Énergies vertes et architecture durable

Les énergies renouvelables sont une composante essentielle de la lutte contre le réchauffement climatique, la destruction de la biodiversité et le respect de l’environnement. L’énergie solaire, en particulier, offre de nombreuses solutions pour minimiser l’impact écologique et environnemental des bâtiments. Comment les EnR sont-elles intégrées aux grandes tendances de l’architecture durable, et quel rôle peuvent jouer les architectes auprès des développeurs photovoltaïques pour améliorer leurs installations ? 

Le rôle d’une agence d’architecture dans la conception de projets photovoltaïques

L’interview : Bertrand Chapus, co-fondateur de Hoch Studio.

Hoch Studio est une agence d’architecture fondée par Bertrand Chapus et Thomas Hostache, basée à Paris et Aix en Provence. L’équipe s’est spécialisée dans la rénovation durable de bâtiments existants, et travaille avec les EnR depuis 2019. Elle collabore avec UNITe sur des projets d’installations photovoltaïques depuis 2023. 

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Le dossier d’instruction du permis de construire

La mission principale de Hoch Studio, dans le cadre de sa collaboration avec UNITe, est de réaliser le dossier d’instruction du permis de construire. 

Le permis de construire est une autorisation administrative, délivrée par la préfecture après instruction auprès des services de la DDT, la Direction Départementale des Territoires. Ce document atteste que l’installation prévue respecte les règles d’urbanisme sur la commune concernée, sans enfreindre les lois et normes en vigueur.

Le dossier est constitué de plusieurs pièces graphiques et écrites : 

• un formulaire CERFA qui indique les grandes lignes du projet
• un plan de situation, pour localiser le terrain sur la commune et identifier les règles d’urbanisme applicables. Le PLU, le Plan Local d’Urbanisme, est obligatoirement consulté
• le plan de masse, une vue aérienne du terrain qui fait apparaître les bâtiments existants et les bâtiments à construire 
• une vue sattelite
• un plan de coupe, qui rend compte de l’altimétrie du profil du terrain, avant et après les travaux envisagés
• une notice descriptive, pour donner plus de détails sur le projet 
• le plan des façades et toitures
• un document d’insertion dit PCMI6, qui consiste en une modélisation 3D du projet dans son environnement. 

Toutes ces pièces sont réglementairement obligatoires. Leur but est de faciliter la compréhension fine du projet par les services d’instruction. 

La DDT évalue alors non seulement la conformité au PLU, mais aussi le respect de la loi sur les secteurs sauvegardés. Un Architecte des Bâtiments de France (ABF) peut être consulté. La DDT prend connaissance des études d’impact environnemental réalisées en amont par des bureaux d’étude spécialisés. Elle peut demander des pièces complémentaires si nécessaire. 

Faire d’une installation technique un projet architectural

Un projet de ferme solaire, qu’il s’agisse d’une centrale photovoltaïque au sol, d’une installation solaire flottante, d’ombrières photovoltaïques de parking ou en co-usage avec une installation agricole (photovoltaïque agricole ou agrivoltaïsme) demeure avant tout une installation technique. 

• L’architecte qui travaille sur le projet doit posséder de solides connaissances en termes d’énergie solaire, maîtriser les aspects réglementaires et proposer des solutions adaptées. 
• Il doit aussi prendre en considération la spécificité de chaque terrain (friches, sites dégradés, terres agricoles…) et intégrer les préconisations formulées par les écologues pour protéger l’environnement. 

Sa vision va néanmoins au-delà du simple aspect technique. 

L’architecte est la caution d’une intégration harmonieuse des panneaux solaires et des installations techniques dans le paysage. Bertrand Chapus évoque le cas d’une ferme photovoltaïque au sol, développée par UNITe sur un terrain agricole de culture de fruits rouges, en Dordogne. Sur ce terrain, Hoch Studio a conçu les locaux techniques de l’installation photovoltaïque en s’inspirant des séchoirs à tabac typiques de la région périgourdine, avec un bardage en pierres sèches. 

Une collaboration avantageuse

En choisissant de travailler avec les EnR, l’architecte s’investit dans un projet responsable et engagé. Pour Bertrand Chapus, collaborer avec un développeur photovoltaïque est une manière différente de participer à la transition énergétique et d’apporter, littéralement « une pierre à l’édifice ». 

A terme, tout projet est le fruit d’une collaboration étroite entre le développeur, l’architecte, les bureaux d’études spécialisés et le propriétaire du terrain. Bertrand Chapus espère « intégrer plus d’architecture au technique », en travaillant sur l’aspect des toitures et des façades, sur les parements des locaux techniques, la végétalisation des toitures mais aussi, par exemple, sur l’intégration paysagère des citernes (une norme de sécurité incendie).

