Les solutions photovoltaïques disponibles pour une pose en toiture

Autant le débat à l’échelle nationale entre les partisans des ENR et les tenants de solutions de production centralisées, dont le nucléaire, fait rage, autant à l’échelle d’un bâtiment, la discussion est close : étant donnés les prix actuels et les projections du coût de l’électricité, le photovoltaïque avec un maximum d’autoconsommation est une excellente solution.

Nous avons déjà évoqué le gisement que constituent les hectares de parkings équipables d’ombrières photovoltaïques. Sur les bâtiments eux-mêmes, en revanche, les solutions disponibles sont très diverses et méritent un inventaire complet.

Ce premier article est consacré au solution photovoltaïque en toiture : toiture en pente, toitures terrasse. Un second article portera sur le photovoltaïque en façade et en verrière.

La pose de panneaux photovoltaïque sur toitures en pente

En maison individuelles et sur les bâtiments collectifs dotés de toitures en pente, il est possible d’installer des panneaux photovoltaïques intégrés à la toiture ou en surimposition sur la toiture.

L’intégration à la toiture requiert des systèmes d’étanchéité bien conçus et une mise en œuvre irréprochable : la garantie sur l’étanchéité d’une toiture est décennale. Si les panneaux photovoltaïques classiques eux-mêmes n’ont pas besoin d’Avis Techniques (Atec) pour une pose en toiture, en revanche, toutes les solutions d’intégration sont sous Atec. ©PP

Toutes les solutions photovoltaïques sous Atec sont disponibles sur le site du CSTB, en cherchant à l’aide du mot photovoltaïque.

Pour les toitures en pente, deux approches sont disponibles : remplacer tuiles et ardoises par de petits éléments photovoltaïques spécialement développés ou installer des panneaux photovoltaïques classiques. Les "petits éléments photovoltaïques" sont sous Atec. ©PP

Avec pratiquement tous ces procédés, qu’il s’agisse de petits éléments photovoltaïques ou de modules classiques, il est possible soit de réaliser des toitures photovoltaïques partielles, soit de construire des toits entièrement photovoltaïques.

L’Atec 21/20-70_V1, valable jusqu’au 31 août 2023, nous apprends, par exemple, que l’on peut réaliser des toitures complètes à l’aide des modules carrés Sunstyle de Sunstyle International.

Le système se compose d’éléments photovoltaïques de 65 à 115Wc et d’éléments de montage pour une pose des modules par chevauchement des diagonales. Ce qui permet de réaliser des toitures photovoltaïques partielles ou totales.

L’Atec 21/20-74_V1 porte pour sa part sur les tuiles FAG 10 Solaires d’Edilians : procédé photovoltaïque, mis en œuvre en toiture partielle ou complète, sur charpente bois avec chevrons et liteaux, en remplacement de petits éléments de couverture (tuiles de la société Edilians, modèles "Alpha 10 Ste Foy", "Rhôna 10 Ste Foy" et "HP 10").

La tuile solaire ou l’ardoise solaire, avec leurs modules de couleur tuile ou gris ardoise, présentent l’avantage d’une meilleure acceptabilité par les redoutés ABF (Architectes des Bâtiments de France) ou, en tout cas, la possibilité d’un débat avec une issue potentiellement positive.

La pose de panneaux photovoltaïques traditionnels en toitures en pente

En ce qui concerne la pose des panneaux photovoltaïques traditionnels sur les toitures en pente, qu’il s’agisse de surimposition ou d’intégration, tous les systèmes d’accrochage sont également sous Atec. Le plus souvent, chaque Atec contient la liste des panneaux photovoltaïques qui conviennent à son système d’accrochage particulier, soit en énumérant les marques et modèles, soit en fournissant les dimensions et poids des panneaux photovoltaïques compatibles. ©Daikin

L’Atec 21/20-69_V2, accordé à Terreal et valable jusqu’au 31 mai 2023, porte sur le procédé Solterre PV Surimposition qui permet d’installer des modules photovoltaïques classiques en surimposition sur une toiture en tuiles de terre cuite, en mode portrait ou en mode paysage. Il comporte une liste de modules photovoltaïques et de tuiles Terreal compatibles. L’existence d’un Atec sur un procédé est requise pour l’assurabilité de l’ouvrage.

Pour les toitures industrielles ou tertiaires composés de grands éléments, il existe des solutions spécifiques, toujours sous Atec. ©PP

L’Atec 21/19-66_V1, accordé à Voltinov pour la solution Belight-St distribuée par Dome Solar, porte sur la mise en œuvre en toiture partielle (toujours du faîtage à l’égout) ou complète, sur charpente métallique, sur charpente bois, ou sur profils métalliques incorporés et ancrés dans le béton ou la maçonnerie, en remplacement de grands éléments de couverture (plaques profilées en fibres-ciment ou de plaques nervurées en acier ou aluminium).

