Panneaux bifaciaux et ombrières sur toiture claire : albédo, production, température

Ombrières et rangées surélevées : pourquoi la surface sous les modules compte

Une ombrière est une structure qui porte des modules photovoltaïques en hauteur : au-dessus d’un parc de stationnement, d’un quai, d’une aire logistique, ou d’une toiture-terrasse lorsque les rangées reposent sur des portiques qui laissent la couverture accessible. Leur développement a été accéléré par l’article 40 de la loi du 10 mars 2023 relative à l’accélération de la production d’énergies renouvelables : les parcs de stationnement extérieurs de plus de 1 500 m² doivent être équipés, sur au moins la moitié de leur superficie, d’ombrières intégrant un procédé de production d’énergies renouvelables. Les échéances initiales, 1er juillet 2026 pour les parcs de plus de 10 000 m² et 1er juillet 2028 entre 1 500 et 10 000 m², ont depuis été assouplies par plusieurs textes, avec des dispositifs mixtes et des délais conditionnels.

Sur ces structures, une part croissante des modules est bifaciale : ils convertissent la lumière reçue en face avant et celle que la surface située dessous renvoie vers leur face arrière. Le rapport de l’Agence internationale de l’énergie sur les systèmes bifaciaux (IEA PVPS Task 13, 2021) le résume : la réflectance du sol, ou albédo, et la bifacialité des modules sont généralement les deux facteurs les plus importants du gain bifacial. Sous une ombrière ou une rangée surélevée, la couleur du sol ou de la toiture fait donc partie de l’installation. Notre page cool roof et toiture photovoltaïque décrit ce support ; cet article se concentre sur l’albédo et la température.

L’albédo : définition et valeurs publiées

L’albédo est la fraction du rayonnement solaire qu’une surface renvoie, entre 0 (tout est absorbé) et 1 (tout est réfléchi). Les logiciels de dimensionnement distinguent l’albédo « du projet », qui décrit le sol au loin devant l’installation, et l’albédo « bifacial », celui de la surface directement vue par la face arrière des modules ; c’est le second qui commande la production arrière, à laquelle il est directement proportionnel selon la documentation de PVsyst. Les valeurs publiées convergent :

Deux lectures s’imposent. L’enrobé d’un parking et une membrane bitumineuse se situent tout en bas de l’échelle : une ombrière posée dessus offre à ses modules un « sol » qui renvoie moins d’un cinquième de la lumière. Et la réflectance mesurée en laboratoire sur un produit neuf n’est pas l’albédo de l’exploitation : l’encrassement, l’angle d’incidence et les ombres des structures l’abaissent. C’est pourquoi le SRI du système PrimaTherm® est vérifié après vieillissement accéléré (120 à l’état neuf, 119 après 4 000 h QUV, ASTM E1980), et pourquoi un nettoyage tous les 12 à 15 mois fait partie de l’exploitation.

Gain bifacial : ce que disent les études

Le gain bifacial est le surplus de production d’un module bifacial par rapport au même module monofacial. Les résultats publiés sont cohérents entre eux.

• IEA PVPS Task 13 (2021). Sur des trackers installés au-dessus de sols naturels d’albédo 0,2 à 0,3, le gain bifacial est généralement inférieur à 10 % ; il augmente fortement quand le sol est couvert de neige. Le rapport cite les ombrières de parking surélevées et les installations à inclinaison fixe sur toitures plates blanches parmi les configurations qui bénéficient en plus des effets de bord. Il rapporte, sur un site norvégien où l’albédo mesuré sous neige atteignait 0,79, des gains instantanés de 18 ± 3 % par ciel clair et 30 ± 5 % par ciel couvert, et, sur un toit finlandais en membrane bitumineuse à très faible albédo, un gain moyen de 5 % en configuration verticale est-ouest.
• Sun, Khan, Deline et Alam, Applied Energy (2018). Avec un albédo de 0,25, le gain bifacial de modules au sol reste inférieur à 10 % partout dans le monde ; porter l’albédo à 0,5 et surélever les modules d’un mètre le fait monter jusqu’à 30 %.
• Kim et al., Nanophotonics (2023). Sous des modules bifaciaux, un revêtement d’albédo 0,96 à refroidissement radiatif a abaissé la température des modules d’environ 3 °C par rapport au témoin et augmenté leur photocourant.

