Toits : Trésors sous-utilisés
5' de lecture - publié le 13 octobre 2023
En plein milieu d'une crise mondiale de pénurie d'espace, une question pressante se pose : pourquoi nous trouvons-nous confrontés à des villes surpeuplées, à une pénurie de logements abordables, à un accès limité à des espaces publics précieux et à des sources d'énergie renouvelable, alors qu'il existe, par exemple, un espace inutilisé abondant sur l'eau, comme le démontre le quartier flottant
Schoonschip, et juste au-dessus de nos autoroutes, comme l'exemplifie le Swiss energy peer.
Un autre trésor caché est constitué par les toits, non seulement pour augmenter la valeur des bâtiments, mais aussi pour enrichir les communautés qui les entourent. Imaginez si nos villes ne proposaient pas seulement des plans d'aménagement foncier, mais aussi des plans complets d'utilisation des toits, insufflant ainsi une nouvelle vie à ces espaces souvent stériles. Cela soulève une question cruciale : que devraient inclure ces plans de toiture et quel éventail d'utilisations pouvons-nous envisager pour ce territoire urbain inexploré ?
Durabilité : Génération d'énergie, refroidissement et collecte d'eau
Génération d’énergie
Selon l'ZHAW à Zurich, la Suisse a le potentiel de remplacer intégralement ses centrales nucléaires par l'énergie solaire en utilisant seulement 26 % de sa surface de toit existante (644 km²)(1). Remarquablement, jusqu'au 8 septembre 2022, seulement 2,5 % de la vaste superficie de toit de la Suisse était utilisée pour la production d'énergie solaire. Le canton de Vaud a pris cela à cœur en août 2023 avec son plan en six points visant à atteindre la neutralité carbone d'ici 2050, en maximisant la couverture des toits avec des panneaux photovoltaïques sur les nouveaux bâtiments et les rénovations d'ici 2040(2).
Dans le domaine des technologies solaires innovantes, plusieurs solutions révolutionnaires modifient le paysage de l'énergie renouvelable. Les modules solaires Solskins sont conçus pour suivre méticuleusement la trajectoire du soleil, optimisant la production d'énergie tout au long de la journée. Pour les structures avec des surfaces de toit courbées ou des constructions flexibles, Solar cloth offre une solution solaire polyvalente et efficace.
PowerNEST élève la production d'énergie solaire à un niveau supérieur en combinant des panneaux solaires traditionnels avec des éoliennes à pales verticales, ce qui entraîne une augmentation impressionnante de six fois de la production d'énergie par rapport aux panneaux solaires seuls.
Ubiquitous Energy a introduit des modules PV entièrement transparents, une percée qui permet aux puits de lumière de servir à double usage, fournissant de la lumière naturelle tout en générant de l'électricité. Même les bâtiments historiques peuvent rejoindre le mouvement de l'énergie durable en remplaçant les tuiles de toit conventionnelles par des tuiles solaires Freesuns, contribuant à la production d'énergie propre.
Alors que les panneaux solaires conventionnels génèrent de l'électricité exclusivement pendant les heures de jour et sont moins efficaces par temps nuageux, les récentes innovations redéfinissent le paysage de l'énergie solaire. Les ingénieurs de l'Université Stanford ont développé des panneaux solaires nocturnes capables de générer de l'électricité même après le coucher du soleil. De plus, les panneaux solaires hybrides créés à l'Université Soochow sont capables de récupérer l'énergie des gouttes de pluie. Ces avancées fondamentales jettent les bases d'une génération d'électricité ininterrompue, indépendamment des ciels couverts ou des conditions nocturnes.
Refroidissement - effet d'îlot de chaleur
Selon le centre national des services climatiques, la différence de température entre la ville et les zones rurales environnantes peut atteindre jusqu'à 6 degrés en Suisse(3). En tant que surfaces des bâtiments les plus proches du soleil, les toits peuvent également servir de moyen de protection contre la surchauffe et atténuer l'effet d'îlot de chaleur urbain. À Utrecht, aux Pays-Bas, tous les toits d'arrêts de bus sont végétalisés, permettant un refroidissement par évaporation. Les températures des toits verts peuvent être de 30 à 40°F (16-21°C) plus basses que celles des toits conventionnels et peuvent réduire les températures ambiantes dans la ville jusqu'à 5°F (2,7°C)(4). Une autre méthode utilisée pour refroidir les bâtiments consiste à appliquer de la peinture ultra-blanche, capable de refléter jusqu'à 98,1 % de la lumière du soleil.
Rétention d'eau - collecte des eaux
Les régions européennes sont de plus en plus vulnérables aux inondations en raison du changement climatique et de l'augmentation des revêtements de chaussées ces dernières années(5). Il est donc important de considérer la gestion de l'eau dans les zones urbaines. Le projet De Boel à Amsterdam a mis en place des toits Polder pour stocker l'eau de pluie, la traitant comme une ressource plutôt que comme un déchet. En plus de cela, cela soulage la charge sur le système d'assainissement.