Ce procédé comprend à la fois des modules et une solution de montage.

Cette usine BDR Thermea en Italie, dans un effort de décarbonation de sa production, a équipé tous les pans de toitures bien orientés de panneaux PV classiques. ©BDR Thermea

La pose de solution photovoltaïque en toiture terrasse

En ce qui concerne les toitures terrasse, deux grandes approches sont possibles : la pose de panneaux photovoltaïques classiques ou la mise en œuvre de membranes légères. Une bonne partie des grandes toitures ne présente pas en effet la résistance mécanique nécessaire pour supporter l’installation de panneaux photovoltaïques classiques et la membrane qui pèse souvent moins de 4 kg/m² constitue une bonne solution.

La pose de panneaux PV classique sur une toiture terrasse suppose qu’elle possède la tenue mécanique nécessaire pour supporter le poids des panneaux et de leur système d’accrochage. ©PP

En ce qui concerne les panneaux photovoltaïques classiques, l‘Atec 21/21-76_V1, accordé conjointement à la société Icopal SAS Siplast et à la société EPC Solaire SAS, porte par exemple sur le procédé Sunscape-iNovaPV Lite Tilt.

C’est un dispositif permettant la surimposition en toitures-terrasses sur élément porteur en tôles d’acier nervurées (TAN) de modules photovoltaïques rigides fixés, inclinés sur des supports en aluminium soudés à un revêtement d’étanchéité autoprotégé de la société Icopal SAS Siplast.

Sunscape-iNovaPV Lite Tilt est destiné à la réalisation d’installations productrices d’électricité photovoltaïque sans perforation de la membrane d’étanchéité.

Il comporte un élément porteur en tôles d’acier nervurées (profilés Inastyl 46, 56, 74), un système assurant l’isolation (Rockacier C Nu ou Powerdeck) et l’étanchéité (membrane bitumineuse Icopal SAS Siplast) de la toiture-terrasse, un système de montage spécifique soudé sur le revêtement bicouche bitumineux, des modules photovoltaïques cadrés, dont la liste limitative est jointe à l’Atec.

Une quinzaine d’Atec portant sur des systèmes d’installations de panneaux PV classiques en toiture terrasse se trouve sur le site du CSTB.

la pose des membranes photovoltaïques pour les toitures délicates

Pour les toitures de grandes dimensions – donc potentiellement rentables pour un équipement photovoltaïque, mais ne présentant pas la résistance mécanique nécessaire, une petite douzaine d’industriels européens propose des solutions de panneaux légers.

Là encore, on rencontre deux solutions : les panneaux en silicium monocristallin à base de cellules très fines, encapsulées entre deux couches de polymères, d’une part, des membranes à base d’autres technologies que le silicium, d’autre part. ©PP

L’allemand DAS Energy, qui possède une filiale française, commercialise des panneaux de 345 Wc, à base de silicium monocristallin, pesant moins de 2,5 kg/m².

Les panneaux DAS sont encapsulés entre deux couches de fibres de verre. Ils peuvent être vissés, collés, rivetés, … sur la toiture existante. Un panneau DAS de 2024 x 991 x 2 mm ne pèse que 5 kg. Ils comportent 72 cellules, sont garantis 10 ans, avec une garantie de performance linéaire pendant 25 ans.

Soprasolar, filiale de Soprema, propose de son côté une solution radicale : Soprasolar Flex. Un procédé d’étanchéité photovoltaïque pour toitures terrasses. Il combine un complexe bicouche bitumineux SBS renforcé soudé en plein, intégrant des laminés photovoltaïques souples collés sur l’étanchéité.

Soprasolar Flex bénéficie de l’Appréciation Technique d’Expérimentation 2871_V2, valable jusqu’au 30 avril 2024. Fabriqués par MIA Solar, les modules souples photovoltaïques Soprasolar Cell W disposent de certificats de conformité aux normes IEC 61215:2016 et IEC 61730:2017 dans la plage de puissances des modules photovoltaïques visés au Dossier Technique (460 à 520 Wc) jusqu'à une tension de 1 000 V DC. ©PP

Voilà un rapide survol des solutions d’installation de systèmes photovoltaïques en toiture en pente ou d'installation de solution photovoltaïque en toiture terrasse. Si jamais, nous avons oublié une, c’est le moment de nous le dire.