Énergie solaire en zones de montagne et haute montagne

Dans les zones de montagne et surtout de haute montagne, l’autonomie énergétique est non seulement souhaitable, mais aussi souvent indispensable. En l’absence d’alimentation électrique centralisée, les systèmes solaires sur toits et façades offrent une solution fiable pour produire l’électricité nécessaire à l’exploitation d’une auberge de montagne ou d’un refuge.

En hiver notamment, les modules de façade jouent un rôle décisif : ils continuent de produire de l’électricité de manière fiable lorsque les surfaces de toiture sont ensevelies sous la neige.

Ces systèmes doivent répondre à des exigences hors normes : grandes différences de température, charges de vent et de neige très élevées, effets de l’altitude, avalanches, coulées de boue et chutes de pierres doivent être pris en compte. À cela s’ajoutent les ombrages saisonniers causés par les sommets et les corniches de neige. La logistique est également complexe : souvent, la totalité des matériaux de construction doit être acheminée par hélicoptère.

En même temps, l’altitude offre des avantages : moins d’atténuation atmosphérique, un rayonnement intensifié par la réflexion de la neige et une meilleure efficacité des modules à de basses températures. Ces conditions particulières font de chaque projet en montagne un défi pour les architectes et les ingénieurs, et nécessitent des connaissances spécialisées ainsi que des solutions système éprouvées telles que Sunskin.

Construit en 1885 dans le canton de Glaris à 1990 mètres d’altitude et récemment rénové, le refuge du Club alpin suisse Glärnischhütte illustre de manière impressionnante l’utilisation réussie de Sunskin.

Le cabinet d’architecture Jung Architektur GmbH, basé à Näfels, a développé un concept de transformation et d’agrandissement incluant des améliorations organisationnelles, des dortoirs confortables et un concept énergétique moderne avec toilettes sèches. Il en résulte un ensemble compact et robuste qui résiste aux conditions extrêmes, tout en se fondant harmonieusement dans le paysage.

Le système photovoltaïque y joue un rôle essentiel en fournissant avec fiabilité les commodités suivantes : lumière, eau chaude, réfrigérateur, lave-vaisselle, machine à laver, sèche-linge et suffisamment d’électricité pour recharger les téléphones portables. Même le local des matières fécales est ventilé en permanence l’hiver, un détail qui améliore sensiblement le confort dès la première minute de la saison.

L’électricité nécessaire au fonctionnement est produite par une installation solaire intégrée au toit du refuge et par des modules de façade sur un nouveau bâtiment situé juste devant en contrebas. Des modules photovoltaïques de Swisspearl ont été utilisés. Ils ont été choisis pour leur conception en verre trempé sur les deux faces qui leur permet de résister de manière fiable à des charges extrêmes. Ils sont donc parfaitement adaptés aux sites exigeants exposés à un vent fort, de grandes quantités de neige ou des contraintes mécaniques élevées.

Patrick Miescher, Technical Advisor Solar chez Swisspearl, explique le choix de ces modules :
«Notre système est conçu pour résister à des conditions extrêmes à long terme. C’est précisément pour cette raison qu’il convient particulièrement aux projets en montagne, où la sécurité et la fiabilité priment.»

Les architectes ont utilisé de manière ciblée la façade avant du nouveau bâtiment pour placer 36 modules standard satinés de teinte grise avec précision entre les fenêtres étroites. Le choix de la teinte a été effectué en concertation avec la Fondation suisse pour la protection et l’aménagement du paysage et harmonisé avec les plaques des façades frontales.

P. Miescher ajoute :
«Le souhait de disposer de modules gris à faible éblouissement n’a rien d’inhabituel. Ils se fondent harmonieusement dans l’environnement et la façade en pierre de Glärnischhütte. De plus, nous proposons une large palette de teintes de module satinées, afin que les architectes puissent choisir la solution adaptée à chaque projet.»

En milieu alpin, les toitures doivent supporter des charges de neige énormes. C’est pourquoi la sous-couverture, la sous-construction et les détails de faîtage doivent répondre à des exigences particulièrement élevées. La ventilation par l’arrière joue également un rôle décisif pour assurer un fonctionnement efficace et durable des modules.

Sur le toit en bâtière du bâtiment existant du refuge, un total de 62 modules Sunskin Roof noirs ont été intégrés dans la toiture : 60 modules au format L de 200 watts et deux au format M de 145 watts. Grâce à un lattage renforcé et l’installation de plusieurs rangées d’arrêt-neige, la grande charge de neige en hiver est répartie uniformément et évacuée en toute sécurité. Les planificateurs ont également décidé de placer les modules exclusivement sur le versant sud du toit. Cela permet d’éviter dès le départ d’éventuels dommages causés par les ondes de pression des avalanches, susceptibles de menacer davantage les versants arrière.

