Lorsque vous vous promenez dans l’atrium ensoleillé du Centre des congrès d’Edmonton ou apercevez le toit en pente spectaculaire de la bibliothèque Varennes dans la banlieue de Montréal, il n’est pas évident que ces bâtiments produisent de l’électricité. Après tout, aucun des panneaux solaires traditionnels n’a été cloué sur le toit.
Mais les lucarnes semi-transparentes de l’atrium et les bardeaux du toit en pente sont plus qu’une simple protection contre les éléments – ce sont des systèmes photovoltaïques intégrés au bâtiment (BIPV). C’est-à-dire qu’ils sont faits de panneaux solaires.
C’est une solution vantée par Elon Musk, PDG de Tesla, qui a commencé à vendre des tuiles solaires aux États-Unis en 2017. Depuis lors, une gamme d’options fabriquées au Canada pour différentes parties des bâtiments a fait son apparition sur le marché et des installations ont vu le jour à travers le pays pour montrer ce qui est possible.
Voici de plus près en quoi le BIPV diffère des panneaux solaires traditionnels et pourquoi beaucoup plus pourraient faire partie des bâtiments du futur.
Qu’est-ce que le photovoltaïque intégré au bâtiment ?
Alors que les panneaux solaires traditionnels sont fixés aux bâtiments, les BIPV sont construit dans l’extérieur comme éléments clés.
Ils peuvent être tout ce qui est exposé au soleil : bardeaux, fenêtres, bardage, lucarnes, pergolas, balustrades de balcon. Une entreprise, Mitrex de Toronto, envisage même de les utiliser pour construire des serres et des écrans antibruit sur les autoroutes.
Les systèmes BIPV sont comme les autres panneaux solaires en ce sens qu’ils génèrent de l’énergie propre qui peut être utilisée pour l’alimentation de secours ou vendue au réseau. Mais ils doivent être conçus différemment pour remplir d’autres fonctions, comme se protéger du vent et de la pluie ou laisser entrer la lumière naturelle.
Pour cette raison, les panneaux BIPV sont disponibles dans une plus grande variété de formes, de tailles, de couleurs et de transparences.
Pourquoi pourriez-vous utiliser BIPV au lieu d’installer des panneaux solaires traditionnels ?
Ils augmentent l’espace ou la surface disponible pour produire de l’énergie solaire.
Trouver l’espace pour installer des panneaux solaires traditionnels peut être difficile dans des endroits comme les villes. Pendant ce temps, « il y a tellement de surface vitrée inutilisée sur les gratte-ciel du centre-ville et les murs et fenêtres des bâtiments », a déclaré Adam Yereniuk, directeur des opérations de Kuby Renewable Energy, la société à l’origine de l’installation du BIPV dans le centre des congrès d’Edmonton, le plus grand du Canada, avec une capacité de 169 kW.
L’entreprise a également travaillé sur une résidence de cinq étages au Red Deer College qui est recouverte d’un revêtement en verre solaire sur trois côtés – 545 panneaux au total.
Les BIPV peuvent simplifier l’installation et potentiellement économiser sur les coûts.
PV Technical Services, basé dans le comté de St. George-Brant, en Ontario, installe des panneaux solaires traditionnels depuis plus d’une décennie. La co-fondatrice Katherine Zhou a déclaré que les clients avaient commencé à demander pourquoi ils devaient d’abord engager un entrepreneur pour refaire la toiture de leur maison et un autre pour installer les racks et les panneaux sur le dessus, d’autant plus que la pénétration du toit requise pour l’installation des panneaux annulait la garantie du toit.
L’entreprise a donc développé son propre bardeau solaire en 2016. Désormais, pour un coût que Zhou estime être similaire à celui d’une installation de toit en métal, son entreprise peut installer des bardeaux solaires qui protègent le toit des éléments et génèrent de l’électricité. “Cela évite beaucoup de maux de tête”, a-t-elle déclaré.
Ils peuvent potentiellement durer plus longtemps que les matériaux de construction traditionnels.
Andreas Athienitis, chercheur à l’Université Concordia à Montréal qui étudie le BIPV, a déclaré que si les bardeaux d’asphalte durent généralement environ 15 ans, les panneaux solaires peuvent durer 30 ans, avec seulement une légère diminution de l’efficacité. (De nombreux systèmes de bardeaux solaires, comme celui des services techniques PV, sont « intelligents » et vous permettent de surveiller et de remplacer les bardeaux individuels, si nécessaire.)
Ils peuvent potentiellement générer de la chaleur ainsi que de l’électricité.
A la bibliothèque de Varennes, l’air extérieur aspiré dans le système de ventilation est préchauffé par les panneaux solaires avant d’entrer dans le bâtiment (qui dispose également d’un système de chauffage géothermique), a déclaré Athienitis. Cela refroidit également les panneaux, qui ne génèrent pas autant d’énergie lorsqu’ils sont trop chauds.
Une pompe à chaleur peut potentiellement être ajoutée pour augmenter la quantité d’espace et de chauffage de l’eau que les panneaux peuvent faire, et la quantité d’énergie par surface que le système peut fournir dans l’ensemble.
