Photovoltaïque intégré au bâtiment dans la construction métallique

Du revêtement de façade au système de production d’énergie

Texte et photos : rédaction

Les exigences posées aux enveloppes des bâtiments ont évolué ces dernières années. Outre la protection contre les intempéries, la capacité de charge et l’isolation thermique, l’accent est mis aujourd’hui sur la production d’énergie, la réduction des émissions de CO₂ et l’efficacité des ressources. Les façades sont importantes dans les espaces urbains en particulier : les toitures y présentent en effet des surfaces réduites et les enveloppes verticales offrent un potentiel sur plusieurs étages.
À la différence des installations de toiture, le photovoltaïque intégré au bâtiment est devenu un élément de construction de l’enveloppe. Les modules remplacent les matériaux conventionnels tels que le verre, les cassettes métalliques ou le fibrociment et assument des fonctions de couche extérieure contre les intempéries, de décoration et de source d’énergie. Le photovoltaïque passe ainsi d’un élément ajouté à un élément de façade à part entière.

 

Des technologies modulaires pour façades

Il est aujourd’hui possible d’utiliser différentes technologies photovoltaïques sur les façades selon les exigences architecturales, l’orientation et le budget.

Modules en silicium cristallin
Ils présentent des rendements élevés et une longue durée de vie. Ils sont souvent utilisés en façade sous forme de modules verre-verre ou encadrés, en particulier dans les façades-rideaux ventilées. Leur aspect est conditionné par la technique, mais peut être modifié avec des verres de couleur ou des agencements particuliers de cellules.

Modules à couche mince
Les cellules solaires à couche mince sont une technologie spéciale. Le matériau qui absorbe la lumière est ici appliqué sur quelques micromètres à un matériau de support tel que le verre. Le CIGS (séléniure de cuivre, d’indium et de gallium) ou le CdTe (tellurure de cadmium) sont avantageux en cas de lumière diffuse et d’angles de rayonnement plus faibles (conditions fréquentes en façade). Ces modules ont une apparence plus homogène et plus douce, adaptée aux projets architecturaux exigeants. Souvent plus légers, ils permettent par ailleurs des formats plus grands.

Photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV)
Les modules BIPV sont utilisés dans l’enveloppe du bâtiment. Ils remplacent les revêtements de façades, les garde-corps ou les surfaces vitrées. Des modules semi-transparents, des surfaces structurées ou des variantes colorées permettent des réalisations ciblées dans un concept architectural global.

Technologies nouvelles et émergentes
Encore en développement, le photovoltaïque organique et les cellules à pérovskite présentent un grand potentiel pour l’avenir. Leurs atouts : légèreté, flexibilité et diversité conceptuelle. Autant de caractéristiques intéressantes pour les façades.

 

Réalisation de façades solaires

La façade-rideau ventilée à modules solaires s’inspire de systèmes éprouvés. Fixés sur une ossature en aluminium, les modules photovoltaïques font office de revêtement extérieur. La ventilation abaisse les températures des modules et stabilise leur rendement. Pour les entreprises de construction métallique, ce système reprend des principes de façade connus, complétés par des interfaces électriques, des câbles et des protections contre la foudre. Il est possible d’entretenir et de remplacer des modules individuels, un atout important pour les grands objets.
Dans les façades poteaux-traverses, les modules verre-verre peuvent remplacer les vitrages conventionnels. Une planification détaillée est alors déterminante : il s’agit de prendre en compte l’étanchéité, la dilatation thermique et l’intégration invisible du câblage dès le départ. Une intégration en usine est indiquée pour les façades modulaires. Des éléments préfabriqués (modules photovoltaïques et préinstallation électrique compris) permettent un montage de courte durée et une assurance qualité précise. Le besoin de coordination entre construction métallique, planification électrique et automatisation des bâtiments augmente dans ce cas.
L’offre est complétée par des solutions spéciales : façades inclinées, balustrades de balcon ou lamelles photovoltaïques de protection solaire. Les entreprises de construction métallique peuvent alors faire valoir leur expérience en matière de constructions individuelles et créer ainsi des valeurs ajoutées architecturales.

Intégration dans la toiture et comparaison des performances

Malgré l’importance croissante des façades, le toit reste la surface la plus performante sur le plan énergétique. Les installations orientées vers le sud avec une inclinaison d’environ 30° atteignent en Suisse des rendements annuels compris entre 900 et 1150 kWh par kWp installé. Les systèmes intégrés dans les toits sont légèrement inférieurs (2 à 5 %), mais ont des avantages de construction et de design. Une planification réfléchie permet de remédier à cet inconvénient.
Les façades verticales sud atteignent en général 650 à 800 kWh par an. Cette valeur est un peu moins élevée pour les façades est et ouest. La baisse du rendement annuel est toutefois relativisée par un profil de production différent. En hiver, lorsque le soleil est bas, les façades fournissent des rendements plutôt stables. Les fluctuations saisonnières sont plus marquées pour les toits. Un détail énergétique important pour les bâtiments avec pompes à chaleur ou besoins élevés en électricité hivernale. Les façades augmentent par ailleurs la surface totale disponible et sont ainsi décisives pour les bâtiments.
Remarque : les valeurs dépendent de la latitude et de l’ombre.

 

Innovation, numérisation et potentiel de marché

Le marché des façades solaires est sujet à une dynamique technique et conceptuelle. Les modules colorés et structurés ressemblent aux matériaux de façade classiques, tandis que les optimisateurs de puissance et les systèmes de surveillance intégrés augmentent les performances électriques. La planification basée sur le BIM et les simulations de rendement permettent de tirer des conclusions fiables sur la rentabilité dès la phase de conception.
Il en résulte un modèle d’affaires élargi pour les entreprises de construction métallique et de façades. Outre la construction et le montage, le conseil, l’intégration système et la coordination avec les planificateurs gagnent en importance. L’enveloppe devient un système énergétique complexe associant structure porteuse, physique du bâtiment et électrotechnique. Développer cette compétence d’interface permet de se positionner en tant que partenaire pour une architecture durable. 

Conclusion

Le photovoltaïque intégré au bâtiment n’est plus un produit de niche, mais un élément d’avenir des enveloppes modernes. Les installations de toit offrent les rendements les plus élevés, mais les façades solaires améliorent le rendement hivernal et élargissent la marge de manœuvre architecturale. Les entreprises de construction métallique bénéficient ainsi d’un marché qui réunit construction, production d’énergie et design. L’enveloppe active du bâtiment devient le témoin d’une culture architecturale durable et un champ de création de valeur à long terme dans la construction de façades.  ■