L’électricité produite est stockée dans le nouveau bâtiment en contrebas, dans 24 batteries solaires haute performance (2 V, 2607 Ah/C100). Un contrôleur de batterie tout-en-un fournit en temps réel tous les paramètres importants tels que l’état de charge, l’autonomie restante ou les informations historiques. Les données peuvent être transférées aisément par Bluetooth sur le smartphone ou la tablette des personnes responsables. Cela constitue un énorme avantage pour l’exploitation du refuge, en permettant ainsi de garder à tout moment une vue d’ensemble sur l’approvisionnement électrique.

Lors de la planification, Swisspearl a soutenu les architectes avec une simulation complète du rendement, tenant compte aussi bien de la répartition optimale des modules que des aspects de sécurité tels que les systèmes d’arrêt-neige. De plus, la situation avalancheuse a été analysée en détail et une analyse de l’ombrage a été effectuée afin de prévoir avec précision la production réelle d’électricité. Ainsi, l’installation a pu être adaptée aux spécificités du site, aussi bien sur le plan technique qu’économique.

L’installation a été effectuée par un entrepreneur expérimenté, parfaitement familiarisé avec le système Sunskin et connaissant exactement les défis d’une situation géographique aussi exposée. Un accompagnement technique supplémentaire par Swisspearl n’a donc pas été nécessaire. Un chef de projet solaire a néanmoins été désigné pour être disponible et fournir des renseignements et une assistance professionnels en cas de besoin. Cette interaction entre technologie robuste, planification approfondie et accompagnement compétent met en lumière les avantages du système Sunskin en milieu alpin.

Les modules Sunskin sont spécialement conçus pour les environnements difficiles et résistent à des charges élevées de manière fiable. Grâce à leur grande résistance mécanique (les faces avant et arrière sont en verre trempé), il est possible de marcher dessus sur toute leur surface, permettant ainsi un entretien sécurisé même dans des conditions difficiles. Le profil du système de toiture, sur le bord supérieur du verre, augmente le recouvrement et forme une barrière supplémentaire contre l’eau et la neige soufflée. Les modules Sunskin Roof Lap ont été spécialement testés pour les conditions alpines et sont notamment conformes à la classe de résistance à la grêle HW5, la classe de protection la plus élevée selon la norme actuelle. Il sont ainsi parfaitement adaptés aux conditions extrêmes comme celles qui règnent aux alentours de Glärnischhütte.

La planification et la réalisation de systèmes solaires dans des régions de haute montagne comptent parmi les tâches les plus complexes à accomplir pour les architectes et planificateurs. Des conditions environnementales extrêmes se conjuguent à des exigences très élevées en matière de technologie, de conception et de sécurité.

• Conditions climatiques extrêmes : les grandes différences de température entre le jour et la nuit, les charges de vent et de neige très élevées et les effets de l’altitude représentent des contraintes inhabituelles. Les systèmes solaires doivent non seulement résister, mais aussi fonctionner de manière fiable à long terme.
• Risques naturels : les avalanches, les coulées de boue, les chutes de pierres ou les ombrages saisonniers causés par les sommets et les corniches de neige peuvent fortement perturber le fonctionnement. Ces risques nécessitent une planification prévisionnelle et des systèmes robustes testés.
• Logistique complexe : dans de nombreux cas, l’acheminement des matériaux de construction n’est possible que par hélicoptère. Autrement dit, chaque pièce doit être parfaitement ajustée, chaque livraison doit être planifiée avec précision. Un système fourni par un seul et même fournisseur réduit considérablement la complexité.
• Conditions spécifiques du site : le fort rayonnement solaire en montagne (renforcé par la réflexion sur la neige), ainsi que la meilleure performance des modules à de basses températures augmentent le potentiel de rendement particulièrement élevé. Toutefois, il n’est possible de tirer parti de ces potentiels que s’ils sont pris en compte dans la planification.
• Diversité de conception et de gamme : le souhait de disposer de modules gris à faible éblouissement n’a rien d’inhabituel. Ils se fondent harmonieusement dans l’environnement et la façade en pierre de Glärnischhütte. De plus, Swisspearl propose une large palette de teintes de module satinées, afin que les architectes puissent choisir la solution adaptée à chaque projet. En outre, les modules photovoltaïques peuvent être combinés à des plaques de fibres-ciment de teinte assortie, ce qui permet un aspect général harmonieux et facilite encore davantage leur intégration dans des projets architecturaux exigeants.

Tous ces facteurs font de chaque projet un défi unique. Et c’est justement là qu’intervient Swisspearl avec son système Sunskin : nous offrons aux architectes non seulement des solutions système pratiques et éprouvées, mais aussi une assistance complète en matière de planification et un accompagnement technique, de la première idée à la réalisation sur place, en passant par la simulation et le dimensionnement.