Les immeubles de bureaux les plus récents de Google à Mountain View, en Californie, sont recouverts d’écailles d’argent. Quelque 90 000 carrés ondulent sur quatre toits, près du siège du géant de la technologie, chacun chevauchant un panneau solaire. Une fois en service l’année prochaine, ils devraient être en mesure de répondre à environ 40 % des besoins en électricité des quatre bâtiments.

Ces toits « écaille de dragon » sont peut-être l’exemple le plus accrocheur des objectifs climatiques plus larges de Google, qui impliquent l’utilisation énergie sans carbone dans ses près de deux douzaines de centres de données et 70 bureaux dans le monde d’ici 2030. Google affirme que les installations uniques pourraient faire plus que limiter les émissions dans ses nouveaux bureaux de Bay View et de Charleston East. Ils pourraient également ouvrir la voie à des bâtiments à travers le pays pour adopter la conception reptilienne – si les écailles de dragon peuvent surmonter les mêmes obstacles que d’autres nouvelles technologies solaires.

L’idée est de « lancer ce marché aux États-Unis en montrant que cela peut être fait », a déclaré Asim Tahir, qui dirige la stratégie d’énergie renouvelable de Google, dans une interview avec Grist. Les quatre panneaux solaires auront une capacité installée combinée de 7 mégawatts, ou assez pour alimenter environ 1 800 logements moyens en Californie.

L’initiative de Google arrive alors que les ingénieurs et les promoteurs immobiliers du monde entier tentent de transformer les maisons, les bureaux et les usines de consommateurs d’énergie en propriétés écoénergétiques. En 2019, avant que la pandémie ne perturbe la vie de bureau et tout le reste, les bâtiments ont produit un niveau record d’émissions de dioxyde de carbone liées à l’énergie, représentant 28% du total mondial, selon l’Alliance mondiale pour les bâtiments et la construction. Les bâtiments résidentiels et commerciaux continuent de tirer de l’électricité de réseaux à forte intensité de carbone et de brûler du gaz naturel pour le chauffage et la cuisson.

Pour réduire les émissions, de nombreuses entreprises installent des systèmes d’éclairage LED dans leurs bureaux, ajoutent des panneaux isolants épais en bois et en polystyrène et, comme le fait Google, construisent des systèmes géothermiques qui stockent la chaleur sous terre pour réchauffer les bâtiments et l’approvisionnement en eau de bas en haut. Un nombre beaucoup plus restreint de propriétés utilisent «photovoltaïque intégré au bâtiment», qui intègrent des cellules solaires dans les tuiles, les fenêtres ou les façades du toit. Les bardeaux en écailles de dragon de Google ne reposent pas sur le toit à baldaquin ; ils font partie du toit lui-même.

« Nous devons couvrir toutes les surfaces pouvant accueillir des panneaux solaires avec des panneaux solaires », a déclaré Tahir.

Les entreprises solaires américaines essaient de faire exactement cela depuis plus d’une décennie. Pourtant, malgré l’intérêt croissant des propriétaires et des propriétaires de bâtiments commerciaux, les technologies solaires intégrées au bâtiment ont eu du mal à atteindre un succès proche du succès général des panneaux solaires conventionnels montés sur les toits ou disposés au sol. Parmi les plus de 3 000 mégawatts du solaire résidentiel installé en 2020, environ 1% étaient des bardeaux solaires, selon Paula Mints, qui dirige la société mondiale de recherche solaire Étude de marché SPV.

L’une des principales raisons est le coût. Aujourd’hui, les bardeaux solaires sont fabriqués en quantités limitées par des fabricants spécialisés, et leur installation nécessite une main-d’œuvre spécialisée. De telles contraintes ont récemment conduit Tesla à augmenter le prix de ses projets de toits solaires par des dizaines de milliers de dollars, dans certains cas. En revanche, avec un panneau solaire en silicium typique, toutes les matières premières et composants sont produits en gros volumes dans des usines géantes, principalement en Chine. L’installation de panneaux est désormais une tâche relativement facile et peu coûteuse qui se produit des milliers de fois par an.

