Pour donner un cadre à l'action conjointe des citoyens, des entreprises, des territoires et de l'Etat, la loi sur la transition énergétique devra fixer des objectifs chiffrés à moyen et long termes sur : La réduction des émissions de gaz à effet de serre (une trajectoire devra être suivie dans les budgets carbone) ; La réduction de la consommation énergétique finale ; La réduction de la consommation énergétique primaire (4) d'énergies fossiles ; L'accroissement de la part des énergies renouvelables au niveau de la consommation finale brute d'énergie ; Le niveau de performance énergétique conformément aux normes «bâtiment basse consommation » pour l'ensemble du parc de logements ; La Lutte contre la précarité énergétique ; Le droit à l'accès de tous à l'énergie sans coût excessif au regard des ressources des ménages ; La réduction de la quantité de déchets mis en décharge et le découplage progressif entre la croissance économique et la consommation de matières premières. (4) L'énergie primaire est le seul indicateur qui traduit les impacts sur notre planète des prélèvements de ressources naturelles et permet de comparer la responsabilité des énergies entre elles. L'énergie primaire est considérée en Europe comme étant le seul mode d'expression des objectifs pour apprécier la performance énergétique des bâtiments. C'est le coefficient d'énergie primaire qui permet de remonter la quantité des prélèvements faits sur les ressources épuisables de la planète, car la notion clé du raisonnement est le caractère épuisable. Nouveaux outils de pilotage aux niveaux national et local La future loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte devra favoriser une croissance économique durable et la création d'emplois pérennes. Elle devra rénover profondément les outils de gouvernance nationale et territoriale pour permettre une définition plus partagée des politiques et objectifs. Les moyens d'actions des collectivités territoriales devront eux aussi être clarifiés et renforcés. Elle devra prévoir l'élaboration d'une stratégie nationale bas carbone SNBC, d'une programmation pluriannuelle de l'énergie PPE et de plusieurs autres outils nationaux, prenant en compte à la fois la SNBC et la PPE : on peut citer notamment la stratégie de développement de la mobilité propre (voiture électrique), annexée à la PPE, le plan de réduction des émissions de polluants atmosphériques, la stratégie nationale de recherche énergétique, la stratégie nationale de mobilisation de la biomasse. Au niveau local, elle devra renforcer le rôle des collectivités pour mobiliser leurs territoires (5) et réaffirmer le rôle de chef de file de la région dans le domaine de l'efficacité énergétique en complétant les schémas régionaux climat air énergie SRCAE par des plans régionaux d'efficacité énergétique. La loi devra prévoir en outre le recentrage des plans climat air énergie PCAE, intégrant désormais la composante qualité de l'air, uniquement au niveau intercommunal, avec un objectif de couvrir tout le territoire. (5) En géographie politique, le territoire est défini en se concentrant sur les rapports de pouvoir et leurs transcriptions dans l'espace. Mesures phares La LTECV devra couvrir les différents domaines clés de la transition énergétique et contenir de nombreuses mesures : De rénovation du parc de bâtiments existants pour améliorer significativement la performance énergétique ; D'amélioration de la performance énergétique et environnementale des bâtiments neufs en visant la promotion des bâtiments à énergie positive ou à haute performance environnementale ; De développement des transports propres, en imposant le renouvellement des flottes publiques par une proportion minimale de véhicules à faibles émissions, ou en permettant des mesures de restriction de la circulation dans les zones affectées par une mauvaise qualité de l'air ; De lutte contre les gaspillages et de promotion l'économie circulaire (6), en particulier en visant le découplage progressif entre la croissance économique et la consommation de matières premières, en développant le tri à la source (notamment des déchets alimentaires et des déchets des entreprises) et les filières de recyclage et de