Non, non je n’ai pas mis de côté la conclusion finale sur l’équation de Kaya, il se trouve juste que j’aimerais bien donner un peu de punch à la fin de série et qu’en conséquence, je prends mon temps.

Par ailleurs, l’actualité me pousse à m’intéresser à un sujet sensible sans aucun délai.

Comme beaucoup le savent, les services d’urbanisme exigent souvent que les installations solaires photovoltaïques soient intégrées dans la toiture même, et j’avais déjà mentionné par le passé qu’il s’agit d’une hérésie (voir post du 8 juin 2013 Comment tuer …). Note : les réflexions qui suivent concernent spécifiquement le solaire photovoltaïque et non pas le solaire thermique pour lequel la réflexion se révèle plus complexe, car il y a des plus et des moins.

Aujourd’hui, la question revient sur le devant de la scène, car les motions solaires préparées avec mon collègue vert’libéral Giovanni Tarantino vont être discutées au Grand Conseil Neuchâtelois.

Notre motion, sans aucun doute la plus importante, visant à limiter les possibilités de nuisance arbitraire des monuments hystériques et associés sur des bâtiments de moindre importance doit être défendue avec énergie (si j’ose le dire ainsi) et une des questions liées, mis à la part la taille de l’installation admissible, sera justement celle du besoin d’intégrer les panneaux dans la toiture ou non.

En six points, j’aimerais vous démontrer une fois pour toute qu’il ne faut définitivement pas intégrer les centrales solaires photovoltaïques sur des toits pentus. Il me semble utile ici de rappeler que la transition énergétique portée par notre Conseillère Fédérale Doris Leuthard ne se limite pas à une réaction émotionnelle dictée par un événement extraordinaire (Fukushima), mais au contraire correspond à une nécessité extrêmement urgente de décarboner notre consommation énergétique. Le réchauffement climatique tue déjà aujourd’hui, et il tuera encore bien plus demain. Opposer des critères parfaitement subjectifs, beau contre pas beau, et dans tout les cas de faible importance, à une réalité objective scientifiquement prouvée et d’une gravité extrême relève, à mon sens, effectivement de l’hystérie. On peut même parler ici de crime contre l’humanité. A ce sujet, on peut citer le rapport des services secrets américains sur les risques environnementaux prédisant à peu de chose près l’enfer sur terre d’ici quelques dizaines d’années au plus. Il est donc essentiel que les installations solaires réalisées offrent la vraie performance attendue de manière à obtenir la contribution maximum possible pour lutter contre ce défi sans commune mesure menaçant l’humanité tout entière.

Pour rendre palpable, ce dont nous allons parler dans ce post, à ceux de mes lecteurs qui ne sont pas trop versés dans les détails techniques de l’énergie solaire, il existe deux méthodes principales pour installer des panneaux solaires sur une toiture pentue couverte de tuiles.  La solution la plus simple consiste à glisser sous certaines tuiles des crochets venant se fixer dans la poutraison, serpentant dans l’épaisseur entre deux tuiles et dépassant à l’air libre de quelques centimètres pour permettre d’accrocher soit directement des modules solaires soit un lattage en aluminium pour plusieurs modules solaires. Ainsi la toiture préexistante est toujours présente sous les modules solaires. Concrètement, cela donne quelque chose comme ceci :ou encore Dans l’autre méthode, on déconstruit complètement la toiture sur une surface légèrement plus grande que celle des panneaux photovoltaïques prévus, on ré-installe une nouvelle étanchéité devant venir se joindre par un jeu de garnitures du genre bitume dessous et métallique dessus sur la partie de toiture conservée, et on fixe les panneaux solaires dans l’espace ainsi créé avec une finition voulant donner l’impression d’une continuité de la toiture. Il est à noter qu’ainsi l’espace sous les modules solaires est clos. Deux images pour vous rendre l’ensemble plus palpable, la première en phase de préparation, la deuxième pour un exemple de résultat final :

Aspect premier le coût

Intégrer dans la toiture coûte plus cher c’est évident, mais combien au juste? La bonne réponse est trop aujourd’hui et encore nettement plus demain.

A l’instant où j’écris ces lignes, 1 kWp sur une installation moyenne dans une configuration normale coûte environ CHF 2’500.–, l’intégration en sus coûte environ 150.–/m2 soit globalement CHF 1’000.–, puisque 1kWp nécessite entre 6 et 7 m2, pour donc un surcoût de 40% calculé depuis le prix de départ normal sans intégration.

