Stationnement solaire : abris et parkings solaires – une solution durable pour l’utilisation du photovoltaïque sur les surfaces asphaltées

Les surfaces asphaltées sont très répandues dans de nombreuses villes et offrent un espace suffisant pour l'installation d'ombrières et de parkings solaires. Ce type de photovoltaïque est particulièrement durable car il s'installe sur des surfaces existantes et ne nécessite aucun nouveau terrain. Par ailleurs, l'ombrage produit par les panneaux solaires contribue à prévenir la formation d'îlots de chaleur urbains, la surchauffe des rues étant l'un des principaux problèmes climatiques en milieu urbain. De plus, les ombrières et parkings solaires permettent de réduire l'impact environnemental grâce à une production d'électricité sans émissions.

Le problème des îlots de chaleur urbains est vaste et grave, pourtant la plupart des gens ignorent comment y remédier. L'aménagement urbain est un facteur clé pour lutter contre le réchauffement des milieux urbains. Selon le climatologue Ebi Krypton, « 79 % des émissions mondiales de CO2 sont directement ou indirectement imputables aux activités urbaines ». Ce fort pourcentage de responsabilité dans les émissions de gaz à effet de serre illustre l'immense pression que subissent nos villes avec l'augmentation de la densité de population. Malheureusement, de nombreux architectes et urbanistes modernes ont tendance à considérer la chaleur comme un élément inévitable de leurs projets. Mais il y a de l'espoir : si nous adoptons et mettons en œuvre des solutions architecturales adaptées au climat, nous pouvons contribuer à limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C ou 2 °C.

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• Ville verte et intelligente : Infrastructures vertes et approvisionnement en électricité sans émissions

Ville intelligente : Infrastructures vertes et alimentation électrique – Image : Xpert.Digital / studiostoks|Shutterstock.com

Une étude menée par DeLorean Power en Suisse a révélé que le comportement de stationnement des employés correspond idéalement à la quantité d'énergie solaire produite. Le kilométrage quotidien d'un véhicule électrique peut être parcouru par presque tous les temps, et tout surplus d'énergie peut être injecté dans le réseau. La production annuelle d'énergie solaire sur le parking correspond aux besoins énergétiques du véhicule. Les parkings solaires présentent le plus fort potentiel de production d'électricité de tous les secteurs d'infrastructure. En Suisse, on compte environ deux places de stationnement disponibles pour chaque voiture immatriculée. Dans les régions appropriées, cela pourrait générer plus de 10 térawattheures d'énergie solaire par an (15 % de la consommation électrique actuelle). « Il est étonnant de constater le faible nombre d'installations pilotes », ont déclaré les auteurs de l'étude. De plus, un tel toit protège la voiture des intempéries et réduit l'accumulation de chaleur en été.

D'après une analyse de l'Office fédéral de la statistique (OFS), la Suisse compte au moins 5 millions de places de stationnement en surface (6 400 hectares) pour environ 4,7 millions de voitures particulières immatriculées. Ces surfaces ont été recensées par une méthode numérique qui identifie uniquement les grandes zones adjacentes et non les places individuelles. Les experts en circulation estiment donc qu'il y a entre 8 et 10 millions de places de stationnement, soit environ deux par voiture.

D’après une autre étude, intitulée « Production d’énergie solaire pour les infrastructures et les zones de conversion », les parkings hors sol ou à ciel ouvert présentent le plus fort potentiel photovoltaïque de toutes les infrastructures. Ces zones peuvent fournir jusqu’à 10 térawattheures (TWh) d’électricité photovoltaïque par an, portant la production totale d’électricité en Suisse à 65,5 TWh.

La surface moyenne d'un parking est de 12,5 mètres carrés (2,5 mètres x 5 mètres). C'est également la surface que doit couvrir un toit solaire. Le rendement énergétique d'un système photovoltaïque dépend de nombreux facteurs, notamment l'ensoleillement, l'efficacité des composants et l'orientation des modules. À Thurgovie, environ 1 000 kWh d'électricité par an peuvent être produits avec 1 kWc de puissance photovoltaïque installée (1 000 kWh par kWc).

