Apport énergétique d'une toiture végétalisée sur le rendement électrique d'un panneau photovoltaïque – critères d’évaluations énergétique et environnementale de l’échelle du bâtiment à celle de l’îlot – PROOF

Le projet PROOF (Photovoltaic and Green ROOF cherche à confronter des dispositifs de toitures et leurs impacts et performances énergie-environnement à des scénarios contrastés d’aménagement urbain, en lien avec les enjeux territoriaux associés. Il s’intéresse plus particulièrement, à l’étude d’un combiné innovant, associant toiture végétalisée extensive et panneau photovoltaïque. Pour traiter cette problémétique, PROOF rassemble un consortium composé du Cerema, du LEMTA, du LMOPS, du LSE, du CSTB et de Efficacity. Il fonde sa démarche scientifique sur quatre hypothèses qu’il entend vérifier au cours du projet : 1) l’énergie solaire incidente en période estivale dissipée par une toiture végétalisée sous forme de flux de chaleur latente principalement, crée une diminution de la température d’air localisée fournie les conditions favorable à l’augmentation du rendement électrique d’un panneau photovoltaïque; 2) une toiture végétalisée extensive TVE avec une structure pouvant stocker les eaux pluviales, favorise les flux d’évapotranspiration et peut, dès lors encore améliorer le rendement du panneau; 3) à l’échelle du bâtiment, nous supposons que le bilan énergétique global (production/consommation énergétique à l’usage + énergie grise) est plus avantageux pour un système combiné que pour une toiture terrasse nue ou végétalisée standard; 4) par rapport à une configuration classique de toiture, un système combiné rend des services écosystémiques supplémentaires, évaluables et valorisables à l’échelle du quartier. Pour adresser ces différentes hypothèses, PROOF est décomposé en quatre tâches scientifiques. La première à comme objectif de fournir toutes les données et cratérisations nécessaires à une modélisation des échanges thermiques entre le panneau et la toiture végétalisée, ainsi qu’à une modélisation du transfert thermique dans le panneau et son impact sur le rendement. Cette tâche fournit aussi les données de comparaison d’autres configurations de toiture (standard, cool-roof et toiture végétalisée extensive avec stockage d’eau pluviale). Les deux modèles sont étudiés en détail dans la tâche 2 : contribution des flux radiatif, convectif et de chaleur latente; évaluation de la température à l’arrière du panneau sur la puissance délivrée. Le passage de l’échelle du système à l’échelle du bâtiment est traité par la tâche 3. Il s’agit ici, d’évaluer la performance thermique des différentes configurations à l’échelle du bâtiment, mais aussi la performance énergie-environnement et écologique aux deux échelles (dispositifs et bâtiment) sous différentes conditions climatiques. La finalité est de mettre en évidence à l’échelle du combiné, un rendement amélioré, une durée de vie augmentée et à l’échelle du bâti, les économies sur la consommation. Enfin, la tâche 4, cherche à connaître et évaluer les impacts et les bénéfices associés aux types de dispositifs testés et qui sont à mettre au regard des enjeux locaux des quartiers, des trames et des aires urbaines dans lesquels ils seront implantés.