Tout ceci contribue à rendre l’installation photovoltaïque esthétiquement plaisante et à faciliter son acceptabilité, tout en s’engageant toujours plus pour un avenir durable et plus respectueux de l’environnement.  

Les énergies vertes au service de l’architecture durable

Pour une agence comme Hoch Studio, travailler avec UNITe sur des installations photovoltaïques « durables », respectueuses de la biodiversité, engagées dans la production d’une énergie propre et d’un avenir meilleur, est le prolongement de leur fer de bataille : l’architecture durable. 

Cette nouvelle tendance place les énergies vertes au cœur de son paradigme, puisqu’il s’agit de construire mieux, en réduisant l’impact écologique et environnemental des bâtiments, l’émission de gaz à effet de serre (GES), la consommation d’énergie et la mauvaise utilisation des ressources naturelles. 

D’après l’architecte espagnol Luis de Garrido, « l’architecture durable, c’est celle qui répond aux besoins de ses occupants, à tout moment et partout, sans compromettre le bien-être et le développement des générations futures ». 

Quel est le rôle des EnR dans ce contexte ? 

Viser l’efficacité énergétique des bâtiments

Associées à une bonne gestion des ressources naturelles, les EnR contribuent à l’optimisation énergétique des bâtiments, qu’ils soient nouveaux ou existants. 

• Tout d’abord, une conception bioclimatique permet de limiter la consommation énergétique tout en maximisant les apports d’énergies. Les ressources naturelles (lumière, récupération des eaux pluviales..) sont exploitées au même titre que la forme et l’orientation du bâtiment.
• L’utilisation de matériaux écologiques (comme le chanvre, le liège, la laine de mouton) assure l’isolation thermique des bâtiments et régule le taux d’humidité. Les pertes calorifiques peuvent être limitées en installant un double ou un triple vitrage, en privilégiant les façades fermées au nord et la mise en place de persiennes ou brise-soleil au sud. 
• La végétalisation des toitures ou des façades améliore la qualité de l’air et sert de climatisation naturelle, voire d’isolant thermique en cas d’espèces végétales au feuillage persistant.
• L’intégration de technologies EnR complète le dispositif, afin d’obtenir un bâtiment énergétiquement efficace mais aussi respectueux de l’environnement. 

Ce qui est recherché, c’est l’efficacité énergétique et le confort des résidents, tout en réduisant l’empreinte carbone des structures bâties. 

On parle parfois d’Architecture Durable Énergie. 

Construction passive et bâtiments à énergie positive

L’un des objectifs de l’architecture durable est de permettre la construction de bâtiments très sobres en énergie. Les bâtiments à énergie passive (BEPAS) n’ont besoin que des apports solaires et géothermiques, cumulés à la chaleur intérieure produite par les corps humains et les appareils électriques. 

Encore mieux, un bâtiment à énergie positive (BEPOS) produit plus d’énergie qu’il n’en consomme sur une période de un an. C’est le cas du Hangar 108, le siège de la Métropole Rouen Normandie, qui est devenu en 2014 le plus grand bâtiment public à énergie positive de France (certifié Passivhaus PLUS). 

Cet excédent énergétique n’est possible que grâce à l’utilisation optimale des ressources naturelles et à l’intégration efficace des EnR et des technologies modernes. 

• La bâtiment est conçu intelligemment (conception bioclimatique)
• Les différentes sources d’énergies renouvelables (panneaux solaires, pompes à chaleur géothermiques..) sont intégrées pour générer de l’électricité propre et réduire la dépendance aux réseaux traditionnels. 
• Le tout est complété par des technologies de pointe qui permettent de surveiller efficacement la consommation et la production d’énergie (capteurs, logiciels de contrôle automatisé, station météo connectée…). 
• Certains bâtiments peuvent être dotés de solutions de stockage d’énergie (batteries hautes capacité) pour stocker l’énergie excédentaire produite pendant les périodes de forte production. 

Construire des bâtiments « verts »

Outre la maîtrise de la consommation énergétique, l’architecture durable préconise l’utilisation de matériaux locaux, écologiques, durables et recyclables. L’impact environnemental du bâtiment doit être le plus faible possible. Construire des bâtiments respectueux de l’environnement et efficaces sur le plan énergétique est le propre des « bâtiments verts ». Ce type de construction permet d’envisager un avenir durable pour les prochaines générations. 

