Les bâtiments sont responsables de plus de 40% de la consommation d’énergie mondiale. Une grande partie est utilisée pour assurer le confort des utilisateurs, c’est-à-dire pour le chauffage et la climatisation. Au vu de l’évolution actuelle du marché de l’énergie, la grande question est de savoir comment nous pourrons couvrir notre consommation d’énergie à l’avenir. Il faut trouver des moyens d’exploiter de nouvelles sources d’énergie tout en réduisant la consommation d’énergie des bâtiments. L’une d’entre elles pourrait être une meilleure utilisation des surfaces de façade.
Cela recèle un potentiel certain, car la façade des bâtiments reste majoritairement inutilisée et constitue en même temps le facteur central permettant soit de laisser entrer l’énergie dans le bâtiment, soit de la conserver à l’intérieur. Dans le cadre de l’unité HiLo du NEST, des chercheurs de l’ETH Zurich ont donc développé une innovation qui permet d’exploiter ce potentiel : une façade solaire adaptative qui optimise non seulement la production d’électricité, mais réduit également les pertes d’énergie. Appliquée à la façade proprement dite, elle constitue une sorte de seconde peau pour le bâtiment. Cette innovation porte ainsi le nom approprié de « Solskin ».
Intégration architecturale facile
« Nous voulions développer une façade qui puisse être installée très facilement sur un bâtiment et s’intégrer de manière optimale à l’architecture », explique Bratislav Svetozarevic à propos de l’idée derrière l’innovation. Il a joué un rôle déterminant dans le développement de « Solskin » dès le début, d’abord en 2014 en tant que doctorant dans le groupe « Architecture and Building Systems » d’Arno Schlüter à l’ETH Zurich, puis à partir de 2018 en tant que post-doc à l’ETH et à l’Empa, où il a mené des recherches sur des sujets connexes.
« Solskin » se compose d’une ossature légère qui est fixée à la façade. De petits panneaux solaires carrés à couche mince y sont montés, dont la couleur peut être adaptée à l’enveloppe existante du bâtiment. La façade solaire s’intègre ainsi parfaitement à l’aspect général du bâtiment. En même temps, les panneaux peuvent être orientés individuellement dans toutes les directions. En effet, derrière chaque module se trouve une unité de commande que Svetozarevic et ses collègues ont développée au fil des ans. La particularité de ce système est que l’orientation des panneaux se fait par pression d’air. Les matériaux utilisés sont à la fois robustes et souples, afin que le système puisse résister aux fortes rafales de vent et aux précipitations.
Vérification de la réalité
L’idée de l’orientation flexible est de permettre à la façade solaire de suivre la position du soleil et d’optimiser ainsi la production d’électricité. Parallèlement, « Solskin » sert également à ombrager activement le bâtiment en été, réduisant ainsi les besoins de refroidissement, ou à ouvrir les panneaux pour laisser les rayons du soleil pénétrer à l’intérieur et économiser ainsi de l’énergie de chauffage en hiver.
Les premiers tests de prototypes à l’ETH Zurich ont convaincu les chercheurs de l’applicabilité de cette innovation. Mais cette façade innovante fonctionnerait-elle également sur un bâtiment réel ? Pour trouver la réponse à cette question, « Solskin » a été installé sur la façade de l’unité HiLo. « HiLo nous a offert la possibilité d’installer et de tester notre système pour la première fois sur un bâtiment occupé. Nous avons ainsi été en mesure d’évaluer l’utilisation et l’acceptation des utilisateurs », explique Svetozarevic. Un facteur important, car en plus du système proprement dit, les chercheurs ont également développé un algorithme qui enregistre les besoins des personnes travaillant dans l’unité HiLo et peut ainsi améliorer le confort des utilisateurs en plus de l’optimisation de la production. Il est maintenant en cours de développement à l’aide des données issues de l’exploitation au NEST.
Un avenir radieux
Les résultats des prototypes et du projet pilote au NEST indiquent une direction claire : « Solskin » permet d’économiser de l’énergie – et énormément. Alors que la production solaire peut être augmentée jusqu’à 40% par rapport aux solutions traditionnelles, il est possible d’économiser jusqu’à 80% de l’énergie de chauffage et de refroidissement par rapport à un système d’ombrage conventionnel et non adaptable. « Nous sommes heureux d’avoir pu montrer au NEST que notre système fonctionne et quel est son potentiel », déclare Svetozarevic, rayonnant. Plusieurs jurys d’experts ont été convaincus de ce potentiel et ont décerné des prix à « Solksin ». Parmi ces prix figure le prestigieux Watt d’Or, décerné chaque année par l’Office fédéral de l’énergie.
La prochaine étape consiste à commercialiser le produit. A cette fin, Bratislav Svetozarevic et son équipe ont créé en 2022 la spin-off « Zurich Soft Robotics » et ont déjà décroché un contrat important. L’entreprise KELLER Druckmesstechnik AG à Winterthour souhaite installer « Solskin » sur son nouveau bâtiment de production – et ce sur une surface totale de 1 300 m2.
Outre l’utilisation sur des bâtiments neufs, cette innovation est également idéale pour la mise à niveau de bâtiments plus anciens. Solskin présente donc un grand potentiel d’optimisation énergétique de l’ensemble du parc immobilier et apporte ainsi une réponse à la question de savoir comment nous pourrons continuer à générer suffisamment d’énergie pour faire fonctionner nos bâtiments à l’avenir.