Il est bon de noter que les solutions de toits verts améliorent également la biodiversité. De plus, la recherche a montré que combiner un toit vert avec des panneaux solaires est bénéfique pour la production d'énergie, car la verdure aide à refroidir les panneaux. Pour les toits en pente, mygreentop a conçu des tuiles vertes, rendant possible la verdure sur les toits inclinés de 20 à 60 degrés.
Cela soulève la question : Devrions-nous consacrer les toits à la génération d'énergie, au refroidissement ou à la rétention d'eau ? La société néerlandaise Rooftop Revolution a été pionnière dans la création de cartes d'opportunités de toits durables, offrant une représentation visuelle qui prend en compte les caractéristiques des bâtiments, les facteurs environnementaux et l'analyse de la zone. Ces cartes permettent aux municipalités et aux parties prenantes immobilières d'identifier les utilisations les plus viables et avantageuses pour les toits, y compris le stockage d'eau, la génération d'énergie et le refroidissement urbain.
Utilisations commerciales, récréatives, culturelles, communautaires
Les toits offrent non seulement de superbes vues mais sont également visibles, ce qui les rend précieux tant pour l'utilisation humaine du toit que à des fins marketing visibles de loin. Souvent, les toits sont transformés en espaces commerciaux tels que des restaurants (DeDAKKAS), des bars (Park bar) et des lieux d'événements.
Des zones de destination stimulantes peuvent émerger, comme on peut le voir avec le Over the rainbow à Changsha, en Chine. Dans les environnements urbains denses, les toits peuvent servir d'espaces publics et de lieux de rassemblement communautaires. Cela peut être réalisé avec des zones récréatives comme Miyashita Park ou un skatepark (H.A.N.D.S), ou même un grand parc public comme le Shenzen skypark, qui couvre un toit de 1,2 km au-dessus d'une station de métro.
Il est remarquable qu'un bâtiment puisse servir à deux fins complètement opposées, comme le démontre l'usine de traitement des déchets en énergie Copenhill à Copenhague, qui sert également de piste de ski. En montant 'la montagne', les gens ont même la chance de voir à l'intérieur de l'usine.
Rénovations et extensions, toits flexibles
Outre la rénovation des toits avec des panneaux solaires et l'ajout de fonctionnalités communautaires, les serres (e.g. Lufa farms) offrent une autre utilisation potentielle. Cela offre non seulement un espace supplémentaire pour les résidents, mais peut également servir d'outil éducatif pour la communauté. De plus, les serres sur les toits peuvent être intégrées à d'autres fonctions. Par exemple, la chaleur excessive générée par le système de refroidissement des serveurs de Wind Cloud soutient la croissance d'algues absorbant le CO2 dans une serre sur le toit. De même, le projet Symbiose vise à exploiter le potentiel solaire du toit en installant des serres bioclimatiques qui captent l'énergie, préchauffent l'eau chaude domestique et créent de nouveaux espaces pour les résidents.
Les extensions rencontrent souvent des réglementations locales, rendant le processus complexe mais pas impossible, comme le démontrent les Factory houses, qui ont réussi à construire des logements au sommet de bâtiments industriels dans une zone exclusivement industrielle. Un autre exemple d'extension verticale est l'école De Zinnekes à Bruxelles. Situés dans une zone dense et confrontés à des contraintes d'espace, les architectes ont décidé d'ajouter une extension au toit plat du bâtiment existant, permettant d'ajouter une crèche au sommet de l'école.
De plus, les toits ne doivent pas toujours être statiques. Le Umbrella mosque à Médine comprend 250 énormes parasols, formant un toit qui couvre plus de 156 000 m². Cela illustre l'existence de solutions de toiture flexibles, qui permettent également de tester des constructions de toit avant l'installation permanente.
Le monde du développement urbain lève les yeux - littéralement. Les toits, souvent négligés et sous-utilisés, ont un immense potentiel pour relever les défis de nos villes surpeuplées. Les toits offrent plus que des opportunités de génération d'énergie et ne sont plus des espaces cachés mais des toiles dynamiques pour l'innovation, la durabilité et l'enrichissement communautaire. En regardant vers le haut, nous voyons des possibilités infinies dans les cieux, une nouvelle frontière dans le développement urbain qui promet un futur prometteur.
(1) Source: NZZ, Muss bald jedes Dach ein Solardach sein?, 9 septembre 2022.
(2) Source: État de Vaud, Consultation sur la nouvelle loi sur l’énergie, 21 août 2023.
(3) Source: NCCS, Le changement climatique dans les villes, 28 mars 2023.
(4) Source: General Services Administration, The Benefits and Challenges of Green Roofs on Public and Commercial Buildings, 2011.
(5) Source: European commission, New analysis indicates European cities and countries with highest expected losses from future flooding, 21 juin 2023.