Entre une membrane sombre (albédo 0,10 à 0,20) et une toiture blanche propre (0,80 selon le LBNL), la lumière disponible pour la face arrière est multipliée par quatre à huit. Le gain réel dépend ensuite de la hauteur des modules, de l’espacement des rangées, de l’inclinaison, de la bifacialité et de l’encrassement : seule une simulation avec l’albédo réel de la toiture, réalisée par votre installateur, donne un chiffre. Nous n’en promettons aucun.

Bifacialité et coefficient de température : lire une fiche technique

La bifacialité est le rapport entre le rendement de la face arrière et celui de la face avant. Le rapport IEA PVPS situe les modules n-PERT autour de 80 % et les hétérojonctions au-dessus de 92 % ; LONGi annonce environ 80 % pour sa gamme Hi-MO 7. Plus ce facteur est élevé, plus l’albédo est valorisé.

Le coefficient de température de la puissance indique la perte de puissance par degré au-dessus de 25 °C, température des conditions d’essai standard. Les fiches LONGi indiquent −0,340 %/°C pour le Hi-MO 5 bifacial, −0,28 %/°C pour le Hi-MO 7 et −0,260 %/°C pour le Hi-MO 9 ; la référence pédagogique PVEducation donne 0,4 à 0,5 %/°C pour le silicium cristallin classique. Un module qui fonctionne 20 °C au-dessus de sa température nominale perd donc, selon sa technologie, de l’ordre de 5 à 7 % de puissance, au moment où l’ensoleillement est maximal. Le rapport IEA PVPS l’illustre sur des données de terrain : sur des trackers portant deux modules en portrait, donc plus hauts, 1,3 % de gain a été attribué à la seule baisse de la température moyenne de fonctionnement.

Une toiture sombre atteint 50 à 70 °C en été et chauffe l’air qui circule sous les modules. Traitée avec le système PrimaTherm®, elle reste entre 25 et 35 °C, soit jusqu’à −30 °C en surface : −29 °C ont été mesurés par infrarouge le 19 juin 2026 sur les 5 900 m² d’Airbus Marignane. Les modules travaillent alors dans un air moins chaud, sur un support qui ne rayonne plus vers leur face arrière. L’albédo agit sur la production, la température sur le rendement, et les deux vont dans le même sens.

Compatibilité avec le cool roof : la toiture claire comme « sol » de l’ombrière

Le système PrimaTherm® appliqué par Hélios est un revêtement élastomère en phase aqueuse en 4 couches (primaire PH169, base réflective PH107 en deux passes, finition anti-encrassement PH107TCL) : réflectance solaire 95 % (ASTM E903-12), émissivité 0,89 (ASTM C1371-15), SRI 120 (ASTM E1980), classement au feu Broof(t3) (rapport CSTB RA23-0010). Quatre points règlent sa compatibilité avec une installation bifaciale ; l’article cool roof et panneaux solaires détaille l’organisation de la toiture.

1. Réflexion diffuse, pas d’effet miroir. La finition est mate : la lumière est renvoyée dans toutes les directions, ce qui éclaire uniformément la face arrière et n’éblouit ni les modules, ni le voisinage, ni les opérateurs.
2. L’ordre des travaux. Cool roof d’abord, sur toute la toiture, y compris sous les futures rangées ; pose des plots, portiques ou ombrières après séchage complet (48 à 72 h), sur plaques de répartition. Sur une toiture déjà équipée, le traitement se fait autour et sous les rangées accessibles, comme sur le bâtiment industriel de Saint-Jeoire : 1 500 m² de membrane bitumineuse, panneaux conservés, température de toiture divisée par deux.
3. L’étanchéité sous une installation prévue pour trente ans. Les garanties de puissance des fabricants courent sur 30 ans ; la membrane dessous doit tenir aussi longtemps. Un revêtement qui la maintient sous 35 °C et l’abrite des UV réduit les cycles thermiques, là où une réfection imposerait de démonter la centrale. Voir cool roof et membrane d’étanchéité.
4. Le feu et l’assurance. Le classement Broof(t3) répond à la question des bureaux de contrôle sur une couverture qui porte une installation électrique.

