Photovoltaïque : l’idée brillante d’Arcadis pour des études de faisabilité optimisées

Fort de plus de vingt années de carrière passées notamment au sein de l’entreprise allemande de génie climatique Transsolar Energietechnik, Arnaud Billard a acquis une importante expérience dans le domaine, notamment, de l’intégration des énergies renouvelables. Dans le cadre des fonctions qu’il occupe depuis 2020 au sein du pôle Bâtiment d’Arcadis France, l’expert a constaté l’hétérogénéité et le cloisonnement des approches mises en œuvre pour mener à bien les études de faisabilité nécessaires à l’implantation de projets solaires photovoltaïques. Pour y remédier, il s’est ainsi lancé l’an dernier, aux côtés de Nicolas Ledoux, alors responsable des activités urbanisme au niveau mondial, et de Camille Kapron, directeur de l’ingénierie et des grands projets, dans le développement d’une solution numérique inédite, baptisée Arca Sun. Arnaud Billard a accepté de revenir pour Techniques de l’Ingénieur sur les origines de ce projet, mais aussi de nous présenter plus en détail cet outil illustrant particulièrement bien la thématique de l’ingénierie augmentée au service du climat.

Techniques de l’Ingénieur : Pouvez-vous, en quelques mots, nous présenter le groupe Arcadis, et Arcadis France en particulier ? Quelles y sont vos principales missions ?

Arnaud Billard : Arcadis est un groupe mondial d’origine néerlandaise qui emploie environ 37 000 personnes. Il couvre à la fois les champs de l’ingénierie, de l’architecture et de l’urbanisme – le groupe représentant, en termes de revenus, le deuxième cabinet d’architecture et d’urbanisme au monde.

La filiale française du groupe, Arcadis France, compte à ce jour plus de 600 salariés et s’organise autour de trois grands pôles couvrant tous les métiers liés au secteur du bâtiment : le pôle Infrastructures de mobilité ; le pôle Résilience, c’est-à-dire l’environnement (eau, sols, etc.) ; et le pôle Bâtiment, auquel j’appartiens.

Ma première fonction au sein de ce pôle est celle de directeur technique sur l’ingénierie climatique, avec comme principales missions la décarbonation des bâtiments, la réduction des consommations énergétiques, la certification, etc. Je joue aussi, plus largement, un rôle de domain solution leader, au sein du groupe, qui consiste à imaginer des solutions pour décarboner les villes et améliorer la résilience des infrastructures. J’ai notamment un sujet de prédilection : la lutte contre les îlots de chaleur, et le développement de « perles de fraîcheur » à proximité immédiate et aux alentours des bâtiments.

Quel est le constat qui vous a conduit à vous lancer dans le développement d’une solution d’optimisation des études de faisabilité liées aux projets de déploiement de parcs photovoltaïques ?

Tout est parti d’un constat relativement simple : je me suis rendu compte, de par mon point de vue très transversal, que lorsqu’il s’agit de réaliser des études de faisabilité, que ce soit en France, en Europe ou ailleurs dans le monde, le principe est peu ou prou toujours le même, avec, toutefois, des approches concrètes très hétérogènes, chacun travaillant dans son coin avec ses propres outils, sa propre méthodologie. Il m’a donc semblé pertinent de développer une procédure et des outils communs simples et efficaces, à destination de tous les collaborateurs du groupe, capables de nous aider à répondre plus efficacement à des questions qui sont finalement toujours les mêmes. Très schématiquement : quelle quantité de soleil arrive sur une toiture ? Cette toiture peut-elle supporter des panneaux PV ? Comment peut-on organiser le passage des câbles, l’installation des onduleurs et des batteries, etc. ? Et quelle est l’estimation du rapport autoconsommation/injection sur le réseau ?

J’ai donc développé un outil qui permet d’aider l’ingénieur à apporter toutes les réponses à ces questions facilement, et le plus rapidement possible : Arca Sun.

Quels sont les principaux apports d’une solution numérique telle que celle-ci ?

