Une école BEPOS à Montpellier grâce à la production d’énergie solaire

Lorsque la mairie de Montpellier a décidé de construire la nouvelle école maternelle et élémentaire de 15 classes « groupe scolaire Ludwig van Beethoven » inaugurée en septembre 2013, son choix s’est porté sur un bâtiment à énergie positive BEPOS doté d’un excellent confort hygrothermique et visuel, une gestion de l’énergie la plus fine possible et une enveloppe de bâtiment très performante. L’apport énergétique du bâtiment se fait par la production d’électricité des panneaux photovoltaïques disposés sur les toits en terrasse des classes.

Un bâtiment pensé pour préserver un maximum d’inertie thermique

L’enveloppe des bâtiments a été pensée pour apporter une inertie thermique nécessaire au confort d’été (on est à Montpellier où les températures dépassent souvent 28 °C) avec une isolation par l’extérieur de 20 cm d’épaisseur, la suppression des ponts thermiques et une toiture végétalisée et très isolée. Pendant l’été une ventilation naturelle nocturne a été prévue avec des classes toutes traversantes pour réduire la température des locaux par des ouvrants en impost de part et d’autre de la salle. Des protections extérieures limitent également les apports en journée, en particulier au sud. De même les apports dus à l’éclairage artificiel sont réduits au minimum grâce à l’éclairage en lumière naturelle et à l’utilisation de luminaires performants associés à la détection de présence et à la gradation selon la luminosité. Toutes ces dispositions permettent d’éviter l’installation d’une climatisation tout en assurant un bon confort en été dans les différents locaux (classes, dortoirs de maternelle, salle de restaurant ou bureaux).

Le confort thermique d’hiver est assuré par les performances techniques de l’enveloppe lorsque la température extérieure est basse, une ventilation double flux à haute efficacité (supérieure à 80 % et à vitesse variable) pour le préchauffage de l’air neuf. Le chauffage se fait par des panneaux rayonnants en plafond dans les salles de classe et les bureaux. L’eau chaude du chauffage est fournie par le réseau de chaleur AMETHYST, une sous-station assurant l’échange thermique dans l’école. Ce réseau est alimenté par une usine de méthanisation de déchets organiques : cela permet de réduire les rejets dans l’atmosphère de méthane et l’école n’a pas besoin d’une chaufferie coûteuse en entretien.

Une école qui produira 10 % d’énergie électrique de plus que sa consommation
Pour Jean Damian, directeur de Solardis, société qui a fourni l’ensemble des matériels photovoltaïques (supports, modules et onduleurs) le choix par la ville de Montpellier d’un bâtiment BEPOS n’est pas étonnant : « la RT 2020 applicable en 2018 pour les bâtiments publics, imposera que tous les bâtiments neufs soient à énergie positive et les donneurs d’ordre publics veulent apprendre à maîtriser de tels projets avant 2018 et commencent à mettre en oeuvre de telles solutions ». Et c’est le cas pour Montpellier qui avait réalisé en 2012 son premier groupe scolaire BEPOS avec une puissance installée de 59 kWc.

Pour ce nouveau projet un bilan complet des consommations énergétiques annuelles a été réalisé par le bureau d’étude Etamine de Vaulx-en-Velin (69), spécialiste de la conception environnementale du bâtiment. Le bilan de consommation du projet en kWhEP a été comparé à l’apport de la production PV en tenant compte de la baisse sur 20 ans de la production d’électricité des panneaux. Pour Mohamed Hasni responsable du projet pour l’installateur Cofely INEO MPLR et qui a suivi tout le chantier du dimensionnement à la mise en service : « le bilan énergétique a permis de dimensionner l’installation PV à l’aide du logiciel PVsyst en intégrant les pertes de rendement données par le constructeur : le rendement devrait être supérieur à 80,2 % au bout de 25 ans ». A partir de ces données ont été installés deux ensembles de panneaux :

• une toiture inclinée à 11° de 132 modules de 250 W soit 33 kWc qui alimentent deux onduleurs SMA Sunny Tripower triphasés de 15 kVA et devraient produire 42,6 MWh/an ;
• deux toitures inclinées à 2° de 123 modules soit 30,8 kWc qui alimentent 2 onduleurs Sunny Tripower de 10 et 15 kVA. Ces panneaux sont posés sur des toits en terrasse et pour Jean Damian « il ne faut pas percer la couche d’étanchéité pour les fixer pour ne pas risquer l’apparition de fuites pendant la durée de vie de la toiture ; la solution a été d’utiliser le système Soprasolar Fix simple à mettre en oeuvre : des plots soudés sur la couche d’étanchéité Soprema pour fixer dessus les supports des panneaux ou chemins de câbles ». Ce que confirme Mohamed Hasni « c’est une solution rapide à poser pour raccorder les panneaux aux boîtes DC à 3 entrées et aux 4 onduleurs posés en toiture au nord sur acrotère avec l’armoire TBGS pour partir de là vers la logette tarif jaune ». Une implantation en toiture qui pour M. Hasni a la préférence des pompiers, sans oublier les arrêts d’urgence qui coupent les coffrets DC et AC ainsi que le disjoncteur de branchement dans la logette. Un coffret Sunny WebBox du constructeur d’onduleurs SMA placé dans le local courants faibles permet de superviser l’installation : il collecte et stocke toutes les valeurs de mesure et données via son interface RS 485 et détecte les dysfonctionnements. Et précise Mohamed Hasni : « la mairie de Montpellier peut faire à distance des relevés de production et d’évènements, l’objectif de production annuel étant de 79,85 MWh ».

Pour Jean Damian c’est un bon moyen pour montrer que le photovoltaïque est un excellent levier pour accélérer la transition énergétique avec les bâtiments BEPOS. Et pour l’information des élèves un tableau d’affichage est installé dans le hall de l’école et indique la puissance installée, la production en kWh et la quantité de CO2 évitée.