La directive européenne sur les bâtiments à énergie zéro créé des conditions de marché favorables pour accroître les ventes de produits photovoltaïques intégrés au bâtiment (BIPV). Le marché du BIPV pourra également bénéficier des dernières avancées technologiques (panneaux flexibles, transparents, colorés…) et des innovations dans son environnement : la maquette numérique (BIM), les smart grids, la blockchain, le stockage ou encore les objets connectés.
En 2016, Elon Musk a suscité l’intérêt du grand public pour le photovoltaïque intégré au bâtiment en proposant une solution de tuiles photovoltaïques couplées à une batterie de stockage dans les maisons individuelles. La batterie stationnaire était issue des batteries pour véhicules électriques du constructeur automobile Tesla, alors dirigé par Elon Musk.
Le BIPV évolue entre le monde de l’énergie et le monde du bâtiment
Les tuiles solaires, devenues emblématiques du BIPV pour le grand public sont loin d’être les seuls produits existants sur ce marché. Tuiles, éléments de façade, toitures plates, ombrières, volets, éléments de vitrage, volets motorisés…une importante diversité de produits a été développée par les multiples acteurs du marché. Ces produits rivalisent d’ingéniosité pour mieux s’intégrer à l’architecture des bâtiments. Les dernières technologies permettent de créer des produits flexibles, transparents, colorés, et d’augmenter toujours plus leur rendement, petit à petit. Contrairement aux panneaux photovoltaïques installés en superposition dans le bâtiment, l’intérêt des produits BIPV est de pouvoir remplir à la fois une fonction de production d’électricité et une fonction d’élément constructif du bâti (étanchéité, occultation, vitrage, etc.), ses performances sont donc comparées à la fois aux performances des panneaux photovoltaïques en superposition (rendement énergétique) et aux performances des éléments constructifs (transparence, durabilité, etc.).
Le BIPV est un marché de niche en construction
Malgré cette diversité des types de produits, le marché du BIPV est un marché de niche, avec un chiffre d’affaires global de 2,9 milliards USD en 2018. Selon n-tech research, le marché devrait atteindre 5,7 milliards de dollars US en 2023 et 11,6 milliards de dollars US en 2027. Le marché mondial du BIPV est actuellement dominé par l’Europe, les États-Unis, la Chine et le Japon.
Une grande partie des acteurs industriels actuellement positionnés sur le BIPV sont des start-ups qui développent leurs produits et technologies propres. Les premières levées de fonds de série D ont été réalisées relativement récemment. L’investissement dans ces start-ups est principalement issu du capital risque ou d’entreprises majeures du secteur énergétique. Par exemple Engie a investi dans la société allemande Heliatek et sa technologie de BIPV basée sur des modules photovoltaïques organiques, qui permet de réaliser des produits flexibles. Les investissements devraient permettre à certaines entreprises de sortir du lot face aux autres start-ups et PMEs.
La croissance du marché du BIPV est soutenue par différents facteurs structurels à travers le monde. En Europe, le principal levier de croissance du marché du BIPV est la directive européenne sur les ZEB (Zero Energy Buildings). Les ZEB sont des bâtiments qui compensent leur consommation énergétique par l’utilisation de sources d’énergies renouvelables sur site, le BIPV par exemple. Le BIPV peut même permettre de réaliser des bâtiments à énergie positive en produisant plus d’énergie que consommée sur site à l’année. L’intérêt du BIPV, par rapport au photovoltaïque en superposition, est de pouvoir assurer une production énergétique locale tout en s’intégrant facilement dans l’architecture des bâtiments.
BIM, smart grids, blockchain, autoconsommation, IoT : les innovations du monde du bâtiment et de l’énergie remodèlent l’environnement du BIPV
Les innovations sur l’environnement technologique du BIPV entraînent également des changements considérables dans les métiers de la construction et de l’énergie. L’utilisation du BIPV est directement impactée par les développements technologiques et les développements d’usages en Building Information Model (BIM), sur les réseaux électriques intelligents (smart grids), sur la blockchain, le stockage d’énergie et l’autoconsommation ou encore les objets connectés (IoT) et l’automatisation.
La maquette numérique du bâtiment (BIM) permet de dimensionner efficacement les projets BIPV. Adopté par de plus en plus d’entreprises, le BIM est désormais incontournable pour le développement de projets de construction ambitieux. Il permet une collaboration plus efficace de tous les métiers de la construction. Les logiciels existants tels que BIMsolar permettent de dimensionner les installations électriques et simuler la production d’énergie électrique au fil du temps en tenant compte des spécificités du bâtiment, des effets d’ombrage et de l’impact du climat local sur la récupération d’énergie solaire. Ces logiciels de simulation permettent de calculer le retour sur investissement et d’envisager tous les scénarios possibles : vente de toute l’énergie produite, autoconsommation totale ou partielle, avec ou sans stockage. La normalisation des logiciels avec le BIM devrait permettre de développer une collaboration avec tous les métiers de la construction afin de faciliter l’adoption du BIPV dans les projets, en remplacement de solution constructives connues.
