L’ombrage réduit l’efficacité du système photovoltaïque et peut provoquer des problèmes de sécurité déclenchés par les différents niveaux de courant dans les cellules solaires. En cas d’ombrage partiel, les cellules couvertes agissent comme des dissipateurs thermiques. Ce phénomène, appelé « hot-spot », provoque une augmentation de la température du module qui peut atteindre des valeurs supérieures à 100°C. Afin d’éviter tout endommagement des cellules ombragées, des diodes de by-pass sont incorporées dans le module, permettant la circulation du courant et lui empêchant de circuler à travers la cellule ombragée. Idéalement, une diode de by-pass devrait être insérée pour chaque cellule, mais en réalité il y en a un pour chaque série de cellules.
Trajectoire du soleil et ligne d’horizon obtenues avec PVSyst. Source: SUPSI-ISAAC.
Les contraintes urbaines sont liées au processus de développement urbain, comme par exemple:
– la densité urbaine: dans les zones densément bâties, la proximité des façades des bâtiments le long des rues rend leur exploitation à des fins énergétiques difficiles, car elles sont largement ombragées;
– les objets urbains: l’ombrage causé par la végétation dans les rues ou dans les cours, ainsi que par les infrastructures routières, peut réduire la production d’énergie photovoltaïque et peut causer des problèmes de sécurité ;
– la densification urbaine: les programmes de densification urbaine définissent des règles de développement urbain où l’ombrage automatique et l’ombrage des (nouveaux) bâtiments adjacents pourraient avoir un impact majeur sur le potentiel d’énergie solaire et la disponibilité de la lumière du jour. _____ Les contraintes liées aux bâtiments sont des éléments liés directement au type de bâtiment, par exemple:
-la taille et l’orientation du bâtiment: la taille et la géométrie du bâtiment définissent les principales possibilités techniques pour la réalisation d’un système photovoltaïque. De plus, l’orientation du bâtiment a un impact sur la production d’énergie solaire. Il est donc important d’installer les modules photovoltaïques sur plusieurs façades exposées afin d’augmenter l’autoconsommation et d’optimiser le profil quotidien de la production d’énergie;
– l’articulation: l' »articulation du bâtiment » représente les différentes composantes du bâtiment, telles que les balcons, les fenêtres, les plateaux, les loggias, les auvents, etc., qui pourraient générer des surfaces saillantes et/ou des éléments rentrants qui entraînent une réduction de la surface adéquate à la production d’énergie. Cependant, il est possible de maximiser la surface photovoltaïque exploitable en adaptant soigneusement le revêtement photovoltaïque à ces éléments de construction ou en profitant d’une nouvelle modélisation du bâtiment en cas de rénovation.
Situations d’ombrage. Source: IEA PVPS.
D’une part, nous disposons de solutions techniques (telles qu’un câblage électrique adéquat, l’utilisation de technologies photovoltaïques appropriées et une gestion rationnelle de l’énergie) qui peuvent limiter/éliminer certaines criticités énergétiques liées aux situations de construction/urbanisme sur un système photovoltaïque (par exemple, en raison de l’ombrage et/ou d’une exposition sous-optimale).
D’autre part, nous pouvons nous concentrer sur l’approche de conception BIPV, à la fois en termes de concept architectural et de construction de l’enveloppe du bâtiment, qui permet de prévenir à un stade précoce de la conception certains des aspects critiques qui pourraient affecter la production d’énergie photovoltaïque, en prenant soigneusement en compte les règles de conception de base et en optimisant les facteurs BIPV en fonction de la spécificité du contexte urbain/du bâtiment.
