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Depuis des milliers d’années, les toits en pente sont recouverts de tuiles pour protéger les maisons des intempéries. Aujourd’hui, ils pourraient également contribuer à nous protéger du changement climatique, en facilitant la transition des combustibles fossiles vers les énergies renouvelables.
La technologie solaire existante est installée sous forme de panneaux montés sur les toits existants. Cette conception souffre de plusieurs faiblesses potentielles: le montage peut endommager les poutres de toit et causer des dommages structurels au fil du temps; l’équipement doit être suffisamment solide pour résister à des vents violents; et dans l’espace entre le panneau et le toit, les intempéries dues au gel et au dégel répétitifs de la neige et de la glace, par exemple, peuvent endommager à la fois les panneaux et le toit lui-même.
Dans le cadre du projet TilePlus, financé par l’UE, les chercheurs ont conçu une nouvelle génération de tuiles, intégrant de manière transparente la technologie photovoltaïque. Les tuiles offrent toutes les propriétés protectrices des tuiles normales, tout en permettant aux habitants de tirer leur énergie directement du soleil. Comme les panneaux solaires créent de l’énergie là où elle sera utilisée, cela réduit également les pertes liées au transport et à l’acheminement de l’énergie.
«Vous faites d’une pierre deux coups. Une technologie de toiture éprouvée qui protège votre maison des intempéries et une solution solaire nécessitant peu d’entretien», explique Selma Kveim, cadre supérieur de l’entreprise de toitures Skarpnes et coordinatrice du projet TilePlus.
Adhérer à la colle conductrice
Comme les nouvelles tuiles photovoltaïques doivent fonctionner de la même manière que les tuiles de toit, il existe des limites physiques à la taille des tuiles. L’équipe de TilePlus a donc dû améliorer la façon dont les panneaux pouvaient produire de l’électricité dans cette zone.
Les cellules photovoltaïques normales sont recouvertes d’un fil métallique horizontal qui conduit l’électricité autour du panneau et l’évacue par le câble situé à l’arrière.
Une cellule redessinée par le partenaire du projet, Autarq, une entreprise allemande spécialisée dans les technologies climatiques, a incorporé une colle conductrice qui augmente la surface disponible pour absorber les rayons solaires, ce qui accroît la production d’énergie de crête du panneau de 15 %.
Électrifier les foyers européens grâce à l’énergie solaire
L’Union européenne compte plus de 200 millions de foyers, dont la plupart ne sont pas équipés de panneaux solaires. «Tous ces toits et tous ces bâtiments devraient être modernisés pour consommer moins d’énergie», déclare Selma Kveim. «Prenons cet espace sur les toits et commençons à l’utiliser pour produire de l’électricité, afin que chaque foyer puisse être son propre producteur d’énergie», ajoute-t-elle. Cette question est particulièrement urgente compte tenu du changement climatique et de l’augmentation des prix de l’énergie en Europe.
Développer la technologie
Le projet TilePlus avait trois objectifs principaux. Le premier consistait à améliorer l’efficacité des panneaux solaires pour capter l’électricité. Le deuxième visait à mettre au point les machines permettant de créer les nouveaux stratifiés et d’améliorer le processus d’assemblage. Le troisième consistait à développer la chaîne de valorisation, y compris toutes les procédures de formation pour tous ses acteurs.
La technologie fait actuellement l’objet d’essais dans le cadre de quatre projets pilotes. La première installation a été réalisée en juillet de cette année par la modernisation d’une propriété à Skien, en Norvège. D’autres essais sont en cours à Lyngdal, ainsi que des installations dans deux bâtiments à émissions quasi nulles, l’un à Bergen et l’autre à Aalborg, au Danemark.
Les capacités des tuiles et l’ensemble de l’expérience de l’utilisateur seront contrôlés au cours des prochaines années. Une station météorologique a également été installée sur le toit pour suivre les conditions locales.
Les tuiles TilePlus devraient être disponibles sur le marché d’ici à la mi 2024. «L’objectif est d’afficher des données de production en temps réel sur notre site web afin d’informer les gens sur l’énergie solaire», explique Selma Kveim. «C’est une grande partie de notre travail pour l’avenir.»