Toutes les toitures de bâtiment ne disposent pas de la géométrie idéale pour exploiter l'énergie solaire de manière optimale. « La production d'électricité photovoltaïque est maximale lorsque les capteurs sont orientés plein sud et inclinés à 30° par rapport à l'horizontale. Sur des plages exposées légèrement sud-est ou sud-ouest avec une inclinaison entre 15° et 45°, la perte de production annuelle est de l'ordre de 5 % », affirme Bruno Gaiddon, coordinateur du pôle réseaux et planification de l'Hespul, association qui assure la promotion de l'énergie photovoltaïque. Quid des toitures hors de ces fourchettes ? Le rendement chute à 75 %, 65 %, voire 50 % de ce qu'une exposition idéale autoriserait.
Faible surcoût. Quadreex Solar Factory, une start-up créée en septembre 2017, propose de réduire cette différence d'efficacité. Et ce, pour un prix raisonnable. « Notre solution permet de retrouver de 8 à 15 % de rendement pour un surcoût estimé entre 2 et 5 % », assure Pierre-Emmanuel Drochon, qui a fondé l'entreprise avec Mathieu Drouhet. Ensemble, les deux partenaires ont décroché en octobre le prix de l'Ingénierie du futur organisé par la fédération de syndicats Syntec-Ingénierie.
A l'aide de la position GPS du bâtiment, un algorithme calcule comment fixer les cellules.
C'est en 2016, durant ses études à l'Ecole spéciale des travaux publics, du bâtiment et de l'industrie (ESTP), que Pierre-Emmanuel Drochon a déposé le brevet à l'origine de cette innovation. L'idée était que, si les cadres des panneaux ou le corps des tuiles doivent épouser la géométrie de la toiture, les cellules photovoltaïques qui les composent puissent être positionnées suivant un angle et une orientation différents. Plutôt que de fixer ces cellules dans le prolongement de leur support, installé parallèlement à la toiture ou au mur, celles-ci sont alors placées dans les encoches d'un profil qui forme la base de la tuile ou du panneau. Ces encoches orientent les cellules pour une meilleure exposition.
Le profil est donc réalisé sur mesure.
Fabrication additive. « A l'aide de la position GPS du bâtiment, de l'orientation et de l'inclinaison de la toiture, notre algorithme détermine les encoches à réaliser dans la base du profil. Un moule est ensuite réalisé par fabrication additive », explique l'ingénieur. Le moule permet la réalisation en série de tous les supports. Ces profils accueillent par la suite les cellules photovoltaïques et l'ensemble est soit intégré dans le panneau quand il s'agit d'une façade, soit recouvert d'un plastique souple (PMMA) dans le cas des tuiles. Ce dernier préserve l'apparence des tuiles depuis le sol et laisse passer la lumière. Les encoches optimisent l'exposition des cellules.
Le dispositif présente ainsi l'avantage de mieux orienter les semi-conducteurs par rapport au rayonnement solaire tout en conservant un aspect extérieur classique pour ces deux dispositifs. De l'extérieur, les capteurs demeurent parallèles à la toiture. « Nous nous positionnons comme une solution intermédiaire entre les installations fixes et les systèmes de tracking, chers et coûteux à entretenir, expose Pierre-Emmanuel Drochon. Cette solution s'adresse aux propriétaires qui n'investiraient pas dans une toiture photovoltaïque, faute d'un rendement suffisant pour l'amortir. »
