Cheminées solairesUne innovation prometteuse pour la capture de chaleur en milieu urbain

Comprendre les défis énergétiques des milieux urbains

Hausse constante de la consommation énergétique

Aujourd'hui, plus de 55 % de la population mondiale habite en ville, et ce chiffre pourrait frôler les 68 % d'ici 2050 selon l'ONU. Autant dire qu'en milieu urbain, la consommation énergétique grimpe vite : pour donner une idée, une ville comme Paris verrait sa demande en électricité s'accroître d'environ 2 % par an ces dernières années, selon les données de RTE. Et c'est surtout la climatisation et l'informatique qui tirent cette tendance vers le haut.

Un immeuble de bureaux premium à La Défense, par exemple, engloutit jusqu’à 400 kWh par mètre carré et par an, souvent dû à des grandes baies vitrées et des systèmes de climatisation énergivores. Bref, la facture monte vite et fragilise aussi les réseaux électriques, particulièrement aux pics de chaleur estivale. À Tokyo, c'est pareil : la demande en climatisation explose, représentant environ 40 % de la consommation énergétique estivale, d'après l'Agence Japonaise de l'Environnement.

Tout cela pousse clairement à innover. On cherche maintenant à capter localement la chaleur disponible pour moins dépendre des centrales situées loin du consommateur final. C’est là où les solutions comme les cheminées solaires commencent à attirer sérieusement l’attention des urbanistes.

Îlots de chaleur urbains

Les îlots de chaleur apparaissent quand le béton et l’asphalte remplacent la végétation et les plans d’eau dans les villes. Du coup, pendant la journée, ces surfaces sombres emmagasinent beaucoup plus de chaleur solaire que des espaces naturels. Tu te retrouves alors avec un centre-ville en pleine canicule qui affiche facilement 3 à 8 degrés Celsius de plus que les quartiers périphériques équipés de végétation.

Des études satellite précises montrent par exemple qu'à Paris en période estivale, la température de surface peut atteindre jusqu'à 65°C sur les toitures bitumineuses, contre seulement une trentaine de degrés pour les parcs ou jardins proches. Les quartiers les plus denses et les plus bitumés, comme certains arrondissements centraux, deviennent alors des véritables petits fours urbains, aggravant sérieusement les conséquences sanitaires des vagues de chaleur prolongées.

Sur le plan santé justement, l’effet cumulé des îlots de chaleur provoque non seulement une hausse des malaises cardiaques et des consultations liées aux problèmes respiratoires, mais impacte aussi le sommeil, dégradant la qualité de vie en période estivale.

Côté énergétique, pour contrer cette hausse de température, on utilise davantage la climatisation : résultat, les commandes en électricité explosent littéralement à l’arrivée des fortes chaleurs, entraînant des pics de consommation énergétique qui alourdissent la facture des ménages tout en surchargeant nos réseaux électriques. Un cercle vicieux qu’on aimerait vraiment voir casser avec des solutions innovantes comme la cheminée solaire.

Présentation des cheminées solaires

Historique et origine de la technologie

On retrouve les premières idées concrètes des cheminées solaires dès les années 1900, avec l'ingénieur espagnol Isidoro Cabanyes. Il propose alors un concept simple : un grand tube vertical entouré de verrières capturant le soleil pour créer une colonne d'air chaud ascendante, capable d'entraîner une turbine. À l'époque, son projet de cheminée atteignait environ 200 mètres de haut, déjà conséquent !

La technologie reste cependant confidentielle pendant près d'un siècle, faute d'intérêt concret face au pétrole pas cher de l'époque. Puis, dans les années 1980, elle réémerge avec un projet expérimental marquant à Manzanares en Espagne. Une cheminée solaire expérimentale de 195 mètres de haut est construite en 1982, épaulée par une serre collective en verre d'environ 46 000 m². Durant ses 7 ans d'exploitation, la centrale produit jusqu'à environ 50 kW d'électricité, prouvant que la théorie pouvait bien fonctionner à grande échelle sur plusieurs années.

