l’ÉlectricitÉ solaire photovoltaÏque dans … · introduction ... que veut donner...

L’ÉLECTRICITÉSOLAIREPHOTOVOLTAÏQUEDANS LE BÂTIMENT

Retourd’expérienceen Francedu ProjetEuropéenHip HipAvancéeset réalisations

Remerciements

L’ADEME tient à remercier pour leur participation active, tant au niveau de la définition du contenu, de la rédaction, que pour leur relecture positive

les personnes suivantes:

J.-H. Arrivets (Sunwatt France),

F. Berral (Total Énergie),

R. Coqueugniot (Sunwatt France),

J.-P. Lansard (CLIPSOL),

H. Latouche (Total Énergie),

M. Magnien (architecte),

M. Maurice Bonnand, Maire de Saint-Joseph,

G. Moine (Transénergie),

M. Mollaret (ST Microélectronics),

R. Morlot (CSTB),

M. Padet (Métallerie Concept).

Document rédigé par Isabelle Michel (Innovation Énergie Développement).

Sommaire

PRÉFACE .................................................................................... 2

INTRODUCTION ............................................................................ 3

1 PRÉSENTATION DE LA TECHNOLOGIE DU PHOTOVOLTAÏQUERACCORDÉ AU RÉSEAU .................................................................. 4

2 BILAN DU PROJET EUROPÉEN HIP HIP ..............................................5-8

2.1 OBJECTIFS DU PROJET DE DÉMONSTRATION HIP HIP ............ 5

2.2 LES RÉSULTATS ATTEINTS .................................................... 62.2.1 Principales innovations produites

au sein du consortium européen du projet HIP HIP ........ 62.2.2 Impact du projet de démonstration HIP HIP

sur le marché français ................................................ 7

3 LES DIFFÉRENTES POSSIBILITÉS D’INTÉGRATION AU BÂTIMENT .............. 9

4 EXEMPLES DE PROJETS RÉALISÉS DANS LE CADRE DE HIP HIP EN FRANCE ............................................ 12

4.1 INTÉGRATION EN VERRIÈRE ................................................ 124.1.1 Bureau de M. Magnien à Bourg-en-Bresse (Ain) ............ 12

4.2 POSE EN FAÇADE ................................................................ 134.2.1 Nouveaux bureaux de ST Microelectronics

à Grenoble (Isère) ...................................................... 134.2.2 École publique de Mornant (Rhône) ............................ 14

4.3 ÉLÉMENTS RAPPORTÉS AU BÂTIMENT .................................. 154.3.1 Bureaux de Trivalor à Chambéry (Savoie) .................... 154.3.2 Salle polyvalente de La Tour-de-Salvagny (Rhône) .......... 16

4.4 POSE EN TOITURE .............................................................. 174.4.1 Bâtiment d’ERM Électronique à Fleurbaix

(Pas-de-Calais)............................................................ 174.4.2 Maison d’habitation de M. Connor

à Marcenod (Loire) .................................................... 174.4.3 Bâtiment de Métallerie Concept

à Châtillon-sur-Chalaronne (Ain) .................................. 18

4.4.4 Salle omnisports de La Faravelle à Saint-Joseph (Loire) .................................................. 19

4.4.5 Lycée professionnel agricole de Castelnau-le-Lez (Hérault) ........................................ 19

CONCLUSIONS.............................................................................. 20

eux des défis majeurs pour notre siècle sont la lutte contre lechangement climatique et la diversification des sources d’énergies

que nous utilisons actuellement. Dans cette optique, les énergies renou-velables ont indiscutablement un rôle important à tenir. La Commissioneuropéenne l’a bien compris, puisque dans son Livre Blanc, elle indiquequ’elle souhaite porter à 12 %, contre 6 % actuellement, la part des éner-gies renouvelables dans la production primaire d’énergie en Europe.

Les systèmes de production d’électricité solaire photovoltaïque sont fiables,sans danger et d’une mise en œuvre très aisée. Cette technologie est doncbien adaptée pour répondre aux enjeux énergétiques du XXIe siècle.

Les collectivités/municipalités et les architectes peuvent jouer un rôlecrucial dans le développement des applications. Ils peuvent respec-tivement instaurer un cadre favorable sur leur territoire, ou préconiser cette technologie aux maîtres d’ouvrages. Lorsque le concept de cette technologie est introduit au tout début de la procédure de construction/réhabilitation, et implique tous les acteurs (municipalité,distributeur d’électricité, professionnels du bâtiment et de l’industriedu photovoltaïque) l’intégration dans l’environnement urbain est améliorée et les coûts réduits. Selon les contraintes ou le messageque veut donner l’initiateur du projet, la technologie photovoltaïquepeut rester invisible ou au contraire afficher une image haute tech-nologie et environnementale, valorisant l’acte créatif de l’architecte.

Le projet européen de démonstration HIP HIP (House integratedphotovoltaic hightech in public), objet de cette brochure, a permisau marché français du photovoltaïque raccordé au réseau et intégréau bâti tout juste émergeant en 2000, de se mettre au niveau de lamajorité des marchés des pays de l’Union européenne, en termesde pertinence de solutions mises en œuvre et de coûts.

Cette publication présente les meilleures réalisations et l’expérienceacquise à travers le projet HIP HIP, par le biais de fiches produits et

de réalisations. Elle a pour objectif de convaincre les acteurs, en amont d’un projet de construction ou de rénovation, des atouts des installationsutilisant le photovoltaïque raccordé au réseau et intégré au bâti. Les réalisations et l’expérience acquise durant ce projet doivent désormaismontrer la voie à suivre pour de futures installations.

J’espère que vous prendrez plaisir à lire ce document et à découvrir cettetechnologie résolument d’avenir.

