Photovoltaïque et enveloppe du bâtiment : de la surimposition à l’intégration totale
Pendant des années, le solaire en toiture se résumait à « on met des panneaux sur le toit et basta ». Sur le terrain, ce temps-là est révolu. Entre RE2020, décret tertiaire, hausse du coût de l’énergie et pression foncière, l’enveloppe du bâtiment devient un support stratégique de production électrique. Toitures, façades, garde-corps, brise-soleil : tout est potentiellement productif.
Mais intégrer le photovoltaïque dans l’enveloppe, ce n’est pas simplement remplacer une tuile par un module. Étanchéité, charges, feu, maintenance, responsabilités : les sujets techniques s’additionnent. Dans cet article, on revient sur les principales solutions, leurs contraintes concrètes sur chantier et les retours d’expérience utiles pour éviter les mauvaises surprises.
Intégration ou surimposition : deux logiques, deux métiers
Avant de parler systèmes, il faut clarifier les mots. Sur le terrain, la confusion est fréquente entre :
- Surimposition (ISB) : les modules sont fixés sur la couverture existante (tuiles, bac acier, ardoises…). La couverture reste l’élément d’étanchéité principal, le PV est « ajouté ».
- Intégration au bâti (IAB / BIPV) : les modules assurent (partiellement ou totalement) des fonctions de l’enveloppe : étanchéité, protection mécanique, pare-soleil, garde-corps, bardage…
Sur le plan purement technique, la surimposition est plus simple, moins risquée et plus tolérante aux erreurs de mise en œuvre. L’intégration, elle, demande de traiter le PV comme un élément de construction à part entière. Concrètement : on ne « pose » plus des panneaux, on conçoit un complexe d’enveloppe qui produit de l’électricité.
C’est là que la frontière entre métier de couvreur, de façadier, d’installateur PV et de bureau d’études commence à bouger. Sur les chantiers où l’intégration est réussie, on retrouve toujours la même constante : le travail en amont est quadrillé (structure, détails d’étanchéité, ventilation, maintenance), et les rôles de chacun sont très clairs.
Toitures : panorama des principales solutions d’intégration
Les toitures restent aujourd’hui la première surface d’intégration photovoltaïque. Mais derrière le mot « toiture PV », on trouve plusieurs familles techniques, avec des usages très différents.
Tuiles et ardoises photovoltaïques : intégration maximale, contraintes maximales
Les tuiles PV (ou ardoises PV) remplacent les éléments de couverture un par un. Esthétiquement, c’est ce qui se fait de plus discret, notamment sur le résidentiel ou les bâtiments à forte contrainte architecturale (sites patrimoniaux, zones ABF).
Sur le terrain, les principaux points à garder en tête :
- Productivité : la densité de puissance est plus faible qu’un champ de modules classiques. À surface égale, on produit en général 15 à 30 % de moins.
- Complexité de pose : pour un couvreur formé, la pose est maîtrisable, mais la coordination avec l’électricien doit être ficelée (cheminement des câbles, jonctions, boîtes de dérivation).
- Maintenance : remplacer une tuile PV au milieu d’un versant complet n’a rien à voir avec changer un module en surimposition. Il faut anticiper les accès et la disponibilité des références dans le temps.
- Coût global : le coût au Wc installé est plus élevé, mais on « économise » une partie de la couverture classique. Le calcul doit se faire en coût global toiture + PV, pas uniquement en comparant le prix au Wc.
Retour terrain : sur un petit collège en rénovation, une solution de tuiles PV a été retenue pour respecter le cahier des charges architectural. Techniquement, rien à dire sur la qualité de la pose. Le point bloquant est arrivé cinq ans après, lors d’un sinistre localisé : difficulté à retrouver la référence exacte de tuile, délai fournisseur de plusieurs mois, toiture partiellement bâchée en attendant. Moralité : sur ce type de système, la pérennité de la gamme et la politique SAV du fabricant ne sont pas des options, ce sont des critères de choix prioritaires.