Récemment, face aux défis énergétiques et climatiques, on assiste à un regain d'intérêt. Des pays comme l'Australie, la Chine ou encore les États-Unis relancent des projets ambitieux, atteignant parfois près de 1 000 mètres pour certaines cheminées expérimentales récentes. Aujourd'hui, le concept sort progressivement des laboratoires pour s'intégrer directement dans le paysage urbain contemporain.

Principe général de fonctionnement

Capture de chaleur solaire

Le principe est assez simple : grâce à un vitrage ou des matériaux transparents prévus à cet effet, on laisse passer les rayons du soleil, qui frappent ensuite une surface noire ou très sombre. Ce type de surface absorbe la quasi-totalité du rayonnement solaire (parfois plus de 90%), convertissant ensuite cette lumière en chaleur efficace et rapide.

Concrètement, on utilise souvent des capteurs solaires vitrés inclinés vers le soleil, comme dans une véranda très optimisée. À Séville par exemple, la cheminée solaire expérimentale de Manzanares avait une gigantesque serre en verre, qui stockait la chaleur du soleil au sol et l'utilisait pour produire de l'air chaud en continu jour et nuit (pas besoin de grosses températures extérieures, elle tournait même quand il faisait moins de 20°C dehors).

Ce qui est intéressant, c’est aussi le stockage thermique passif : des matériaux massifs comme des pierres, du béton foncé ou même des réservoirs d'eau permettent de conserver la chaleur accumulée pendant plusieurs heures. Du coup, la technologie reste utile même après que le soleil ait disparu, pour du chauffage tardif ou pour alimenter une ventilation naturelle constante.

Point clé : L'efficacité de la capture dépend fortement de l'orientation, de la pente du vitrage et de la couleur des surfaces utilisées. Typiquement, pour tirer un maximum de bénéfice sous nos latitudes françaises, il faut orienter le vitrage plein sud avec une inclinaison d'en gros 45 à 60 degrés. Pas sorcier, mais ça change clairement la donne en matière de rendement.

Circulation naturelle de l'air chaud

Une fois chauffé, l'air devient plus léger que l'air frais environnant et se met naturellement à monter à l'intérieur de la cheminée solaire. Ce phénomène, qu'on appelle l'effet cheminée, est simple mais super efficace : pas besoin de ventilateurs ou d'appareils mécaniques. Pour que ça marche concrètement, la cheminée doit être suffisamment haute et étroite afin d'accélérer la vitesse du flux d'air chaud. Quelques projets concrets montrent la puissance du phénomène, comme la tour solaire expérimentale de Manzanares, en Espagne dans les années 1980 : avec une hauteur de près de 200 mètres, elle générait seule un débit d'air chaud atteignant jusqu'à 15 mètres par seconde. Du coup, en milieu urbain, en jouant intelligemment sur la hauteur et le diamètre des cheminées solaires, on peut optimiser la circulation de l'air chaud pour ventiler des immeubles entiers ou même fournir une source complémentaire d'énergie. Le top, c'est que tout le procédé est passif, sans consommation électrique supplémentaire.

Génération potentielle d'électricité

Les cheminées solaires peuvent produire de l'électricité en exploitant simplement l'air chaud ascendant. Le principe est assez direct : l'air surchauffé par le soleil remonte vite et fort dans la cheminée verticale, et sur son passage, on installe des turbines à générateur pour convertir ce mouvement naturel en courant électrique. En pratique, la tour expérimentale de Manzanares en Espagne, construite dès le début des années 1980, a pu produire jusqu'à 50 kW d'électricité sans aucun carburant, juste à partir de chaleur solaire et de la différence de température. Actuellement, des projets plus ambitieux, comme celui en développement en Arizona depuis 2018, envisagent même une capacité proche de 200 MW, assez pour alimenter plusieurs milliers de logements urbains en électricité propre. Évidemment, ça dépend du climat local, de la hauteur de la cheminée et de la surface collectrice, mais même à petite échelle, quelques tours intégrées astucieusement en milieu urbain peuvent fournir une source fiable d'énergie renouvelable et gratuite.

Types et variantes de cheminées solaires

En gros, tu trouves surtout deux variantes principales de cheminées solaires qui attirent l'attention des urbanistes aujourd'hui : les modèles à tirage naturel passif et ceux à concentration solaire.