Ils peuvent remplacer les matériaux avec une empreinte carbone plus élevée.
Mitrex est une entreprise torontoise qui fabrique des revêtements BIPV et prévoit de fabriquer des écrans antibruit pour autoroutes. Ce sont deux choses qui sont souvent faites de béton, qui a une empreinte carbone plus élevée que les panneaux BIPV en verre et en silicium.
“Nous prenons donc le carbone [out of the] système simplement en l’installant », a déclaré le PDG de l’entreprise, Danial Hadizadeh. Au fil du temps, a-t-il ajouté, l’énergie renouvelable générée par les panneaux BIPV compensera les émissions utilisées pour les fabriquer en premier lieu.
Ils ont un look unique.
BIPV fait une déclaration visuelle, a déclaré Yereniuk.
« Si vous avez traversé le centre des congrès d’Edmonton, vous pouvez constater par vous-même qu’il crée quelque chose d’étonnant que vous ne pouvez obtenir avec aucun autre verre standard.
Peuvent-ils produire autant d’électricité que les panneaux solaires traditionnels ?
Leur efficacité dépend des matériaux utilisés et de leur transparence. Les panneaux opaques peuvent avoir une efficacité comparable aux panneaux solaires traditionnels faits du même matériau.
Les panneaux transparents ou semi-transparents sont moins efficaces, car par définition une certaine quantité d’énergie solaire les traverse de part en part sans être absorbée. Hadizadeh a déclaré que les panneaux semi-transparents de son entreprise sont efficaces d’environ 50 à 75 % par rapport aux panneaux solaires ordinaires.
Cependant, étant donné que les panneaux BIPV sont placés là où ils remplissent le mieux leur fonction de revêtement, de fenêtres, etc., ils ne sont généralement pas optimisés pour l’exposition au soleil, comme les panneaux traditionnels, et peuvent donc générer moins d’énergie.
Hadizadeh espère qu’à mesure que les architectes et les développeurs se familiariseront avec le BIPV et comprendront son potentiel, ils commenceront à concevoir des bâtiments “de manière à maximiser la puissance du soleil”.
Pourquoi n’y a-t-il pas plus de bâtiments installés ?
Véronique Delisle, gestionnaire de projet et spécialiste principale de la technologie BIPV chez CanmetÉNERGIE, un centre de recherche de Ressources naturelles Canada, estime que, pris ensemble, tous les BIPV du pays ont actuellement moins d’un mégawatt de puissance électrique, ce qui représente moins de 1 % de le marché du photovoltaïque distribué.
Le BIPV présente un certain nombre de défis typiques d’une technologie émergente :
Manque de disponibilité. Jusqu’à récemment, la plupart des installations reposaient sur des produits importés principalement d’Onyx Solar en Espagne, et elles devaient être personnalisées plutôt que produites en série.
Cependant, des entreprises canadiennes comme PV Technical Services et Mitrex commencent à offrir l’accès aux bardeaux et revêtements solaires, respectivement, qui sont développés et fabriqués localement.
Zhou a déclaré que PV Technical Services possédait déjà plusieurs installations canadiennes. Mitrex prévoit ouvrir une nouvelle usine à Toronto en juillet afin d’intensifier la fabrication de revêtements pour ses premiers clients, qui devraient être installés d’ici l’automne. Kuby Energy, qui vend actuellement des Powerwalls Tesla au Canada, prévoit de vendre le toit solaire de Tesla lorsqu’il sera disponible au Canada, ce qui est prévu plus tard cette année.
Défis techniques et réglementaires. Les produits BIPV sont réglementés à la fois en tant que matériaux de construction et matériaux électriques, ils doivent donc répondre à deux ensembles d’exigences. Hadizadeh a déclaré que cela nécessite de nombreux tests et une collaboration avec le gouvernement pour rédiger des réglementations pour un nouveau produit.
L’athienite encourage l’adoption de ces technologies, les codes du bâtiment doivent être modifiés et les gouvernements doivent fournir les bonnes incitations.
Pendant ce temps, la plupart des gens de métier ne le connaissent pas, et Athienitis a déclaré qu’il devait y avoir plus d’éducation.
Coût. À l’heure actuelle, c’est assez cher au départ, bien que l’électricité produite au cours de sa durée de vie devrait éventuellement compenser cela, a déclaré Yereniuk. Hadizedah a déclaré que son objectif au cours des prochaines années est de réduire le coût des produits de Mitrex au point qu’ils peuvent être offerts sans frais initiaux aux clients – au lieu de cela, ils paieraient pour l’électricité produite au cours de la durée de vie des panneaux (similaire au chemin les projets géothermiques sont souvent financés dans des condos).
“Cela va certainement décoller à mesure que de plus en plus de gens réaliseront qu’il s’agit d’une technologie viable”, a déclaré Yereniuk. “L’industrie évolue très rapidement et la technologie se développe et progresse rapidement, et les coûts diminuent rapidement.”
