Le bâtiment producteur d’énergie et bas carbone

Par Alain MAUGARD, Président de QUALIBAT

L’accord universel de la COP21 adopté le 13 Décembre 2015 par 195 Etats, dont la France, conduit à contenir le réchauffement climatique en dessous des 2°C, voire des 1,5°C et par conséquent nos émissions de carbone. Le bâtiment confirme donc sa transition énergétique vers un bâtiment bas carbone, producteur d’énergie, en droite ligne de la prochaine Réglementation Bâtiment Responsable RBR 2020 !

Dès le début des années 2000, la question énergétique et celle des gaz à effet de serre ont pris une place centrale dans les travaux de prospective relatifs au secteur du bâtiment. Celui-ci est souvent montré du doigt car il est très consommateur d’énergie (42% de l’ensemble des secteurs, pour la France) et un contributeur significatif à l’effet de serre (23% pour la France et 30% dans les autres pays). Afin de réduire ses impacts environnementaux et sa consommation énergétique, le secteur du bâtiment s’est alors profondément réinterrogé en proposant, dès 2004, la notion de bâtiment à énergie positive ou BEPOS¹. Il s’agit d’un bâtiment qui produit plus d’énergie (électricité, chaleur) qu’il n’en consomme pour son fonctionnement.

Alors qu’il était un handicap, le secteur du bâtiment devenait une solution. Perspective radieuse, juste assombrie par le fait que la construction neuve ne représente que 1% par an du stock de bâtiments. Il fallait donc s’attaquer aussi au stock et faire baisser drastiquement sa consommation énergétique et, par voie de conséquence, son effet carbone. Les deux combats étaient liés car le BEPOS accélérerait l’obsolescence du stock et augmenterait, par voie de conséquence, la rentabilité des travaux d’amélioration thermique dans l’ancien.

Ce concept de BEPOS fut proposé dès les premières discussions du Grenelle, et reçut un accueil très favorable des associations environnementales et des organisations professionnelles du secteur du bâtiment. Il s’agissait donc d’atteindre un haut niveau de sobriété du bâtiment, de 50 kWh / m² / an et en énergie primaire, d’ici 2012².

Cependant, cet objectif pouvait être atteint par des solutions électricité ou gaz, hybridées avec plus ou moins d’énergie renouvelable. La France a eu le courage de raisonner en énergie primaire (comme tous les autres pays européens) et d’appliquer un coefficient de 2,8 à l’électricité, mais elle n’a pas eu le courage d’exiger des performances carbone pour atteindre ces 50 KWh/ m². En fait, les méthodes d’évaluation de la trace carbone de l’électricité et de celle du gaz présentaient des failles et restaient, d’une certaine façon, trop simplistes car fondées sur une moyenne annuelle très peu significative et imparfaite. C’est ainsi, qu’ont été renvoyés à la réglementation BEPOS les objectifs de performance carbone.

C’est ensuite de façon unanime entre les acteurs que l’objectif de généraliser les bâtiments à énergie positive, BEPOS d’ici 2020 fut inscrit dans la loi Grenelle I.

¹ Un bâtiment qui produirait sa propre énergie (par des énergies renouvelables décarbonées) et couvrirait la totalité et plus de sa consommation. Article Futuribles 2004 – Visier J.C., Quéenard D. etD, Maugard A.
² Cet objectif fût précédé par le label BBC (bâtiment basse consommation).

Alors que les surcoûts, liés à la mise en œuvre de la réglementation thermique (2012), ont pu dépasser 10%, ils sont désormais significativement en-dessous de 10%. Les tests d’étanchéité à l’air sont faits systématiquement à la réception des travaux et la qualité de réalisation des travaux s’est améliorée. A présent, le secteur du bâtiment domine et maîtrise cette réglementation thermique qui a permis un accroissement de performance très important : nous sommes passés d’une consommation moyenne de 130 à 50 KWh / m² / an.

Compte tenu de ces améliorations, les regards sont désormais portés vers l’atteinte du BEPOS d’ici 2020, ce qui, en 2015, semble réalisable. Un bâtiment peut être qualifié de BEPOS dès lors qu’il répond à plusieurs critères, qui s’appuient sur la réglementation thermique, et à un mode de calcul spécifique :

Energies non renouvelables importées – Energie exportée ≤ 0 + Ecart autorisé

Représentation d’un bâtiment à énergie positive de type BEPOS, d’après l’association Effinergie

Pour être BEPOS, il convient tout d’abord d’ajouter aux cinq consommations de la RT 2012 (chauffage, eau chaude sanitaire, climatisation, ventilation et accessoires, éclairage), la consommation électrique liée aux usages domestiques (appareils électroménagers et numériques) qui varie selon les modes de vie des ménages. Cela conduira d’ailleurs à aussi prendre en considération non seulement les surfaces des bâtiments mais aussi leurs nombres d’occupants.

