Enhancing optimal exploitation of solar energy in Nordic cities through the digitalization of the built environment (2023 – 2026)
Depuis 2022, HEPIA collabore avec la NTNU dans le cadre du projet HELIOS. Le projet couvre quatre thématiques principales :
Le développement d’outils de modélisation solaire adaptés pour traiter des cadastres solaires de toitures et de façades à grande échelle urbaine dans les villes nordiques, en tenant compte de l’impact spécifique des hautes latitudes sur la géométrie solaire.
La modélisation géométrique de haute précision des façades (LOD élevé) à l’aide de techniques de photogrammétrie, telles que le lidar terrestre.
La prévision de la production d’énergie solaire à différentes échelles de temps — court terme (journalier), moyen terme (50 ans) et long terme (100 ans) — dans des scénarios de changement climatique.
L’acceptation sociale du photovoltaïque intégré au bâti (BIPV) par les parties prenantes concernées.
Trois doctorants travaillent sur ces thématiques sous la co-direction d’HEPIA.
En 2025 et 2026, HEPIA et la NTNU collaborent pour valider les modèles solaires développés par HEPIA pour la cartographie solaire des façades, en utilisant des pyranomètres pour mesurer l’irradiation sur deux sites :
Un canyon urbain réel à Genève, avec des pyranomètres installés sur des bâtiments résidentiels situés de part et d’autre de la rue afin d’analyser les effets de réflexion.
Le Zero Emission Building de la NTNU, un bâtiment académique moderne équipé de panneaux solaires en façade et d’un pyranomètre sur chaque orientation.
Les premiers résultats de comparaison entre modèle et réalité sont très prometteurs et vont dans la bonne direction pour valider le modèle d’HEPIA. Ce travail est en cours et sera achevé avant l’été 2026, puis présenté dans une publication scientifique.
Figure. Localisation géographique des études de cas et emplacement des pyranomètres a) Rue des Grottes à Genève, Suisse et b) au laboratoire ZEB à Trondheim, Norvège (Köker et al., 2025).
Köker N. I., Giorio M., Lobaccaro G., Desthieux G., Gallinelli P., Jelle B. P., Manni M., 2025. A quality control scheme for solar irradiance measurements on facades in urban environments. Solar Energy Advances, Volume 5, https://doi.org/10.1016/j.seja.2024.100083.
Köker N. I., Lobaccaro G., Desthieux G., Gallinelli P., Manni M., 2025. Clustering-based machine learning algorithm to detect shadows and solar reflections in urban environments, J. Phys.: Conf. Ser. 3140 032003, DOI 10.1088/1742-6596/3140/3/032003
L’énergie solaire est au cœur de la transition énergétique. Cela nécessite de valoriser le plus possible les toitures disponibles et certaines façades des bâtiments avec des panneaux solaires pour intensifier la production d’énergie d’origine solaire. C’est l’objectif du projet VALES soutenu par la HES-SO et SIG, et réalisé par HEPIA ainsi que la Haute école d’ingénierie et de gestion à Yverdon-les-Bains.
Le projet VALES consiste à développer des modèles qui permettent d’une part, d’améliorer le niveau de détail des façades en détectant automatiquement les fenêtres et les balcons, grâce à au traitement d’images aériennes obliques ; d’autre part d’évaluer à l’échelle de la ville le rayonnement solaire sur les façades et ainsi le potentiel de production solaire par des panneaux photovoltaïques.
Les images suivantes illustrent l’analyse de détection des fenêtres (gauche) et la modélisation du potentiel solaire en toiture et façade (droite) sur un immeuble à Meyrin-Cité.
La question esthétique est particulièrement importante lorsqu’il s’agit de panneaux en façade, car ils sont très visibles. Ainsi le marché offre à présent des panneaux de toute sorte de couleur comme illustrés ci-dessous, certes plus cher et un peu moins performants que les panneaux habituels (monocristallin en toiture), mais cela va certainement s’améliorer à l’avenir.
La question est de savoir à présent si la modélisation du rayonnement solaire donne des résultats fiables par rapport aux phénomènes physiques observés.
C’est pour cette raison que nous entreprenons une campagne de mesures d’ensoleillement aux Grottes. Nous pourrons comparer les résultats du modèle avec les mesures réalisées pendant 1 an et ainsi améliorer la qualité du modèle en fonction des écarts observés.
Présentation du dispositif de mesures aux Grottes
Pourquoi avoir choisi la rue des Grottes ?
La rue des Grottes constitue un « canyon » typique avec des façades orientées sud-ouest (18) et nord-est (11). Cette disposition nous permettra d’observer l’effet des inter-réflexions entre les deux façades et du sol vers les façades. En effet, le rayonnement réfléchi constitue un apport d’énergie solaire important sur les façades.
De plus, les immeubles choisis appartiennent à la Ville de Genève particulièrement engagée sur la transition énergétique et climatique.
Pourquoi effectuer des mesures pendant 1 an ?
Le bilan énergétique se fait généralement sur une année entière en comptant les kWh obtenus par an. De plus, nous pourrons aussi relever les mesures sur des journées typiques représentatives des différentes saisons comme aux solstices d’hiver et d’été, ainsi qu’aux équinoxes du printemps et d’automne.
Comme illustré ci-dessus, le dispositif contient principalement deux éléments :
Pyranomètre : c’est l’élément central du dispositif disposé à chacun des 3 étages. C’est un capteur qui convertit le rayonnement solaire global qu'il reçoit en un signal électrique qui peut être mesuré. Les mesures se font toutes les 10 minutes. La mesure à chaque étage permet d’observer l’évolution du rayonnement en fonction de la hauteur.
Kit d’alimentation autonome installé au deuxième étage : le dispositif nécessite de l’électricité pour fonctionner. Afin de ne pas déranger les locataires, les pyranomètres sont alimentés (à travers les câbles jaunes) par une batterie elle-même rechargée par un panneau solaire.
L’installation a été réalisée avec succès le 21 décembre 2022 par l’entreprise ABV Corde depuis les toitures.
Précision importante : l’installation sert uniquement à faire des mesures d’ensoleillement. Mais aucun projet d’installation solaire n’est prévu à la rue des Grottes !
L’équipe de HEPIA remercie les locataires concernés de mettre à disposition leur garde-corps où sont installés les capteurs, ainsi que la Ville de Genève pour avoir permis que ce projet se réalise sur ses immeubles.
Equipe de projet:
HEPIA: Gilles Desthieux (contact: , +41 22 558 57 42), Peter Gallinelli, Blaise Raybaud, Miguel Sanchez, Théo Mercat