valorisation (par exemple dans le secteur du bâtiment) ; De développement des énergies renouvelables ; De simplification des procédures et de clarification du cadre de régulation, avec la mise en place d'un nouveau mode de calcul des tarifs réglementés de vente d'électricité, de mesures pour garantir la compétitivité des entreprises fortement consommatrices d'énergie, ou la limitation des délais de recours, la clarification des responsabilités des opérateurs, et la facilitation des raccordements en zone constructible, rurale et littorale pour les installations de productions d'énergie à base de sources renouvelables ; De lutte contre la précarité énergétique, en créant en particulier le chèque énergie pour aider les ménages disposant de revenus modestes à payer leur facture. (6) L'économie circulaire vise à changer de paradigme par rapport à l'économie dite linéaire, en limitant le gaspillage des ressources et l'impact environnemental, et en augmentant l'efficacité à tous les stades de l'économie des produits. L'économie circulaire cible la gestion sobre et efficace des ressources et prône un modèle fondé sur le cycle de vie du produit appréhendé comme une ressource. Transition écologique et analyse de données L'analyse de données est un enjeu crucial de la transformation des acteurs de l'énergie. Leur exploitation et leur valorisation permettent à ces acteurs d'accélérer leur mutation et de s'inscrire dans ce que l'on appelle l'industrie 4.0. Les données au cœur des politiques énergétiques en matière de transition écologique Il n'existe pas une solution simple et unique qui rendrait facile la transition écologique. Celle-ci nécessite au contraire de trouver des équilibres complexes tributaires du contexte et qui varient dans le temps. C'est là qu'interviennent les données à travers leur rôle précieux. Elles permettent de mesurer avec précision, modéliser et effectuer des prévisions. Elles sont donc utiles pour mettre en place un pilotage fin et optimiser à la fois la production et la consommation énergétique. Accélération de la mutation grâce à l'exploitation et la valorisation des données En période de mutation, personne ne connait à l'avance la solution finale : il faut pouvoir itérer (d'où l'importance du rythme d'itération) pour avancer et mettre en œuvre rapidement les retours d'expérience (7) pour progresser. L'agilité dans l'exploitation et la valorisation des données est donc primordiale afin d'éprouver rapidement (en production) les permanences et évolutions réalisées (ajout de nouvelles sources de données, de nouveaux algorithmes, etc.) et conduire par conséquent un processus d'amélioration continue. De nouveaux outils ont été conçus dans ce but : les plateformes dédiées au traitement des données permettent de se concentrer sur ce qui a une valeur métier (les données, leur organisation, leurs traitements, etc.) en se libérant de problématiques techniques. Ces plateformes permettent d'accélérer drastiquement le rythme, de diminuer le «time-to-market» et de converger plus rapidement vers une solution optimisée. Donc d'accélérer in fine la transition. (7) Le retour d'expérience est un élément de progrès indispensable à toute organisation. Cette notion exprime l'enrichissement des connaissances pour un individu ou un groupe ici considéré comme organisation apprenante. C'est une des étapes de base de la méthode expérimentale, qui s'appuie sur un protocole scientifique et des expériences. Rôle de la «social intelligence» La composante humaine complète la technologie et les data. La social intelligence' peut être intéressante dans la mesure où elle détecte et anticipe les inflexions d'attitude par exemple. Dans le cas des risques liés à l'exploitation des données «sociales», il faut être capable de s'adapter très rapidement et d'être sur des cycles d'évolution courts. lndustrie 4.0 et sobriété énergétique L'industrie 4.0 (activité très énergivore) peut mobiliser instantanément (spécialement dans le Cloud) d'énormes puissances de calcul. Il suffit par exemple d'un clic pour lancer une fonction d'autoML (8). Cette action va générer en cascade des dizaines voire des centaines d'entraînements de modèles (9). Dès lors il faut