JOSÉ COHEN-AKNINEDirecteur du Bâtiment

et des Énergies Renouvelables de l’ADEME

D

PRÉFACE

3

INTRODUCTION

Les rapports et photos produitslors de ce projet sont disponiblessur le site internet : www.hip-hip.net

endant les années 1990, la stratégie française de développementde l’électricité solaire photovoltaïque était tournée vers l’électrification

des habitations n’ayant pas accès au réseau électrique en France conti-nentale et surtout dans les DOM. Les systèmes photovoltaïques étaientinstallés à l’extérieur d’un bâtiment ou superposés sur sa toiture. Lescadres légaux, financiers et techniques n’étaient alors pas favorables àl’utilisation de la technologie du photovoltaïque raccordé au réseau etintégré au bâti (que nous noterons PRIB pour la suite de la brochure).

L’objectif premier du projet européen de démonstration HIP HIP était depermettre à des pays qui possédaient peu d’expérience dans cedomaine, comme l’étaient en 2000 la France, l’Italie et l’Espagne, debénéficier du savoir-faire de pays très en avance dans le domaine duPRIB. L’Allemagne, la Hollande et l’Autriche, où de nombreux généra-teurs PRIB avaient été réalisés dans les 10 dernières années, étaient despartenaires idéaux dans cette optique. Le programme HIP HIP, d’unmontant total de 22 M€ avec une aide de 7,7 M€ de la Commis-sion européenne, a ainsi permis l’installation de 2,7 MWc desystèmes PRIB dans les 6 pays impliqués.

Cette initiative s’inscrivait aussi dans le cadre fixé par le Livre Blanc du Parlement européen, dont l’objectif est de porter à 12 % lesconsommations d’énergie primaire produites à partir des filièresrenouvelables en 2010, avec un objectif de puissance installée pour le photovoltaïque de 3 GWc (soit 30 millions de m2 de modulesphotovoltaïques installés sur les bâtiments). Les objectifs du LivreBlanc ont été traduits en 2001 par une Directive fixant à 22 % lapart d’électricité devant être produite en Europe à partir d’énergiesrenouvelables à l’horizon 2010. Ces objectifs se traduisent enFrance par une augmentation de cette part, de 16 % actuellement(essentiellement d’origine grande hydraulique) à 21% en 2010.

L’intégration des systèmes photovoltaïques au bâtiment est devenue une thématique forte avec deux dimensions connexes que sont le

raccordement au réseau et les contraintes liées à l’intégration à l’envi-ronnement urbain. Pour l’ADEME, le développement de cette technologieest indissociable de son intégration à l’enveloppe du bâtiment car lephotovoltaïque peut être un véritable matériau de construction, esthétiqueet de haute technologie, et permet l’intégration d’un moyen de produc-tion d’électricité sur le lieu même de sa consommation.

Ce type de systèmes photovoltaïques offre, de plus, une opportunitéunique de produire de l’électricité « verte » dans un environnement urbain,sans occuper de surfaces à haute valeur foncière.

Depuis mars 2002, un dispositif tarifaire a été mis en place pour l’achat de l’électricité produite à partir des générateurs photovoltaïques(15 c€/kWh en France continentale et 30 c€/kWh dans les DOMet en Corse). L’ADEME apporte un soutien complémentaire sous la forme d’une aide à l’investissement, en partenariat avec les collectivitésterritoriales, pour rendre le dispositif global plus incitatif.

P

es cellules solaires photovoltaïques sont des semi-conducteurs capables de convertir directement la lumière en électricité. Cette

conversion de la lumière en électricité, appelée effet photovoltaïque,s'effectue donc sans pièce mobile, sans fluide sous pression, sanspollution ni production de déchets. Le terme photovoltaïque est parfoisremplacé par PV.

Plusieurs cellules photovoltaïques sont connectées entre elles afin defournir au récepteur extérieur une tension et une puissance adéquates.Ces ensembles de cellules sont ensuite encapsulés dans des modulesétanches qui les préservent de l'humidité et des chocs. Le courant desortie, et donc la puissance, sont généralement proportionnels à lasurface du module.

Un onduleur transforme le courant continu produit par les panneauxphotovoltaïques, en courant alternatif compatible avec le réseau dedistribution électrique.

Le photovoltaïque raccordé au réseau et intégré au bâti (PRIB) permetainsi la production de l’électricité sur son lieu de consommation.L’électricité produite peut alors être vendue en totalité ou partie à EDF(ou à une régie locale) à un prix d’environ 15 c€/kWh en Francecontinentale et 30 c€/kWh dans les DOM et en Corse.

1

• La puissance des modules varieen fonction de l’ensoleillement.

• La puissance assignée s’exprimeen watts crête (Wc). Elle correspond à la puissance délivrée par le module

dans des conditions spécifiquesd’éclairement et de température

(1 000 W/m2 à 25 °C).

L

▼

QU

EL

QU

ES

C

HI

FF

RE

S

Schéma électrique d’un système solaire photovoltaïque

• Un système photovoltaïque de 1 000 Wc (1 kWc) produit environ 1 000 kWh par an couvre une surface d’environ 10 m2, et coûte, installation comprise, entre 5 000 € et 9 000 €, en fonction du type de matériau utilisé, du degréd’intégration et de la taille du système.

• 10 m2 de façade coûte 3 000 € en granite, 2 000 € envitrage isolant.

• Les besoins électriques (éclairage et autres usages, à l’exclusiondu chauffage et de l’eau chaude sanitaire) d’une maison indi-viduelle de 4 personnes représentent environ 2 500 kWh/an.Un système photovoltaïque de 25 m2 (2,5 kW) peut produirel’équivalent de cette consommation.

illustr

atio

n w

ater

proo

f/AD

EME

PRÉSENTATION DELA TECHNOLOGIE

DU PHOTOVOLTAÏQUERACCORDÉ

AU RÉSEAU

5

2.1 OBJECTIFS DU PROJET DE DÉMONSTRATION HIP HIP

Le projet HIP HIP est un projet du 5e Programme Cadre de Recherche etDéveloppement (PCRD) financé à hauteur de 35% par la Commissioneuropéenne, dont l’objectif était d’aider la croissance du marché duphotovoltaïque raccordé au réseau et intégré au bâti (PRIB) par ledéveloppement de produits innovants et de procédures adaptées. Par ce biais, il visait à réduire les coûts des systèmes clef en main, de 7 €/Wc en 2000 à 5,45 €/Wc en 2002. Chaque pays devaitinstaller 450 kWc de systèmes, soit au total 2,7 MWc. Ce travail aréuni pouvoirs publics, photovoltaïciens et professionnels du bâtiment.

