Louis Krähenbühl, chef de produit pour l'approvisionnement en énergie. Dans le cadre de la procédure de contracting, werke fait réaliser des installations photovoltaïques à la demande des clients.

Plus la couleur est claire, plus la perte de puissance est importante

Selon M. Krähenbühl, l'énergie solaire permet aujourd'hui de réaliser pratiquement toutes les couleurs et de multiples formes. Mais il met en garde : les souhaits particuliers font grimper les coûts. Krähenbühl attire l'attention sur un point intéressant concernant les modules PV colorés : Plus la couleur est claire, plus la perte de puissance est importante. Si un maître d'ouvrage souhaite par exemple une façade avec des modules blancs, il doit s'attendre à une perte de rendement électrique d'environ 40 pour cent. Pour les modules rougeâtres utilisés pour le complexe sportif, la perte est d'environ 20 pour cent.

Il va de soi qu'une façade solaire est plus facile et moins coûteuse à mettre en œuvre dans le cadre d'une nouvelle construction, puisqu'elle peut être planifiée très tôt dans le processus.

Le prestataire de services énergétiques local souhaiterait réaliser davantage de façades solaires, car elles sont particulièrement intéressantes pendant le semestre d'hiver, lorsque la demande en électricité est importante. Mais il n'est pas facile de trouver des surfaces appropriées dans les bâtiments existants, explique Krähenbühl. "Souvent, les côtés bien ensoleillés d'une maison sont déjà équipés de grandes fenêtres ou de balcons".

De plus, le maître d'ouvrage est plutôt critique quant à l'esthétique de la façade de sa maison, même si la palette de couleurs et le choix de formes des modules PV sont aujourd'hui très larges. Dans ce contexte, une installation solaire sur le toit suscite beaucoup moins de résistance de la part du propriétaire.

C'est dommage, car les cellules solaires sur la façade du bâtiment présentent divers avantages par rapport à une installation PV sur le toit : selon les spécialistes, la production d'électricité est plus équilibrée tout au long de l'année - donc idéale pour le semestre d'hiver où le soleil est moins haut. De plus, la neige ne reste pas sur les modules solaires installés verticalement.

Construire des maisons en éventail Beat Kämpfen (Kämpfen Zinke + Partner Architekten) s'engage lui aussi pour une architecture plus solaire. En 2001, il a réalisé avec Sunny Woods, qui a eu un grand écho à l'époque, la première maison à énergie zéro de Suisse avec une installation photovoltaïque à couche mince sur le toit. Mais son répertoire comprend également des constructions avec façade solaire, car il est clair pour lui qu'aujourd'hui, la promotion du rendement hivernal est au premier plan. En 2019, il a reçu le Prix solaire suisse pour son immeuble collectif en bois réalisé selon Minergie-P avec une enveloppe de bâtiment photovoltaïque brunâtre sur le site de Höngg dans la ville de Zurich (voir photo ci-dessous). La particularité de ce bâtiment réside dans les modules photovoltaïques en verre, qui sont imprimés en couleur avec une grille de petites dimensions. Ils contiennent également des carrés noirs, mais non visibles. C'est pourquoi la perte de puissance de ces modules est inférieure à 20 pour cent.

Afin de produire davantage d'énergie renouvelable en hiver, Kämpfen plaide fondamentalement pour une nouvelle architecture : "L'idéal serait des maisons en éventail avec la plus grande surface possible, orientées sud-est à sud-ouest". Du point de vue de la conception, il est souvent difficile d'équiper les bâtiments existants de modules solaires sur la façade.

La planification est complexe et coûteuse, ce qui fait grimper les coûts, selon l'architecte.

Exemples de rénovations avec façade solaire

Malgré toute la complexité, Karl Viridén n'hésite pas à rénover et à transformer des bâtiments en y ajoutant une façade solaire. Avec son bureau d'architectes, il a déjà montré à plusieurs reprises ce qu'il était possible de faire dans ce domaine et a posé des jalons en ce sens : L'immeuble de bureaux du fabricant de matériaux isolants Flumroc à Flums SG, qui a été rénové il y a longtemps et dont l'esthétique est réussie, est exemplaire. Il s'est transformé en bâtiment à énergie positive et a remporté le Prix solaire : un exemple d'intégration réussie du photovoltaïque sur la façade (voir photo ci-dessus). Le bureau d'architectes a également doté d'un nouvel habillage photovoltaïque, presque invisible, un immeuble d'habitation vieux de 40 ans et comptant désormais 28 appartements en ville de Zurich. Un habit solaire de couleur grisâtre qui, par rapport à une façade solaire noire, présente une perte de puissance d'environ 39 pour cent. Néanmoins, cet ancien bâtiment a été rénové de telle sorte qu'il est aujourd'hui un PEB, c'est-à-dire un bâtiment à énergie positive, qui produit en moyenne annuelle plus d'énergie électrique qu'il n'en a besoin pour le chauffage, l'eau chaude et l'électricité. Ce bâtiment rénové est un projet phare soutenu par l'Office fédéral de l'énergie (OFEN) (voir photo ci-dessous).