Ensuite, il nous faut tenir compte des zones climatiques. Il est à l’évidence plus facile de devenir BEPOS dans les régions du Sud de la France, ensoleillées et dotées d’hivers doux, que dans les régions du Nord à climat semi-continental car le besoin de chauffage y est plus faible et le photovoltaïque plus efficace. Il est aussi, sans doute, plus facile de devenir BEPOS rapidement pour des bâtiments tertiaires que pour des bâtiments résidentiels. Tout cela permet d’ailleurs d’envisager, éventuellement, d’avancer l’échéance 2020 pour certaines typologies de bâtiments et pour certaines régions. Les techniques actuelles permettent aux bâtiments de devenir BEPOS avec des coûts économiques raisonnables. Cela devrait être facilité d’ci 2020 grâce aux innovations futures et à une baisse des coûts des matériaux et de construction.

C’est au cœur d’un tissu urbain que doit être considéré chaque bâtiment BEPOS. En effet, à quoi sert un bâtiment BEPOS si l’on consomme trop d’énergie et trop de carbone pour s’y rendre ou en partir. Il est par conséquent essentiel de lier bâtiment et transport. La densité de la ville, ou son seuil de densité qui permet une desserte raisonnable par les transports en commun, sont des considérations importantes. Pour la maison individuelle, en zone peu dense où il est difficile d’envisager des solutions de transports en commun, l’association de maison individuelle / véhicule électrique peut être une solution. En effet, il est plus facile de rendre une maison individuelle BEPOS qu’un immeuble collectif car l’apport du solaire rapporté au m² habitable est plus important dans la maison individuelle. Il est aussi plus facile d’envisager un véhicule électrique car les distances parcourues par les véhicules individuels sont courtes.

C’est avec d’autres bâtiments, dans un quartier, une ville que les bâtiments BEPOS trouvent leur place. Or, selon la nature des bâtiments et de leur occupation, les consommations d’énergie n’ont pas lieu au même moment de la journée et, pour certains, au même moment de la semaine. Par exemple, il y a une complémentarité entre la consommation d’énergie dans les bureaux occupés la journée et celle des logements davantage occupés le soir pendant la semaine Dès lors, on peut imaginer que la chaleur accumulée pendant la journée dans les bureaux puisse être transférée aux logements qui sont occupés le soir et la nuit. De manière similaire, certains bâtiments, dont l’occupation est intermittente (écoles, commerces) peuvent donner leur énergie, lorsqu’ils sont vides, à d’autres bâtiments (logements). Ainsi, pourrait être envisagé de relier ces productions et ces consommations d’énergie, à l’échelle des quartiers, par des smartgrids et des smarts réseaux de chaleur, et de trouver un optimum économique supérieur à celui que l’on obtiendrait par simple juxtaposition de bâtiments BEPOS non reliés. Nous touchons là à la notion de quartiers à énergie positive qui est d’ailleurs l’un des objectifs affichés dans les éco-quartiers.

Mais ce raisonnement peut aussi s’appliquer à des échelles supérieures comme celle de la ville et de territoire, donnant naissance à la notion de ville à énergie positive et de territoire à énergie positive. Ce changement d’échelle, quartier / ville permet d’adoucir l’intermittence de production des énergies renouvelables (ENR) et de bénéficier d’un foisonnement des consommations à ces échelles.

Ainsi, le BEPOS amène à raisonner à l’échelle du quartier et de la ville en intégrant la question des transports et de la mobilité à celle du bâtiment. Les solutions collectives de quartier et de ville apportent alors un plus à la solution isolée bâtiment.

Nous pouvons diminuer la consommation énergétique des bâtiments neufs et des bâtiments existants à un niveau tel, notamment pour les bâtiments BEPOS, que l’énergie consommée (et donc le carbone émis dans la phase d’exploitation) soit si faible, que l’énergie grise et le carbone gris de la phase de construction deviennent prépondérants.

Actuellement, l’impact carbone d’un bâtiment BEPOS à la construction est de 300 à 660 kg par m² (selon les techniques et selon qu’il s’agisse d’une maison individuelle ou d’un immeuble collectif) alors qu’à l’exploitation, il a un impact de 5 à 10 kg par m² par an. Nous sommes dans un rapport de 1 à 30 dans le bas de la fourchette et de 1 à 100 dans le haut. Dès lors, le carbone émis pour construire le bâtiment devient la question essentielle, d’autant qu’il est émis en une fois et une fois pour toute, alors que le carbone de l’exploitation s’étale sur la vie du bâtiment. Il est donc essentiel de calculer, pour les bâtiments BEPOS, l’empreinte carbone et de la diminuer significativement. Ceci oblige les industriels des matériaux à repenser leurs processus de production (moins d’énergie et, si possible, de l’énergie verte), à allonger la durée de vie de leurs produits et à augmenter les possibilités de recyclage. Cette démarche vient par conséquent conforter le passage à l’économie circulaire et redonne une place de choix aux matériaux biosourcés.

