Les toitures biosolaires : une solution durable pour une architecture moderne
À l’heure où la durabilité et l’efficacité énergétique sont au premier plan de la conception des bâtiments, les architectes et les propriétaires de bâtiments sont constamment à la recherche de solutions innovantes pour répondre aux objectifs environnementaux tout en offrant des avantages économiques.
Les « toitures biosolaires » constituent l’une de ces solutions. Cette approche hybride combine la toiture verte avec la production d’énergie solaire et permet un système de toiture à la fois respectueux de l’environnement et polyvalent. En intégrant la végétation avec les panneaux solaires, les toitures biosolaires fournissent la production d’énergie, l’isolation thermique, la gestion des eaux pluviales et l’attrait esthétique tout en contribuant à la lutte contre le réchauffement climatique.
Que sont les toitures biosolaires ?
Une toiture terrasse biosolaire est essentiellement composée d’une toiture végétalisée (toitures végétalisées extensives en général) et d’un système de toiture solaire. Les panneaux solaires peuvent être installés soit directement par-dessus la toiture végétalisée ou bien le long de la couche végétale.
L’interaction entre ces deux systèmes leur permet de travailler ensemble de façon plus efficace. Par exemple, la végétation sur la toiture permet de refroidir l’air ambiant grâce à l’évapotranspiration, atténuant le phénomène connu sous le nom de l’«effet d’îlot de chaleur urbain». Ce système améliore également l'efficacité de la toiture solaire, car les panneaux solaires fonctionnent mieux à des températures plus fraîches. Inversement, les panneaux solaires fournissent un ombrage partiel à la végétation, réduisant ainsi le risque de stress des plantes dû à une exposition excessive au soleil. Cet avantage mutuel contribue à créer un système d’étanchéité de toiture plus résilient et plus productif et à augmenter la longévité de la toiture de 20 à 30 ans, par rapport aux traditionnelles toitures terrasses exposées.
Une performance solaire améliorée
Les toitures biosolaires réunissent les nombreux avantages des toitures végétalisées avec les toitures solaires, le tout en un seul système. Les toitures végétalisées rafraîchissent le microclimat urbain, réduisent les polluants atmosphériques, améliorent la biodiversité, renforcent l'isolation thermique, protègent la membrane d'étanchéité et améliorent la gestion des eaux pluviales. Les systèmes solaires installés sur les toitures, quant à eux, offrent un excellent moyen de produire une énergie propre et renouvelable.
De surcroît, en combinant des panneaux solaires avec une toiture végétalisée, le système solaire peut potentiellement produire davantage d'énergie que les installations solaires traditionnelles sur les toits. Comment ?L'effet rafraîchissant de la couche végétale contribue à maintenir l'efficacité des cellules solaires, qui peuvent perdre leur efficacité en cas de forte chaleur. Des recherches récentes* ont montré que la présence d'un système de toiture végétalisée peut améliorer considérablement l'efficacité du système photovoltaïque.
Remarques quant à la conception des toitures biosolaires
En règle générale, une toiture biosolaire nécessite une structure plus solide que celle d’une toiture classique en raison du poids, à la fois de la toiture végétalisée et de celui des panneaux solaires. Le type de toiture végétalisée — extensive (légère avec une végétation sur substrat peu profond de type sedum) ou intensive (sol plus profond avec des plantes plus grandes) — influencera également les exigences de charge.
Les membranes d’étanchéité utilisées dans les systèmes biosolaires doivent être durables, légères et résistantes aux racines afin d’écarter tout dégât causé par les racines des plantes. De plus, les couches de drainage doivent être installées de façon à maintenir des niveaux d'humidité appropriés tout en évitant l'engorgement.
Le type et l'orientation des panneaux solaires sont également essentiels dans la conception d'une toiture biosolaire. L'agencement doit aussi tenir compte de l'emplacement de la végétation afin de lui garantir suffisamment de lumière solaire pour la croissance des plantes. Certains ouvrages intègrent des panneaux solaires réglables ou surélevés, ce qui permet une certaine flexibilité en termes d'angle et d'orientation. Cette approche garantit ainsi que la toiture végétalisée et les panneaux solaires fonctionnent efficacement sans qu'un élément ne nuise à l'autre.
Accessibilité et maintenance
Une toiture terrasse biosolaire nécessite un entretien régulier pour garantir un fonctionnement efficace aussi bien de la végétation que du système de toiture solaire. Il est donc important d'intégrer des points d'accès et des passerelles sécurisés dans la conception de la toiture pour y faciliter la maintenance.
Impact économique
L’adoption de toitures biosolaires offre des avantages considérables à long terme. Bien que l’investissement initial puisse être plus élevé que celui d’une toiture terrasse traditionnelle, la combinaison des économies d’énergie, des frais réduits de gestion des eaux pluviales et des incitations financières potentielles peut se traduire par une période de récupération plus rapide. De plus, une toiture biosolaire peut contribuer à augmenter la valeur de la propriété.
Les toitures biosolaires représentent une solution avant-gardiste qui permet de créer des bâtiments qui sont non seulement économes en énergie, mais qui contribuent également à la biodiversité urbaine et à l'amélioration esthétique. De plus, elles offrent aux propriétaires de bâtiments un investissement à long terme dans la durabilité et les économies d'énergie. Alors que les villes continuent de croître et d'évoluer, les toitures biosolaires témoignent du potentiel d'une conception innovante pour créer un avenir toujours plus vert et plus durable.
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*Green Roof & Solar Array, Université Technologique de Sydney (2021)