Intégrer l’énergie solaire photovoltaïque aux constructions durables.

Les avantages de l’énergie solaire

De toutes les énergies vertes, l’énergie photovoltaïque fait partie des solutions les plus prometteuses pour atteindre la durabilité en architecture. 

• Les panneaux solaires sont de plus en plus performants. Leur prix a considérablement diminué, ce qui représente un énorme potentiel de production d’énergie écologique. 
• L’énergie solaire est une énergie verte, renouvelable et inépuisable, non polluante et recyclable. Comme toutes les sources d’énergie renouvelables, elle permet de s’affranchir des énergies fossiles et de lutter contre le réchauffement climatique qui menace l’environnement et la biodiversité.  
• C’est une énergie qui permet de faire des économies à long terme, via l’autoconsommation ou la revente d’électricité. 
• Les panneaux solaires peuvent s’intégrer harmonieusement sur des bâtiments existants ou dans le design des nouvelles constructions.

Les technologies photovoltaïques à disposition des architectes

Il existe aujourd’hui de nombreuses solutions photovoltaïques intégrées. 

• Les panneaux solaires traditionnels, qui produisent de l’électricité en convertissant le rayonnement du soleil en énergie. Ils peuvent être installés en toiture ou fixés sur des structures (parcs PV au sol, ombrières photovoltaïques, etc…)

• • Les panneaux solaires thermiques, qui utilisent des capteurs pour convertir le rayonnement solaire en chaleur et obtenir de l’eau chaude sanitaire.
  • Les façades solaires, qui sont des panneaux photovoltaïques installés sur de grands pans de façades pour convertir les murs en sources d’énergie. 

• Les tuiles solaires, des modules photovoltaïques moulés par impression numérique, qui imitent l’apparence de tuiles traditionnelles en terre cuite ! Une solution esthétique qui permet d’apporter l’énergie verte dans les sites patrimoniaux protégés, comme récemment à Pompei en Italie. 
• Le verre photovoltaïque, ou verre solaire, une solution qui demeure onéreuse mais qui permet de transformer de grandes surfaces vitrées en capteurs solaires. 

La technologie qui permet d’intégrer des modules solaires directement dans les matériaux de construction (comme les vitres ou les tuiles) est appelée technologie BIPV (Building Integrated Photovoltaics). L’énergie solaire est intégrée directement et harmonieusement au bâti, sans compromettre l’esthétisme des bâtiments. 

Les panneaux peuvent aussi être installés sur des volets coulissants, sur des balustrades, ou sur des carports (des ombrières photovoltaïques de parking qui servent d’abri pour les voitures ou vélos). 

Réussir le mariage entre panneaux solaires et architecture durable

L’intégration des panneaux solaires à l’architecture n’est pas sans défis. L’architecte doit trouver un équilibre satisfaisant entre production d’énergie, esthétisme, harmonie visuelle, législation et normes environnementales… autant de contraintes techniques et esthétiques à surmonter. 

• La technologie solaire est parfois mal acceptée en raison de son impact visuel et paysager. Une intégration harmonieuse de ces technologies est la clé vers plus d’acceptabilité. Les modules photovoltaïques endossent un rôle esthétique et cessent d’être uniquement fonctionnels. La personnalisation et la technologie BIPV permettent de s’aligner avec divers styles architecturaux. Les possibilités sont infinies.
• La préservation du patrimoine architectural français est un enjeu considérable pour les pouvoirs publics (sites classés, bâtiments patrimoniaux…). Pour y répondre, le gouvernement a mis en ligne un guide d’insertion architectural et paysagère des panneaux solaires, disponible ici. 
• L’intégration des panneaux solaires doit aller au-delà de la seule harmonie visuelle et esthétique. Les installations solaires doivent contribuer aux besoins énergétiques des bâtiments et participer activement à aller vers plus de durabilité dans nos architectures. 
• Cette intégration doit composer avec toutes les contraintes, réglementations et normes existantes, ce qui peut impliquer des coûts élevés. Le rôle de l’architecte pour apporter des solutions est donc primordial.

En termes d’architecture, l’intégration du solaire a ouvert un champ d’innovations et de possibilités considérables : des bâtiments toujours plus innovants, qui font des panneaux solaires une composante essentielle de leur design. 

Conclusion

Photovoltaïque et architecture durable sont pratiquement indissociables. L’architecte dispose de solutions photovoltaïques variées qu’il peut intégrer aux bâtiments de demain, et le secteur photovoltaïque peut faire appel à lui pour concevoir des installations solaires réussies, qui répondent à tous les enjeux du développement durable.