Disponibilité des filières solaires locales

Schématiquement la localisation des filières solaires est représentée selon la Figure 51 :

Figure 51 : localisation des filières solaires

En intégrant des contraintes territoriales pour les filières solaires de l’AFVG, on se rend compte que l’enjeu principal réside dans le captage de la ressource solaire et dans les surfaces mise à disposition pour cela. De manière simple – en tenant compte de la filière R-T-V mais sans prise en compte de l’intermittence de la ressource – la surface de capteurs et de panneaux nécessaires à fournir la consommation annuelle de l’électricité et du chauffage de l’AFVG peut être estimée. Elle représenterait environ 5% de la surface au sol de la région (annexe 38). Pour le canton de Genève, plus dense, ce chiffre monterait à environ 17%. La ressource solaire arrivant sur le sol de la région – même en tenant compte des rendements des transformateurs - est suffisamment abondante (gisement brut nettement plus grand que la consommation finale).

A notre sens, un calcul précis du gisement brut de la ressource solaire sur l’ensemble du canton de Genève ou de l’AFVG n’a pas beaucoup de sens pour la mobilisation pratique des filières solaires.

Vu l’exiguïté du territoire et la concurrence avec d’autres utilisations (agriculture, forêt, eau), il a été décidé de ne prendre en compte que les surfaces de toitures pour estimer le gisement solaire

accessible de l’AFVG. Les surfaces de toitures des bâtiments de l’AFVG représentent 2.6% de toutes les surfaces, respectivement 5.7% dans le canton de Genève (annexe 38).

Le choix de restreindre le gisement des filières solaires uniquement aux toitures est un choix de rationalisation de l’occupation des surfaces à moyen terme. Il est aussi retenu parce que l’intégration de systèmes solaires lors de la conception des bâtiments est beaucoup plus efficiente techniquement et économiquement.

Le travail de certificat de géomatique a développé une méthodologie d’estimation du gisement solaire sur les toitures à l’aide de l’outil solar radiation du logiciel ArcGIS (FAESSLER J., 2010a). Ce travail a permis d’une part d’estimer l’irradiance sur une sélection dans deux communes⁸⁴ du canton de Genève avec des mailles de un mètre sur un mètre, d’autre part de calculer avec différentes méthodes des potentiels de mobilisation d’électricité issue du solaire en intégrant l’entier de la filière PV (surfaces de toitures réellement exploitables, rendement des panneaux PV).

84 Une partie des communes d’Onex et de Meyrin.

Dans la première partie, des cartes d’irradiance sur les communes considérées ont été produites à partir du modèle numérique de surface (MNS) disponible sur le SITG – SITG, 2010a [en ligne].

Elles permettent de visualiser en couleur les valeurs d’irradiance annuelles de chaque mètre carré, par exemple pour une grande partie de la commune de Meyrin (Figure 52) :

Figure 52 : irradiation annuelle de la zone test de Meyrin à partir du modèle numérique de surface (MNS) (FAESSLER J., 2010a)

Les zones fortement ombrées (bleues ou violettes) autour des bâtiments et des arbres sont bien représentées. En moyenne annuelle, les ombres portées des bâtiments sont majoritairement dirigées vers le Nord. Les imperfections des toits sont prises en compte en utilisant le MNS avec cet outil solar radiation. Les champs et les zones dégagées sont proches de la valeur locale maximum de 1’350 kWh/m²

Par ailleurs, cette méthode utilisant l’outil solar radiation est robuste, mais longue et fastidieuse pour estimer l’irradiance de chaque mètre carré de l’ensemble des communes du canton de Genève. Son éventuelle extension à l’AFVG pose problème étant donné la précision de la maille de la couche géoréférée du modèle numérique de surface de l’AFVG (5m x 5m). D’autres méthodes plus précises développées par des hautes écoles (CARNEIRO C. et al., 2009) sont actuellement mise en œuvre et devraient aboutir d’ici l’été 2011 à une carte d’irradiance du canton et à une évaluation de l’ensemble des toitures, afin de mettre ces données à disposition des professionnels et de la population via le SITG (M. Ineichen, communication personnelle).

/an (correspondant à un plan global incliné à 30° - INEICHEN P., 2009). La somme de tous les pixels de toutes les communes du canton de Genève permettrait d’évaluer le gisement brut du solaire sur le canton. Ce calcul n’a guère de sens en soi vu l’exiguïté du territoire et la concurrence avec d’autres utilisations.