Modules en intégration toiture : systèmes sous Avis Technique obligatoires
Deuxième grande famille : les systèmes d’intégration avec modules « classiques » (cadre alu ou verre-verre) posés dans un bac, des rails ou des supports spécifiques assurant l’étanchéité. Ils remplacent tout ou partie de la couverture (notamment en résidentiel ou tertiaire léger).
Les points clés à respecter :
- Avis Technique ou Document Technique d’Application obligatoire pour la plupart des cas, surtout en logement. Il définit la pente minimale, la longueur de rampant, les zones de vent, les détails de jonction, etc.
- Ventilation : en intégration simple, la température des modules monte facilement de +10 à +20 °C par rapport à une surimposition. Conséquence directe : baisse de rendement de 5 à 10 %. Les systèmes bien conçus prévoient une lame d’air et des entrées / sorties ventilées.
- Étanchéité aux points singuliers : noues, rives, faîtages, sorties de câbles. Les pathologies rencontrées viennent très souvent de détails bricolés hors ATec : utilisation de bavettes non compatibles, perçages mal traités, absence de recouvrements suffisants.
- Couverture complémentaire : l’intégration peut être partielle. Dans ce cas, la jonction avec les éléments de couverture voisins (tuiles, bac acier…) est un point de vigilance majeur.
Sur un chantier de 400 m² de toiture intégrée en tertiaire, les premières années se sont bien passées. Les problèmes ont commencé lors d’un changement d’onduleur : l’électricien intervenant n’était pas formé au système d’intégration, a démonté des modules sans respecter la séquence prévue, et a abîmé des joints spécifiques. Résultat : infiltrations, reprise partielle de l’étanchéité. La leçon est simple : quand on intègre, la documentation système doit être fournie clairement au maître d’ouvrage… et conservée sur la durée de vie du bâtiment.
Photovoltaïque sur bac acier : l’arbitrage économique gagnant sur le tertiaire
En bâtiment industriel, logistique ou tertiaire grande surface, la combinaison bac acier + PV est devenue quasiment un standard. Deux grands cas se présentent :
- Bac acier étanchéité + surimposition PV : le bac (et son complexe isolant / étanchéité) assure la fonction d’enveloppe, le PV est ajouté au-dessus.
- Bac intégré PV : certains systèmes combinent bac support, étanchéité et fonction photovoltaïque dans des éléments spécifiques.
Dans la majorité des retours chantier, la surimposition reste la plus robuste :
- Meilleure ventilation des modules, donc meilleur rendement.
- Moindre risque en cas de problème : si le champ PV doit être déposé, le bac reste protecteur.
- Maintenance simplifiée, surtout sur de grandes longueurs de rampant.
Attention toutefois à deux contraintes souvent sous-estimées :
- Charges : un champ photovoltaïque sur grande toiture peut ajouter de 12 à 25 kg/m² (structure + modules + lest éventuel). Le contrôle de la structure (poutres, pannes, fixations) est non négociable.
- Feu : entrepôts, bâtiments logistiques, ICPE… La question de la propagation du feu en toiture avec PV est désormais systématique en commission de sécurité et en assurance. Classement au feu des composants, circulations de désenfumage, zones pare-feu : tout doit être anticipé avec le maître d’ouvrage et le coordinateur SSI.
Façades photovoltaïques : bardage, murs-rideaux, brise-soleil
Quand la toiture est saturée ou contrainte (ombre portée, ABF, structure limitée), la façade devient une alternative intéressante. Elle l’est aussi dans le cadre de projets architecturaux où le PV est assumé comme un élément de design.
Trois grandes configurations reviennent régulièrement sur le terrain :
- Bardage rapporté photovoltaïque : modules installés en façade ventilée, en remplacement de panneaux de bardage. Le mur porteur et l’isolant restent classiques.
- Murs-rideaux / VEC / VEP photovoltaïques : modules double-verre intégrés dans des façades rideaux aluminium, avec fixation cachée (VEC) ou par pression (VEP).