Un autre défi pour les bardeaux solaires est qu’ils sont généralement moins efficaces pour transformer la lumière du soleil en électricité. Il s’agit principalement d’un problème de chaleur. Au fur et à mesure que les cellules solaires au silicium à l’intérieur des panneaux ou des bardeaux chauffent, elles produisent progressivement moins d’énergie. Les panneaux peuvent être légèrement surélevés du toit, permettant à l’air de circuler et de les refroidir, mais les bardeaux sont souvent étroitement liés avec peu de flux d’air.

« Parce qu’ils sont intégrés au toit, ils deviennent généralement très chauds et produisent généralement 20 à 30 % d’électricité en moins qu’un panneau solaire moyen», a déclaré Vikram Aggarwal, PDG de EnergySage, une place de marché en ligne pour les panneaux solaires. Cela signifie également que les bardeaux génèrent moins d’énergie solaire pendant la période la plus ensoleillée et la plus chaude de la journée. En conséquence, cela coûte beaucoup plus cher de générer un kilowattheure d’électricité avec l’énergie solaire intégrée au bâtiment par rapport à un réseau résidentiel typique, a-t-il déclaré.

Aggarwal et Mints ont déclaré qu’il était trop tôt pour dire comment les écailles de dragon de Google se comparent à d’autres technologies solaires, ou comment elles pourraient rivaliser sur le marché solaire américain. Le géant de la technologie a divulgué peu de détails techniques, et les bardeaux ne commenceront pas à produire pleinement de l’électricité avant la fin des installations californiennes l’année prochaine.

Mais les écailles de dragon ont au moins un avantage évident : elles peuvent tapisser les segments en pente des toits de Google d’une manière que les panneaux standard montés sur le toit ne peuvent pas.

Les sommets des nouveaux bureaux de Google à Mountain View – qui, pour faire une autre comparaison reptilienne, ressemblent à des carapaces de tortues – comportent de longues découpes de verre qui permettent à autant de lumière naturelle d’entrer que possible sans transformer les bâtiments en serres étouffantes, a déclaré Tahir. Les ingénieurs de Google ont conçu des panneaux solaires pour couvrir les parties restantes du toit, en construisant des versions miniatures dans leur propre laboratoire et en consultant des fabricants solaires externes, dont la société française SoleilStyle.

Au cœur d’un bardeau en écailles de dragon se trouve une cellule solaire en silicium standard. Tout le reste est unique. Les cellules sont maintenues sous une couche de verre «prismatique» hautement texturé, qui, selon Google, peut piéger des particules lumineuses dans le bardeau solaire qui s’échapperaient d’un écran plat traditionnel. Les bardeaux sont recouverts d’un revêtement anti-éblouissant spécialement développé, les empêchant d’aveugler les pilotes atterrissant sur un aérodrome fédéral voisin. Les bardeaux solaires sont également disposés à l’aide de la configuration en losanges superposés de SunStyle, pour empêcher le vent, la pluie et la glace de glisser à travers les fissures.

SunStyle elle-même a installé des réseaux d’apparence similaire sur plus de 500 toits en Europe et deux propriétés aux États-Unis : First Equity Bank à Skokie, Illinois, et une maison d’architecte dans la vallée de l’Hudson à New York. L’entreprise de 14 ans annonce qu’elle lance maintenant une version prête à l’emploi et plus abordable des écailles de dragon pour le marché de masse américain.

Jessie Schiavone, PDG de SunStyle North America, a déclaré que la société commercialisera initialement ses panneaux aux propriétaires qui envisagent de remplacer leurs toits et souhaitent également installer des panneaux solaires. Un toit en bardeaux solaires devrait coûter à peu près le même prix qu’un nouveau toit typique avec des panneaux montés sur le dessus, sauf que les bardeaux solaires pourront couvrir plus de surfaces, comme les avant-toits et les faîtes.

Cela ne fera pas de mal que les bâtiments de Google soient essentiellement des panneaux d’affichage pour les toits scintillants et producteurs d’électricité. Mints of SPV Market Research a déclaré qu’avec d’autres technologies solaires haut de gamme, y compris le toit solaire de Tesla, l’esthétique et l’association de la marque sont souvent des considérations tout aussi importantes que le coût et la production d’énergie solaire, du moins pour les clients qui peuvent se le permettre. « Ce que vous avez vraiment, c’est un marché de toits cool », a-t-elle déclaré.