La première version (tirage naturel passif) est la plus simple : elle utilise juste le principe du "chaud monte, froid descend" pour faire circuler l'air naturellement, sans besoin d'équipements compliqués. On parle ici principalement de tubes ou de conduits verticaux qui captent la chaleur du soleil grâce à du verre ou un matériau transparent isolant. Résultat, l'air chaud remonte tout seul en courant d'air. Simples techniquement, elles coûtent pas cher à installer et ne demandent quasiment aucun entretien.

De l'autre côté, t'as les modèles à concentration solaire, un peu plus techniques mais intéressants côté efficacité. Là, tu trouves des surfaces réflectrices autour de la cheminée qui concentrent la lumière solaire vers une partie précise, chauffant fortement l'air ou même un fluide thermique intermédiaire. Concrètement, ça augmente sérieusement le différentiel de température et donc le tirage, permettant de produire davantage d'énergie.

Un exemple poussé de cette approche, c'est la cheminée solaire associée à une très grande serre : l'air sous une vaste couverture transparente chauffe massivement avant d'être attiré vers la cheminée centrale haute, créant un flux d'air assez puissant pour actionner des turbines génératrices d'électricité. Un projet célèbre de ce genre a été réalisé dans les années 80 à Manzanares, en Espagne, culminant à presque 200 mètres de haut pour tester la génération électrique grandeur nature.

Enfin, t'as des variantes hybrides émergentes intéressantes qui combinent des éléments mécaniques ou électroniques pour booster les performances. Typiquement, elles embarquent des ventilateurs à très faible consommation ou des capteurs intelligents qui adaptent automatiquement des volets ou persiennes au soleil. Ces variantes dites "actives" permettent un contrôle beaucoup plus précis des flux d'air urbains et assurent une performance stable même quand l'ensoleillement fluctue.

20 %

Augmentation de la productivité des panneaux photovoltaïques placés à l'intérieur des cheminées solaires

Dates clés

• 1903

  1903

  L'ingénieur espagnol Isidoro Cabanyes propose un premier concept de cheminée solaire destiné à produire de l'électricité via la convection naturelle.

• 1982

  1982

  Construction d'une première cheminée solaire expérimentale à Manzanares, en Espagne, un prototype innovant développé par l'ingénieur allemand Jörg Schlaich.

• 1997

  1997

  Première expérimentation à grande échelle d'une cheminée solaire urbaine intégrée dans un bâtiment commercial à Tokyo, au Japon, pour la ventilation naturelle et passive.

• 2002

  2002

  Le gouvernement australien annonce un projet ambitieux de construction d'une grande cheminée solaire près de Mildura, destinée à produire de l'électricité pour des milliers de foyers (projet finalement abandonné).

• 2010

  2010

  La mise en place d'un projet pilote de cheminées solaires intégrées à différents bâtiments résidentiels et commerciaux à Barcelone pour réduire l'impact des îlots de chaleur urbains.

• 2017

  2017

  Inauguration à Xi'an, en Chine, d'une tour expérimentale de 60 mètres de haut consacrée à l'étude scientifique des avantages sanitaires et environnementaux de la cheminée solaire en milieu urbain.

• 2021

  2021

  Lancement d'une initiative européenne visant à intégrer des cheminées solaires dans divers projets urbains dans le cadre du Pacte vert pour l'Europe.

Les bénéfices environnementaux des cheminées solaires

Réduction des émissions de gaz à effet de serre

Une cheminée solaire urbaine peut diviser par trois les émissions de CO2 d'un bâtiment moyen, en réduisant sa dépendance aux énergies fossiles pour le chauffage et la ventilation. En captant la chaleur du soleil directement, on évite de brûler autant de gaz naturel ou de fioul domestique. Ça paraît simple, mais concrètement, ça équivaut à épargner plusieurs tonnes de CO2 par an et par bâtiment, selon l'étude menée par l'Université Polytechnique de Madrid sur des projets pilotes en Espagne en 2021.

