Associer végétalisation des toitures et panneaux photovoltaïques pour améliorer la production d'énergies renouvelables
Sandra Robert
Une toiture biosolaire est une combinaison entre une toiture végétalisée et une toiture composée de panneaux photovoltaïques. Ce système permet de cumuler les avantages des deux solutions.
Enjeux d'adaptation : production locale d'électricité et abattement des eaux pluviales
Ce type de solution permet de soulager les réseaux d'assainissement en cas de fortes pluies grâce à la végétalisation. L'originalité des toitures biosolaires est d'associer à la toiture végétalisée la production d'électricité verte dans le but de réduire les tensions sur les ressources énergétiques. Une toiture végétalisée peut aussi améliorer le confort thermique.
Points forts : une toiture multifonctionnelle
- Amélioration de la production énergétique des panneaux solaires : de 2 à 5 % en moyenne selon la bibliographie actuelle
- Abattement pluvial : pouvant aller jusqu'à 100 % des eaux pluviales absorbées
- Introduction de biodiversité variée en milieu urbain grâce à la végétation et l'ombre des panneaux
- Amélioration de l'isolation thermique et baisse de la température du bâtiment : en moyenne 15 à 20°C sur la surface du toit
Qu'est-ce qu'une toiture biosolaire ?
Le terme « biosolaire » est utilisé pour décrire la combinaison entre une toiture végétalisée et une installation de panneaux solaires photovoltaïques (PV). Ces deux solutions sont généralement mises en concurrence dans la rénovation d’une toiture. Mais en réalité, elles ne sont pas incompatibles et présentent même des bénéfices l’une pour l’autre.
Cette solution a commencé à majoritairement se développer à partir des années 2010. Depuis, elle a donné lieu à plusieurs études, mais elle reste principalement à l’état d’expérimentations. En France, quelques entreprises commencent à commercialiser leurs versions de toitures biosolaires.
Quels sont ses avantages ?
D’abord, la solution biosolaire présente les même avantages qu’une toiture végétalisée classique :
- Phénomène d’évapotranspiration (notamment par la transpiration des plantes) rafraîchissant l’air ambiant et améliorant le confort thermique des bâtiments
- Limitation du ruissellement et soulagement du réseau d’assainissement
- Apport de biodiversité sur les toitures
- Les espaces aménagés peuvent constituer des lieux de rencontre ou de détente.
Un gain de performance pour les panneaux photovoltaïques
Du côté des panneaux photovoltaïques, la mise en place d’une végétalisation a pour effet d’améliorer les performances. En effet, de manière contre-intuitive, plus un PV est confronté à la chaleur, plus son rendement énergétique est faible. En moyenne, il est considéré qu’au-dessus de 25°C, le panneau photovoltaïque va perdre en efficacité.
La végétation a pour avantage de refroidir les PV par évapotranspiration bénéficiant alors à la performance énergétique ainsi qu’à la durabilité des panneaux. La bibliographie actuelle donne un ordre de grandeur de 3 à 5 % de rendement supérieur (une étude va jusqu’à 8 %) (Cavadini, M. Cook, 2021).
De plus, le PV n’entre pas directement en contact avec le toit grâce au lestage apporté par le substrat ou le système végétalisé (par exemple une dalle en béton).
Des bénéfices pour la végétation et la biodiversité
Par ailleurs les modules photovoltaïques créent des zones d’ombre utiles à la faune et la flore, diversifient l’approvisionnement en eau pour ces derniers et modifient la circulation de l’air. Ces effets favorisent la biodiversité en constituant des écosystèmes favorables au développement d’une flore et d’une faune diversifiée. La solution biosolaire représente également une manière d’optimiser l’espace dans le milieu urbain, connu pour sa forte densité.
Comparaison entre les toitures biosolaires et les toitures solaires avec peinture réfléchissante
Pour augmenter la productivité des panneaux photovoltaïques, une autre méthode consiste à appliquer une peinture blanche réfléchissante sur la toiture, en utilisant l’effet d'albédo pour rafraîchir la toiture en plus de renvoyer davantage de luminosité vers les panneaux.
Cependant il faut noter que les peintures peuvent se dégrader plus facilement au fil des ans à cause de la pollution, et n’ont pas l’avantage de créer de la biodiversité. Une toiture végétalisée semble donc produire plus de co-bénéfices (gestion des eaux pluviales, introduction de biodiversité) mais sa réalisation sera toutefois plus coûteuse.
Afin de vous assister dans la conception de votre toiture végétalisée et de la mettre en valeur une fois réalisée. L'ADIVET (Association des Toitures & Façades Végétales) a mis en place le GreenRoofScore: un référentiel visant à évaluer les performances des toitures végétalisées. Celui-ci se base sur 4 services écosystémiques : lutte contre l'îlot de chaleur urbain, gestion de l'eau, accueil de la biodiversité et préservation de la santé et du bien-être afin de classer un projet selon son niveau d'exemplarité. Plus d'information et lien vers le référentiel sur le site de l'ADIVET.
Pour en savoir plus, consultez le site Adaptaville