La conception de produits remplissant une fonctionnalité de bâtiment et de génération de l‘électricité était la base de la stratégie du projet HIP HIP pour atteindre les objectifs de réduction de coût. De même, l’échange de savoir-faire entre les pays où le marché était déjà établi(l’Allemagne, les Pays-Bas et l’Autriche) et ceux où cette technologie en était à son balbutiement (la France, l’Italie et l’Espagne) devaitpermettre d’instaurer des cadres réglementaires, techniques et adminis-tratifs adéquats pour l’expansion de la technologie, avec despossibilités d’uniformisation de ces cadres au niveau européen.

*1 MWc =1000 kWc

Pour permettre au lecteur de comprendre le contexte européen à cette époque, il suffitd’observer les puissances installées en fin 1999. Résultat d’une politique, et d’autresfacteurs propres à chaque nation, l’état d’avancement des marchés est très différent. On observe par exemple un marché très développé en Allemagne, avec l’ambitieuxprogramme des « 100 000 toits solaires » lancé en 1999 et des tarifs d’achat del’électricité solaire de 0,5 €/kWh introduits en 2000, et des marchés presque inexistantsen Espagne, France et Italie.

Dans le but d’atteindre ces objectifs, ambitieux à l’époque du démar-rage du projet (janvier 2000), un cadre de travail a été instauré afin deréduire les barrières techniques et non techniques à la diffusion du PRIB,et de faire émerger les meilleures pratiques en matière de standar-disation, réglementation, certification et développement de nouveauxproduits.

Puissance installée en fin 1999 dans six pays européens.

Allem

agne

Autrich

e

Espag

ne

Franc

eIta

lie

Pays-B

as

2BILAN DU PROJETEUROPÉEN HIP HIP

2.2 LES RÉSULTATS ATTEINTS

2.2.1 Principales innovations produites au sein du consortium européendu projet HIP HIP

Standardisation et économie d’échelleUn grand projet hollandais sur un lotissement de 150 logements, avec287 kWc de modules PV posés sur les toits, a permis d’atteindre un coûtdu Wc installé inférieur aux objectifs fixés grâce à des économiesd’échelle. Ce projet a été rendu possible par la participation du distri-buteur d’électricité NUON, qui possède les installations photovoltaïqueset revend l’électricité « verte » produite à ses clients, et par une étroitecollaboration avec le lotisseur et l’architecte. La municipalité deVroonermer est aussi à la base du succès de ce projet grâce à sonimplication. Elle a, entre autre, réservé le terrain de construction pour desmaisons intégrant du photovoltaïque.

Développement d’outils financiers et de systèmes de qualitéEn Espagne, AESOL a négocié auprès d’une banque un prêt à tauxavantageux pour ses clients désirant installer des systèmes PV sur leurbâtiment. Ce partenaire a également mis en place une garantie de fonc-tionnement à long terme du système complet (jusqu’à 8 ans) et effectuerégulièrement des mesures et contrôles sur ses installations.

Développement d’une tuile solaire autrichienne,fabriquée par la société SEDCe produit permet une production d’électricité sans impact sur l’environ-nement, aussi bien du point de vue paysager que de la recyclabilité.Ces éléments, facilement posés et connectés, sont d’un usage simple.Son support est fabriqué à partir de plastiques recyclés sans PVC (POLYMATRIX©).

Réalisation d’installations sur mesureSaint Gobain Glass Solar (SGGS), en Allemagne, intègre des modulesphotovoltaïques dans des verrières, atrium, brise soleil ou façades,laissant ainsi passer la lumière naturelle. Le résultat final est un produitde haute technologie sur mesure, faisant partie intégrante du bâtiment.

BILAN DU PROJET EUROPÉENHIP HIP

Lotissement Vroonermer, Pays-Bas (source : Écofys).

Tuile solaire, Autriche (source : SED).

Brise-soleil au musée des Mines, Alsdorf,Allemagne (source : SGGS).

Façade de verre,Allemagne (source : SGGS).

Verrière au-dessus d’une piscine,

Allemagne(source : SGGS).

2.2.2 Impact du projet de démonstration HIP HIP sur le marché français

L’ADEME a coordonné le consortium frrançais du projet européen HIP HIP et a participé au financement des systèmes photovoltaïques,installés par trois ensembliers : Apex bp solar, Total Énergie et Sunwatt.

Avec la dynamique instaurée par le projet HIP HIP, la puissance cumulée en matière de PRIB installée sur le marché français a consi-dérablement augmenté : de 350 kWc d’installations cumulées en fin 1999 à environ 1500 kWc fin 2002.

Quelques chiffres sur les projets réalisés dans le cadre de HIP HIP :

• 450 kWc de systèmes ont été installés sur une centaine debâtiments en France continentale, soit le tiers de la puissancecumulée installée en fin 2002 en France.

• Environ 50 % de la puissance installée correspond à des applications dans le secteur résidentiel, contre environ 12 %dans le secteur public. Le reste de la puissance, c’est-à-dire 38 %, est distribué dans le secteur concurrentiel.

• La puissance moyenne d’une installation est d’environ 4,5 kWc.

• Le nombre de réalisations est légèrement plus élevé dansla réhabilitation que dans le neuf.

• La pose en toiture est majoritaire, soit environ 90 % de la puissance installée, contre seulement 10 % en façade.

• 9 systèmes de plus de 10 kWc représentent plus de 40 % de la puissance totale installée.

• Un tiers des systèmes, en terme de puissance, remplissent unefonctionnalité (toiture, bardage, brise-soleil...), autre que laproduction d’électricité pour le bâtiment.