Un nouveau cahier technique SIA arrive

Lorsqu'on demande à l'architecte solaire Viridén pourquoi les façades n'avancent pas plus vite, il parle clairement : "Seuls quelques architectes sont suffisamment compétents dans ce domaine. Il manque des aides, des normes, on craint sans doute de prendre des risques". Son espoir repose entre autres sur la Société suisse des ingénieurs et des architectes (SIA). Le nouveau cahier technique SIA 2062, qui traite de l'intégration du photovoltaïque dans les bâtiments, est actuellement en cours d'élaboration. Cela pourrait ouvrir la voie à ce que ses collègues professionnels osent davantage aborder le sujet, dit Viridén. Le comportement hésitant des maîtres d'ouvrage et des architectes ne devrait guère se heurter à la question des coûts. "En l'espace de 15 ans, un maître d'ouvrage récupère le surcoût d'une façade solaire par rapport à un revêtement conventionnel avec la production d'électricité". Mais peut-être que beaucoup ne le savent pas.

Le potentiel solaire serait important

Comme chacun sait, la consommation d'électricité en Suisse est nettement plus élevée en hiver qu'en été. C'est pourquoi il en résulte un excédent d'importation de quatre térawattheures (TWh) en moyenne pendant la saison froide. Cet excédent devrait encore augmenter avec la fermeture de nouvelles centrales nucléaires. Le rapport du Conseil fédéral "Produire de l'électricité en hiver grâce au photovoltaïque", publié en juin 2021, indique que le développement rapide des énergies renouvelables est particulièrement important pour la sécurité de l'approvisionnement. L'étude, qui fait suite à un postulat de l'ancien conseiller national socialiste Mathias Reynard, montre comment le photovoltaïque sur et autour des bâtiments permettrait d'augmenter la production d'électricité pour le semestre d'hiver : Les cadastres solaires de sonnendach.ch et sonnenfassade.ch indiquent un rendement énergétique annuel de 50 TWh pour les bâtiments de Suisse et de 17 TWh pour les surfaces de toitures et de façades les plus adaptées, soit un total de 67 TWh.

Miser davantage sur les installations PV optimisées pour l'hiver

Selon l'Office fédéral de l'énergie, la production d'électricité à partir d'installations photovoltaïques pourrait atteindre près de 34 TWh par an en 2050. En réalité, fin 2019, les installations en place dans notre pays produisaient environ 2,5 TWh d'électricité solaire par an, dont à peine 0,7 TWh, soit environ 27 %, durant le semestre d'hiver.

Le rapport en question a travaillé sur plusieurs scénarios : Dans le scénario "Potentiel maximal d'électricité en hiver", le document conclut que la production hivernale pourrait être augmentée à 35 pour cent - du moins en théorie. Car pour y parvenir, il faudrait utiliser entièrement les façades des bâtiments les plus adaptées. Mais cela est peu réaliste, comme l'écrit la Confédération. De plus, les coûts de ce scénario seraient disproportionnés.

Avec le scénario "Incitation à l'électricité d'hiver", on pourrait viser une part de 30 %. Cela signifierait qu'il faudrait miser davantage sur des installations PV optimisées pour l'hiver. Concrètement, cela signifierait que davantage d'installations PV seraient installées sur des façades orientées vers le sud. Or, selon l'OFEN, de telles installations en façade ne sont guère construites aujourd'hui. C'est pourquoi le rapport propose que le développement des installations en façade soit encouragé, par exemple, par une rétribution unique plus élevée, similaire à celle des installations intégrées. Sur les 34 TWh d'électricité solaire en 2050, environ 10 TWh pourraient ainsi être produits en hiver, et ce à un coût raisonnable.

Indications :

- Le rapport détaillé "Produire de l'électricité en hiver grâce au photovoltaïque" peut être consulté ici : www.newsd.admin.ch/newsd/message/attachments/67326.pdf

- Si vous souhaitez obtenir plus d'informations sur la rentabilité des installations photovoltaïques, y compris sur les sites de production d'électricité, nous vous invitons à nous contacter. Façades, trouvera ce qu'il cherche sous : https://pubdb.bfe.admin.ch/de/publication/download/10325

Forte croissance - la façade reste une niche

Les derniers chiffres de la statistique Energie solaire 2020 de l'OFEN ont été publiés récemment. Il en ressort que l'installation de panneaux photovoltaïques (PV) en Suisse a augmenté de 48% par rapport à l'année précédente pour atteindre une nouvelle valeur record de 493 mégawatts. Au total, des panneaux solaires d'une puissance de près de trois gigawatts étaient installés fin 2020, couvrant 4,7% (2019 : 3,8%) des besoins en électricité de la Suisse, comme l'écrit l'association professionnelle Swissolar. On constate une augmentation par rapport à l'année précédente dans toutes les catégories de taille et tous les domaines d'application. La croissance est particulièrement élevée pour les installations sur les bâtiments industriels, commerciaux et de services ainsi que pour les installations de plus de 100 kilowatts.

La façade solaire vit encore une existence de niche, comme le montrent clairement les chiffres de Swissolar : Sur les 19410 installations raccordées au réseau installées en 2020, seules 70 sont des installations PV (angle d'inclinaison de 75° à 90°) sur des façades.

Infos : www.swissolar.ch