L'application des panneaux PVT dans les bâtiments commerciaux et les institutions publiques

Introduction

Ces dernières années, le paysage énergétique mondial a connu de profondes mutations. Le changement climatique, les fluctuations des prix de l'énergie et l'objectif de neutralité carbone ont constamment renforcé l'importance des énergies propres dans divers domaines. Technologie émergente pour une utilisation optimale de l'énergie solaire, l'intégration photovoltaïque et thermique (PVT) a démontré un fort potentiel d'application dans les bâtiments commerciaux et les institutions publiques grâce à sa capacité à produire simultanément de l'électricité et de la chaleur. Contrairement aux simples systèmes photovoltaïques ou solaires thermiques, le PVT permet d'optimiser l'utilisation des toitures ou des murs extérieurs, permettant ainsi d'obtenir un rendement énergétique plus élevé dans un espace restreint. Cet article examine l'intérêt du PVT pour les bâtiments commerciaux et les institutions publiques, notamment en termes d'exigences d'application, de cas d'usage, d'avantages économiques et environnementaux, ainsi que de perspectives d'avenir.

I. Caractéristiques de la demande énergétique des bâtiments commerciaux et des institutions publiques

Par rapport aux résidences ordinaires, les bâtiments commerciaux et les institutions publiques présentent les caractéristiques notables suivantes en matière de consommation d’énergie :

L’ampleur de la demande énergétique est grande

Les complexes commerciaux, les centres commerciaux, les hôtels, les hôpitaux et les écoles, etc., ont de grandes surfaces et des fonctions diverses, et leurs besoins en électricité et en eau chaude sont plus élevés que ceux des ménages.

La diversification des demandes énergétiques

Outre l'éclairage, la climatisation, le chauffage et le fonctionnement des ascenseurs, ces bâtiments nécessitent également de nombreux systèmes d'eau chaude et de climatisation. Certains hôpitaux et établissements de restauration nécessitent même une désinfection à la vapeur basse température ou à l'eau chaude.

La répartition temporelle de la consommation d'énergie est relativement concentrée

La consommation d’énergie pendant les jours ouvrables et la journée est généralement plus élevée que pendant la nuit, ce qui est tout à fait cohérent avec les caractéristiques de production d’électricité et de collecte de chaleur de l’énergie solaire.

Conservation de l'énergie, réduction des émissions et rôle de démonstration sociale

Les institutions publiques et les grands établissements commerciaux sont souvent des bâtiments emblématiques d'une ville, d'une grande importance pour son image extérieure et sa démonstration d'économies d'énergie. L'adoption de technologies énergétiques propres avancées peut apporter des avantages sociaux supplémentaires.

Ii. La manifestation des avantages techniques du PVT dans le domaine de la construction

Utilisation élevée de l'espace

La surface des toits des bâtiments commerciaux est généralement limitée, mais la demande énergétique est considérable. Le système PVT résout le problème de la concurrence entre les systèmes photovoltaïques et solaires thermiques dès son installation, en assurant la production d'électricité et de chaleur via un seul panneau.

Amélioration de l'efficacité énergétique

Le rendement global du système PVT peut atteindre 70 à 80 %, un niveau bien supérieur à celui d'un système unique. Pour les installations commerciales à forte consommation énergétique, cela se traduit par des économies d'énergie significatives.

Améliorer les performances des modules photovoltaïques

La chaleur à l'arrière des panneaux photovoltaïques est évacuée par le flux de liquide ou d'air, ce qui non seulement améliore l'utilisation de l'énergie thermique mais maintient également la température des modules photovoltaïques basse et prolonge leur durée de vie.

Réduire les coûts d'exploitation et de maintenance

L’intégration des deux systèmes peut réduire la complexité des pipelines, des supports et des systèmes de contrôle, réduisant ainsi les coûts d’exploitation et de maintenance à long terme.

III. Cas d'application typiques

Industrie hôtelière

L'hôtel a d'importants besoins en eau chaude et consomme une grande quantité d'électricité pour l'éclairage, la climatisation et les équipements de cuisine. Depuis que certains hôtels européens ont installé des systèmes PVT sur leurs toits, plus de 80 % de l'eau chaude de leurs chambres est produite par l'énergie solaire. L'électricité est autoproduite et autoconsommée, ce qui réduit considérablement les factures d'énergie.

Hôpitaux et maisons de retraite

Les hôpitaux fonctionnent 24h/24. Les équipements médicaux, les systèmes de réfrigération et le fonctionnement des ascenseurs consomment beaucoup d'électricité. Parallèlement, l'eau chaude est nécessaire pour les services, la restauration et le nettoyage. Le système PVT peut fournir de l'eau chaude pour les bains et la désinfection tout en assurant l'alimentation électrique. Certains hôpitaux allemands ont adopté des murs extérieurs BIPVT (systèmes photovoltaïques et solaires thermiques intégrés au bâtiment), qui non seulement améliorent l'esthétique des bâtiments, mais couvrent également une partie des besoins énergétiques.

Campus scolaires et universitaires

Les dortoirs et les cantines de l'école ont une forte demande en eau chaude, et la consommation d'électricité des salles de classe et des laboratoires est également considérable. L'installation du PVT non seulement réduit les coûts de fonctionnement des écoles, mais constitue également un projet d'exposition scientifique et pédagogique visant à vulgariser les connaissances sur les nouvelles énergies auprès des élèves.