- Brise-soleil PV : lames horizontales ou verticales intégrant des cellules, combinant protection solaire et production électrique.
Les avantages sont clairs :
- Mobilisation de surfaces souvent peu exploitées.
- Meilleure acceptabilité architecturale (possibilité de varier les teintes, finitions, textures, surtout avec les modules PV « décoratifs »).
- Contribution à la protection solaire et au confort d’été quand le PV fait office de pare-soleil.
Mais les contraintes ne doivent pas être minimisées :
- Productivité moindre : l’inclinaison et l’orientation (vertical, est/ouest) réduisent la production par rapport à une toiture plein sud à 30°. Sur un immeuble de bureaux R+6 en façade est/ouest, on a constaté une production annuelle de l’ordre de 600–750 kWh/kWc, contre 1 100–1 300 kWh/kWc en toiture.
- Accessibilité : intervention en nacelle, échafaudage, voire cordistes. Le coût de maintenance est plus élevé, à intégrer dès la phase économique.
- Interfaces multiples : coordination étroite avec le lot façade (ruptures de ponts thermiques, fixations, drainage des eaux, compatibilité des systèmes d’accrochage).
Retour de chantier : sur un siège social de 7 000 m², une façade double-peau avec brise-soleil PV a été mise en œuvre. Productivité électrique globalement conforme à l’étude (façade sud et ouest), mais un point bloque depuis : l’accès aux modules côté double-peau a rendu le nettoyage très complexe. La poussière accumulée sur les premières années a entraîné une baisse de production > 10 % avant la mise en place d’un plan de nettoyage dédié. Morale : en façade, le plan de maintenance n’est pas une annexe, il fait partie de la conception.
Réglementation, normes et points de vigilance techniques
L’intégration du photovoltaïque dans l’enveloppe ne se joue pas seulement sur les rails et les vis. Règlementation thermique, incendie, DTU, normes électriques : les impacts sont multiples.
Points clés à cadrer dès l’esquisse :
- RE2020 et calcul énergétique : le PV intégré permet de réduire le Bilan BEPOS (Bilan Bbio / Cep / Cep,nr). En logement neuf et tertiaire, le recours au PV devient quasi systématique, mais attention à ne pas surévaluer la production (correction selon orientation, masques, inclinaison).
- Décret tertiaire : pour les bâtiments soumis, le PV intégré à l’enveloppe peut être un levier stratégique pour réduire la consommation nette. Le dimensionnement doit se faire en cohérence avec les autres actions (isolation, CVC, GTB).
- DTU et Avis Techniques : DTU série 40 pour les toitures, DTU 43 pour les toitures-terrasses, règles professionnelles pour les toitures photovoltaïques. En pratique, ne jamais sortir de l’ATec du système choisi, même pour « un petit détail ».
- Normes électriques : NFC 15-100 et 15-712-1 pour les installations PV. Sections de câbles, dispositifs de protection, parafoudre, coupure DC, tout doit être dimensionné selon la configuration réelle du bâtiment.
- Incendie : exigence croissante des assureurs, notamment en tertiaire et bâtiments sensibles. Classement feu des modules et des supports, positionnement des chemins de câbles, zones d’implantation des onduleurs, maintien de zones dégagées pour les pompiers.
Étanchéité, structure, feu : les trois risques majeurs en intégration
En synthèse des retours de terrain, trois grandes familles de pathologies reviennent systématiquement quand l’intégration n’est pas maîtrisée :
- Étanchéité : infiltrations par défaut de jonctions, fixations, points singuliers. Souvent, le système est bon, mais la pose sort du cadre prévu.
- Structure : flèches excessives de pannes, sous-dimensionnement des fixations, prise au vent mal évaluée. Des champs PV arrachés en tempête sur bâtiments pourtant récents, on en voit encore.
- Feu et propagation : câbles mal posés, modules traversant des zones coupe-feu sans traitement, incompatibilité avec les exigences ICPE ou ERP.
