Les bâtiments urbains modernes doivent tirer le meilleur parti de tous les espaces, y compris les toits. Dans de nombreuses villes, il existe des réglementations qui exigent des toits verts, et les architectes et les urbanistes pensent souvent que cela exclut l'énergie solaire. Mais la bonne nouvelle est que vous pouvez faire de la toiture verte et de l’énergie solaire une excellente combinaison !
Types de toit vert
Il existe différents types de toits verts et de nombreuses façons de les réaliser. Généralement, une structure en couches composée d'une barrière anti-racines, d'un système de drainage, d'un substrat (sol) et de plantes constitue la toiture verte.
La plupart des toits verts sont des toits verts dits extensifs , plantés de sedums. Extensif signifie qu'ils sont optimisés pour une couverture de vastes zones, un faible poids et de faibles besoins d'entretien. Les plantes sedum sont des plantes succulentes qui peuvent retenir beaucoup d'humidité et donc résister à de longues périodes de peu de pluie ainsi qu'au fort soleil et à la chaleur auxquels les toits sont exposés. Les plants de sedum poussent généralement de 5 à 15 cm au-dessus du toit, selon la saison, l'épaisseur du substrat, le climat et l'entretien. Les toits verts extensifs sont conçus pour être légers et pèsent généralement entre 50 et 150 kg/m2 lorsqu'ils sont trempés dans l'eau de pluie. Les toits verts extensifs peuvent être combinés avec des panneaux solaires.
L’autre type principal de toit vert est celui des toits verts intensifs , qui offrent un substrat de sol plus épais et plus de biodiversité. Le poids est élevé (150-800 kg/m2) et impose donc des exigences élevées à la structure du bâtiment. Les plantes comprennent des buissons, des mauvaises herbes, des graminées et parfois même des arbres, et la hauteur typique des plantes est comprise entre 30 et 60 cm. Les toits verts intensifs sont difficiles à combiner avec des panneaux solaires.
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Liste de contrôle pour les toits combinés
Pour combiner les toits verts avec l’énergie solaire, vous devez bien planifier. Il existe de nombreux exemples d'installations qui ne fonctionnent pas très bien. Nous souhaitons ici proposer un ensemble de principes de conception et de lignes directrices pour planifier une bonne combinaison.
Connaissez votre type de toit vert
Pour planifier une installation solaire fonctionnelle sur un toit vert, il est important de connaître le type de toit vert afin de garantir le choix d'une solution solaire adaptée. L’épaisseur du substrat, la hauteur des plantes et les besoins d’entretien sont cruciaux à connaître.
Planifiez la bonne charge sur le toit
Alors que les toits verts en eux-mêmes ajoutent un poids substantiel au toit, l’ajout d’une installation solaire peut finir par doubler la charge sur le toit. Pour les bâtiments existants, il est important de le savoir afin de ne pas compromettre la sécurité du bâtiment, et les nouveaux bâtiments devront peut-être être renforcés par rapport aux plans d'origine, ce qui augmentera les coûts et consommera davantage de béton et d'autres matériaux dans le processus de construction.
Garantir un faible conflit entre les plantes et les panneaux solaires
Il est important de prévoir une solution dans laquelle le toit vert et les panneaux solaires ne « se combattront pas ». Les panneaux solaires peuvent modifier la lumière du soleil, l’évaporation et le débit d’eau sur le toit, et avoir des conséquences négatives inattendues. Il est important de ne pas recouvrir complètement la toiture verte de panneaux solaires. Une installation solaire conventionnelle est-ouest peut en théorie fournir beaucoup de kWc, mais le fait est que les plantes finiront par couvrir les panneaux solaires dans une mesure plus ou moins grande. En général, une installation solaire sur toit vert aura moins de puissance (kWp) qu’une installation solaire sur toit plat entièrement couvrante. Nous recommandons de prévoir 50 à 70 % de la puissance d'une installation solaire conventionnelle pour les toits plats, sinon ce sera une solution sous-optimale tant pour le toit vert que pour les panneaux solaires.
Optimiser pour une maintenance facile
Bien que les toits verts extensifs nécessitent très peu d’entretien, ils nécessitent plus que les matériaux morts traditionnels. Vous devez vous assurer que le toit vert est accessible pendant toute la durée de vie du bâtiment. Si elle est mal planifiée, comme nous le verrons ci-dessous, la combinaison d’un toit vert et de l’énergie solaire peut également générer un besoin de maintenance beaucoup plus élevé que ce qu’aurait chaque solution séparément.