QU

EL

QU

ES

C

HI

FF

RE

S

Grâce à la dynamique créée autour de ce projet de démonstration, de nombreuses avancées d’ordre technologique, réglementaire, normatifet administratif ont vu le jour :

mise en place d’une obligation d’achat de l’électricité produite à partir des systèmes photovoltaïques raccordés au réseau de 15,25 c€/kWh en France continentale et 30,5 c€/kWh en Corse et DOM (pour comparaison, vous achetez votre électricité à EDFenviron 8 c€/kWh) ;

lancement d’un programme national pour les systèmes PRIB, encomplément du tarif d’achat et afin d’offrir aux utilisateurs des condi-tions financières acceptables. Une subvention à l’investissement a étémise en place par l’ADEME, en partenariat avec certains conseilsrégionaux ;

concertation entre l’industrie du PV et EDF et approbation des spéci-fications légales et techniques pour l’achat de l’électricité et le rac-cordement au réseau ;

rédaction d'une trame d'Avis Technique pour les produits photovol-taïques intégrés au bâti, avec la collaboration du CSTB, afin de défi-nir les éléments nécessaires à la l’évaluation technique des produitsphotovoltaïques à évaluer et certifier ;

développement de nouveaux produits d’intégration du photovoltaïqueau bâtiment (cf. chapitre 3) ;

tests de performance des onduleurs par le CEA GENEC ;

définition par l’ADEME de stan-dards techniques au niveau de laqualité, de la productibilité et de laprotection des biens et personnes :« Guide de rédaction du cahier descharges techniques des générateursphotovoltaïques connectés auréseau », N° ADEME / PVC / V1,ISBN 2-86817-689-5.


Guide de rédaction ducahier des charges techniques des

générateurs photovoltaïquesconnectés au réseau

N° ADEME /PVC / V1

Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie

CONNAÎTRE POUR AGIRCahiers techniques

Les Structures SPT (à Plat sur Toiture) de Total Énergie ont été spéciale-ment étudiées pour la fixation et le maintien de modules photo-voltaïques sur tous les types de toiture. Constituées uniquement d’alu-minium et d’acier inoxydable, elles sont conçues pour résister à toutesles conditions atmosphériques avec une excellente durée de vie (15 à 20 ans). L’assemblage est simple et rapide à mettre en œuvre.

• sur toiture inclinée couverte en éléments discontinus;• sur toiture-terrasse ou toiture revêtue d’une étanchéité;• fixation sur un mur isolé ou non isolé, par l’extérieur;• fixation sur une façade légère;• visière de balcon ou brise-soleil ;• garde-corps de balcon.

Schéma Type C1.2 : toiture terrasse

Exemple de sur imposition en toiture terrasse (Apex bp solar)

▼

Schéma Type C1.4 : brise-soleil

Exemple de brise-soleil (Tecsol)

Schéma Type C1.3 : mur extérieur

Exemple de fixation sur un mur(Transénergie)

Schéma Type C1.1 : toiture

Exemple de surimposition en toitureinclinée (Hespul)

▼

EN MATIÈRE D’INTÉGRATION, ON DISTINGUE DEUX GRANDES FAMILLES

D’IMPLANTATION DES GÉNÉRATEURSPHOTOVOLTAÏQUES :

Type C1les réalisations en surimposition sur desouvrages existants, ne réalisant pas de

fonction de clos ni de couvert :

3LES DIFFÉRENTES

POSSIBILITÉSD’INTÉGRATION

AU BÂTIMENT

Schéma Type C2.1 : toiture intégrée

Exemple d’élément de toiture inclinéecouverte (Total Énergie)

Les systèmes intégrés en toitureviennent en lieu et place de la toiture, ce qui donne une meilleure esthétique

au projet d’ensemble. Une juxtapositionavec des capteurs solaires thermiquesest possible sans dénivelé par rapport

à la couverture du toit.

Evolution du produitUne adaptation en système

de verrière/véranda est en développement.

• élément de paroi dans toute son épaisseur d’une partie de façade;• élément de bardage devant un mur en béton;• élément verrier extérieur d’un vitrage isolant;• élément de paroi dans toute son épaisseur d’une partie de façade;• élément de bardage devant un mur en béton.

LES DIFFÉRENTES POSSIBILITÉSD’INTÉGRATION AU BÂTIMENT

Type C2les réalisations intégrées prenant part

aux fonctions de clos et de couvert :

▼▼

Exemples :SUNWATTLa Mégatuile de SUNWATT est un exemple de produit de standardisa-tion émanant du projet européen de démonstration HIP HIP. Les modulesphotovoltaïques laminés sont encadrés avec une structure aluminium pourdonner in fine un matériau de couverture toiture respectueux des régle-mentations du bâtiment : étanchéité, ventilation. Le profilé aluminiums’adapte à tous les modules photovoltaïques du marché. Les mégatuilesSunwatt s’adapte à tous les types de couvertures (tuiles, ardoise, bacacier…). De plus, l’élément peut être démonté partiellement aprèsinstallation pour permettre les réparations et la maintenance.

CLIPSOLLe procédé d’intégration au bâtiment de capteurs solaires thermiques dela société CLIPSOL – utilisé pour les chauffe eau solaire et les chauffagespar Plancher Solaire Direct – a été adapté au photovoltaïque, grâce àune aide à la Recherche et Développement octroyée par l’ADEME etune coopération de la société Total Énergie. La toiture photovoltaïque CLIPSOL a été fréquemment utilisée dans le cadredu projet HIP HIP, pour obtenir une architecture contemporaine à un coûtoptimisé. À l’épreuve du temps, elle offre de séduisantes caractéristiques :• grande facilité de calepinage due à sa petite trame ;• aucune limite dimensionnelle dans les deux sens ;• parfaite inaltérabilité des matériaux sélectionnés ;• recyclage en fin de vie pratiquement intégral ;• garantie décennale;• montage et raccordement rapides sur tout support ou toiture.

Technique de montageLes modules photovoltaïques sont « clipsés » sur les supports modules grâceaux parecloses de serrage. Les lisses (ou ossature primaire) sont poséesau nu des chevrons de la toiture ; l’ossature secondaire peut ensuite rece-voir les modules photovoltaïques et assurer la fonction de clos et de cou-vert du toit. Le montage des éléments se fait très facilement, de manièremanuelle, conformément aux méthodes de travail que l’on trouve dansl’habitat traditionnel et avec les compétences des ouvriers du bâtiment.