À grande échelle, si une ville adopte massivement les cheminées solaires, la baisse combinée des émissions devient importante : une ville de taille moyenne pourrait réduire de 10 à 20 % ses émissions de gaz à effet de serre liées au chauffage et à la clim. Ce potentiel est surtout visible l'hiver, période habituelle de pics de consommation et donc d'émissions.

Autre détail intéressant : aucun fluide frigorigène ni produit chimique compliqué n'entre en jeu ici. Résultat concret, les émissions indirectes, comme les fuites de gaz frigorigènes (parfois mille fois plus néfastes que le CO2), sont tout simplement éliminées. Ces cheminées sont donc non seulement avantageuses niveau CO2, mais impactent aussi d'autres gaz à effet de serre moins connus, mais hyper toxiques pour le climat.

Contribuer à la résilience climatique urbaine

On parle souvent de végétaliser pour rendre les villes résistantes face au climat. Mais il y a une solution complémentaire moins connue : les cheminées solaires. En capturant la chaleur des rayons du soleil sans avoir recours à une énergie extérieure, elles permettent de réguler directement la température locale des quartiers ultra-bétonnés. Concrètement, elles absorbent l'air chaud coincé dans les rues ou les bâtiments et le redirigent vers l'extérieur, réduisant ainsi l'effet étouffant des canicules urbaines. Certains projets pilotes à Madrid ont montré des réductions ponctuelles de température allant jusqu'à 5°C dans les zones les plus denses en été. Ça peut paraître peu, mais ces quelques degrés en moins font la différence entre une ville invivable et une ville confortable lors de pics de chaleur sévères. Autre atout : en cas de panne prolongée d’électricité ou de vagues de chaleur extrêmes, ces installations passives continuent de fonctionner naturellement. Ce qui représente une sécurité supplémentaire pour garder les villes habitables dans un futur climatique incertain. Bref, les cheminées solaires offrent un moyen concret, autonome et simple d’aider les villes à encaisser le dérèglement climatique tout en restant agréables à vivre.

Les avantages économiques prévisibles

Économies d'énergie à moyen et long terme

Installer une cheminée solaire sur un immeuble ou un ensemble urbain peut diminuer concrètement les coûts de chauffage et de climatisation. Une étude menée en Espagne a montré jusqu'à 45 % d'économies annuelles sur les frais énergétiques d'un bâtiment équipé de cette technologie. Comment ? Simple : en captant efficacement la chaleur solaire, les bâtiments utilisent moins souvent leurs systèmes classiques de chauffage ou de ventilation mécanique, qui consomment beaucoup d'électricité. Plus la hausse des prix des énergies traditionnelles se confirme, plus le gain financier devient important. À Freiburg (Allemagne), plusieurs bâtiments qui exploitent cette méthode depuis 2015 confirment une réduction nette de leur consommation énergétique annuelle, atteignant même 30 % à 40 % certains mois d'été. Moins recourir aux énergies fossiles signifie aussi des coûts moindres liés aux infrastructures de maintenance, car l'entretien d'une cheminée solaire reste minimal : il n'y a quasiment aucune pièce mécanique ou électrique à vérifier, réparer ou remplacer régulièrement. Autrement dit, une fois la structure en place, les dépenses d’exploitation chutent radicalement sur la durée.

Retour sur investissement envisageable pour les municipalités

Installer des cheminées solaires en ville, c'est un projet concret dont les municipalités peuvent mesurer assez présisément l'intérêt financier. En moyenne, une cheminée solaire intégrée à un bâtiment public ou commercial peut amortir son investissement initial sous une dizaine d'années, selon l'ADEME. Après cette période, les économies réalisées en réduction de climatisation et de chauffage deviennent du bénéfice net pour les finances municipales.

À Manzanares, en Espagne, un projet pilote a permis de récupérer l'investissement initial après huit ans seulement grâce aux économies d'énergie réalisées sur le chauffage et à la revente locale d'une petite production d'électricité. Autre exemple concret : la ville allemande de Fribourg a intégré ces cheminées solaires dans ses bâtiments administratifs récemment rénovés. Là-bas, le retour sur investissement est anticipé à environ onze années, tout en permettant au passage de nettement faire baisser la facture énergétique.

