Systèmes photovoltaïques intégrés aux bâtiments
Qu'est-ce que le PVIB?
Les installations photovoltaïques intégrées aux bâtiments (PVIB) sont des produits ou des systèmes de production d'énergie solaire qui sont intégrés de façon transparente dans l'enveloppe du bâtiment, composant une partie du bâtiment comme un toit, une façade ou des fenêtres. Les systèmes PVIB sont des composantes intégrales des enveloppes de bâtiments et convertissent l'énergie solaire en électricité tout en remplissant des fonctions d'enveloppe de bâtiment comme :
- la protection contre les intempéries (imperméabilité, pare-soleil);
- l'isolation thermique;
- la protection antibruit;
- l'éclairage de jour;
- la sécurité.
Applications
Les systèmes PVIB peuvent être installés pendant la phase de construction d'un bâtiment ou dans le cadre de rénovations d'un bâtiment existant et de remplacement des composantes de l'enveloppe. L'environnement de bâtiment permet l'intégration des systèmes PVIB de plusieurs manières. En général, il y a trois surfaces d'application principales pour les systèmes PVIB :
- toits (p. ex. les bardeaux, les tuiles, les puits de lumière) (voir figure 1);
- façades (p. ex. le revêtement, les murs-rideaux, les fenêtres) (voir figure 2);
- systèmes externes intégrés (p. ex. les rampes de balcon, les systèmes de protection solaire) (voir figure 3).
Figure 1 : Installation PVIB sur un toit (source : SolarShingle Canada)
Figure 2 : Installation PVIB sur une façade (source : Shutterstock)
Figure 3 : Système de protection solaire PVIB externe (source : Shutterstock)
Technologies
Les modules PVIB présentement offerts sur le marché utilisent des cellules solaires à base de silicium cristallin (c-Si) ou des technologies de couches minces de silicium amorphe (a-Si), de tellurure de calcium (CdTe) et de cuivre indium gallium sélénium (CIGS). Avec la plupart des technologies, une semi-transparence peut être obtenue en espaçant les cellules solaires ou en utilisant une couche mince transparente. Par contre, plus le module est transparent, moins il est efficace, puisque la couche photovoltaïque capte moins de lumière solaire et produit moins d'électricité.
Avantages des systèmes PVIB
Les avantages des systèmes PVIB sont nombreux. Les systèmes PVIB produisent de l'électricité propre sur le site sans nécessiter plus d'espace de terrain, mais ils peuvent aussi avoir un effet sur la consommation d'énergie d'un bâtiment en utilisant la lumière du jour et en réduisant les charges de refroidissement. Les systèmes PVIB peuvent donc contribuer à l'énergie nette nulle des bâtiments. En transformant les toits et les façades en producteurs d'énergie, les systèmes PVIB sont les seuls matériaux de construction offrant un rendement des investissements. De plus, les utilisations diverses des systèmes PVIB offrent beaucoup de possibilités d'embellissement des bâtiments pour les architectes et les concepteurs de bâtiments. Aussi, les propriétaires de bâtiments profitent de factures d'électricité réduites et d'une image « verte » et « novatrice ».
PVIBT – Une classe de PVIB
Une classe des systèmes PVIB comprend les systèmes PVIB avec récupération d'énergie thermique, soit les systèmes PVIBT. Ces systèmes produisent simultanément de la chaleur et de l'électricité sur la même surface de bâtiment. Quand l'air est utilisé comme moyen de récupération de chaleur (PVIBT/a), l'énergie thermique extraite peut être consacrée directement aux usages à basse température (p. ex. préchauffage de l'air frais) ou, par l'entremise d'une pompe à chaleur, aux usages à haute température (p. ex. chauffage de locaux et de l'eau). L'avantage principal des systèmes PVIBT est une production d'énergie supérieure aux systèmes PVIB pour une surface donnée. De plus, dans une situation de récupération de chaleur, les cellules PV seront plus froides que celles d'un toit PVIB sans récupération de chaleur, améliorant donc l'efficacité du module.
Technologie PVIB au Canada
Potentiel PVIB au Canada
Une étude effectuée par Ressources naturelles Canada en 2006 a révélé un grand potentiel de marché pour la technologie PVIB au Canada, indiquant qu'environ 71,34 TWh d'électricité pouvaient être produits par l'installation de cette technologie émergente dans les bâtiments résidentiels, commerciaux et institutionnels.
Au cours de la dernière décennie, la tendance de construction de bâtiments vitrés à plusieurs étages ainsi que les avancées technologiques se rapportant aux matériaux photovoltaïques flexibles, colorés, transparents et de grande efficacité énergétique permettent un plus grand éventail d'applications des systèmes PVIB.
Réalisations au Canada
À ce jour, plus de 50 projets de systèmes PVIB commerciaux, institutionnels et résidentiels ont été réalisés au Canada, offrant de nouvelles possibilités d'affaires pour les industries de l'énergie solaire et des enveloppes de bâtiments (voir figure 4).
Figure 4 : Exemples d'installations PVIB au Canada (sources, de gauche à droite : Maxime Gagné, One House Green, Université de l'Alberta, CanmetÉNERGIE)
Pour en savoir plus, consultez les Publications de recherche technologique sous la section « Énergies renouvelables ».
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