Pour limiter ces risques, quelques réflexes opérationnels à installer sur tous les chantiers :
- Validation structurelle systématique, même pour des petites installations, avec note de calcul ou avis formel du bureau d’études structure.
- Choix de systèmes sous ATec adaptés à la zone géographique (vent, neige) et au type de bâtiment.
- Plan de calepinage détaillé avec toutes les jonctions (acrotères, lanterneaux, noues, rives, cheminées, etc.).
- Fiches de pose fournisseurs respectées à la lettre, contrôle qualité en fin de chantier avec photos et PV de réception spécifiques au lot PV.
Maintenance et exploitation : anticiper dès la conception
Un champ PV intégré dans l’enveloppe est là pour 25 à 30 ans. Avec, sur les installations bien conçues, un taux d’indisponibilité très faible. À condition d’avoir pensé l’exploitation en amont.
Sur les retours d’expérience, on retrouve plusieurs bonnes pratiques :
- Accessibilité : sécurisation des circulations en toiture (lignes de vie, chemins de circulation), points d’ancrage pour nacelles en façade.
- Monitoring : supervision minimale par sous-champ pour détecter les baisses de production (string monitoring, analyse d’alertes onduleur, etc.).
- Contrat de maintenance : adapté à la configuration (toiture, façade, ombrières), incluant au minimum une visite annuelle, un contrôle visuel des modules et des fixations, un contrôle électrique (isolation, serrage, TR).
- Plan de remplacement des équipements : onduleurs à 10–15 ans, composants de fixation si environnement corrosif, joints spécifiques sur certains systèmes d’intégration.
Un point souvent oublié : le nettoyage. En toiture inclinée peu exposée aux poussières, la pluie fait une bonne partie du travail. En façade ou dans des environnements poussiéreux (agro, logistique, zones urbaines denses), la perte de rendement liée à l’encrassement peut atteindre 5 à 15 % sans plan de nettoyage régulier. Le coût de ce nettoyage doit être intégré dans le modèle économique global.
Comment choisir la bonne solution sur un projet ?
Sur le papier, toutes les solutions ont leurs arguments. Sur chantier, le bon choix dépend surtout de quelques paramètres clés à arbitrer lucidement :
- Type de bâtiment : maison individuelle, logement collectif, tertiaire, industriel, ERP, ICPE, bâtiment patrimonial, etc.
- Enjeux architecturaux : intégration visuelle forte, contraintes ABF, image de marque, façade visible depuis l’espace public.
- Objectifs énergétiques : contribution RE2020, décret tertiaire, autoconsommation, vente totale, objectifs CO₂.
- Capacité structurelle : structure existante limitée ou non, marge sur charges permanentes / climatiques.
- Budget et horizon de temps : optimisation CAPEX immédiat ou coût global sur 20–30 ans.
- Niveau de compétence des entreprises locales : couvreurs, façadiers, électriciens formés, ou non, aux systèmes envisagés.
Dans la majorité des projets standards (tertiaire, industriel, logement collectif neuf sans contrainte architecturale particulière), la surimposition en toiture reste aujourd’hui le meilleur compromis performance / coût / risque. L’intégration « lourde » prend tout son sens sur :
- Les bâtiments à forte exigence architecturale ou patrimoniale.
- Les projets urbains denses où chaque m² d’enveloppe doit être valorisé.
- Les opérations vitrines où le maître d’ouvrage veut afficher une image très engagée en matière d’innovation et de transition énergétique.
Dans tous les cas, le retour d’expérience est le même : les chantiers où l’intégration photovoltaïque est un succès sont ceux où le PV n’a pas été traité comme un « lot additionnel » mais comme un élément structurant de l’enveloppe, dimensionné et détaillé au même niveau que la charpente, l’étanchéité ou la façade.
Le photovoltaïque intégré à l’enveloppe ne sera bientôt plus une option marginale mais une composante standard de la construction neuve et de la rénovation lourde. Autant le traiter dès maintenant avec la rigueur d’un élément de bâtiment… et non comme un simple gadget énergétique posé après coup.