Si on regarde côté subventions publiques, des programmes européens et nationaux peuvent couvrir jusqu'à 40 % à 60 % des coûts initiaux. Avec ces aides, il arrive souvent que l'investissement des municipalités s'amortisse encore plus rapidement, parfois en moins de sept ans. De quoi encourager sérieusement les conseils municipaux à envisager cette technologie solaire comme une stratégie énergétique efficace et économiquement rentable sur le moyen terme.

80 %

Taux moyen d'utilisation de l'énergie solaire incidente par une cheminée solaire bien conçue

8 millions

Nombre estimé de foyers qui pourraient bénéficier directement de la chaleur issue des cheminées solaires en Europe d'ici 2040

500 mètres carrés

Surface de toiture nécessaire pour intégrer une cheminée solaire de taille industrielle

50 %

Part des dépenses énergétiques des ménages consacrée au chauffage en milieu urbain, ce qui pourrait être réduit grâce aux systèmes de cheminées solaires

Caractéristique	Avantages	Inconvénients	Exemples d'application
Principe de fonctionnement	Utilisation de l'énergie solaire pour chauffer l'air	Coût initial élevé	Bâtiments résidentiels, Bureaux
Efficacité énergétique	Réduction de la consommation d'électricité	Performance variable selon la météo	Centres commerciaux, Serres agricoles
Impact environnemental	Diminution des émissions de CO2	Nécessite de l'espace pour l'installation	Aménagements urbains, Zones industrielles

Applications concrètes en milieu urbain

Chauffage passif des bâtiments résidentiels et commerciaux

Utiliser les cheminées solaires pour chauffer passivement, c'est un peu comme profiter gratuitement du chauffage central. Concrètement, elles captent la chaleur du soleil dans des éléments conçus spécialement, comme des vitrages inclinés, et guident l'air chaud vers l'intérieur des bâtiments grâce à un effet de pression naturelle. Résultat : une température intérieure confortable sans trop solliciter les radiateurs classiques.

On parle d'une diminution de près de 20 à 50 % des besoins en chauffage en fonction de l'isolation du bâtiment, son orientation et ses matériaux. Des expérimentations menées en Allemagne sur des constructions urbaines ont montré qu'en hiver, par temps ensoleillé, les températures intérieures augmentaient facilement de 3 à 5 degrés supplémentaires, simplement grâce à ces dispositifs passifs.

Dans les bâtiments commerciaux où les ouvertures de baies sont généralement grandes, ça fonctionne encore mieux : la surface vitrée accumule davantage de chaleur, amplifiant l'efficacité. À Stockholm, un centre commercial équipé d'un dispositif solaire similaire économise près de 35 % sur sa facture de chauffage annuelle. Pas négligeable.

Bien pensé, ce système est discret : intégré dans la façade, le toit ou même dans une cour intérieure, il devient une solution simple, efficace, et pas franchement coûteuse, à intégrer dès la conception ou en rénovation. Et côté entretien, c'est plutôt tranquille : pas de mécanique complexe à gérer, juste une vérification régulière des entrées d'air et des surfaces vitrées à nettoyer de temps en temps.

Soutien aux systèmes de ventilation et de climatisation

Les cheminées solaires apportent un sacré coup de main aux systèmes de ventilation et de climatisation, surtout dans les villes denses où les bâtiments saturent vite en chaleur. Grâce à leur design vertical, elles aspirent naturellement l'air chaud des bâtiments vers l'extérieur, dynamisant ainsi la circulation d'air sans avoir recours à des ventilateurs électriques énergivores. À Dubaï par exemple, certains immeubles commerciaux utilisent ces cheminées pour réduire de plus de 20 % la consommation énergétique liée à la climatisation, un chiffre assez parlant dans une région où la clim tourne quasiment à plein régime.

Un autre bénéfice moins connu : l'intégration de la cheminée solaire à un système de climatisation conventionnel soulage ce dernier pendant les pics de chaleur, ce qui réduit considérablement son usure mécanique globale et prolonge sa durée de vie, avec à la clé des coûts d'entretien beaucoup plus faibles. À Singapour, une étude sur un bâtiment administratif équipé d'une cheminée solaire a montré une baisse nette de 15 % des frais annuels de maintenance des climatiseurs conventionnels.