Centres commerciaux et immeubles de bureaux

La consommation énergétique maximale de ces bâtiments en journée est étroitement liée à la courbe d'ensoleillement. L'électricité produite par le système PVT peut être directement utilisée pour la climatisation, et la chaleur peut être utilisée pour la production d'eau chaude sanitaire ou le chauffage central, améliorant ainsi le taux d'autonomie énergétique.

IV. Analyse des avantages économiques

Réduire les coûts énergétiques

Le prix de l'électricité pour les bâtiments commerciaux est généralement plus élevé que pour les bâtiments résidentiels. PVT peut réduire considérablement ses coûts d'électricité et de carburant en produisant et en consommant sa propre électricité et en remplaçant les chauffe-eau au gaz.

Réduire la période de retour sur investissement

Bien que l'investissement initial dans un système PVT soit plus élevé que celui d'un système unique, en raison de ses économies d'énergie plus importantes, le retour sur investissement à long terme est plus important. Certains cas en Europe montrent que le délai de retour sur investissement d'un système PVT est compris entre 6 et 8 ans.

Augmenter la valeur de la propriété

Pour l'immobilier commercial, les certifications écologiques et d'économie d'énergie (telles que LEED et BREEAM) peuvent améliorer la valeur marchande et l'attrait locatif des bâtiments. Faisant partie des configurations d'énergie verte, le PVT a un effet positif sur la valorisation des actifs.

V. Avantages environnementaux et sociaux

Réduction des émissions de carbone

Les émissions de carbone des bâtiments commerciaux et des institutions publiques sont considérables. Le système PVT permet non seulement de remplacer une partie de l'énergie thermique, mais aussi de réduire la consommation de gaz des chaudières. Selon les estimations, l'équipement d'un système PVT de 100 kW dans un immeuble de bureaux de 5 000 m² permettrait d'économiser des centaines de tonnes d'émissions de dioxyde de carbone par an.

Effet de démonstration

L'installation de PVT dans les institutions publiques constitue non seulement une mesure d'économie d'énergie, mais aussi une manifestation d'orientation politique. Elle envoie un signal à la société quant à la faisabilité et à la nécessité d'une énergie propre, ce qui peut inciter d'autres industries à suivre l'exemple.

Améliorer la structure énergétique urbaine

Les grands bâtiments commerciaux sont largement répartis dans les centres-villes. Les caractéristiques énergétiques décentralisées du PVT contribuent à réduire la dépendance aux réseaux électriques urbains et à atténuer les pointes de consommation.

Vi. Défis rencontrés dans les applications

Le coût initial est relativement élevé

Pour les écoles ou les institutions publiques disposant de budgets limités, le coût élevé d’installation du PVT reste un obstacle.

Les normes techniques ne sont pas encore unifiées

Comparé au photovoltaïque ou au solaire thermique, le PVT manque de normes unifiées à l’échelle mondiale en termes d’installation, d’inspection, d’exploitation et de maintenance.

Limites de la conception architecturale

Tous les toits ou murs extérieurs de bâtiments ne conviennent pas à l’installation de PVT, en particulier les bâtiments anciens qui peuvent nécessiter un renforcement et une rénovation supplémentaires.

Connaissance insuffisante du marché

De nombreux propriétaires ou gestionnaires d’immeubles n’ont pas une compréhension suffisante du PVT et restent toujours coincés dans le concept des chauffe-eau photovoltaïques ou solaires traditionnels.

Vii. Orientations de développement futures

Soutien politique et subventions

À mesure que la stratégie de neutralité carbone progresse, davantage de pays pourraient offrir des incitations financières ou fiscales aux projets PVT à l’avenir.

Intégrer aux bâtiments intelligents

Si le PVT peut être lié au système de gestion de l’énergie du bâtiment pour réaliser une répartition intelligente de l’électricité et de l’énergie thermique, cela améliorera considérablement l’efficacité.

La combinaison du stockage d'énergie et du PVT

Le stockage de l’énergie électrique dans des batteries et de l’énergie thermique dans des matériaux à changement de phase ou des réservoirs d’eau chaude peut résoudre le problème de la consommation et de la production d’énergie asynchrones.

Conception architecturale intégrée

Grâce à la technologie BIPVT, les modules PVT sont directement utilisés dans le cadre du toit ou du mur-rideau, ce qui est à la fois esthétique et économe en énergie.

viii. Conclusion

Dans les bâtiments commerciaux et les institutions publiques, les systèmes PVT, grâce à leur optimisation de l'espace et à leurs capacités de production d'énergie complètes, permettent de réduire considérablement les coûts d'exploitation, de diminuer les émissions de carbone et de renforcer l'image écologique des bâtiments. Malgré les défis liés aux coûts, aux normes et à la promotion, grâce au soutien des politiques publiques et aux progrès technologiques, le PVT devrait devenir un élément important des bâtiments écologiques à l'avenir. Pour les entreprises et les institutions publiques qui visent l'indépendance énergétique et un développement bas carbone, le PVT représente non seulement une technologie économe en énergie, mais aussi un choix stratégique pour l'avenir.