Les solutions photovoltaïques disponibles pour une pose en façade et en verrière

Comme le rappelle Tecsol, le bureau d’études solaire, dans son blog du 3 janvier, le prix des modules photovoltaïques a baissé de plus de 99% au cours des 40 dernières années et de plus de 88% de 2010 à 2021. Joint à la crise énergétique, ce phénomène de baisse des prix a considérablement renforcé l’intérêt du photovoltaïque en autoconsommation sur les bâtiments.

Après avoir brossé les perspectives offertes par les ombrières photovoltaïques, puis les solutions d’installation du photovoltaïque en toiture, voici un inventaire des technologies permettant la pose du photovoltaïque en façade et en verrière.

Cinq solutions techniques en façade

On peut poser du photovoltaïque en façade - on parle de BIPV pour Building Integrated PV – au moins de cinq manières différentes : en bardage ventilé, en panneaux souples collés, en garde-corps sur des balcon, en protections solaires extérieures et sous forme de vitrage photovoltaïque.

Un rapport européen, rédigé par une université technique suisse, retrace quarante ans de développement du BIPV en Europe, détaillant notamment une quinzaine de réalisation de photovoltaïque en façade.

Les quatre premières solutions sont déjà largement disponibles. La cinquième – le verre photovoltaïque translucide - demeure embryonnaire, même si plusieurs fabricants proposent différentes technologies.

N’oublions pas, toutefois, qu’une installation photovoltaïque est un ouvrage produisant de l’électricité. A ce titre, il est soumis à plusieurs normes, instructions, guides pratiques, ... Le document le plus complet est le Guide Pratique des "installations photovoltaïques raccordées au réseau public de distribution".

Il fournit des schémas d’installation, des schémas de mise à la terre de la partie courant continu, de la partie courant alternatif, des instructions de protection contre les contacts directs, contre les surintensités, des instructions de mise en place des systèmes de coupure d’urgence, des coupures pour intervention des services de secours, etc.

A destination spécifique des sapeurs-pompiers, le guide "Maîtriser le risque lié aux installations photovoltaïques", rédigé par le CES-Inès, le Gimelec et SER-Soler, avec le soutien de l’Ademe, est librement téléchareable.

La solution la plus ancienne est le bardage photovoltaïque. Les panneaux photovoltaïques sont posés comme des modules de bardage ventilé, sur une façade isolée par l’extérieur. Les premiers chantiers avaient eu lieu en réhabilitation de façade, sans isolation par l’extérieur.

L’un des plus anciens promoteurs de cette technologie est l’allemand Avancis. Il a développé des modules rigides à base de CIGS (Cuivre Indium Gallium Selenium) depuis 1981. Lors du dernier salon Glasstec à Dusseldorf, Avancis exposait la dernière génération de ses panneaux de bardage photovoltaïques Skala. Disponibles en neuf coloris, les panneaux verre-CIGS-verre Skala ne comportent pas de cadre et se posent comme des panneaux de bardage classiques, sur des façades ventilées et isolées par l’extérieur, en construction neuve ou en rénovation. Leurs dimensions standard sont de 1587 x 664 x 38 mm. En fonction de leur couleur – plus elle est foncée, plus le rendement baisse –, les panneaux PV Skala atteignent des puissances nominales de 120 à 140 W. ©PP

Saint-Gobain, qui était sorti du photovoltaïque, y revient à la faveur d’une participation minoritaire dans le capital du suisse Megasol Energie AG. Les deux entreprises ont conclu un partenariat de distribution mondial pour proposer des éléments verre-verre photovoltaïques destinés à une installation en façade sous forme de bardage. ©PP

L’emploi de modules souples en façade

La seconde solution d’intégration de modules photovoltaïques en façade consiste à utiliser des modules souples, soit directement collés sur la façade, soit encapsulés dans une matière de synthèse transparente. Le français Asca, basé à Nantes et en Allemagne, produit des capteurs photovoltaïques organiques souples. Il a notamment fourni des modules pour la façade solaire de 1.300 m² du Novartis Pavillon, livré à Bâle en mai 2022.

Pour le pavillon Novartis à Bâle, Asca a conçu et fabriqué plus de 10 000 modules en forme de losange ou de triangle, encapsulés dans du polycarbonate. Légers et flexibles, les modules Asca ont été courbés par cintrage à froid au moment de leur installation. ©Asca

A Francfort, Daw SE et Asca ont imaginé un système d’isolation thermique par l’extérieur avec des modules PV organiques Asca collés sur l’enduit de l’isolant. ©Asca

Outre Asca, d’autres marques européennes, comme Das Energy et Flisom, proposent des modules PV souples, ainsi que le chinois Sungold et une bonne douzaine d’autres marques.

Les modules photovoltaïques verre-verre

La technologie du laminage de cellules photovoltaïques entre deux panneaux de verre feuilleté ou trempé permet de fabriquer des panneaux PV verre-verre, plus ou moins translucides selon l’écartement entre les cellules PV. Ces panneaux peuvent ensuite être utilisés pour plusieurs usages différents : le garde-corps de balustrade ou balcon, la protection solaire en façade ou la constitution de verrières photovoltaïques. La plupart des grands fabricants de façades à structure aluminium ont développé des solutions d’incorporation des modules photovoltaïques verre-verre. ©Kawneer

Dans tous les cas, trois effets sont recherchés : esthétique, protection solaire en fonction de la densité des cellules PV et production d’électricité. Lors du dernier salon Glasstec à Dusseldorf à l’automne 2022, plusieurs exposants proposaient des garde-corps de balcons composés de modules PV verre-verre : des cellules photovoltaïques encapsulées entre deux verres trempés. Cette solution aboutit à des panneaux produisant de l’électricité sur leurs deux faces. Elle peut être mise en œuvre en construction neuve ou bien lors d’une rénovation de balcons existants. Asca possède une bonne expérience de ce type de réalisation. AGC Glass a développé une gamme de panneaux verre-verre pour incorporation en façade verticale.

Ertex Solar, une entreprise suisse achetée par une filiale de Vinci en avril 2019, possède un savoir-faire étendu en intégration de PV en façade, en toiture, en garde-corps, en verrières depuis pratiquement 20 ans. ©Ertex Solar

Les modules verre-verre sont également utilisés en verrières dans différentes configurations. Ci-dessus, en guise de protection solaire dans une salle de conférence à Amsterdam. Ci-dessous pour verdir la rénovation du Carreau du Temple à Paris. ©PP

Enfin, des modules photovoltaïques classiques ou verre-verre, avec ou sans cadre, peu vent également être utilisés comme casquette de protection solaire en façade. Les premières expériences ont eu lieu il y a plus de 15 ans. Cette installation boulevard Brune à Paris, a déjà une dizaine d'années. ©PP