Modules solaires colorés

Dans le cadre du développement d'éléments de construction producteurs d'énergie, l'aspect esthétique prend de plus en plus d'importance. Des panneaux solaires teintés ouvrent aux propriétaires fonciers et aux planificateurs de nouvelles perspectives.

À Lausanne, le Swiss Tech Convention Center produit de l’énergie avec des cellules solaires à pigments photosensibles.
À Lausanne, le Swiss Tech Convention Center produit de l'énergie avec des cellules solaires à pigments photosensibles.

(mb) Outre le degré d'efficacité des cellules solaires, on s'intéresse aussi de plus en plus à la conception variée d'éléments producteurs d'énergie. Inauguré en 2014, le Swiss Tech Convention Center, situé sur le campus universitaire de l'EPF Lausanne, arbore une façade sud dotée de cellules solaires semi-transparentes à pigments photosensibles. Celles-ci produisent de l'énergie à partir de la photosynthèse naturelle. Les molécules de colorant absorbent la lumière sur une surface nanostructurée et la transforment en énergie. En même temps, elles servent en façade à la protection solaire.

À Bâle, l’enveloppe du bâtiment du silo à charbon comporte des éléments modernes.
À Bâle, l'enveloppe du bâtiment du silo à charbon comporte des éléments modernes.

Relookage d'un bâtiment industriel

Au Gundeldinger Feld, à Bâle, on utilise des modules solaires tout aussi innovants : un silo à charbon, qui servait jadis à entreposer du combustible pour le fabricant de machines et de turbines voisin, a été transformé pour devenir partiellement un jardin d'enfants. Le charme industriel est resté, mais l'enveloppe du bâtiment du silo à charbon rénové est constituée de modules solaires colorés. « Un panneau solaire traditionnel à deux couches est composé soit de bi-verre soit de verre et d'un film ou d’un stratifié. En collaboration avec Swissino, nous avons remplacé la couche de verre supérieure par des verres colorés », explique Stefan Bucher de Solvatec. L'entreprise planifie et construit de petites installations solaires pour maisons individuelles et de grandes installations industrielles. 

L'installation solaire en question, qui possède une puissance de 12,8 kW, est le fruit d'un projet pilote mené avec la Haute École spécialisée du Nord-Ouest de la Suisse et le canton de Bâle-ville qui subventionne des projets de modèle à 2000 watts. La société à 2000 watts vise l'exploitation durable de ressources ne dépassant pas la limite de 2000 watts par personne.

Les modules CIS à couche mince du silo à charbon sont recouverts de verres colorés en orange, vert, bleu et gris. CIS est un acronyme composé de cuivre (Cu), indium (In) et sélénium (Se). En général, les panneaux produisent entre 20 et 70 kWh/m2. Certains modules noirs conventionnels fournissent des rendement supérieurs de 50 %, à en croire le fabricant. Selon Stefan Bucher, les éléments peuvent être produits dans différents formats : « Le silo à charbon comporte trois types de modules de dimensions différentes. Leurs coûts varient en conséquence. Le prix courant des modules de façades colorés oscille entre 500 et 1000 fr. par m2. »

Stefan Bucher estime que la conception de la toiture du silo est justifiée sur le plan technique : « Même si on ne les voit guère, nous avons intégré aussi des modules de couleur dans la toiture. Cela nous permet d'obtenir des valeurs de comparaison importantes avec les éléments de la façade ». Au cours de la phase de mesure d'un an, les rendements électriques des différents modules sont analysés, ce qui devrait permettre aussi de tirer des conclusions sur l'effet des différentes teintes.

Innovation en blanc

Les premiers modules solaires blancs à l'échelle mondiale fournissent du courant électrique depuis la fin 2014. Cette alternative aux modules traditionnels bleus-noirs a été mise au point par le CSEM (Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA) pour intégrer les modules photovoltaïques dans le bâtiment et offrir aux planificateurs un éventail de possibilités plus large. Cette option présente même des avantages en termes de construction. Les cellules solaires blanches s'échauffent moins et fonctionnent à des températures inférieures de 20 à 30 degrés environ. C'est la raison pour laquelle il est possible d'intégrer ces éléments dans le bâtiment sans ventilation par l'arrière.

Toutefois, on ne s'est pas limité aux modules blancs. Dans une maison individuelle de Neuchâtel, la société a posé sur le toit des modules solaires de couleur terre cuite, qui s'intègrent parfaitement à la toiture en tuiles. Cette idée se base sur un filtre qui disperse l'ensemble du spectre visible et ne laisse passer que les infrarouges. Cette technologie a l'avantage de pouvoir aussi être appliquée à des panneaux solaires existants. 

Des progrès aussi avec les modules noirs

Les cellules photovoltaïques sont également optimisées. Un bâtiment d'habitation collectif fonctionnant entièrement en autarcique énergétiquement se trouve à Brütten, dans le canton de Zurich. Sa seule source d’énergie externe est le soleil. Les concepts architectural et énergétique du bâtiment d'habitation collectif y sont étroitement associés. La façade est constituée entièrement de panneaux photovoltaïques. Toutefois, leur fonction n'est pas évidente parce qu'elles ne suscitent pas de réverbération, commente l'architecte René Schmid : « Les panneaux photovoltaïques de façade qui mesurent 1 m sur 1,5 m donnent l'impression d'une façade conventionnelle, mais sont une source de courant précieuse, même lorsque la lumière est indirecte. Pour le moment, les éléments constitués de cellules à couches minces se trouvent encore en phase d'essai. À l'avenir, ils représenteront environ un quart de la production totale d'énergie ». Par contre, ce sont des cellules solaires monocristallines qui ornent le toit. « Leurs coûts ne sont pas plus élevés que ceux des cellules normales, mais leur efficacité est plus grand », assure René Schmid. Le dimensionnement de l'enveloppe du bâtiment en tant que composant du concept énergétique tient compte des quantités d'énergie solaire disponibles.

Si la technique solaire a fait d'énormes progrès ces dernières années, l'offre des composants esthétiques destinés à l'enveloppe du bâtiment n'est pas en reste. La tendance va clairement vers des panneaux photovoltaïques intégrés aux façades qui sont très efficaces sur le plan énergétique et dont la technique n'est guère visible. Les propriétaires fonciers et les planificateurs profitent ainsi d'une très grande diversité de formes et de rendements énergétiques bienvue.

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