SyStèmeS SolaireS
E n E r g i E P h o t o v o lta i q u E
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Technal et les systèmes photovoltaïques
Créée il y a 50 ans, Technal est choisie par les maîtres d'oeuvre et investisseurs pour son design, la liberté de création et de personnalisation qu'elle permet et l'ergonomie de ses solutions. Précurseur de la prise en compte du facteur solaire et de la transmission lumineuse dans les menuiseries et les façades, Technal poursuit sa démarche avec l'intégration des systèmes photovoltaïques dans la perspective des bâtiments à énergie positive. Pour cela Technal s'appuie sur l'engagement de Hydro pour le développement durable et en particulier sur une équipe de spécialistes dédiés à l'intégration des systèmes solaires dans les bâtiments. Cette initiative permet à Technal de disposer du savoir technique nécessaire et de proposer aux architectes et professionnels des produits performants et un service d'ingénierie dédié aux projets avec intégration photovoltaïque.
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Le contexte
Le contexte
Le sommet de Rio de 1992, les protocoles et sommets qui ont suivi - Kyoto 2 en 2007, ont établi les bases et le programme d'actions mondiales pour un développement durable partagé par l'ensemble de la planète. En parallèle le GIEC (Groupe Intergouvernemental d'Experts sur l'Evolution du Climat) quantifie avec précision les effets de la consommation excessive des énergies fossiles : augmentation de la concentration de CO2 et d'autres gaz à effet de serre, contribution au changement climatique.
Utilisation de l'énergie solaire
L'énergie reçue sur terre en provenance de la radiation solaire est environ 6 000 fois supérieure à l'énergie actuellement utilisée. L'énergie solaire peut être utilisée sous forme passive ou sous forme active. La forme passive : L'optimisation de la protection solaire en été et la captation
S'il est reconnu que le secteur du bâtiment est responsable de 30 à 40% des émissions de CO2, l'on sait moins qu'une grande partie de ces rejets pourraient être évités avec l'utilisation de quelques technologies appropriées. L'énergie solaire est l'un des principaux recours énergétiques identifiés par les experts internationaux.
du rayonnement solaire en hiver sont des exemples des stratégies traditionnelles utilisées depuis très longtemps pour améliorer le confort de vie à l'intérieur des édifices. Elle constitue l'un des piliers fondamentaux dans la conception d'une enveloppe bioclimatique. La forme active :
La Commission Européenne a lancé le paquet "Energie Climat" (décembre 2008), qui fixe à 20% la part des énergies renouvelables dans la consommation d'énergie de l'Union Européenne à l'horizon 2020, à comparer aux 7% actuels. En France cette part est portée a 23% avec le Grenelle de l'environnement. De plus pour les territoires d'Outre-mer, l'objectif à terme est la totale autonomie énergétique avec une montée en puissance des énergies renouvelables, une meilleure maîtrise des consommations et une adaptation de la réglementation thermique. RadiaTion soLaiRe incidenTe Un même pays peut présenter un large spectre de radiation solaire. En France métropolitaine la quantité annuelle de radiation solaire sur une surface horizontale se situe entre 1100 et 2000 kWh, ce qui correspond à un très bon potentiel (Espagne de 1200 à 2200 kWh, Allemagne 1100 à 1400 kWh) Elle se fonde sur deux principes : le solaire thermique et le solaire photovoltaïque. Dans le premier cas, la radiation solaire est utilisée pour élever la température de l'eau à usage sanitaire ou de chauffage. Dans le second cas, la radiation solaire est convertie en électricité, qui peut être consommée directement ou reversée sur le réseau général.
Relation entre la radiation solaire et la production d'électricité photovoltaïque Source : PVGIS Communauté Européenne
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intégration des systèmes photovoltaïques
Une intégration photovoltaïque est réussie et durable lorsqu'elle est parvenue à atteindre et à équilibrer ces 3 objectifs principaux : 1- L'intégration architecturale, tant d'un point de vue esthétique que constructif. 2- L'amélioration du comportement énergétique passif du bâtiment, grâce à l'effet filtre des rayons solaires procuré par les différents types de cellules photovoltaïques. 3- La production d'électricité photovoltaïque. En tant que partie intégrante du bâtiment, les modules photovoltaïques doivent être considérés comme un véritable composant, un outil supplémentaire au service de l'architecte. Ils peuvent apporter des réponses aux exigences particulières en termes d'esthétiques et de fonctionnalités (semi-transparence, transmission de la lumière, finition, couleur, texture, etc. ...), production électrique et performance thermique.
rendement (%) 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
L'optimisation de la production électrique est liée à plusieurs facteurs.
orientation Les surfaces d'un édifice reçoivent des quantités de radiations différentes en fonction de leur orientation et de leur inclinaison ; celles-ci sont donc des facteurs essentiels à prendre en compte dans les choix du projet. Les orientations optimales varient en fonction de la latitude de chaque lieu. En France métropolitaine, une orientation comprise entre 35 et 40° permet une production d'électricité solaire photovoltaïque maximale. Cependant dans certains cas, d'autres orientations ou inclinaisons peuvent se révéler intéressantes du point de vue du design architectural, en favorisant le comportement passif et les performances thermiques du bâtiment par le remplacement des matériaux constructifs traditionnels. Chaque projet nécessite une évaluation précise des coûts et des bénéfices afin de sélectionner le type d'installation le plus adapté. ombrage, température et maintenance Lors de la conception du projet, il convient de prendre en compte également ces éléments afin de réduire leurs effets au minimum et ainsi d'optimiser l'installation photovoltaïque : - Les ombres projetées : elles peuvent altérer sensiblement le rendement d'une installation photovoltaïque. - La surchauffe : elle peut affecter négativement la performance du système photovoltaïque. - La propreté de la surface : le rendement d'un système photovoltaïque peut être influencé par des effets comme la poussière ou autres impuretés de surfaces, qui vont réduire l'apport de rayonnement solaire. Par conséquent une maintenance s'avère nécessaire qui consiste simplement en une inspection visuelle périodique et un nettoyage des poussières accumulées.
Classification architecturale
a / Systèmes photovoltaïques intégrés dans les ouvrants et les parties transparentes de la façade.
B / Systèmes photovoltaïques intégrés dans les parties opaques de la façade, autour des ouvrants et des parties transparentes.
C / Systèmes photovoltaïques intégrés créant une double peau indépendante, transparente ou opaque, passant devant la façade initiale.
D / Système de protection solaire, transparent ou opaque, pour les ouvrants, les murs-rideaux, les verrières.
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