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Bonnes pratiques pour l’intégration du photovoltaïque au bâtiment

Le photovoltaïque intégré au bâtiment, communément désigné sous l’acronyme BIPV pour Building Integrated Photovoltaics, fait référence aux systèmes photovoltaïques venant se substituer aux éléments vitrés ou opaques de l’enveloppe du bâtiment (étanchéité, parois, résistance aux charges mécaniques et au feu…). Cette intégration fonctionnelle peut s’accompagner d’une intégration architecturale, c’est-à-dire faisant appel à des notions d’esthétique, et sont repris par les critères IAB du tarif d’achat. Outre la production d’énergie électrique d’origine solaire et sa fonction dans le bâtiment, un système BIPV tend à l’atteinte d’un équilibre production / consommation locale afin de réduire l’impact du secteur bâtiment sur la consommation électrique nationale. Le BIPV induit implicitement un plus grand lissage de la production au cours de la journée et des saisons (de par l’inclinaison et l’orientation des systèmes imposés par la forme du bâtiment), et non son optimisation, objectif plus généralement satisfait par les parcs au sol.

Une seconde dénomination s’applique aux systèmes photovoltaïques apposés ou surimposés sur bâtiment, dont l’acronyme est BAPV pour Building Applied Photovoltaics, et qui fait référence aux systèmes rapportés sur bâtiment à la manière d’équipements techniques et pour lesquels un traitement architectural peut également être envisagé. La transcription des caractéristiques de certains systèmes BAPV est fait l’objet des critères ISB du tarif d’achat.


Sommaire :

Les différents types d’intégration

Un bâtiment pourra accueillir différentes typologies de systèmes photovoltaïques. Celles-ci sont généralement divisées en deux catégories :

  • le BIPV pour Building-Integrated Photovoltaics, dans lequel les installations photovoltaïques intégrées au bâti se substituent à des éléments de construction,
  • le BAPV pour Building-Applied Photovoltaics, dans lequel les installations photovoltaïques appliquées au bâti n’ont pas de double fonction.
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Différents types d’intégration
Source : SUPSI, Swiss BIPV Competence Centre

Bonnes pratiques pour le projet photovoltaïque intégré au bâtiment

Lors d’une opération de rénovation ou de construction, force est de constater que l’intégration du photovoltaïque au bâtiment requiert une attention particulière à l’ensemble des problématiques non-électriques auxquelles le projet devra faire face. Ainsi, une partie de la complexité technique du projet découlera d’exigences réglementaires, programmatiques et administratives liées au bâtiment.

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Mesures réglementaires et fonctionnelles nécessaires pour l’intégration du PV au bâtiment
Lot E8 – ZAC Clichy-Batignolles – Paris 17e
Source : Sodearif Cogedim/Gausa Raveau

Bien que l’offre commerciale des concepteurs de procédés d’intégration soit relativement large, certains ajustements peuvent s’avérer nécessaires selon le bâtiment considéré.

À quel moment du projet prendre en compte le photovoltaïque ?

Neuf

Dans le cas du neuf, le projet photovoltaïque commence dès l’esquisse. À ce stade, l’architecte pensera la volumétrie de son bâtiment en tenant compte de l’exposition solaire de ses toitures ou de ses façades. Sur des bâtiments complexes, cette question de l’exposition peut se révéler problématique si elle n’est pas traitée en amont. Lorsque les « surfaces captantes » ne sont identifiées que tardivement, elles prennent place sur les pans de toiture laissés libres, parfois mal orientés ou ombragés.

Pour maximiser la puissance de l’installation et privilégier un fonctionnement optimal, la dimension architecturale du système photovoltaïque, puisqu’elle concerne l’aspect extérieur du bâtiment, doit être prise en compte très tôt, au moment de la définition des volumes.

Rénovation

En rénovation, il s’agit d’identifier les surfaces dédiées au photovoltaïque parmi les toitures et parois présentes. La solution technique retenue devra s’accommoder de l’existant : l’expression architecturale y est contrainte mais peut se traduire par le développement de solutions innovantes.

Comme en neuf, le photovoltaïque sur bâtiment s’envisage dès le démarrage du projet de rénovation, afin d’assurer un bon niveau d’ensoleillement à la future installation et d’anticiper les contraintes de mise en œuvre.

Cas particulier d’une ZAC

Lorsqu’une collectivité mène un projet d’urbanisation dans le cadre d’une ZAC (Zone d’Aménagement Concerté), elle dispose d’une position privilégiée pour faire entendre ses ambitions environnementales aux promoteurs auxquels elle va céder le terrain.

C’est dès la phase de programmation que se définissent les enjeux énergétiques, parmi lesquels la production d’électricité renouvelable. Une estimation du potentiel photovoltaïque sur la base d’un plan masse préliminaire peut utilement contribuer à la réalisation concrète d’installations, en facilitant la définition d’objectifs de production.