Installation de modules photovoltaïques grâce à lastructure Clipsol (source : CLIPSOL).

Modules photovoltaïques et capteurs thermiquesposés en juxtaposition (source : Électricité Waechter).

Mégatuile solaire Sunwatt intégrée au bâtiment(source : Sunwatt).

LES DIFFÉRENTES POSSIBILITÉSD’INTÉGRATION AU BÂTIMENT

Schéma Type C2.2 : verrière intégrée

Exemple d’élément de verrière (Total Énergie)

Schéma Type C2.3 : façade intégrée

Exemple de remplissage de façade(Tecsol)

FSchéma Type C2.4 : élément de paroi

Exemple d’élément de paroi (Solarte)

SURIM

PO

SITIO

N EN

TOITU

RE IN

CLIN

ÉE OU TER

RASSE

6.1

Type d’intégration : verrièreSurface du champ photovoltaïque : 50 m2.

Puissance installée : 6 080 Wc.Productible annuel escompté : 5 500 kWh.

Coût total : 36 886 €.Maître d’ouvrage/Architecte :

M. Grégoire Magnien.Installateur : Total Énergie.

Caractéristiques et coûts du projet

INTÉ

GRATI

ON

EN

VER

RIÈ

RE

Verrière photovoltaïque au-dessusdu bureau d’architecture de M. Magnien (source : ADEME).

4.1

4.1 INTÉGRATION EN VERRIÈRE

4.1.1 Bureaux de M. Magnien à Bourg-en-Bresse (Ain)

M. Magnien est un architecte qui intègre les concepts environnementauxdans ses réalisations, à travers la HQE. Il a décidé d’appliquer cettephilosophie à ses nouveaux locaux, conçus par lui-même et partagésavec un cabinet d’experts comptables et un bureau de géomètres. Ces locaux respectent 50 sous-cibles sur les 52 de la démarche HQE(Haute Qualité Environnementale) y compris l’utilisation des énergiesrenouvelables.

Une verrière photovoltaïque est intégrée sur une partie du toit dubâtiment, au dessus des parties communes des bureaux et du halld’entrée. Les modules sans cadre bi-verre avec fond transparent sont intégrés en verrière grâce à la structure CLIPSOL (cf. chapitre 3). Cette réalisation est visible depuis une route relativement fréquentée. Unpanneau indiquera la puissance instantanée et la production électriquecumulée de l’installation photovoltaïque.

Le système est dimensionné de façon à assurer la consommationannuelle électrique du bureau d’architecte (la consommation d’énergieannuelle du bâtiment devrait être d’environ 60 kWh/m2).

L’architecte estime un temps de retour sur investissement de l’ordre de6 ans grâce aux coûts évités sur le bâtiment du fait de l’intégration de la verrière (par exemple, le nombre de chevronsnécessaire a été réduit de moitié, ce qui a généré des économies).4EXEMPLES

DE PROJETS RÉALISÉSEN FRANCE

CETTE SECTION PROPOSEUNE ILLUSTRATION DES RÉALISATIONS

FRANÇAISES DU PROJET EUROPÉENHIP HIP

PO

SE EN

FAÇADE

4.2EXEMPLES DE PROJETS

RÉALISÉS EN FRANCE

4.2 POSE EN FAÇADE

4.2.1 Nouveaux bureaux de ST Microélectronics à Grenoble (Isère)

ST Microélectronics fait de la protection de l’environnement et dudéveloppement durable un véritable engagement. La société s’est fixée 3 priorités pour réaliser des économies de matières premières etnotamment d’énergie :

1) chaque site de production s’engage à réduire de 5% par an saconsommation d ’énergie,

2) chaque établissement doit être en mesure de réduire ses émissions deCO2 de 10 % par an,

3) les sites doivent utiliser les énergies renouvelables à hauteur de 5%de ce qu’ils consomment à l’horizon 2005. Le site de Grenoble pro-duit aujourd’hui 1,5% de ses besoins à partir des énergies renouve-lables (installation photovoltaïque, production d’eau chaude sanitairesolaire, système de récupération de chaleur).

Le nouveau bâtiment destiné aux bureaux de la société a été équipé demodules solaires photovoltaïques représentant, en 2002, la plus grosseinstallation photovoltaïque française raccordée au réseau et intégrée enfaçade, soit 36,4 kW. Elle fournit 1% de l’énergie consommée par lebâtiment. Les modules photovoltaïques verre/verre viennent en rempla-cement du revêtement sur la surface du mur. Cette installation peut êtrevue à partir d’axes routiers importants à l’entrée de la ville de Grenoble,et a donc une forte valeur démonstrative.

Un contrat de revente de l’électricité est établi avec la régie GEG deGrenoble.

Type d’intégration : en remplacement de garde-corps de fenêtreSurface du champ photovoltaïque : 340 m2.


Coût total : 210 000 €.Maître d’ouvrage : ST Microélectronics.Installateur : le façadier de la société

Architecte : François Dubuisson.


Gros plan sur les modules photovoltaïques en remplacementdu garde-corps de fenêtre (source : ST Microélectronics).

Façade photovoltaïque sur le bâtiment de ST Microélectronics(source : ST Microélectronics).

EXEMPLES DE PROJETSRÉALISÉS EN FRANCE

4.2.2 École publique de Mornant (Rhône)

A l’occasion de l’extension de l’école publique de la commune deMornant, les élus de la commune ont décidé de suivre une démarcheHQE. Le bâtiment est en ossature bois, et intègre des mesures de maî-trise de l’énergie au niveau de l’éclairage et de l’isolation thermique.Des modules photovoltaïques sont également posés sur une façade dubâtiment. L’intégration en brise-soleil n’a pas été possible dans ce villagedont l’église est classée par l’Architecte des Bâtiments de France. La maître d’ouvrage a donc dû établir un compromis entre l’optimisationdu productible et l’intégration architecturale dans un environnement classé.