L’une des forces des outils de calculs sur lesquels repose cette solution est qu’ils permettent de connaître, pour une date et une heure précise, quelle est la part d’autoconsommation et de production photovoltaïque envoyée vers le réseau, et ce, sur les 8 760 heures de l’année. Cela nous permet de faire directement le lien avec les exigences des règlementations RT2012/RE 2020, celles du décret tertiaire, mais aussi celles de la loi Climat et Résilience qui fixe notamment l’obligation de consacrer 30 % d’une toiture^[1] à une installation photovoltaïque (ou à la végétalisation, n.d.l.r.) au-delà d’une surface au sol de 500 m², ainsi que l’obligation d’installer des ombrières photovoltaïques sur 50 % de la surface des parkings de plus de 1 500 m².

Tout cela découle notamment d’un partenariat technologique privilégié que nous avons noué avec Autodesk, dont nous sommes l’un des plus gros clients, et qui nous fournit ainsi les modèles 3D de tous les bâtiments à l’échelle mondiale à partir d’une simple adresse postale.

Arca Sun nous permet aussi de prendre en compte, le cas échéant, la structure existante sur laquelle est prévue l’implantation du projet solaire, en indiquant notamment si cette structure est capable, ou non, de supporter le poids des équipements, mais aussi, et surtout, de résister à l’arrachement au vent… Si ça n’est pas le cas, nous pouvons alors proposer une mission de conseil en maîtrise d’œuvre de renfort structurel. Nous pouvons aussi, en nous appuyant sur cet outil, intégrer dans nos études des phénomènes atmosphériques tels que l’influence de l’air salin dans le cas de projets situés sur le littoral, le transport aérien de sable dans certaines régions, ou encore la pollution de l’air, notamment en zones urbaines. Tout cela peut, en effet, avoir des conséquences sur les futurs besoins en maintenance, et doit donc être pris en compte dès la phase d’étude de faisabilité.

Enfin, notre outil nous aide aussi à prendre en compte les effets d’îlots de chaleur, ce qui est très important dans un tissu urbain dense, où les panneaux photovoltaïques peuvent, en effet, contribuer à ce phénomène de façon non négligeable – et perdre, au passage, en rendement, au-delà d’un certain seuil de température…

Quels sont justement, très concrètement, les autres intérêts de cette approche d’ingénierie augmentée par le numérique, pour vos clients et vous-mêmes ?

Toutes ces fonctionnalités, que nous ne cessons d’ailleurs de faire évoluer au fil des projets, nous permettent de veiller à la bonne insertion du photovoltaïque dans son environnement, ce qui est capital : pour bien faire, il faut prendre en compte toutes les conséquences et les interactions d’une installation. Arca Sun nous permet donc d’apporter à nos clients des réponses claires et personnalisées à plusieurs questions : quel est l’intérêt pour moi d’installer des panneaux PV ? Est-ce possible, oui ou non ? Quel est le temps de retour sur investissement ? Et quel est l’intérêt en matière de réduction d’émissions de CO₂ ? Entre autres aspects…

Arca Sun est basé, notamment, sur un ensemble de feuilles de calcul, qui se nourrissent elles-mêmes des résultats fournis par des outils de simulation, ainsi que de données techniques et météo – irradiation solaire, température de l’air et des surfaces, humidité, vent… Nous prenons donc en compte, dès à présent, la progressive augmentation des températures liée au changement climatique. Ce phénomène va en effet avoir des conséquences, notamment sur la baisse de rendement des modules PV. Nous pouvons donc dès aujourd’hui anticiper les performances des installations dans un environnement futur.

Nous utilisons Arca Sun depuis septembre 2024. Nous avons déjà mené une dizaine de projets à l’aide de cet outil, qui est adapté à tout type de projet : datacenter, parking, logement, bâtiment tertiaire, ou encore commerce, pour ne citer que quelques exemples. Et ce, que ce soit pour des projets d’implantation de panneaux en façade, en ombrière ou au sol, et pour toutes les technologies de modules solaires photovoltaïques. Nous avons aussi constitué une base de données à partir de nos projets antérieurs, qui nous permet de capitaliser sur notre expérience passée, en réexploitant des données sur de nouveaux projets aux caractéristiques similaires.

Sans remplacer le travail de l’ingénieur, ces solutions d’ingénierie augmentée par le numérique nous aident donc à apporter plus rapidement encore des réponses à nos clients, et donc à agir toujours plus efficacement au service du climat.

^[1] 40 % à compter du 1^er juillet 2026, puis 50 % à compter du 1^er juillet 2027.