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Le photovoltaïque en milieu urbain dense

En milieu urbain, le foncier est majoritairement construit. Les surfaces disponibles pour l’implantation de systèmes photovoltaïques sont donc les toitures des bâtiments, qui présentent l’avantage d’une exposition solaire généralement plus favorable qu’au sol. Lorsque la pression foncière augmente, les constructions s’étagent pour répondre aux besoins de logement, d’espaces de travail et de lieux de vie des habitants. Les bâtiments des quartiers urbains denses présentent dans la plupart des cas des toitures terrasses, pour lesquelles quelques précautions de mise en œuvre des systèmes photovoltaïques doivent être prises.


Sommaire :

Correspondance entre la forme urbaine et le potentiel de production photovoltaïque

Un capteur solaire photovoltaïque produira d’autant plus d’électricité qu’il est placé face au soleil. Pour un panneau fixe, la position qui garantira la production optimale en moyenne sur une année est une inclinaison de 30° par rapport à l’horizontale et une orientation plein sud. Lorsque les panneaux photovoltaïques sont installés en toiture de bâtiments, leur orientation et leur inclinaison dépendent de la forme du bâtiment, ainsi que du mode d’accroche des panneaux.

Correspondance entre la forme urbaine et le potentiel de production photovoltaïque - PNG - 55.1 ko
Correspondance entre la forme urbaine et le potentiel de production photovoltaïque
Source HESPUL

Ainsi, pour une production électrique équivalente, une toiture inclinée nécessitera moins de modules qu’une terrasse avec des modules installés à plat.

Solutions techniques sur toiture-terrasse

Quelques exemples de mise en œuvre sont suggérés à travers les schémas suivants, plus particulièrement pour les toitures-terrasse pour lesquelles est rappelé le positionnement de l’étanchéité.

Modules rigides rapportés sur étanchéité - JPEG - 6.1 ko
Modules rigides rapportés sur étanchéité
Source : HESPUL
Surimposition sur charpente secondaire - JPEG - 6.7 ko
Surimposition sur charpente secondaire
Source : HESPUL

En rénovation, une des possibilités existantes pour s’affranchir de l’encombrement provenant des divers équipements techniques que sont les gaines et caissons de ventilation, exutoires, cheminées, édicules et lanterneaux etc., est de réaliser une sur-structure surmontant l’édifice, pour peu que le règlement d’urbanisme le permette. Il conviendra de vérifier avec soin l’adéquation de la solution retenue avec les critères d’intégration au bâti relatifs au tarif d’achat, le cas échéant.

Sur-toiture - JPEG - 6.9 ko
Sur-toiture
Source : HESPUL

Nota : La pose de membranes d’étanchéité photovoltaïques combine quant à elle les avantages de son caractère intégré au bâti et de son faible poids, qui lui permet de s’affranchir d’une coûteuse reprise de charpente. Une pénurie actuelle de cellules photovoltaïques sur support souple rend cette solution temporairement indisponible en dehors de stockes constitués. La plupart des étancheurs ont développé des solutions intégrant des modules cristallins rigides, dont la puissance installée par unité de surface est bien plus intéressante, sous réserve d’une résistance mécanique de la structure et d’une classe de compressibilité pour l’isolant support suffisantes.

Les spécificités des toitures terrasse

La concurrence d’usage des toitures

  • Ventilation

Sur des bâtiments de plusieurs étages terminés par des toitures-terrasse (logements collectifs, tertiaire…), il n’est pas rare que la surface en toiture soit partiellement dévolue aux équipements techniques comme les cheminées et exutoires de fumée, les édicules techniques surmontant les cages d’escalier et les cages d’ascenseurs, les gaines et caissons de ventilation. Dans un projet neuf, l’agencement du photovoltaïque avec les autres équipements techniques peut être optimisé pour peu que le projet soit suffisamment anticipé et traité dans sa globalité. En rénovation, il faudra s’accommoder au mieux de l’existant. Les solutions peuvent consister à regrouper les équipements les plus élevés sur les parties nord de la toiture, pour éviter toute ombre portée sur les panneaux, ou à développer une solution plus innovante, permettant la co-gestion des deux usages.

Exemple d’agencement ventilation/photovoltaïque - PNG - 42.6 ko
Exemple d’agencement ventilation/photovoltaïque
Lot E6 – ZAC Clichy-Batignolles – Paris 17e
Source : Vinci/BP Architectures

L’agencement ci-dessus concilie la production solaire photovoltaïque avec des panneaux installés sur une structure secondaire, suffisament élevée par rapport au plancher haut de la terrasse pour que des éléments de ventilation trouvent leur place en-dessous et que l’accès à l’étanchéité reste possible.

  • Végétalisation

En milieu urbain, le traitement de l’effet d’îlot de chaleur, la gestion des eaux pluviales par infiltration, la continuité de la trame verte pour la biodiversité, ainsi que l’aménagement de terrasses accessibles, sont des implantations qui supposent la végétalisation des toitures lorsque cela est possible. L’implantation d’un système photovoltaïque devra se faire en bonne intelligence avec cet usage par la recherche de solutions mixtes :

  • soit les surfaces disponibles seront réparties entre les différentes usages, selon les caractéristiques et les besoins propres à chaque technologie (ensoleillement pour le photovoltaïque par exemple),
    Exemple de toiture photovoltaïque et végétalisée - JPEG - 19.3 ko
    Exemple de toiture photovoltaïque et végétalisée
    Source : Biocoop d’Epône
  • soit une solution technique innovante permettra de concilier les deux usages (pergola photovoltaïque sur terrasse plantée, par exemple).
    Champ photovoltaïque sur toit végétalisé - Région Poitou Charentes - JPEG - 61.7 ko
    Champ photovoltaïque sur toit végétalisé - Région Poitou Charentes
    Source : CRER

Travail en hauteur

Pour la protection contre les risques de chute, on préfèrera les protections collectives fixes, type garde-corps, aux protections individuelles temporaires type harnais et ligne de vie.

Des aménagements peuvent être pensés pour faciliter la maintenance ultérieure en toute sécurité.

Exemple d’un calepinage photovoltaïque ponctuellement interrompu - PNG - 66.1 ko
Exemple d’un calepinage photovoltaïque ponctuellement interrompu
Lot E7 – ZAC Clichy-Batignolles – Paris 17e
Source : ICF/Antonini Darmon

Sur les illustrations ci-dessus, on peut voir que le champ photovoltaïque est ponctuellement interrompu pour permettre l’accès aux modules à partir de podiums sécurisés.

Exemple d’une coupe présentant l’accès aux plateformes de maintenance - PNG - 29.8 ko
Exemple d’une coupe présentant l’accès aux plateformes de maintenance
Lot E7 – ZAC Clichy-Batignolles – Paris 17e
Source : ICF/Antonini Darmon

Ceux-ci sont accessibles depuis la terrasse couverte de l’installation photovoltaïque qui reste circulable grâce à une hauteur sous panneaux suffisante.

Dernière mise à jour : 29 août 2014
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