Cette réalisation, non seulement produit de l’électricité, qui est injectéesur le réseau de distribution d’électricité, mais a également une fonctionpédagogique. La puissance instantanée de l’installation et le nombre de kWh d’électricité produits cumulés sont affichés à l’entrée du bâtiment,à la vue des élèves, des parents et de tout visiteur.

Type d’intégration : surimposition façadeSurface du champ photovoltaïque : 20 m2.


Coût total : 11 450 €.Maître d’ouvrage : Mairie de Mornant

Installateur : Total ÉnergieArchitecte : Denis Boussant


Vue de la terrasse de l’extension de bâtiment de l’école publique de Mornant (source : Total Énergie).

Vue de la cour de l’école publique de Mornant (source : ADEME).

PO

SE

EN F

AÇADE

4.2

4.3 ÉLÉMENTS RAPPORTÉS AU BÂTIMENT

4.3.1 Bureaux de Trivalor à Chambéry (Savoie)

L’installation photovoltaïque de la société Trivalor, un bureau d’étude dansle domaine des énergies renouvelables et de la HQE, a été possiblegrâce à la fabrication sur mesure de supports métalliques par l’entrepriseMétallerie Concept (cf. fiche d’exemples de réalisations en pose surtoiture).

Cette intégration est le résultat d’une collaboration étroite entreprofessionnels de l’industrie du photovoltaïque et du bâtiment. L’intégrationdes modules photovoltaïques en brise soleil, au total 2,2 kWc, (soit 44 modules de 50 Wc), permet de réduire les gains solaires dans lebâtiment tout en produisant de l’électricité. Afin d’augmenter la productiond’électricité, un système photovoltaïque de 19,8 kWc (soit 198 modulesde 100 Wc) a également été posé sur la toiture du bâtiment.


Type d’intégration : brise-soleil et surimposition toiture bac acierSurface du champ photovoltaïque : 200 m2.


Coût total : 129 670 €.Maître d’ouvrage : Trivalor.

Installateur : Sunwatt/Métallerie Concept


Vue de dessous du brise-soleil installé sur le bâtiment de Trivalor (source : SUNWATT).

Brise-soleil et installation sur toiture de modules PV, locaux de Trivalor (source : SUNWATT).

Disposition n° 3: petit brise-soleil à 50° et 3 rangées en toiture

Modules de la rangée du bas:• Type: PWX 500.• Nombre : 44.• Puissance : 2,2 kWc.

Modules des 3 rangées du haut :• Type: PWX 1000.• Nombre : 198.• Puissance : 19,8 kWc.

Disposition des modules PV – Brise-soleil à 50°et 3 rangées en toiture (source : SUNWATT).

Total• Puissance : 22 kWc.

N. B. : les modules PWX 500 de la rangée du bas pourront être de type semi-transparent.

ÉLÉMEN

TS R

APPO

RTÉS

AU B

ÂTIM

ENT

4.3


4.3.2 Salle polyvalente de La Tour-de-Salvagny (Rhône)

La commune de la Tour-de-Salvagny a lancé une réflexion sur le déve-loppement durable à l’occasion de la construction d’une nouvelle sallepolyvalente et de l’aménagement du gymnase, en partenariat avecl’ADEME, la région Rhône-Alpes et l’Agence Locale de l’Energie del’agglomération Lyonnaise. Elle a réalisé une chaufferie automatique aubois déchiqueté et un réseau de chaleur sur l’ensemble des bâtiments(neuf au total, dont le gymnase) situés dans l’enceinte du Parc del’hippodrome.

La salle polyvalente s’approvisionne en eau solaire et en électricité parl’intermédiaire d’un capteur solaire thermique et d’un générateur photo-voltaïque. Ce dernier fait fonction de brise soleil et d’intégration archi-tecturale sur une surface de plus de 200 m2. Cette double fonction per-met des économies substantielles sur le coût d’investissement du systèmephotovoltaïque. En effet, le prix des grilles caillebotis qui auraient étéposées à la place des modules, environ 48 000 €, peut être soustraitdu coût total de l’installation. Le coût du système photovoltaïque est, parconséquent, ramené en dessous des 5 €/Wc.

Type d’intégration : brise-soleil, auventSurface du champ photovoltaïque : 180 m2.


Coût total : 107 100 €.Maître d’ouvrage : Mairie de La Tour-de-Salvagny

Installateur : Total ÉnergieArchitecte : Les Ateliers Chabanne


Salle polyvalente de La Tour-de-Salvagny (source : ADEME).

Modules PV intégrés au brise-soleil de la salle polyvalente de La Tour-de-Salvagny (source : ADEME).

ÉLÉM

ENTS

RAPPO

RTÉ

S A

U B

ÂTI

MEN

T4.3

4.4 POSE EN TOITURE

4.4.1 Bâtiment d’ERM Électronique à Fleurbaix (Pas-de-Calais)

ERM Electronique a installé sa propre toiture photovoltaïque, pose desmodules et connections électriques. La mise en service a ensuite étéeffectuée par SUNWATT France. Un couvreur a effectué le bandeaud’étanchéité de l’installation. ERM Électronique, familier de l’électroniquede puissance, a désormais acquis l’expérience nécessaire pour créerune nouvelle activité, et vient ainsi agrandir le cercle des installateurs desystèmes photovoltaïques.


Bâtiment d’ERM Électronique (source : SUNWATT).

Modules PV intégrés au toit de la maison de M. Connor (source : SUNWATT).

Type d’intégration : en remplacement de la toiture ardoise.

Surface du champ photovoltaïque : 100 m2.Puissance installée : 11 400 Wc.

Productible annuel escompté : 10 652 kWh.Coût total : 77 520 €.

Maître d’ouvrage : ERM Électronique.Installateur : Sunwatt.


4.4.2 Maison d’habitation de M. Connor à Marcenod (Loire)

M. Connor, anglais d’origine, a établi récemment sa résidenceprincipale dans un hameau retiré du département de la Loire. Cette instal-lation reflète son désir de s’installer à la campagne tout en respectantl’environnement.