Dans la seconde partie du certificat de géomatique, plusieurs méthodes de sélection et de classification des toitures à l’aide de couches distinctes et selon différents critères (exclusion des bords de toits, exclusion des superstructures tels que les cheminées, exclusion des valeurs minimales de pixels, etc…) ont été développées (FAESSLER J., 2010a). On définissait alors plusieurs potentiels (brut, accessible, mobilisable, réel), qui ne sont pas strictement équivalent aux gisements définis ici. Plusieurs tests ont été mis en place pour comparer les différentes méthodes, sans aboutir réellement à une méthode standardisée qui aurait pu être réutilisée ici.

Le type de résultat obtenu est représenté ci-dessous en montrant la même zone test de Meyrin que la Figure 52 avec une sélection des toitures (Figure 53) :

Figure 53 : irradiance moyenne par toiture avec la couche des toits issus de la 3D (test 1 – zone Meyrin – FAESSLER J., 2010a)

Dans cet exemple, les différentes toitures sont colorées selon leur exposition moyenne annuelle⁸⁵ en kWh/m²/an. En ne sélectionnant par exemple que les toitures ayant une exposition moyenne de plus de 1'000 kWh/m²

Finaliser une méthode standardisée de sélection des toitures accessibles s’est avéré plus long et complexe que prévu. Par rapport aux objectifs consistant à estimer ici des gisements accessibles et mobilisables à l’échelle de l’AFVG - de manière assez générale mais basée sur des hypothèses robustes intégrant les différentes étapes des filières –, le choix a été fait de reprendre des chiffres moyens, issus d’études statistiques sur les bâtiments déjà effectuées par des professionnels (NET, 2004, OFEN, 2010c).

/an, on peut aboutir à un gisement accessible sur les toitures.

L’intérêt d’une classification par GIS serait surtout de permettre d’estimer des gisements communaux ou locaux (par groupe de bâtiments ou quartiers) et de les rattacher à des statistiques urbaines (habitants, emplois, volume des bâtiments, indice de dépense énergétique, etc..).

Plusieurs études statistiques ont été faites sur les toitures de différentes zones bâties, notamment sur les immeubles administratifs du canton de Genève (NET, 2004), de la ville de Zurich ou du canton de Fribourg (OFEN, 2010c). Les surfaces d’aptitude moyenne du parc public genevois ramené au mètre carré de toiture sont (NET, 2004) :

• 1 m²

• 0.77 m

de surface brute (emprise au sol des bâtiments) ;

2

• 0.42 m

de qualité bonne exposition (excluant les surfaces orientées Nord) ;

2

• 0.34 m

de qualité bonne exposition et architecture (excluant les surfaces occupées par d’autres éléments tels que les terrasses ou cheminées, ainsi que leurs ombrages) ;

2

Pour le canton de Fribourg et la ville de Zurich, les surfaces utilisables par mètre carré de surface brute sont respectivement de 0.321 et 0.316 m

de qualité utilisable (excluant les ombres portées des autres bâtiments et de la végétation ; correspondant au gisement accessible).

2

Afin de rester cohérent avec les définitions des gisements vus au chapitre 2, on considère le gisement comme accessible sur 32% des toitures, correspondant à des surfaces de toitures selon les contraintes de la ressource solaire (bonne exposition) et selon les surfaces déjà occupées sur les (OFEN, 2010c ; correspondant à la définition de notre gisement accessible).

85 Moyenne de la somme agrégée des pixels, ce qui ne montre pas forcément des problèmes spécifiques liés à des écarts-types importants sur un même toit.

toitures (cheminées, terrasses). Le gisement mobilisable n’étant que la soustraction du gisement déjà mobilisé par rapport au gisement accessible.

Les surfaces de toitures de l’AFVG sont extraites à l’aide de la couche « couverture du sol de l’agglomération » qui permet de sélectionner les catégories de bâtiments selon trois types de taille (SITG, 2010b [en ligne]) :

• Bâtiments plus grand que 500 m²

• Bâtiments de 80 à 500 m

;

2

• Bâtiments plus petit que 80 m

;

2 ;

On aboutit au tableau suivant (Tableau 23) :

m² 22'081'587 26'712'110 1'639'045 50'000’000 100

% 44 53 3 100

m²/hab 25 31 2 58

Tableau 23 : surfaces des toitures des bâtiments par région, par taille et par habitant

Les autres régions de l’AFVG ont beaucoup plus de surfaces de toitures par habitants et, proportionnellement, plus de bâtiments intermédiaires que le canton de Genève. La résolution de

la couche utilisée ici étant à 5 mètres, il est possible que les données des autres régions de l’AFVG soient plus approximatives que celles du canton de Genève, ce dernier étant mieux fourni en données géoréférées. Cependant, ces surfaces de toitures reflètent aussi la différence ville-campagne avec des surfaces logiquement plus basses en ville (densité d’habitat plus grande). Le gisement selon les surfaces est donc plus élevé dans l’AFVG que dans le canton de Genève.