La configuration fait le reste. Des modules posés au ras de la toiture ne reçoivent presque pas d’irradiance arrière, comme le note le rapport IEA : le gain se limite à la baisse de température. Des rangées inclinées sur plots voient la toiture entre les rangées et sous les modules, et le gain croît avec la hauteur et l’espacement. Une ombrière ou un portique surélevé voit toute la toiture, avec les effets de bord : c’est la configuration que l’IEA cite pour les toitures plates blanches. Sur un parking, enfin, l’enrobé sombre plafonne le gain, sauf revêtement clair de la surface au sol.

Points de vigilance pour le maître d’ouvrage

• Faire entrer l’albédo réel dans la simulation : demandez à l’installateur une étude où l’albédo bifacial est celui de la toiture traitée, avec une hypothèse prudente pour l’encrassement, et non la valeur urbaine par défaut de 0,20 ; un albédomètre posé à un ou deux mètres au-dessus de la toiture donne la valeur de terrain avant et après traitement, à côté des mesures infrarouge que nous remettons à la réception.
• Ne pas assombrir ce que l’on vient d’éclaircir : chemins de circulation sombres, dalles noires sous les lests, câbles en nappe au sol retirent de la lumière à la face arrière ; un nettoyage à l’eau basse pression tous les 12 à 15 mois maintient la réflectance.
• Vérifier l’urbanisme : le changement de couleur d’une toiture relève en général d’une déclaration préalable (article R. 421-17 du code de l’urbanisme), à instruire avec le dossier de l’installation.

Les grandes toitures plates de la logistique et de l’industrie, où la loi impose déjà une part de solarisation sur le neuf, sont les premières concernées ; notre étude gratuite sous 48 h qualifie le support, les zones traitables et la coordination avec votre installateur.

Sources

• IEA PVPS Task 13, Bifacial Photovoltaic Modules and Systems: Experience and Results from International Research and Pilot Applications, rapport T13-14:2021 : https://www.iea-pvps.org/wp-content/uploads/2021/04/IEA-PVPS-T13-14_2021-Bifacial-Photovoltaic-Modules-and-Systems-report.pdf
• Sun X., Khan M. R., Deline C., Alam M. A., « Optimization and performance of bifacial solar modules: A global perspective », Applied Energy, vol. 212, 2018, p. 1601-1610 : https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.12.041 (résumé : https://research-hub.nlr.gov/en/publications/optimization-and-performance-of-bifacial-solar-modules-a-global-p-2/)
• Kim H. et al., « High albedo daytime radiative cooling for enhanced bifacial PV performance », Nanophotonics, 2023 : https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11501292/
• PVsyst, coefficients d’albédo usuels et systèmes bifaciaux : https://www.pvsyst.com/help/physical-models-used/irradiation-models/albedo-usual-coefficients.html et https://www.pvsyst.com/help/project-design/bifacial-systems/index.html
• Lawrence Berkeley National Laboratory, Heat Island Group, Cool Roofs : https://heatisland.lbl.gov/coolscience/cool-roofs
• LONGi, fiches produits Hi-MO 5 bifacial, Hi-MO 7 et Hi-MO 9 : https://www.longi.com/us/products/modules/hi-mo-5-bifacial/ , https://www.longi.com/en/products/modules/hi-mo-7/ , https://www.longi.com/en/products/modules/hi-mo-9/
• PVEducation, Effect of Temperature : https://www.pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-operation/effect-of-temperature
• Loi n° 2023-175 du 10 mars 2023, article 40 (ombrières sur parcs de stationnement) : https://www.legifrance.gouv.fr/jorf/id/JORFTEXT000047294244 ; réponse ministérielle publiée par le Sénat en 2025 : https://www.senat.fr/questions/base/2025/qSEQ250404145.html ; services de l’État dans l’Oise : https://www.oise.gouv.fr/Actions-de-l-Etat/Amenagement-durable-du-territoire/Transition-Ecologique-et-Energetique/Energies-renouvelables/La-loi-d-acceleration-pour-les-energies-renouvelables/Les-panneaux-photovoltaiques-sur-parkings
• Rapports d’essais PrimaTherm® (ASTM E903-12, ASTM C1371-15, ASTM E1980, CSTB RA23-0010) : page certifications.