prendre soin de bien valider l'efficacité de la solution au sens large, c'est à dire veiller à ce que les bénéfices métier et d'optimisation de la consommation énergétique soient supérieurs à ce qui est consommé durant le traitement des données. (8) Optimisation d'hyper-paramètres de modèle de Machine Learning. (9) L'entrainement étant en soi un des process les plus consommateurs en ressources informatiques, donc en énergie. Réglementation environnementale et bâtiment Le secteur du bâtiment doit être : - Au cœur de la stratégie du gouvernement pour relever le défi de la transition énergétique ; - Une opportunité pour l'innovation ; - Le moteur du développement de la filière et de l'emploi local. Ce secteur constitue un gisement majeur d'efficacité énergétique et l'effort doit collectivement porter sur les constructions neuves et le parc de bâtiments existants. La loi est tenue de fixer le cadre de la réglementation environnementale du bâtiment neuf qui devra prendre en compte des exigences énergétiques et de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Ces émissions devront être calculées sur l'ensemble du cycle de vie des constructions afin d'appréhender les gisements de réduction d'émissions lors des phases de construction et d'exploitation. Réglementation thermique RT 2020 La réglementation thermique actuelle RT 2012 sera bientôt remplacée par la RT 2020. Elle encadre les professionnels du bâtiment et concerne la construction en neuf. Depuis la mise en place de la première réglementation thermique en 1974, le secteur du bâtiment s'installe dans une dynamique d'amélioration des matériaux de construction et de limitation de consommation énergétique. Qu'est-ce que la RT 2020 ? La RT 2020 réunit un ensemble de normes visant à construire des bâtiments à énergie positive et des maisons passives. Un bâtiment répondant aux directives de la RT 2020 doit avoir une consommation de chauffage inférieure à 12 kWhep par m2 et une consommation totale en énergie (chauffage, eau chaude sanitaire, éclairage et appareils électriques) inférieure à 100 kWh par m2. Les normes RT 2020 ciblent le zéro gaspillage énergétique, ainsi que la production d'énergie. Elles rendent également l'utilisateur acteur de la transition énergétique. Pourquoi une nouvelle réglementation thermique en 2020 ? Le bâtiment représente 40 % de l'énergie totale consommée en Europe, devant les transports et l'industrie. Ce secteur est responsable de plus de 40 % des émissions de CO2. L'entrée en vigueur de la réglementation thermique 2020 a pour but de réduire la consommation d'énergie et l'émission de gaz polluants responsables de l'effet de serre grâce à la construction de bâtiments autonomes et favorisant l'économie d'énergie. Quelles sont les différences entre la RT 2012 et la RT 2020 ? Si les deux réglementations diffèrent selon plusieurs aspects, il faut savoir par contre que la RT 2012 et la RT 2020 partagent quelques points communs à l'instar de la prise en compte de certains types d'usages. Mais soulignons le fait que la nouvelle réglementation met l'accent sur la construction BEPOS' qui génère plus d'énergie qu'elle n'en consomme (10), la suppression du gaspillage énergétique et les effets du carbone de la construction (en vue d'une moindre empreinte environnementale). (10) Le BEPOS (Bâtiment à Energie POSitive) se caractérise par une approche globale de la construction : de l'avant projet avec l'étude des spécificités du site d'implantation et des matériaux utilisés jusqu'à sa livraison et sa gestion afin d'optimiser la chaîne de valeur d'un point de vue éco-responsable. Il encourage également l'utilisation de matériaux recyclables et locaux. Principes de la maison passive Une maison passive est un bâtiment qui produit autant d'énergie qu'il en consomme. Elle est alors considérée comme autonome. Grâce à une isolation performante et des matériaux de construction spécifiques, la maison passive consomme en moyenne 4 fois moins d'énergie qu'une maison traditionnelle. En plus d'être beaucoup moins énergivore, la maison passive propose un confort de vie plus important, sans courant d'air et avec une température homogène. La RT 2020 souhaite dépasser ce concept