A futur, nous (à comprendre la branche photovoltaïque) espérons pouvoir diminuer le coût du kWp à environ CHF 1’500.– (horizon 2020). Le coût de l’intégration aura pendant ce temps augmenté, car on ne parle pas ici d’une technologie qui s’améliore encore mais simplement du renchérissement des coûts liés aux matériaux de construction ainsi que de la main d’œuvre associée. Considérer une augmentation de 20% sur cette position semble plutôt conservateur qu’autre chose, dès lors ces CHF 1’200.– (les 1000.– actuels + 20%) représenteront un surcoût de 80% de ces CHF 1’500.–, ce qui est complètement insupportable au sens premier du terme.

Aspect second la production énergétique

Non seulement, une installation intégrée coûte nettement plus cher, mais en plus elle produit moins ! Comment est-ce possible ?

Pour le comprendre, il suffit de se remémorer ses cours d’électricité et de la notion de résistance variable à la température. Le photovoltaïque extrait l’énergie des photons et non de la chaleur, d’où son nom d’ailleurs. Une hausse de la température induit une baisse de l’efficience de la conversion (en général -0.5% par °C supplémentaire). On parle ici d’effet Joule. Un module solaire à une température 20°C plus élevée va donc produire 10% d’énergie en moins que le même module toutes autres conditions restant identiques.

Or voilà, une installation intégrée souffre d’une ventilation totalement insuffisante. Une étude conduite en 2001 par le National Institute of Standards and Technology sur la question de température de modules intégrés ou non intégrés montrait montrait une perte de 10% de production. Plus récemment, l’EU a géré un projet de recherche sur cette question précise en 2007 et est arrivée à la conclusion que l’intégration conduisait à une perte de production moyenne de 15%.

Pour ma part, je retiens ce chiffre en attirant l’attention sur ceci : plus les modules photovoltaïques deviennent performants plus ils sont sensibles à cet effet. L’étude de 2007 a été réalisée sur des produits de 2005-2006 donc avec une efficience d’environ 12 à 14%. Aujourd’hui nous exploitons usuellement des modules à 16-18%, et en 2020 nous devrions être dans la plage 22-25% . Je ne serais pas étonné si cette perte de production venait à atteindre une valeur proportionnelle à l’accroissement d’efficience soit grosso modo 25% ! L’évaluation sommaire proposée  ici apparaît en tout cas cohérente avec l’évolution constatée entre les deux études mentionnées ci-dessus.

Aspect N°3 La durée de vie

Récemment le Fraunhofer Institut a publié une étude dans laquelle il est affirmé que les installations solaires déployées actuellement peuvent espérer avoir une durée de vie d’environ 40 ans. Cette augmentation de la longévité a été gagnée essentiellement par une amélioration de la qualité des soudures et également celle du laminage.

Parallèlement à la question de la perte de rendement ci-dessus, la question thermique va aussi nous embêter ici. En effet, si le module atteint régulièrement des températures 30, 40 voir 50°C plus élevées, l’effort mécanique dû à la dilatation augmentera également en proportion. Il s’agit d’une question d’usure par fatigue des matériaux, une fois ça va, deux fois ça va, mais 365 fois par an *quelques dizaines d’années bonjour les ruptures internes.

Les ingénieurs de l’usine livrant les panneaux solaires de notre entreprise nous ont indiqué avoir estimé une réduction de vie pouvant effectivement atteindre les 50% d’une durée normale pour les modules intégrés par opposition aux modules en pose classique. En clair, cela signifie qu’une installation intégrée risque fort de pouvoir être exploitée de manière satisfaisante sur seulement 20 ans au lieu des 40 ans qui auraient été possibles normalement.

Aspect N°4 L’énergie grise

Intégrer une installation photovoltaïque nécessite une énergie grise supplémentaire considérable. On pense ici aux matériaux de construction nécessaires ainsi qu’aux travaux supplémentaires commençant par la déconstruction de la toiture existante, la création d’une nouvelle étanchéité, la jonction entre le nouvel ensemble et la partie de toiture conservée, et enfin à la fin de vie de l’installation s’il faut replanifier un ensemble complet.

Il me semble franchement absurde de vouloir parler de soutien aux énergies renouvelables, si on commence par imposer des dépenses conséquentes d’énergie justement sans que cela n’apporte aucun avantage bien au contraire.