Type d’intégration : en remplacement de tuiles canal.


Productible annuel escompté : 3 480 kWh.Coût total : 20 170 €.Installateur : Sunwatt.


PO

SE EN

TOITU

RE

4.4


4.4.3 Bâtiment de Métallerie Concept à Châtillon-sur-Chalaronne(Ain)

Le propriétaire de la société Métallerie Concept, M. Padet, fabricant de structures métalliques, fait partie des pionniers du PRIB en France.Actionnaire de la première installation photovoltaïque raccordée auréseau, il croit fortement dans le potentiel de cette technologie.

Le toit de son entreprise est maintenant couvert sur 50 % de sa surfaceavec un système PRIB, sur un support créé sur mesure en interne. Cesupport est utilisable pour tout type de toiture fibrociment ondulé. Un cha-riot sur rail est placé sur le toit pour permettre la maintenance du système.

Deux employés ont été formés à la technologie du photovoltaïque sur les aspects électriques pour faciliter le travail des systémiers. Métallerie Concept est consultée régulièrement lorsqu’un supportmétallique sur mesure est nécessaire pour l’intégration d’un système au bâti.

Support pour systèmes PV posés sur toiture en tôle ondulée (source : ADEME).

Bâtiment de Métallerie Concept (source : ADEME).

Modules surimposés sur la toiture de Métallerie Concept (source : SUNWATT).

Type d’intégration : surimposition toiture fibrociment



Maître d’ouvrage : Métallerie Concept.Installateur : Sunwatt.


PO

SE

EN T

OIT

URE

4.4


4.4.4 Salle omnisports de la Faravelle à Saint-Joseph (Loire)

Le développement des énergies renouvelables de même que leséconomies d’énergie sont des axes majeurs de la politique de dévelop-pement pour une commune rurale comme Saint-Joseph. Le Maire de cettecommune et ses élus ont décidé d’intégrer la technologie du photovol-taïque lors de l’extension du gymnase, suite à la suggestion de l’architecte.

Cette réalisation a deux objectifs : d’une part produire de l’électricité, etd’autre part afficher l’engagement de la commune vis-à-vis de l’environ-nement. Le volet pédagogique est en effet prépondérant : un affichagede l’ensoleillement, et de la production instantanée et cumulée del’installation, a été installé dans le hall d’accueil afin d’informer les visiteurs.

Deux champs distincts ont été installés : 1) sur le toit de l’extension, côté ouest, des modules à plat, surélévés de

15 cm pour favoriser la ventilation des modules et donc le rendement,2) sur la terrasse orientée sud des modules fixés sur bacs en polyéthylène

lestés de graviers afin de ne pas toucher l’étanchéité du bâtiment. Cetteconfiguration permet d’obtenir un bon compromis entre la mise enavant au niveau visuel du système PRIB et la production d’électricité.

4.4.5 Lycée Professionnel Agricole de Castelnau-le-Lez (Hérault)

Toujours dans une optique de démonstration et d’information du grandpublic, les responsables de ce projet ont souhaité disposer d’un outilpédagogique lié à la maîtrise de l’énergie. Chaque salle de ce bâtimentdu lycée a fait l’objet d’un bilan énergétique détaillé. Avec le systèmephotovoltaïque, une salle du bâtiment produit désormais de l’électricité.Un bilan est réalisé pour évaluer l’impact du système par rapport auxconsommations de la salle. Les lycéens sont très impliqués dans ce projet,l’énergie faisant partie de la culture du monde agricole.

Le générateur photovoltaïque est composé de 12 modules polycristallins75 Wc fixés sur des bacs plastiques lestés.

Type d’intégration : pose sur terrasseSurface du champ photovoltaïque : 9 m2.

Puissance installée : 900 Wc.Productible annuel escompté : 1 270 kWh.

Coût total : 6 300 €.Maître d’ouvrage :

lycée professionnel agricole La Frondaie.Installateur : Apex bp solar.


Type d’intégration : surimposition toiture inclinée et sur toiture terrasse



Maîtrise d’œuvre : Transénergie.Architecte : Bernard Chassagneux.


Modules PV posés sur la terrasse du Lycée de La Frondaie (source : Apex bp solar).

Système PV sur la toiture de l’extension de la salleomnisports de la Faravelle(source : ADEME).

PO

SE EN

TOITU

RE

4.4

CONCLUSION

Systèmes PV installés dans un lotissement aux Pays-Bas (source : ADEME).

n conclusion, la technologie de la production d’électricité du photo-voltaïque raccordé au réseau et intégré au bâti est aujourd’hui techni-

quement maîtrisée. À travers le projet de démonstration HIP HIP soutenupar la Commission européenne, une centaine de projets PRIB ont étéréalisés en France pour une puissance d’environ 450 kWc (4 500 m2)de systèmes installés, produisant de solides références et ouvrant la voieà d’autres réalisations.

Le projet HIP HIP a démontré la faisabilité de l’intégration au bâtimentdu photovoltaïque raccordé au réseau par le biais de l’innovation et de la mise en place d’un cadre réglementaire et technique propice audéveloppement du marché. Le programme national de diffusion del’ADEME peut prendre désormais le relais du projet européen HIP HIP,en bénéficiant de toutes les avancées réalisées grâce à la dynamiquecréée autour de ce projet :

• développement de nouveaux produits d’intégration du photovoltaïqueau bâtiment;

• mise en place d’une obligation d’achat de l’électricité produite àpartir des systèmes photovoltaïques raccordés au réseau;

• approbation des spécifications techniques et légales pour l’achatde l’électricité et le raccordement au réseau;

• rédaction d’une trame d’avis technique du CSTB pour les produitsphotovoltaïques intégrés au bâti.

Dans le futur, les efforts des pouvoirs publics et des architectes en faveur de la « Haute qualité environnementale » (HQE) devraient encourager l’industrie du bâtiment et de la construction à considérer plus systématiquement les sources alternatives d’énergiedans le cadre d’une stratégie de développement durable.

Dans ce cadre, le photovoltaïque a, assurément, beaucoup d’atoutsà faire valoir.