Pour en savoir plus sur les préconisations à suivre en matière de planification énergétique, vous pouvez consulter le guide éco-urbanisme proposé par HESPUL « Prise en compte de l’énergie dans les projets d’aménagement : de l’urbanisme de planification aux projets opérationnels ».

Principes de conception

Dès lors qu’une opération de rénovation ou de construction neuve inclut un système photovoltaïque, il est utile de définir rapidement la puissance attendue, pouvant découler de la surface disponible, de la quantité d’énergie que le maître d’ouvrage souhaite produire ou de sa capacité d’investissement.

Puissance disponible en fonction de la technologie utilisée - PNG - 203.3 ko
Puissance disponible en fonction de la technologie utilisée
Source HESPUL

Tout au long du dimensionnement, le concepteur prendra soin :

Les problématiques à anticiper

Au-delà des règles de l’art de la construction visant à garantir la solidité et l’étanchéité de l’ouvrage dans le temps, certains aspects annexes sont à prendre en compte dès la conception de l’installation.

Le plan local d’urbanisme (PLU ou POS ou carte communale)

Tout comme le bâtiment, l’installation photovoltaïque devra respecter les règles d’urbanisme (articles 10, 11 et 15 du règlement local) relatives :

  • au gabarit-enveloppe et à la hauteur maximale des constructions,
  • à l’aspect extérieur des ouvrages, en particulier si le bâtiment est situé dans une zone protégée (AVAP, périmètre de protection des monuments historiques, parc national…)
  • aux obligations en matière de performances énergétiques et environnementales.

Sur ces points-là, les collectivités en charge des documents d’urbanisme peuvent faciliter l’installation de systèmes photovoltaïques, d’une part en autorisant un dépassement du gabarit-enveloppe pour les équipements utilisant les énergies renouvelables, et d’autre part en étant attentives aux dispositions relatives aux zones protégées, afin de ne pas exclure la technologie photovoltaïque a priori.

La sécurité

L’intégration d’un système photovoltaïque au bâtiment le soumet d’emblée aux règles de l’art et aux normes applicables au secteur de la construction.

  • Sécurité électrique

Pour ce qui est de la sécurité électrique, on se réfèrera au guide UTE C 15 712-1.

  • Travail en hauteur

En ce qui concerne la protection contre les chutes de hauteur, deux types d’intervention sont à envisager :
- le chantier d’installation et
- la maintenance ultérieure, pour lesquelles la conception des installations doit garantir la sécurité des travailleurs.

À ce titre, on préfèrera les protections collectives fixes, type garde-corps, aux protections individuelles temporaires type harnais et ligne de vie.

Dans la mesure où le photovoltaïque amène une fonctionnalité supplémentaire, la gestion globale de la toiture devient une nécessité en phase de conception.

  • Sécurité incendie

Des recommandations concernant la prise en compte de la sécurité incendie lors de la conception de l’installation photovoltaïque ont été émises :
- par la Commission Centrale de Sécurité pour les ERP, avec, en plus des règles électriques, des règles sur l’implantation des modules (à noter en particulier une largeur minimale de 0,90 m pour le cheminement en toiture).
- par le CNPP (Centre National de Prévention et de Protection) pour les bâtiments industriels, commerciaux et tertiaires équipés d’une installation photovoltaïque en toiture via le référentiel APSAD D20.

De manière générale, la doctrine est disponible auprès des Services Départementaux d’Incendie et de Secours (SDIS).

Liens utiles

Liens internes


Publications

  • Prasad, D., Snow, M. : Designing with Solar Power : A Source Book for Building Integrated Photovoltaics (BIPV) ; Earthscan, London 2005, ISBN 1-844071-47-2.
  • Sun and architecture, Examples and design guidelines for architects, October 2000, Novem 2ZNTh 00.08
  • Building Integrated Photovoltaics : a handbook by Simon Roberts, Nicolo Guariento, Springer, 2009
  • Eiffert, P., Kiss, G.J. : Building-Integrated Photovoltaic ; Designs for Commercial and Institutional Structures - A Sourcebook for Architects, 2000
  • Guide éco-urbanisme d’HESPUL « Prise en compte de l’énergie dans les projets d’aménagement : de l’urbanisme de planification aux projets opérationnels »
  • Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 : Guide « RAGE 2012 » Systèmes photovoltaïques par modules rigides en toitures inclinées - Guide de conception, de mise en œuvre et de maintenance, mars 2013
  • Référentiel APSAD D20 : Procédés photovoltaïques - Document technique pour la sécurité des bâtiments - édition février 2013 du Centre National de Prévention et de Protection

Liens externes

  • IEA PVPS Task 7 dont
    • L’Integrazione architettonica del fotovoltaico : esperienze compiute, a cura di Cinza Abbate, IEA PVPS, Task 7, May2002
    • Potential for Building Integrated Photovoltaic ; Report T7-04 IEA PVPS Task 7, 2002.
    • Schoen, T.J. : Building-Integrated PV installations in The Netherlands : examples and operational experiences ; IEA PVPS Task 7, Photovoltaic Power Systems in the Build Environment.

Dernière mise à jour : 26 août 2014
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