L’origine du panneau solaire photovoltaïque remonte à une cinquantaine
d’années23. A partir de 1960, les premiers générateurs solaires photovoltaïques sont
implantés sur les satellites, qui depuis utilisent quasiment exclusivement cette énergie.
En 1970, les premières applications solaires photovoltaïques alimentent des émetteurs
isolés. Début 1980, des maisons équipées en panneaux solaires photovoltaïques et des
électrifications rurales sont réalisées. Ces électrifications se développent depuis 1990 et
concernent en 2002 plus d’un million de maisons individuelles. A partir de 1995, des
programmes de toits photovoltaïques raccordés au réseau électrique ont été lancés au
Japon et en Allemagne, et se généralisent depuis 2001.
De manière générale, l’énergie solaire photovoltaïque est une forme d’énergie
renouvelable permettant de conduire de l’électricité par transformation d’une partie du
rayonnement solaire grâce à une cellule photovoltaïque24. Plusieurs cellules sont reliées
entre elles sur un module solaire photovoltaïque. Plusieurs modules sont regroupés pour
former une installation solaire chez un particulier ou dans une centrale solaire
photovoltaïque. L’installation peut être isolée et fonctionner « en ilot » en chargeant des
batteries et en répondant à des besoins locaux, ou alimenter un réseau de distribution
électrique.
A la différence du capteur solaire thermique25, le capteur solaire photovoltaïque
transforme directement le rayonnement solaire en électricité. Il existe deux types
d’installations photovoltaïques. Certaines sont indépendantes du support sur lequel elles
sont installées (solution « non intégrée ») et peuvent être fixées au sol, sur une toiture ou
toute autre structure en hauteur, en superposition de façades, etc. D’autres font corps
avec leur support (solution « 100% intégrée »), les panneaux solaires étant incorporés
dans la couverture elle-même ou en façade (cf. photos ci-dessous).
Les produits contenant les cellules photovoltaïques doivent assurer le clos et le couvert,
et notamment l’étanchéité, et peuvent donc prendre différents aspects (tuile, verrière,
mur rideau).
La performance du panneau solaire photovoltaïque reste faible, d’autant que
l’investissement, de l’ordre de 1 000 euros hors taxes par mètre carré, conduit à un prix
de revient significativement plus élevé que celui produit par les solutions
traditionnelles26. Pour favoriser le développement de cette technologie, les pouvoirs
publics ont imposé un prix de rachat par kilowattheure, majoré si les capteurs
bénéficient d’une intégration architecturale.
La faible performance intrinsèque des capteurs photovoltaïques met en exergue les
limites d’utilisation directe dans le bâtiment. Quelques applications utilisent cette
ressource pour l’éclairage (sécurité, commun, extérieur) ou l’alimentation de la
ventilation. Dans la majorité des cas, il s’agit d’utiliser le bâtiment comme structure
porteuse et de mutualiser la production par le maillage du secteur.
On assiste ainsi à une compétition entre opérateurs pour la surface installée. En 2005, la
ville de Chambéry se targue de la plus grande centrale photovoltaïque avec un peu plus
de 1 000 mètres carrés de capteurs. Plus récemment, on peut noter le stade Geoffroy
Guichard à Saint-Etienne avec 2 600 mètres carrés. La France reste cependant loin
derrière notre voisin germanique qui débute la plus grande centrale photovoltaïque près
de Leipzig, avec l’installation de 400 000 mètres carrés de capteurs.
En conclusion, le marché photovoltaïque est en pleine expansion. Le contexte
énergétique, politique et environnemental est très favorable, les applications et les
innovations se multiplient et la ressource est quasi illimitée. Le photovoltaïque, malgré
des handicaps surmontables à moyen terme (coût d’installation jumelé avec une
consommation optimisée, complexité administrative, besoin de financement), devrait
être d’ici 20 ans une filière énergétique importante et pourrait à long terme dominer
dans les pays en développement.
A l’instar du panneau solaire photovoltaïque, la géothermie constitue une
technique nouvelle et en plein développement, de captage d’énergie. L’énergie
géothermique est l’énergie calorifique stockée sous la surface terrestre27. Les
profondeurs de la terre recèlent d’énormes quantités de chaleur naturelle, dont l’origine
réside essentiellement dans la désintégration d’éléments radioactifs. Selon les
connaissances actuelles, les températures culminent à 6 000°C dans le noyau et
atteignent jusqu’à 1 300°C environ dans le manteau supérieur du globe terrestre.