avec la construction de bâtiments à énergie positive. Qu'est-ce qu'un bâtiment à énergie positive ? Le bâtiment à énergie positive, plus communément appelé BEPOS, est un bâtiment qui génère plus d'énergie qu'il n'en consomme au quotidien. Pour ce faire, les matériaux utilisés pour leur construction doivent favoriser l'accumulation et la diffusion de la chaleur dans le bâtiment. Toits, fenêtres, murs d'enceinte entre autres sont conçus de façon à couvrir les dépenses énergétiques annuelles des occupants du bâtiment. L'orientation de ce type de construction est réfléchie selon le taux d'exposition aux UV et grâce aux énergies renouvelables, le bâtiment produit sa propre énergie. À terme, le surplus d'énergie peut par la suite être revendu au réseau électrique public. La RT 2020 définit donc le cahier des charges à remplir pour concevoir les BEPOS. Quels matériaux utiliser pour une construction BEPOS ? Pour réaliser un bâtiment à énergie positive, les professionnels doivent utiliser des matériaux écologiques. Leur conception doit non seulement être respectueuse de l'environnement mais aussi leur utilisation doit garantir une grande performance énergétique. Pour l'ossature du bâtiment, la brique de terre cuite, de terre crue ou le bois sont utilisés tandis que pour assurer une isolation, le chanvre, la fibre de bois, le liège, le feutre de laine de mouton ou encore la ouate de cellulose sont à privilégier. L'isolation L'isolation est un procédé visant à limiter les pertes thermiques d'un bâtiment afin de réduire sa consommation d'énergie. L'isolation thermique est définie par différents procédés tels que : - L'isolation thermique intérieure (ou ITI) consiste à plaquer un isolant thermique à l'intérieur du bâtiment, contre les éléments de structure. L'avantage de cette technique réside dans la facilité de sa mise en œuvre. Son inconvénient majeur se situe au droit des planchers et murs de refends en raison de la création de ponts thermiques en ces endroits ; - L'isolation thermique extérieure (ou ITE) consiste à appliquer un «manteau thermique» sur la structure extérieure. Les ponts thermiques sont ainsi éliminés et l'isolation créée de cette façon permet une meilleure performance énergétique ; - L'isolation thermique répartie (ou ITR) est l'utilisation de matériaux avec structure isolante (briques Monomur, agglos de type Siporex ). Dans tous les cas, l'isolation thermique est de plus en plus renforcée au fil des réglementations thermiques. La RT 2012 sur-isole les bâtiments pour leur donner un caractère de performance quel que soit le système de chauffage et une pérennité d'efficacité énergétique dans le temps. Le chauffage Le chauffage répond à un besoin physiologique de confort des individus. En matière industrielle, il permet la transformation des matières et le chauffage de process industriel. Dans le bâtiment, un équipement de chauffage assure le confort thermique des utilisateurs. Il répond également à leurs besoins en termes de fourniture d'eau chaude sanitaire (11). Le chauffage comprend généralement un générateur comme une chaudière ou une pompe à chaleur (PAC) qui alimente un ou plusieurs émetteurs de chaleur comme des radiateurs ou un plancher chauffant. Ceux-ci transmettent la chaleur produite dans le local (volume) à chauffer. Cette même chaudière (ou PAC) pouvant produire également de l'eau chaude sanitaire. Dans le cas général, le générateur est une chaudière à gaz, fioul, ou bois et fournit de l'eau chaude à une température maximale inférieure à 90° C. L'eau chaude de chauffage peut également être produite grâce à des panneaux photovoltaïques ou à une PAC générant de l'eau chaude à une température avoisinant les 60°C eu égard aux performances de son système thermodynamique. En ce qui concerne le chauffage électrique, le générateur de chaleur et l'émetteur de chauffage sont identiques (cas d'un radiateur ou d'un convecteur électrique). (11) L'eau chaude sanitaire (ECS) est un réseau d'eau chauffée à usage domestique et sanitaire. L'eau peut être réchauffée à l'aide d'un chauffe-eau ou par un circuit de chauffage dédié à cette utilisation dans une chaudière mixte. La production d'eau chaude sanitaire est ainsi liée