Les toits verts pourraient aider à améliorer l’efficacité des panneaux solaires

Il y a eu un mouvement dans l’architecture au cours des deux dernières décennies pour aider à lier les grands développements urbains avec la vie végétale et la verdure. Nous avons vu quelques bâtiments, et des centaines d’autres rendus, de hauts gratte-ciel et de grands bâtiments couverts de végétation.

L’esthétique est souvent belle, mais l’idée est faite autant pour ses avantages tangibles que pour la pure gloire visuelle. Naturellement, il y a le coup de pouce évident des plantes qui convertissent le dioxyde de carbone en un oxygène délicieux et vital. Cependant, la verdure sur les toits des bâtiments pourrait également aider à améliorer le rendement des installations solaires, selon une étude récente de Sydney, en Australie.

L’installation solaire au sommet de la Daramu House, à Sydney, avec de la verdure sur le toit. Source : Rapport UTS

L’étude a été dirigée par le Dr Peter Irga de l’Université de technologie de Sydney, avec un rapport publié pour la ville de Sydney. L’opportunité de l’étude s’est présentée précipitamment, grâce à deux immeubles de bureaux similaires situés côte à côte dans le centre-ville de Sydney. Chaque bâtiment avait un système solaire photovoltaïque installé sur le toit pour produire de l’électricité. Sur un bâtiment, de nombreuses plantes ont été placées sur le toit et autour des panneaux solaires, tandis que l’autre bâtiment a été laissé nu.

Sur une période de huit mois, la toiture chargée de verdure a été 3,6 % plus performante que la toiture nue au cours de l’expérimentation. La différence entre les deux atteignait jusqu’à 20 % aux heures de pointe. Cela a conduit à la compensation de 69 MWh d’électricité pour le toit vert contre 59,5 MWh pour le toit nu. Les 9,5 MWh supplémentaires générés au cours de la période de l’expérience valent 2595 $ aux tarifs du marché local.

La clé de la différence de performance se résumait à la température. Les panneaux solaires ne fonctionnent pas aussi bien à des températures plus élevées, Irga notant que « les températures supérieures à 25 degrés rendent les panneaux photovoltaïques moins efficaces ». Cela peut être problématique dans un endroit comme l’Australie, où la lumière du soleil est abondante pendant les mois d’été, mais où les températures quotidiennes varient généralement de 30 à 45 degrés Celsius.

Un graphique montrant la différence de performance entre les installations solaires sur les deux bâtiments. Les flèches A, B et C indiquent les zones où l’ombrage urbain a causé un écart.
Cependant, notez le grand coup de pouce que le réseau de toits verts reçoit aux heures de pointe. L’effet de refroidissement est le plus important pendant les conditions de plein soleil lorsque les températures sont les plus élevées.
Source : Rapport UTS

Les toits verts refroidissent les bâtiments grâce à un processus appelé évaportranspiration, ou plus précisément, les processus jumeaux d’évaporation et de transpiration. L’eau du sol et d’autres surfaces de toit s’évapore, réduisant la chaleur dans l’air. De plus, les petits trous dans les plantes du toit vert, appelés stomates, sont essentiellement les pores avec lesquels la plante échange des gaz avec son environnement. Les plantes perdent de l’eau à travers ces stomates dans l’atmosphère, ce qui ajoute encore au processus de refroidissement. Idéalement, la grande majorité de cette eau provient des précipitations, évitant les coûts d’irrigation qui peuvent nuire à l’efficacité et aux avantages environnementaux de la toiture dans son ensemble.

Selon les témoignages, les températures étaient de l’ordre de 20 °C inférieures sur le toit vert par rapport à l’immeuble de bureaux au toit nu par ailleurs identique. Il s’agit d’un chiffre remarquable, qui témoigne de la qualité de la conception du toit vert dans l’expérience. Cela se résume à une sélection minutieuse des bonnes espèces végétales, capables de survivre et de prospérer sur le toit tout en offrant de bonnes performances de refroidissement.

Ainsi, cette baisse de température importante a permis aux panneaux solaires de rester dans une plage de fonctionnement beaucoup plus efficace, conduisant à ce gain d’efficacité de 3,6%. Ce chiffre a été déterminé dans des conditions d’éclairage simulées, afin d’éviter que les différences d’environnement urbain autour des deux bâtiments n’altèrent le résultat. Cela peut sembler peu, mais d’énormes sommes d’argent sont dépensées chaque année pour rechercher des gains en pourcentage d’un point de l’efficacité des panneaux solaires. En comparaison, fournir une solution de refroidissement naturel bon marché peut avoir un effet remarquablement démesuré.

Garage avec
Les installations solaires sur les toits et les toits verts doivent être conçus avec soin pour faire face à l’ombrage des bâtiments environnants. Cela peut avoir un impact sur la quantité d’énergie pouvant être générée et nécessiter l’utilisation d’espèces végétales appropriées pour la quantité de soleil disponible.

Le toit vert offre également d’autres avantages. L’étude a rapporté que le toit a absorbé près de 9 tonnes de gaz à effet de serre tout au long de l’expérience et a également réduit considérablement les sorties d’eaux pluviales. Les plantes étaient également très appréciées par la faune locale. L’équipe a noté que les insectes et les oiseaux affluaient rapidement dans la verdure. Même des espèces de prédateurs ont été repérées au sommet du bâtiment, ce qui était surprenant à voir sur une tour du quartier central des affaires de Sydney.

Dans l’ensemble, c’est un projet qui démontre beaucoup d’avantages nets. De plus, il ne doit pas seulement être limité aux toits verts. D’autres installations solaires pourraient bénéficier d’une verdure colocalisée qui refroidit naturellement son environnement et conduit à de meilleures performances des panneaux solaires. Attendez-vous à plus de recherches dans ce domaine, en particulier de manière localisée. Les toits verts et les technologies similaires dépendent fortement des conditions climatiques locales et doivent souvent être conçus pour fonctionner également avec la flore et la faune locales. Pour ceux qui plongent, il semble qu’il y ait des gains importants à faire !