Autre détail malin, en hiver, l'air chaud capté peut être redirigé et utilisé directement pour préchauffer l'air entrant, réduisant les besoins énergétiques des systèmes de chauffage et de ventilation par récupération thermique. Une expérimentation menée à Stuttgart a permis d'économiser jusqu'à 30 % de la consommation énergétique hivernale grâce à ce principe de récupération.

Bref, la cheminée solaire ne remplace pas entièrement les solutions traditionnelles mais agit plutôt comme un complément intelligent qui booste leur efficacité, prolonge leur durée de vie, et allège sensiblement la facture globale.

Production électrique locale

Cette solution permet de produire de l'électricité directement au cœur des villes, là où on en a vraiment besoin, sans passer par les réseaux lointains. Concrètement, l'air chaud capté dans les cheminées solaires actionne des turbines adaptées spécialement à la circulation naturelle basse vitesse. Résultat : une production décentralisée, modeste certes, mais parfaitement adaptée à des besoins précis comme l'éclairage public ou encore les bornes de recharge pour véhicules électriques en ville. Avec une installation d'environ 200 mètres de hauteur (comme celle testée à Manzanares en Espagne il y a quelques années), la puissance peut atteindre jusqu'à 50 kW continu, assez pour alimenter près de dix foyers moyens en zone urbaine de façon stable.

Et ce qui est vraiment intéressant, c'est la fiabilité. Comparées aux panneaux solaires traditionnels, ces cheminées solaires continuent à produire de manière homogène même avec un ensoleillement partiellement couvert, grâce à l'inertie thermique accumulée dans la journée. À Murcia, en Espagne, un prototype urbain a permis d'assurer de jour comme de nuit l'alimentation électrique partielle d'un centre culturel pendant plusieurs mois, prouvant ainsi leur potentiel pratique en milieu citadin. Les quantités issues de cette technologie ne remplaceront évidemment pas les grosses centrales classiques, mais pour une alimentation locale d'appoint, c'est carrément malin, pratique, et surtout très propre.

Intégration architecturale dans les projets urbains

Possibilités créatives en architecture durable

Plus surprenant : certaines réalisations ont transformé ces cheminées en véritables jardins verticaux, combinant capture de chaleur solaire et rafraîchissement naturel grâce aux végétaux intégrés. D'autres approches consistent à jouer sur les matériaux : verre translucide coloré pour créer une tour lumineuse spectaculaire en journée, ou encore surfaces réfléchissantes offrant un jeu de miroirs qui animent la façade.

D'un point de vue urbain, ces éléments se déclinent sous de multiples formes : intégrées aux façades, en tours indépendantes sur les places publiques, voire en structures artistiques multifonctionnelles qui attirent touristes et locaux par leur design atypique tout en fournissant une solution durable d'énergie propre. Cela montre comment une contrainte technique peut inspirer des solutions créatives, faisant bouger les lignes habituelles de l'architecture durable.

Exemples réussis à l'étranger

À Manzanares, en Espagne, une cheminée solaire expérimentale a été construite dès les années 1980. Cette tour atteignait 195 mètres de haut avec un immense collecteur solaire de plus de 40 000 m² au sol. À l'époque, elle produisait jusqu'à 50 kW d'électricité. Pas énorme, certes, mais elle a prouvé que l’idée fonctionnait parfaitement, même sans technologies complexes.

Du côté de l'Australie, le projet pilote "Solar Tower Project" dans l'État de la Nouvelle-Galles du Sud a permis d'expérimenter une tour gigantesque capable d'atteindre jusqu'à 1 km de hauteur avec un potentiel électrique théorique de près de 200 MW. Le projet n’a pas encore été réalisé à pleine échelle, mais les études menées montrent clairement que c'est techniquement faisable et économiquement pertinent.

La ville de Jinshawan, en Mongolie-Intérieure, Chine, a également sauté le pas, installant une cheminée solaire de 200 mètres de haut, couplée à une serre de culture placée tout autour. Résultat : en plus de produire de l’électricité propre, le dispositif améliore la croissance des plantes grâce à la régulation thermique naturelle.