Cependant, ces efforts sont confrontés à des réalités contradictoires. En effet, un bâtiment non utilisé ou mal utilisé (usage intermittent) est un contresens au regard de la question carbone. Il apparaît donc nécessaire d’intensifier les usages des bâtiments dans le temps court et dans le temps long, pour une adaptabilité de ses fonctions. De même, la construction neuve doit se limiter à l’indispensable car les m² non construits représentent du carbone économisé, soit l’équivalent du négawat de l’exploitation. Ce constat est très dur pour le bâtiment, mais il est juste. On peut noter, de façon impertinente, que le plus grand hôtel du monde (Airbnb) n’a nécessité la construction d’aucun m². Il est donc zéro carbone à la construction. Tous les mouvements de société qui déclenchent le partage des m², comme la colocation ou les échanges d’habitations, vont dans le bon sens au regard du carbone.

Une conclusion s’impose. Le bâtiment à énergie positive doit être évalué à la fois au regard de ses performances énergétiques et au regard de ses performances carbone. Il faut comparer les deux et, parfois aussi, arbitrer entre les deux. Nous devrons impérativement donner un prix au carbone pour faire ce calcul économique. Nous n’avons pas besoin d’utiliser l’aune du prix du marché du carbone ; nous pouvons, au titre d’un acte politique, attribuer un prix au carbone (qui évoluerait dans le temps) pour optimiser la conception, la construction et l’exploitation des bâtiments BEPOS⁴.

⁴ La microéconomie des transports a été fondée sur un prix du temps et du mort sans qu’il y ait eu ni un « marché du temps, ni un marché du mort ».

Le BEPOS déclenche en fait une révolution dans la production d’énergie en faisant de chacun de nous, à travers chaque bâtiment, un producteur d’énergie alors que, jusqu’à maintenant nous n’étions que des consommateurs d’énergie. Qui plus est, cette production est locale, répartie sur le territoire, faite d’énergies renouvelables, et très décarbonée. Elle s’oppose à la vision historique d’une production concentrée et centralisée de l’énergie. Désormais, nous sommes tous producteurs et consommateurs d’énergie. Le réseau (d’électricité ou de chaleur) fonctionne dans les deux sens puisqu’il relie une communauté de producteurs à une communauté de consommateurs : c’est le smartgrid local, le smart réseau de chaleur. Dès lors, nous sommes tentés d’auto-consommer notre production (notons qu’on ne gaspille pas en général ce qu’on produit et que l’effet rebond tant redouté sera vraisemblablement écarté), peut-être même de nous mettre en situation d’autonomie énergétique (seuls ou à plusieurs). Cette opportunité a d’autant plus de chance de se produire que le prix de l’électricité photovoltaïque des petites installations arrivera à parité de celui de l’électricité centralisée et que les solutions de stockage deviendront de plus en plus économiques (cf. les piles de Tesla à 3 500 € pour les particuliers). En allant dans ce sens, le bâtiment atténuera significativement l’intermittence des énergies renouvelables qui pose problème au mix de la transition énergétique. Ce désir d’autosuffisance, synonyme de liberté, peut s’étendre à d’autres dimensions environnementales comme la production et la consommation d’eau ou la production et la consommation locale des produits alimentaires. C’est dans cet esprit que l’on doit interpréter la montée de l’agriculture urbaine et l’utopie de fermes urbaines.

Tous les indicateurs vont dans le même sens : bâtiments et transports s’articulent comme nous l’avons vu autour d’un couple bâtiment durable - mobilité durable.

La ville devient de plus en plus productive voire éco-productive. Certains parlent désormais de ville « fertile ». En fait, nous sommes en train de faire évoluer nos modes de vie urbains dans le sens d’une économie du partage, d’une intensification des échanges (de services), d’un renouveau des productions locales, d’une économie des circuits courts et d’une reterritorialisation des emplois. C’est une question centrale car l’humanité devient dominée par la civilisation urbaine. La ville connectée, dite intelligente, permet cela. En effet, internet met en relation tous les habitants producteurs et consommateurs de services, et pour certains de produits. Internet autorise l’essor de cette économie territoriale. On peut même envisager le retour de l’industrie au cœur des villes, sous la forme moderne de l’imprimante 3D qui devient l’artisanat du 21^ème siècle. Ce qui fera mécaniquement reculer l’économie mondialisée qui persistera dans les domaines où elle est indispensable.

Un changement de société s’esquisse, il est très attractif. On est loin de l’écologie punitive. Ce sont au contraire de nouveaux horizons qui s’ouvrent à nous à une échelle où la démocratie peut s’exprimer pleinement : l’échelle de la cité.

Références

• Le BEPOS pour tous (livre électronique téléchargeable gratuitement) - 25 Juin 2015
• Regards sur la ville durable, Editions CSTB, Février 2010
• Regards sur le bâtiment - Le futur en construction, Editions Le Moniteur et Editions CSTB, Novembre 2006
• « Le bâtiment à énergie positive », Futuribles 2004 - Visier JC, Quénard D. et Maugard A.

Par Alain MAUGARD
Président du CSTB (1993 – 2008), Président de QUALIBAT, Président d’EUROPAN France et Administrateur de l’ADEME

SOURCE ET LIEN

« Quelles solutions face au changement climatique » Ouvrage écrit à l’occasion de la COP 21 par Agathe EUZEN , Bettina LAVILLE , Stéphanie THIÉBAULT

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