Le but d’une exploitation de l’énergie géothermique est de capter la chaleur des
profondeurs pour l’amener à la surface de la terre en recourant à des technologies
ad hoc. A certains endroits, la nature fournit elle-même le système de circulation requis,
par exemple les sources thermales. En d’autres lieux, on doit faire appel à des forages
avec pompes de production ou à des sondes géothermiques doublées de pompes de
circulation.
En Europe, la géothermie est la troisième source d’énergie derrière l’hydraulique
et la biomasse28. Elle est davantage utilisée pour produire de la chaleur que de
l’électricité.
Parmi les différents types de géothermie, la géothermie très basse température
est exploitée pour le chauffage et le rafraîchissement des maisons ou des bâtiments
collectifs, et aussi pour la production de l’eau chaude sanitaire. La production de
chaleur s’effectue à l’aide d’une pompe à chaleur (PAC)29 qui prélève dans le sol
l’énergie thermique : il s’agit de PAC dites géothermales ou géothermiques. Il en existe
quatre sortes, parmi lesquelles les PAC à capteurs enterrés horizontaux et verticaux sont
les plus courantes.
Les capteurs enterrés horizontaux sont des tuyaux enterrés horizontalement à faible
profondeur (de 0,6 à 1,2 mètres) dans lesquels circule un fluide qui véhicule la chaleur
(cf. schéma ci-dessous).
Les capteurs sont installés sur le terrain jouxtant le bâtiment. A la profondeur à laquelle
les capteurs sont installés, l’incidence du flux géothermal est inexistante. Les apports de
chaleur sont effectués par l’énergie solaire et les infiltrations de pluie, le terrain devant
donc être bien adapté (bonne exposition au soleil, absence de couverture du terrain par
un revêtement en dur, etc.).
Les PAC géothermales à capteurs enterrés verticaux utilisent une sonde verticale qui va
puiser l’énergie contenue dans le sous-sol de la terre (cf. schéma ci-dessous). Un forage
est effectué dans lequel est placé un capteur contenant un fluide caloporteur. La
profondeur du forage peut atteindre jusqu’à 200 mètres. Les capteurs verticaux
impliquent des coûts d’installation beaucoup plus élevés que les capteurs horizontaux,
surplus essentiellement lié au forage. Cependant, ils ont besoin d’une surface de terrain
plus faible et affichent un meilleur rendement, proportionnel à la longueur de la sonde.
Par rapport à d’autres énergies renouvelables, la géothermie présente l’avantage
de ne pas trop dépendre des conditions atmosphériques, ni même de la disponibilité
d’un substrat, comme c’est le cas de la biomasse. C’est donc une énergie fiable et stable
dans le temps qui compense le coût d’installation élevé des systèmes géothermiques.
L’exposé de ces deux procédés montre bien que le développement de
l’innovation dans le secteur du bâtiment aboutit à l’utilisation de techniques hautement
spécifiques vis-à-vis desquelles les assureurs construction adoptent une approche
particulière du risque.
23 www.bati-depot.fr
24 www.wikipedia.fr
25 Le capteur solaire thermique utilise directement le rayonnement du soleil pour réchauffer un fluide qui
circule dans un circuit primaire raccordé à un ballon de stockage. Il est donc particulièrement adapté à la
production d’eau chaude.
26 E&C, n°142, Octobre 2007.
27 CSTB, Petit guide des pompes à chaleur géothermales, Stéphanie LAPORTHE, Mars 2004.
28 La biomasse regroupe l’ensemble des matières organiques pouvant devenir des sources d’énergie. Les
principales manifestations de la biomasse sont les biocarburants pour le transport (produits
essentiellement à partir de céréales, de sucre, d’oléagineux et d’huiles usagées), le chauffage domestique
(alimenté au bois) et la combustion de bois et de déchets dans des centrales produisant de l’électricité, de
la chaleur ou les deux.
29 Une PAC consiste à capter l’énergie d’une source (eau, air, sol) pour en extraire la chaleur qu’elle
produit, à l’aide d’une pompe qui transfère la chaleur de l’environnement à un circuit de distribution qui
achemine la chaleur dans le bâtiment.
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