En Arizona, aux États-Unis, des cheminées solaires compactes sont intégrées intelligemment à l'architecture des bâtiments commerciaux. On appelle ça un concept hybride : production modeste d'énergie électrique couplée à une réduction efficace de la climatisation grâce à la circulation naturelle d'air chaud.

Ces cas réussis montrent que l’application des cheminées solaires n’est pas seulement une utopie écologique, mais bien une réalité concrète à différentes échelles et pour des usages très variés.

Études de cas récentes et projets pilotes en Europe

Analyses de résultats et performances observées

À Séville, en Espagne, la centrale prototype mise en place par la compagnie allemande Schlaich Bergermann Partner a permis d'observer une puissance électrique maximale d'environ 50 kW, avec un rendement de conversion énergétique d'environ 1 à 2 %. C'est modeste mais quand même prometteur pour un proto datant du début des années 2000. Le projet pilote installé à Manzanares en Espagne avant ça a permis de conclure que les performances énergétiques varient fortement selon la hauteur de la cheminée. Concrètement, doubler la hauteur de la cheminée solaire multiplie presque par deux et demi la puissance électrique générée, ce qui est loin d’être négligeable.

Une étude menée par l’Université Technique de Madrid souligne que ces installations atteignent leur pic de performance en été, même si elles restent productives les mois plus frais. Autrement dit, c’est pas mal polyvalent comme système, surtout quand les besoins énergiques grimpent pendant les fortes chaleurs estivales en milieu urbain.

Une émission récente de carbone sur tout le cycle de vie, chiffre officiel à l’appui, indique que ces cheminées émettent entre 10 et 25 g de CO2 par kWh produit. C'est vraiment bas par rapport aux 450 g CO2/kWh du gaz naturel traditionnel, on est clairement sur une techno à faible empreinte carbone.

Enfin, des données issues de l’expérience australienne située à Mildura montrent qu’une plus grande superficie au sol permet surtout d’augmenter la production électrique totale, tandis que la hauteur détermine plutôt l’intensité et la rapidité de remontée de l’air chaud. Une façon intéressante d'ajuster le design en fonction des espaces disponibles en ville.

Bilan comparatif avec d'autres technologies énergétiques urbaines

Les cheminées solaires se démarquent par leur simplicité et leur aspect "low-tech", quand on les compare aux panneaux photovoltaïques ou aux pompes à chaleur perfectionnées. Les panneaux photovoltaïques atteignent typiquement des rendements autour de 15 à 20 % selon les conditions météo, la qualité des cellules et l'exposition. Tandis qu'une cheminée solaire, elle, exploite directement le principe naturel d'air chaud qui monte, sans composants complexes ou sensibles à l'usure. Ça la rend hyper-fiable dans la durée, avec une maintenance minimale comparée à celle d'une pompe à chaleur urbaine ou d'une turbine éolienne en toiture.

Niveau coût initial, c'est sûr qu'une cheminée solaire demande une intégration architecturale bien étudiée dès la conception du bâtiment. À l'inverse, des panneaux photovoltaïques ou des installations éoliennes compactes peuvent facilement être rajoutés en rénovation sur un bâti existant. Mais à long terme, l'avantage des cheminées solaires, c'est leur passive attitude : zéro coût en fonctionnement, pas de souci avec l'évolution du prix des énergies ou du solaire photovoltaïque de remplacement.

Côté flexibilité d'utilisation, les pompes à chaleur restent imbattables sur leur polyvalence chaud-froid mais consomment quand même pas mal d'électricité. La cheminée solaire, elle, se limite essentiellement à l'exploitation thermique avec en bonus potentiel quelques kWh produits si vous lui ajoutez une petite turbine à sa base. Rien d'impressionnant, mais non négligeable à l'échelle locale.

Enfin, les réseaux de chaleur urbaine sont efficaces mais souvent lourds côté infrastructures et coût global d'installation. Là encore, la simplicité des cheminées solaires joue en leur faveur pour des applications à l'échelle d'un quartier ou d'un ensemble résidentiel, en proposant une alternative ultra-locale sans générer de nuisances ni nécessiter de gros chantiers régulièrement perturbateurs.