Toiture blanche ou panneaux solaires : que faire de la surface du toit

Un toit plat de 2 000 mètres carrés reçoit chaque été bien plus d'énergie solaire que le bâtiment placé dessous n'en consomme. Cette énergie arrive, qu'on le veuille ou non. Toute la question tient dans ce qu'on décide d'en faire : la capter, la renvoyer, ou la laisser traverser l'isolant jusqu'aux plateaux de bureaux.

Mon ancien métier de thermicien m'a laissé un réflexe tenace : regarder d'abord ce qui entre, ensuite seulement ce qu'on produit. Le secteur fait l'inverse. On parle captation, rendement, kilowattcrête. On oublie une réponse plus vieille, plus rudimentaire, et souvent plus rentable au mètre carré.

Le toit est une surface finie

Un toit ne se dédouble pas. Chaque mètre carré occupé par un panneau est un mètre carré qui ne fait plus rien d'autre, et chaque mètre carré laissé nu continue d'absorber. C'est cette rivalité qu'on escamote dans les brochures commerciales.

Pour un bâtiment tertiaire ou logistique, les trois usages possibles ne pèsent pas le même poids :

• Production photovoltaïque : un revenu réel, mais un investissement lourd et une charpente à vérifier
• Renforcement de l'isolation : un gain permanent, qui suppose de rouvrir le complexe d'étanchéité
• Réflexion du rayonnement : un gain d'été immédiat, pour un coût au mètre carré sans commune mesure

Ces trois lignes ne se lisent pas de la même façon selon l'usage du bâtiment. Un entrepôt sans climatisation n'a rien à gagner à faire baisser sa charge de froid, puisqu'il n'en a pas. Un plateau de bureaux, si.

Ce qu'une membrane noire fait subir au bâtiment pendant l'été

Une étanchéité bitumineuse classique absorbe la quasi-totalité du rayonnement qu'elle reçoit. En plein mois de juillet, sa surface dépasse couramment 70 °C. Cette chaleur ne reste pas dehors. Elle descend à travers la membrane, l'isolant et le support, puis ressort en fin d'après-midi dans les locaux, au moment précis où la climatisation tourne déjà au maximum.

Le phénomène a deux conséquences que je vois rarement chiffrées ensemble. La première est la consommation de froid, celle que tout le monde regarde. La seconde est le vieillissement du complexe d'étanchéité : un matériau qui encaisse chaque jour un écart de 50 °C entre son pic de journée et sa nuit se fissure plus vite qu'un matériau qui reste tiède.

Renvoyer le soleil plutôt que le capter

Le principe tient dans une seule grandeur, l'albédo, c'est-à-dire la part du rayonnement qu'une surface renvoie sans l'absorber. Une membrane sombre renvoie 5 à 10 % de ce qu'elle reçoit. Un revêtement blanc conçu pour cet usage dépasse 70 %, et monte à 80 % tant qu'il reste propre.

La différence se lit directement au thermomètre de surface. Là où une toiture noire grimpe à 70 °C, une toiture réfléchissante bien appliquée reste une vingtaine de degrés en dessous. Le flux qui traverse la toiture chute dans la même proportion.

La technique porte un nom anglais qui a fini par s'imposer partout, le Cool Roof, et des entreprises belges se sont spécialisées dans son application sur les toitures plates et les grandes surfaces industrielles. L'opération ne touche ni à la structure ni au réseau électrique. On nettoie, on prépare, on applique.

Les grandes toitures plates industrielles

C'est là que l'écart devient franc. Un hall logistique aligne des milliers de mètres carrés d'une seule tenue, sans ombre portée, souvent avec une isolation ancienne posée à une époque où le confort d'été n'intéressait personne.

Trois traits reviennent sur ce type de bâtiment :

• Surface disponible : considérable, et d'un seul tenant
• Charge de climatisation : concentrée sur les mois où le rayonnement est au plus haut
• Capacité structurelle : souvent le point bloquant d'un projet photovoltaïque

Ce dernier point mérite qu'on s'y arrête. Beaucoup de charpentes métalliques anciennes ne reprennent pas la surcharge d'un champ de panneaux sans renfort. Le renfort coûte cher et il ne produit rien. Un revêtement réfléchissant, lui, ajoute quelques centaines de grammes au mètre carré.

L'objection de l'hiver

Elle est légitime et je la trouve trop vite écartée par les vendeurs de la solution. Une toiture qui réfléchit en juillet réfléchit aussi en janvier. Sous nos latitudes, ce qu'on gagne l'été se paie partiellement l'hiver en chauffage.

Le solde dépend de trois choses : la qualité de l'isolation, la présence ou non d'un système de froid, et la latitude. En Belgique comme dans le nord de la France, le rayonnement hivernal est faible et souvent diffus, alors que les pointes estivales sont devenues franches. Sur un bâtiment climatisé, le bilan penche presque toujours du bon côté. Sur une halle non chauffée et non climatisée, la question ne se pose même pas.

Faut-il choisir

Pas nécessairement, et c'est la partie que je trouve la plus intéressante. Les deux stratégies cohabitent mieux qu'on ne le dit.

Un module photovoltaïque au silicium perd 0,3 à 0,4 % de puissance par degré gagné au-dessus de 25 °C. En été, sur une toiture noire, l'air qui circule sous les panneaux est déjà brûlant, et le rendement s'effondre au moment exact où l'ensoleillement est maximal. Traiter la toiture sous et autour du champ de panneaux fait baisser cette température d'environnement.

Autrement dit, la surface libre entre les rangées n'est pas perdue. Elle peut travailler pour le bâtiment pendant que les panneaux travaillent pour le compteur.

Mon avis

Je ne crois pas que la toiture blanche remplace le photovoltaïque, et je me méfie des discours qui l'annoncent. Ce sont deux réponses à deux questions différentes. L'une produit de l'électricité et se juge sur un temps de retour. L'autre supprime un besoin et se juge sur une facture de froid qu'on ne verra jamais apparaître.

Ce qui me gêne dans le débat actuel, c'est l'ordre dans lequel on pose les questions. On commence par demander combien de panneaux tiennent sur le toit. On devrait commencer par demander combien de chaleur y entre. La réponse coûte moins cher à obtenir, et elle change parfois la suite du projet.