E

Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’EnergieDirection Bâtiment et Energies RenouvelablesCentre de Sophia Antipolis - 500, route des Lucioles - 06560 VALBONNETéléphone : 04 93 95 79 00 - Télécopie : 04 93 65 31 96www.ademe.fr

ALSACE8, rue Adolphe-Seyboth67000 STRASBOURGTél. 03 88 15 46 46Fax 03 88 15 46 47

AQUITAINE6, quai de Paludate33080 BORDEAUX CEDEXTél. 05 56 33 80 00Fax 05 56 33 80 01

AUVERGNE63, boulevard Berthelot63000 CLERMONT-FERRANDTél. 04 73 31 52 80Fax 04 73 31 52 85

BOURGOGNE10, avenue Foch - BP 5156221015 DIJON CEDEXTél. 03 80 76 89 76Fax 03 80 76 89 70

BRETAGNE33, boulevard Solferino CS 41 21735012 RENNES CEDEXTél. 02 99 85 87 00Fax 02 99 31 44 06

CENTRE22, rue d’Alsace-Lorraine45058 ORLÉANS CEDEX 1Tél. 02 38 24 00 00Fax 02 38 53 74 76

CHAMPAGNE-ARDENNE116, avenue de Paris51038 CHALONS-EN-CHAMPAGNECEDEXTél. 03 26 69 20 96Fax 03 26 65 07 63

CORSEParc Sainte-LucieLe Laetitia - BP 15920178 AJACCIO CEDEX 1Tél. 04 95 10 58 58Fax 04 95 22 03 91

FRANCHE-COMTÉ25, rue Gambetta - BP 2636725018 BESANÇON CEDEX 6Tél. 03 81 25 50 00Fax 03 81 81 87 90

ÎLE-DE-FRANCE6-8, rue Jean-Jaurès92807 PUTEAUX CEDEXTél. 01 49 01 45 47Fax 01 49 00 06 84

LANGUEDOC-ROUSSILLONRésidence Antalaya119, avenue Jacques-Cartier 34965 MONTPELLIER CEDEX 2Tél. 04 67 99 89 79Fax 04 67 64 30 89

LIMOUSIN38 ter, avenue de la Libération87000 LIMOGESTél. 05 55 79 39 34Fax 05 55 77 13 62

LORRAINE34, avenue André-Malraux57000 METZTél. 03 87 20 02 90Fax 03 87 50 26 48

MIDI-PYRÉNÉESTechnoparc Bât. 9Rue Jean-Bart - BP 67231319 LABÈGE CEDEXTél. 05 62 24 35 36Fax 05 62 24 34 61

NORD - PAS-DE-CALAISCentre Tertiaire de l’Arsenal20, rue du Prieuré 59500 DOUAITél. 03 27 95 89 70Fax 03 27 95 89 71

BASSE-NORMANDIECITIS « Le Pentacle »Av. de Tsukuba14209 HÉROUVILLE-SAINT-CLAIR CEDEXTél. 02 31 46 81 00Fax 02 31 46 81 01

HAUTE-NORMANDIE« Les Galées du Roi »30, rue Gadeau-de-Kerville76100 ROUENTél. 02 35 62 24 42Fax 02 32 81 93 13

PAYS DE LA LOIRE5, boulevard V.-Gâche - BP 1620244262 NANTES CEDEX 02Tél. 02 40 35 68 00Fax 02 40 35 27 21

PICARDIE2, rue Delpech80000 AMIENSTél. 03 22 45 18 90Fax 03 22 45 19 47

POITOU-CHARENTES6, rue de l’Ancienne-Comédie BP 45286011 POITIERS CEDEXTél. 05 49 50 12 12Fax 05 49 41 61 11

PROVENCE - ALPES - CÔTE D’AZUR2, boulevard de Gabès - BP 13913267 MARSEILLE CEDEX 08Tél. 04 91 32 84 44Fax 04 91 32 84 66

RHÔNE-ALPES10, rue des Émeraudes69006 LYONTél. 04 72 83 46 00Fax 04 72 83 46 26

GUADELOUPEImmeuble Café Center, rue Ferdinand-Forest97122 BAIE-MAHAULTTél. 05 90 26 78 05Fax 05 90 26 87 15

GUYANE28, avenue Léopold-Heder97300 CAYENNETél. 05 94 29 73 60Fax 05 94 30 76 69

MARTINIQUE42, rue Garnier-Pagès97200 FORT-DE-FRANCETél. 05 96 63 51 42Fax 05 96 70 60 76

RÉUNIONParc 2000 - 3, avenue Théodore-DrouhetBP 38097829 LE PORT CEDEXTél. 02 62 71 11 30Fax 02 62 71 11 31

NOUVELLE-CALÉDONIESME - BP 46598845 NOUMÉA CEDEXTél. 00 687 27 01 97/023Fax 00 687 27 23 45

POLYNÉSIE FRANÇAISEDAT - BP 115 98713 PAPEETE CEDEXTél. 00 689 46 84 51/84 57Fax 00 689 46 84 49

SAINT-PIERRE-ET-MIQUELONDAF - BP 424497500 SAINT-PIERRE-ET-MIQUELONTél. 05 08 41 19 80/19 82Fax 05 08 41 48 85

SERVICES CENTRAUX

ANGERS Siège social 2, square Lafayette - BP 40649004 ANGERS CEDEX 01Tél. 02 41 20 41 20Fax 02 47 87 23 50

PARIS - VANVES27, rue Louis-Vicat75737 PARIS CEDEX 15Tél. 01 47 65 20 00Fax 01 46 45 52 36

VALBONNE Centre de Sophia Antipolis500, route des Lucioles06560 VALBONNE Tél. 04 93 95 79 00Fax 04 93 65 31 96

BRUXELLES53, avenue des Arts B-1000 BRUXELLESTél. 00 322 545 11 41Fax 00 322 545 11 44

LES IMPLANTATIONS DE L’ADEME

l’ÉlectricitÉ solaire photovoltaÏque dans … · introduction ... que veut donner...

Documents