aux systèmes de chauffage et d'énergie utilisés. D'où l'utilisation recommandée de chaudières à condensation, de panneaux solaires (CESI) et de chauffe-eau thermodynamiques. Les besoins d'eau chaude sanitaire sont de fait plus prépondérants dans le BBC ou bâtiment basse consommation. En effet celui-ci étant de plus en plus isolé thermiquement, le poste chauffage est en perpétuelle décroissance. Et le poste de consommation d'eau chaude sanitaire croît de ce fait. Chauffage statique et dynamique - Parmi les émetteurs de chauffage statique nous listons les radiateurs à eau chaude, le plancher chauffant ou PCBT (plancher chauffant basse température) et le plafond rayonnant ou PRE (plancher chauffant rayonnant). C'est la solution de chauffage central qui est la plus connue. Ce système comporte une chaudière alimentant des radiateurs à eau chaude ou un système de plancher chauffant basse température et ce via une distribution bitubes. - En comparaison, il existe un mode dit dynamique. Dans ce cas, la chaleur est propulsée dynamiquement par une ventilation qui assure un brassage de l'air diffusant rapidement la chaleur et le chauffage. Les émetteurs appropriés sont les unités de confort ou ventilo-convecteurs, les aérothermes, le chauffage à air pulsé, Enfin, nous distinguons le chauffage d'appoint comme un complément de chauffage localisé pour élever de quelques degrés la température de confort. Génie climatique et énergétique Nous distinguons deux familles de solutions de chauffage: le «vecteur eau» et le «vecteur air»: - Le vecteur eau utilise l'eau chaude comme médian, c'est le cas d'une installation de chauffage central, ou de chauffage à l'aide de panneaux solaires thermiques (12) ; - Le vecteur air utilise l'air directement chauffé voire rafraîchi pour assurer un confort en période estivale. C'est le système que compose par exemple une PAC air/air qui diffuse aussi bien l'air chaud dans les pièces à chauffer que l'air frais dans les pièces à climatiser. (12) Deux systèmes solaires sont actuellement utilisés dans le bâtiment. Alors que le panneau photovoltaïque capte la lumière du rayonnement solaire pour produire de l'électricité, le panneau solaire thermique, quant à lui, capte la chaleur du rayonnement solaire pour produire de l'eau chaude sanitaire et de chauffage. Production d'eau chaude sanitaire (ECS) La PAC fournit de l'eau chaude pour le chauffage mais également comme une chaudière mixte pour l'eau chaude sanitaire. La PAC est dans ce cas équipée d'un module hydraulique et d'un ballon ECS de 200 ou 300 l. Les PAC haute température qui produisent de l'eau chaude jusqu'à 80°C peuvent ainsi remplacer une chaudière. Signalons que la chaudière hybride est une PAC et chaudière totalement intégrées et imbriquées. La régulation optimisant le mode de production d'eau chaude selon les conditions extérieures, chaudière quand il fait très froid et PAC lorsque les températures sont plus clémentes. Signalons également les chauffe-eau thermodynamiques CET qui ressemblent à des chauffe-eau électriques où la résistance électrique aurait été remplacée par un échangeur serpentin d'une PAC intégrée. Le CET s'installe en mode split avec une unité extérieure déplacée. Le CET peut être plus simplement monobloc, ou mieux connecté à la VMC (ventilation mécanique contrôlée). Dans ce cas le COP est meilleur car l'air qui irrigue la PAC intégrée est toujours à température clémente. Sur le plan de l'efficacité, le CET se positionne comme une solution intermédiaire entre le chauffe-eau électrique classique et le chauffe-eau solaire individuel. On note enfin que le projet Symbiose, mené par les équipes d'Ecotropy, a imaginé l'installation de serres intelligentes sur les toitures d'immeubles plats afin de capter et stocker l'énergie solaire pour chauffer le bâtiment et produire de l'eau chaude sanitaire. La pompe à chaleur La PAC soutire les calories présentes dans le milieu naturel tel que l'air, l'eau, la terre ou le sol, et la transmet en l'amplifiant vers un espace à chauffer. L'action motrice d'un compresseur électrique sur un fluide réfrigérant à changement de phase réalise cette opération thermodynamique. A suivre *Consultant en management