On peut aussi l’exprimer autrement. Sous nos latitudes, une installation photovoltaïque usuelle et normalement optimisée compense l’énergie grise nécessaire à sa production, au transport, à la pose, et enfin au recyclage en fin de vie en 4 ans en moyenne. J’estime que l’intégration double ce besoin en énergie grise. Dès lors, une installation normale produira durant 40-4 ans = 36 environ 9* (9*4=36) l’investissement d’énergie initial en énergie utile et réellement disponible pour nos besoins et non pas seulement ce qui est nécessaire pour refaire des modules solaires. Le même calcul pour la variante intégrée est nettement moins flatteur, car 20-8 ans = 12 conduit à seulement 1.5* (8*1.5=12) l’énergie investie, cela se passe de commentaire!!

Aspect N°5 Maintenance et évolutivité

La maintenance d’une installation photovoltaïque est en général faible. Toutefois, après quelques années, et surtout dans le cadre d’une installation intégrée, on ne peut exclure la nécessité de devoir changer un module ou l’autre, ne serait-ce que suite à un dommage dû aux forces de la nature (genre grêle ou un coup de foudre). La branche photovoltaïque est plutôt conservatrice, mais des évolutions apparaissent tout de même au fil des années. S’arranger sur une installation en pose décollée est chose aisée, mais sur une installation intégrée avec des dimensions fixées une fois pour toute (aussi bien sur largeur et longueur qu’épaisseur), sans même parler de la fonction étanchéité, n’est tout simplement pas possible.

La même question se posera de manière encore plus criante lorsqu’il faudra faire évoluer toute l’installation. 20 ans après, on peut garantir que les nouveaux modules ne s’adapteront plus et il faudra faire une reprise complète avec une répétition de coûts absurdes.

Ou alors, de nombreux propriétaires laisseront tout simplement “tomber” et l’installation sera laissée en place même si devenue presque totalement inefficace et ils referont une autre installation. De toute évidence, on nous annonce un magnifique patchwork!

Aspect N°6 La réversibilité

Pour moi, l’absurdité totale se constate ici. Les services d’urbanisme insistant pour des installations intégrées n’ont tout simplement rien compris ! Une installation classique en fin de vie peut être démontée de manière aisée (sous-entendu avec des coûts modestes) et on retrouve la toiture d’origine intacte!

Si vous relisez le paragraphe ci-dessus, je n’ai pas besoin de vous expliquer encore une fois que la même constatation ne s’applique mais alors pas du tout au cas des installations intégrées. Une seule chose mérite d’être encore dite ici, en imaginant une installation intégrée démontée dans 20 ans, mon expérience de professionnel de l’immobilier me fait douter sincèrement qu’il sera possible alors de retrouver les mêmes tuiles pour reconstituer une toiture uniforme.

Factuellement, une installation décollée garantit infiniment mieux la protection du patrimoine, si réellement celle-ci est souhaitable!!!

Au final, le vrai problème tourne autour de la faisabilité de la transition énergétique. Je ne voudrais pas rentrer dans une démonstration trop complexe ici, mais en résumé succinct les grandes choses n’étant que la somme des petites, si chaque immeuble voit sa production d’énergie renouvelable amputée d’un quasi 50% en additionnant les facteurs qui précèdent, et beaucoup plus encore si nous prenons en considération le souhait des mêmes services d’urbanisme de limiter drastiquement la taille des installations permises, il est manifeste que la transition, souhaitée par la population et indispensable pour donner une chance à notre planète, ne sera tout simplement pas possible.

Il semble utile d’ici de rappeler les grandes lignes de notre objectif. Nous devons en premier lieu compenser les 45% d’énergie électrique apportées dans le réseau par les sources non-renouvelables, mais également transférer la consommation de fuel domestique ou gaz pour le chauffage de nos habitations, passer à l’électro-mobilité, et enfin assurer à nos industries l’énergie dont notre économie a besoin.

Idéalement chaque immeuble devrait couvrir au minimum ses besoins soit en consommation électrique de ses habitants, ou alternativement couvrir totalement ses besoins énergétiques en terme de chauffage partant de l’idée que les autres besoins seraient couverts par des sources centralisées (barrages, éoliennes, …). Si ce minimum n’est pas atteint, il n’y a même pas besoin de faire des calculs, nous sommes dans une impasse.

Mon collègue Giovanni aura la lourde tâche de défendre les motions que nous avons préparés ensemble, du fond du cœur mes vœux l’accompagnent! Pour le bien des générations futures, forza Giovanni!!

Laurent-david JOSPIN

Sources:
National Institute of Standards and Technology, Mark W. Davis, A. Hunter Fanney and Brian P. Dougherty, “Prediction of Building Integrated Photovoltaic Cell Temperatures”
Projet EU IP Performance SP6, Berrie van Kampen et auteurs associés, “Actual temperature of Building Integrated PV Modules”
National Intelligence Council, “Global Trends 2030“