Types d'installations solaires pour toits verts
Une installation solaire se compose de panneaux solaires, d'un système de montage, de câblage et d'un onduleur. Le type de panneaux solaires et le système de montage sont extrêmement importants pour réaliser un bon toit combiné.
Il existe trois manières principales de construire une installation solaire sur un toit vert.
Panneaux solaires conventionnels et structures de montage conventionnelles sur toit plat
Pour les toits plats sans verdure, des panneaux solaires ordinaires mesurant environ 1 m sur 2 m sont montés dans un système de montage dans une configuration est-ouest. Les panneaux solaires couvriront presque tout le toit, à l'exception de quelques sentiers entre les panneaux pour la plupart des systèmes de montage. Bien qu’il s’agisse d’une manière efficace et bien établie de construire une installation solaire, ce n’est pas une bonne idée de la combiner avec un toit vert. Pourquoi? Parce que les grands panneaux solaires couvriront presque entièrement le toit vert. Sous les panneaux, il y aura un environnement humide et sombre, ce qui favorise la croissance de plantes capables de croître rapidement pour atteindre la lumière au-dessus des panneaux solaires. Ces plantes feront de l'ombre à l'installation solaire et génèreront un besoin d'entretien massif pour les éliminer continuellement tout au long de la saison de croissance. Les grands panneaux solaires rendront également la maintenance très difficile, car le personnel de maintenance devra se pencher sur les grands panneaux solaires sans mettre beaucoup de poids sur eux pour éliminer les mauvaises herbes qui se trouvent entre les deux. Cette combinaison n'est donc pas recommandée.
Panneaux solaires conventionnels avec une structure de montage spécialisée
Il existe plusieurs fournisseurs de structures spécialisées pour l'utilisation de panneaux solaires conventionnels sur les toits verts, par exemple les solutions bien établies de Bauder et Zinco. Ces solutions permettent un montage surélevé des panneaux solaires à un angle de 15 à 30 degrés, avec suffisamment d'espace entre eux, pour permettre aux plantes de pousser et au personnel de maintenance de se déplacer. L’installation élevée et clairsemée des panneaux solaires les rend très exposés aux vents et les vents peuvent générer des forces de portance importantes sur la structure. Par conséquent, ils ont besoin d’un lest élevé et peuvent représenter jusqu’à 100 kg ou plus par mètre carré de toit. Lors de la planification d'une telle installation, il est crucial que le bâtiment soit conçu pour de telles charges et, pour la rénovation de bâtiments existants avec des toits verts, cela pourrait ne pas constituer une solution viable. Le toit est relativement facilement disponible pour l'entretien. Cependant, étant donné que les panneaux inclinés concentreront l'eau de pluie sur l'extrémité inférieure du panneau, il y aura souvent une accumulation de végétation à l'extrémité inférieure du panneau. Les bons planificateurs de telles installations le savent et divisent intentionnellement l'épaisseur du substrat du toit vert sur le toit, de sorte que l'extrémité inférieure du panneau solaire ait un substrat plus fin, afin d'éviter la croissance de plantes hautes qui ombragent les panneaux solaires en bas. bord. En fin de compte, ces installations sont bien implantées sur le marché, mais l'installation peut être complexe, le poids peut être élevé et ce n'est donc pas toujours une solution possible.
Panneaux solaires bifaciaux verticaux spécialisés dans une structure de montage spécialisée
Pour relever les défis liés à l’utilisation de panneaux solaires conventionnels (poids, entretien, etc.), vous pourriez envisager une troisième façon d’installer des panneaux solaires sur des toits verts. Un exemple en est le système proposé par Over Easy Solar. L'utilisation de panneaux solaires verticaux en combinaison avec des toits verts a été testée pour la première fois en Suisse en 2015 et offre une solution qui peut offrir le meilleur des deux mondes. Les panneaux solaires verticaux ne couvrent pas le toit vert, donc toutes les plantes ont accès à l'eau de pluie, à la lumière et à l'évaporation. Les petits panneaux solaires verticaux montés à une distance appropriée sur le toit nécessitent peu ou pas de ballast, ce qui en fait un système très léger et facile à monter. La solution VPV d'Over Easy Solar n'ajoute normalement que 11 kg/m2 au toit. Cependant, vous devez toujours savoir quel type de toit vert se trouve sous, et pour les toits verts intensifs, ce n'est pas une solution recommandée car les plantes hautes envahiront les panneaux solaires.
En résumé, vous devez utiliser un système spécialisé pour les toits verts. La solution Over Easy Solar avec l'unité VPV est une bonne option, et il existe également d'autres alternatives qui permettent une installation solaire sur toit vert de haute qualité et nécessitant peu d'entretien.
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