Des chercheurs de l'EPFL évaluent le potentiel solaire de la Suisse. Leurs résultats montrent que des panneaux photovoltaïques pourraient être installés sur plus de la moitié des 9,6 millions de toits du pays. La puissance ainsi produite couvrirait plus de 40 pour cent de la demande suisse en électricité.

L'installation généralisée de panneaux photovoltaïques sur les toits des bâtiments pourrait jouer un rôle important dans la transition de la Suisse vers un système énergétique à faible émission de carbone. Jusqu'à maintenant, cependant, le potentiel photovoltaïque (PV) global des toits suisses n'a pas pu être estimé avec précision en raison d'un manque de données sur les bâtiments et leurs environnements, ainsi que de larges marges d'erreur résultant des méthodes de calcul existantes. Pour combler cette lacune, Des chercheurs du Laboratoire d'énergie solaire et de physique du bâtiment (LESO-PB) de l'EPFL ont développé une méthodologie combinant des algorithmes d'apprentissage automatique avec des systèmes d'information géographique et des modèles physiques pour estimer le potentiel photovoltaïque. Et, pour la première fois, ils ont estimé les profils horaires du potentiel PV. Leurs résultats ont été publiés dans Applied Energy.

Tous les toits ont leur particularité

"Nous ne regardons pas seulement le rayonnement solaire, mais aussi à l'espace disponible sur les toits. Certains toits ont une forme inhabituelle ou contiennent des superstructures telles que des cheminées qui empêchent l'installation de panneaux photovoltaïques, " dit Alina Walch, qui a dirigé la deuxième phase de l'étude. Leur algorithme prend en compte des paramètres tels que la taille du toit, son orientation et si le bâtiment est en centre-ville ou dans un endroit plus isolé. Les résultats montrent que des panneaux solaires photovoltaïques pourraient être installés sur 55 % de la superficie totale des toits de la Suisse. Même si les panneaux n'étaient installés que sur des toitures principalement orientées au sud, cela pourrait couvrir plus de 40 pour cent de la demande d'électricité de la Suisse.

Une première étude, en utilisant des techniques d'intelligence artificielle, avait déjà été réalisée dans une précédente thèse de Dan Assouline du LESO-PB. Elle s'est appuyée sur des données collectées à Genève puis étendue à l'ensemble de la Suisse. "Cette étude a exploré, pour la première fois, l'utilisation de l'intelligence artificielle pour quantifier le potentiel d'installation à grande échelle de panneaux photovoltaïques sur les toits des bâtiments, " dit Jean-Louis Scartezzini, le chef du LESO-PB. « En utilisant de nouvelles données haute résolution, nous avons maintenant amélioré la méthode d'estimation et augmenté la résolution spatio-temporelle des résultats. Cela nous permettra de modéliser les futurs systèmes énergétiques 100 % renouvelables. »

À l'aide du système d'information géographique national « SIG-Énergie », l'Office fédéral de l'énergie a créé un modèle très précis des bâtiments suisses. En utilisant l'apprentissage automatique, des estimations ont été faites de la surface totale du toit qui pourrait être couverte par des panneaux solaires, en fonction de leur forme et de leur teinte. Les estimations ont été rendues encore plus précises en appliquant des règles d'installation pratiques du monde réel, résultant en un potentiel PV de 24 térawattheures (TWh), dix fois la capacité des installations existantes. La marge d'erreur de ce chiffre est de 9 TWh, en raison de la variabilité du rayonnement solaire et de la méthodologie utilisée.

Mais Walch ne s'est pas arrêté là :son étude comprend également la toute première estimation heure par heure du potentiel PV. Cela permet de mesurer la production d'électricité par rapport à la consommation. "Nous avons un surplus d'énergie en été et une pénurie en hiver, et pas d'énergie du tout la nuit, " note-t-elle. " Pour remédier à ce déséquilibre, il faut envisager d'autres formes d'énergies renouvelables pour combler les déficits et permettre le stockage de l'énergie. L'hydroélectricité est un moyen attractif de stocker l'énergie, mais le contenu des barrages de retenue varie avec les saisons. Énergie éolienne, utilisé à grande échelle, pourrait combler les lacunes."

Les résultats obtenus à l'EPFL pourraient être utilisés pour proposer des politiques efficaces d'installation de panneaux photovoltaïques sur les toits. LESO-PB, le Fonds national suisse de la recherche scientifique, Innosuisse et l'Office fédéral de l'énergie sont en pourparlers pour développer une plateforme qui permettra aux villes, cantons et communes, mais aussi des particuliers, pour visualiser le potentiel d'énergie renouvelable de leurs bâtiments.

À l'heure actuelle, La Suisse n'a exploité qu'un dixième de son potentiel photovoltaïque, ce qui signifie qu'il reste 90 % à débloquer.