Selon les modules photovoltaïques utilisés, 1 kWc nécessite une surface installée de 4 à 8 mètres carrés. Cette étude part du principe qu'il faut 5 m² par kWc. Ainsi, un emplacement de parking de 12,5 m² peut être équipé d'un système de 2,5 kWc, produisant 2 500 kWh d'énergie solaire par an. La consommation moyenne d'un ménage suisse est d'environ 4 500 kWh/an (hors chauffage, ventilation et véhicules électriques).

La conception modulaire d'un système d'abri de voiture est avantageuse, permettant d'adapter le toit à presque tous les espaces de stationnement, assurant ainsi une utilisation optimale et continue de l'espace et garantissant une possibilité d'extension.

Les modules bifaciaux permettent une meilleure transmission de la lumière à travers l'abri de voiture. Esthétiquement avantageux, cet effet se traduit par un rendement solaire supérieur, car ces modules photovoltaïques peuvent également exploiter la lumière provenant du bas, fournissant ainsi 10 à 20 % d'énergie supplémentaire. Actuellement, la technologie bifaciale est peu répandue, sa rentabilité n'étant pas garantie en raison du prix élevé des modules. Cependant, on s'attend à ce qu'elle se développe davantage dans les années à venir.

Dans notre système d'abri solaire modulaire et évolutif 4+2+, qui utilise des modules semi-transparents et bifaciaux, ces points s'appliquent et constituent déjà une alternative compétitive en termes de prix :

Solutions de toiture solaire spécialement conçues pour les véhicules – Image : Xpert.Digital

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• Faits et chiffres : Abri voiture solaire, abri voiture avec toit solaire, comparaison des options de toiture et exemple de parking avec production d’électricité

Limitless : Système d'abri solaire modulaire et évolutif pour voitures et camions

Limitless : Système d'abri solaire modulaire et évolutif pour voitures et camions

Spécifications techniques : Système d'abri solaire modulaire et évolutif pour voitures et camions

Spécifications techniques : Système d'abri solaire modulaire et évolutif pour voitures et camions

Aperçu des avantages :

• Conception flexible et modulaire (évolutive)
• Hauteur de dégagement pour les voitures à partir de 2,66 m (extensible à 4,5 m ou plus pour les camions)
• Profondeur de l'emplacement de stationnement pour les voitures jusqu'à 6,1 m, possibilité de dépasser de 12,5 m du côté opposé.
  La profondeur dépend des dimensions des modules solaires utilisés.
• Le système d'abri solaire pour voiture est conçu de manière optimale pour les modules solaires semi-transparents avec
  une transmission de lumière de 12 %/40 % (!) – et est certifié pour un montage en hauteur.
• Disponible en option avec un éclairage LED puissant, à intensité variable et avec détecteur de mouvement
• Convient également aux places de stationnement inclinées
• Aucun frais caché concernant les fondations.
  Utilisation de fondations ponctuelles (option la plus économique, aucune excavation importante pour les dalles de béton, etc. n'est nécessaire pour la stabilité structurelle) ou installation avec des plaques de base, selon les conditions du sol/de l'asphalte existant.

Autres sources :

• Facteur de coût des fondations au sol pour les abris de voiture solaires
• Des abris solaires pour voitures là où les normes ne s'appliquent plus – La solution optimale pour relever tous les défis grâce à la toiture solaire pour les parkings extérieurs
• Systèmes d'abris solaires pour voitures : quelle est la meilleure option et/ou la plus rentable ?
• La stratégie des abris solaires pour les espaces de stationnement ouverts
• Le système d'abri solaire modulaire pour voitures adapté à toutes les applications et situations

système de carport solaire pour camion

Du fait que la technologie des colonnes 4+2+ offre la solution la plus flexible (tant sur le plan technique que sur celui du prix) pour un système de toiture d'espace de stationnement, elle peut également être facilement étendue et appliquée à des véhicules plus grands tels que les camions avec les modifications appropriées.

Le réchauffement climatique croissant des villes est un problème mondial. Ces dernières années, la température dans les zones urbaines du monde entier a augmenté en moyenne de 0,5 à 1 degré Celsius. Ce réchauffement est principalement dû à l'absorption du rayonnement solaire par l'asphalte et d'autres surfaces sombres.

Les scientifiques s'accordent à dire que cet effet d'îlot de chaleur urbain est une conséquence du réchauffement climatique. Cependant, les différences de température entre les zones urbaines et rurales peuvent également être influencées par d'autres facteurs tels que la végétation, le vent et la conception des bâtiments.