Dans le secteur de l’énergie, les innovations sont encore plus marquées. En France et en Europe, la production d’électricité est aujourd’hui fortement centralisée autour des grandes centrales de production d’électricité. Toutefois, des évolutions d’usages et technologiques annoncent un réseau de plus en plus décentralisé. Parmi ces évolutions, il faut notamment relever la multiplication de systèmes de production chez les particuliers avec des projets d’autoconsommation partiels ou total, le développement de communautés de producteurs et acheteurs particuliers comme Sonnen, les démonstrateurs de micro grids et smart grids comme Nice Grid ou Smart Electric Lyon en France. Le BIPV et les bâtiments à énergie zéro (ZEB) ont évidemment toute leur place dans ce futur décentralisé en permettant la production d’électricité par les particuliers à l’échelle du bâtiment.
L’électricité générée à partir de photovoltaïque intégré au bâtiment -ou un autre moyen de production local- peut être vendue directement sur le réseau, totalement ou partiellement. La blockchain est considérée comme une technologie clé pour sécuriser les transactions sur les réseaux électriques intelligents. Elle est déjà utilisée dans des démonstrateurs de micro grids pour garantir la fiabilité des données en gardant une trace de l’énergie produite, achetée et vendue, même dans les transactions entre particuliers. En France, GreenFlex (Total) a noué un partenariat avec Blockchain Partner sur ce sujet.
Alternativement, des solutions d’autoconsommation proposent de maximiser la consommation de l’énergie produite localement. Ensuite seulement, l’énergie sera vendue ou achetée sur le réseau en cas d’excédent de production ou d’un pic de consommation trop important pour la production locale. Monabee, par exemple, propose une solution pour prendre la main sur les équipements énergétiques d’un bâtiment (producteurs et consommateurs). Cette solution, permise par le développement des objets connectés, a pour objectif de mettre en phase au maximum la consommation énergétique des équipements avec la production d’électricité, sans système de stockage, en restant connecté au réseau. Certaines solutions permettent même d’atteindre l’autonomie complète et la réalisation de systèmes déconnectés du réseau (off-grid), ces systèmes reposent généralement sur un système de stockage.
Le couplage du BIPV a des systèmes de stockage permet de maximiser le taux d’autoconsommation en stockant l’énergie lors de pics de production pour l’utiliser lors des pics de consommation. Le stockage d’énergie à l’échelle du bâtiment repose sur des technologies de plus en plus matures, notamment grâce à l’évolution des batteries entraînée par le développement des véhicules électriques.
Certains produits BIPV en domotique, comme les persiennes ou stores motorisés poussent le concept d’autoconsommation de l’échelle bâtiment à l’échelle système en utilisant l’énergie solaire qu’ils captent pour alimenter leurs moteurs et s’orienter.
Les acteurs du BIPV doivent relever les défis technologiques et réglementaires pour favoriser l’adoption de leurs solutions
Pour les acteurs du BIPV de nombreux défis restent à relever : améliorer au maximum le retour sur investissement des projets notamment en améliorant l’efficacité et la durée de vie des produits, ou encore améliorer la flexibilité et l’aspect visuel des produits pour une meilleure intégration au bâtiment.
Par ailleurs, si la directive européenne sur les ZEB est un levier important pour l’adoption du BIPV, le BIPV bénéficierait d’une clarification sur les déclinaisons de cette réglementation dans les pays membres de l’UE et sur les mécanismes d’incitation que chacun met en place. Cela permettrait de donner une vision long terme aux acteurs du secteur, et donc de calculer plus précisément la rentabilité économique des projets BIPV.
Les levées de fonds des start-ups du BIPV de ces dernières années sont restées modestes par leur nombre et les montants atteints. Cela témoigne d’un manque de maturité et de retour d’expérience sur les solutions industrielles : ces solutions sont toujours dans un processus de déploiement et de démonstration, malgré des avancées technologiques prometteuses.
Enfin, le marché du BIPV est particulièrement lié au marché de l’autoconsommation qui peine également à se structurer, mais émerge, petit à petit.
Sources :
BIPV Market Forecast and Analysis 2018-2027, n-tech research
BIPV market and stakeholder analysis and needs, 2016, PVSites
Building Integrated Photovoltaics: Product overview for solar building skins, Status Report 2017, SUPSI
Suivi du marché des installations solaires photovoltaïques, 2017 Observ’ER
Nearly Zero-energy Building Strategy 2020, Zebra 2020, Intelligent Energy Europe
Site internet Monabee : www.monabee.fr
Site internet Sonnen : sonnengroup.com/
