Annual net-zero electricity feasibility of Riyadh villas depends more on subdivision into separate dwellings than on the 2024 massing rules
Cette étude démontre que pour les villas de Riyad, le subdivision des propriétés en plusieurs logements a un impact nettement plus important pour atteindre le statut de zéro émission nette d'électricité annuelle que les changements de règles de volumétrie de 2024, lesquels augmentent principalement la surface de plancher mais offrent des gains limités en capacité de panneaux solaires en raison des contraintes de recul.
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Dans les villes ensoleillées d'Arabie saoudite, la maison unifamiliale, connue localement sous le nom de villa, est la forme d'habitat dominante. Ces structures sont conçues pour bloquer la chaleur intense tout en dépendant fortement de la climatisation pour maintenir l'intérieur au frais, un processus qui consomme une part massive de l'électricité du pays. Alors que le pays cherche à équilibrer sa consommation d'énergie avec ses objectifs environnementaux, une question critique a émergé : ces maisons peuvent-elles générer suffisamment de leur propre électricité grâce à des panneaux solaires sur le toit pour s'alimenter entièrement sur l'ensemble d'une année ? Ce concept, connu sous le nom d'énergie zéro net, dépend d'un équilibre délicat entre la quantité d'énergie qu'une maison consomme et la quantité de lumière solaire que son toit peut capturer. Cependant, la forme d'un bâtiment et les règles qui régissent sa construction jouent un rôle majeur dans cet équilibre. Un toit qui est large mais fortement ombragé par le bâtiment lui-même ou par ses voisins produira beaucoup moins d'énergie qu'un toit plus petit et plus ensoleillé.
En 2024, le gouvernement saoudien a mis à jour les règles de construction de ces villas, permettant des maisons plus grandes et autorisant un seul terrain à être divisé en appartements séparés et indépendants. L'intention était d'augmenter la densité de l'habitat et de fournir plus d'espace de vie. Un chercheur s'est donné pour mission de tester si ces nouvelles maisons, plus grandes et plus denses, pouvaient toujours atteindre cet objectif de générer leur propre électricité. Il a construit un modèle numérique détaillé d'une villa typique de Riyad et a simulé des milliers de variations pour voir comment les nouvelles règles affectaient la quantité d'énergie solaire que le toit pouvait produire par rapport à l'énergie dont la maison aurait besoin. Il a pris en compte les exigences spécifiques des nouvelles réglementations, telles que les écarts obligatoires entre les panneaux solaires et les bords du toit pour la maintenance, ainsi que les ombres projetées par les étages supérieurs du bâtiment et les structures voisines.
Le chercheur a découvert que les nouvelles règles de construction, bien qu'efficaces pour ajouter plus d'espace de plancher, n'ajoutaient pas beaucoup plus de place pour les panneaux solaires. Parce que les règles exigent que les bâtiments restent à une certaine distance des limites de propriété, la taille de la zone de vie principale est souvent limitée par ces espaces plutôt que par la taille totale du terrain. Lorsque les nouvelles règles ont permis une extension plus grande à l'étage supérieur, cela a en réalité recouvert une grande partie du toit principal où les panneaux solaires auraient pu être placés. Par conséquent, pour une maison unifamiliale, la capacité de générer suffisamment d'électricité pour répondre à ses propres besoins a très peu changé sous les nouvelles règles. Le ratio entre l'énergie solaire générée et l'énergie utilisée n'a varié que d'une marge infime, ce qui signifie que les nouvelles réglementations n'ont ni significativement aidé ni entravé la voie de la villa unifamiliale vers l'indépendance énergétique.
Cependant, l'histoire change radicalement lorsque le chercheur a examiné ce qui se passait lorsqu'une villa était divisée en plusieurs ménages distincts. L'étude a révélé que le nombre de familles vivant sur un terrain importait bien plus que la taille du bâtiment lui-même. Lorsqu'une maison était divisée en trois logements séparés, la demande totale d'électricité montait en flèche car chaque famille avait besoin de son propre système de refroidissement, de ses appareils et de son eau chaude, alors que la surface de toit disponible pour les panneaux solaires restait la même. Les simulations ont montré qu'un terrain suffisamment grand pour supporter une maison unifamiliale à énergie zéro net devenait soudainement trop petit pour supporter trois familles, même avec les équipements les plus efficaces disponibles. Pour un terrain de 400 mètres carrés, une seule maison pouvait facilement atteindre le statut de zéro net, mais l'ajout de deux familles supplémentaires augmentait considérablement la taille de terrain requise, à un point tel que la surface de toit disponible ne pouvait plus générer assez de puissance pour répondre à la demande combinée.
Le chercheur a également découvert que le type de système de climatisation utilisé faisait une différence substantielle sur le résultat. Ses modèles suggéraient que si les maisons utilisaient des unités de refroidissement standard à vitesse unique plutôt que des systèmes plus avancés à vitesse variable, la demande d'énergie serait plus élevée, rendant l'atteinte du statut de zéro net encore plus difficile. Dans les scénarios les plus difficiles, où le toit est encombré de réservoirs d'eau et d'unités de climatisation, le chercheur a constaté que trois familles ne pouvaient pas atteindre l'énergie zéro net sur un terrain de 400 mètres carrés, à moins de sacrifier une partie importante de leur espace de vie. Plus précisément, pour que cela fonctionne, l'extension de l'étage supérieur devrait être réduite à une taille très petite, sacrifiant ainsi l'espace de plancher supplémentaire que les nouvelles réglementations étaient censées fournir.
En fin de compte, l'étude conclut que la clé pour rendre ces maisons denses et subdivisées indépendantes énergétiquement ne réside pas dans les réglementations de construction elles-mêmes, mais dans la manière dont le toit est planifié dès le début. Le chercheur a découvert que le facteur le plus influent était simplement la part du toit réellement utilisable pour les panneaux solaires après avoir pris en compte les voies de maintenance et l'équipement. Si un toit est encombré de services ou ombragé par la structure du bâtiment, le potentiel de puissance solaire chute brutalement. Les conclusions suggèrent que pour que les villas subdivisées fonctionnent comme des maisons à énergie zéro net, les architectes et les urbanistes doivent prioriser le toit comme une surface dédiée à la génération d'énergie, peut-être en regroupant tous les équipements mécaniques dans des zones ombragées pour laisser le reste du toit libre pour les panneaux. Sans cette planification minutieuse, l'augmentation de la densité de l'habitat dépassera probablement la capacité du toit à générer l'électricité nécessaire pour l'alimenter.
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