Cet effet est particulièrement visible dans les grandes villes, là où vivent la plupart des gens et où circulent la plupart des voitures. La chaleur est soulevée par les voitures et se propage dans l'air. Elle est ensuite réfléchie par les immeubles et piégée dans les rues étroites.

Le problème de la surchauffe dans les villes est donc double : d’une part, l’absorption directe du rayonnement solaire par l’asphalte et autres surfaces sombres, et d’autre part, l’agitation de la chaleur par la circulation.

L'installation d'ombrières et de parkings solaires constitue une solution possible au problème de la surchauffe urbaine. Ces systèmes permettent de réduire l'absorption du rayonnement solaire et l'échauffement des sols.

Les abris solaires pour voitures sont des espaces de stationnement couverts équipés de modules photovoltaïques. Ces modules convertissent la lumière du soleil en énergie électrique. Simultanément, la chaleur du soleil est dissipée et n'est pas transmise à l'environnement extérieur. Cela peut permettre de réduire la température sous l'abri jusqu'à 10 degrés Celsius.

L'installation d'ombrières et de parkings solaires constitue donc un moyen efficace de réduire les effets d'îlot de chaleur urbain. Toutefois, ces systèmes ne se contentent pas de résoudre le problème de la surchauffe, ils peuvent également servir à produire de l'énergie renouvelable.

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• Impact de l'urbanisation : Îlot de chaleur urbain (ICU) – prévention par la pose de toitures solaires avec production simultanée d'électricité

Un îlot de chaleur urbain (ICU) est une zone urbaine ou métropolitaine nettement plus chaude que les zones rurales environnantes, en raison de l'activité humaine. L'écart de température est généralement plus important la nuit que le jour et s'accentue par temps faible. L'ICU est particulièrement perceptible en été comme en hiver. La principale cause de cet effet réside dans les modifications de la surface terrestre. Une étude a démontré que les îlots de chaleur peuvent être influencés par la proximité de différents types de couverture terrestre : la proximité de terres arides entraîne un réchauffement du sol urbain, tandis que la proximité de végétation le refroidit. La chaleur résiduelle générée par la consommation d'énergie est un autre facteur. À mesure qu'un centre urbain se développe, sa superficie augmente et la température moyenne s'élève. Le terme « îlot de chaleur » est également utilisé ; il peut désigner toute zone relativement plus chaude que son environnement, mais se réfère généralement aux zones perturbées par l'activité humaine.

Les précipitations mensuelles sont plus importantes dans la zone d'ombre pluviométrique des villes, notamment en raison de l'îlot de chaleur urbain (ICU). La hausse des températures dans les centres urbains allonge les saisons de croissance et réduit la fréquence des tornades de faible intensité. L'ICU dégrade la qualité de l'air en augmentant la production de polluants tels que l'ozone et dégrade la qualité de l'eau, car les eaux plus chaudes se déversent dans les rivières de la région, fragilisant leurs écosystèmes.

Toutes les villes ne présentent pas un effet d'îlot de chaleur urbain marqué, et ses caractéristiques dépendent fortement du climat de la région où elles se situent. Cet effet peut être atténué par la végétalisation des toitures, le refroidissement radiatif passif en journée et l'utilisation de surfaces claires en milieu urbain, qui réfléchissent davantage le rayonnement solaire et absorbent moins la chaleur. L'urbanisation a exacerbé les impacts du changement climatique dans les villes.

Le phénomène a été étudié et décrit pour la première fois par Luke Howard dans les années 1810, bien qu'il ne lui ait pas donné son nom. Les recherches sur l'atmosphère urbaine se sont poursuivies au XIXe siècle. Entre les années 1920 et 1940, des chercheurs en Europe, au Mexique, en Inde, au Japon et aux États-Unis, travaillant dans les domaines émergents de la climatologie locale ou de la micrométéorologie, ont cherché de nouvelles méthodes pour comprendre ce phénomène. En 1929, Albert Peppler a utilisé le terme « îlot de chaleur urbain », considéré comme le premier exemple de ce concept. Entre 1990 et 2000, une trentaine d'études étaient publiées chaque année ; en 2010, ce nombre était passé à une centaine, et en 2015, il dépassait les trois cents.

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• Impact de l'urbanisation : Îlot de chaleur urbain (ICU) – prévention par la pose de toitures solaires avec production simultanée d'électricité