TECHNOLOGIES CLÉS 2010 (novembre 2006)

Bâtiment

30. Technologies d'intégration des ENR dans le bâtiment

Description

Si le bâtiment est essentiellement un lieu de consommation d'énergie, il peut également être un lieu de production décentralisé, utilisant en particulier les sources d'énergie renouvelable (ENR) : vent, soleil, géothermie, biomasse ... À terme, l'objectif serait de rendre le bilan énergétique excédentaire : le bâtiment à énergie positive produirait ainsi plus d'énergie qu'il n'en consomme.Il couvrirait ses propres besoins et l'énergie non consommée serait livrée au réseau ou alimenterait d'autres bâtiments.

Il s'agit donc de mettre au point des outils, des méthodes ou des systèmes permettant d'intégrer des « composants ENR » pour la production d'électricité, pour le chauffage et la climatisation, ainsi que pour l'eau chaude sanitaire.

Les exigences à satisfaire sont multiples : multifonctionnalité, esthétique, facilité de mise en oeuvre et de gestion, adaptation au comportement des utilisateurs, coût ... Certains équipements sont aujourd'hui matures, comme dans le cas du solaire thermique, dont les capteurs peuvent désormais être intégrés dans la toiture. Les panneaux photovoltaïques se prêtent également bien à l'intégration au niveau de l'enveloppe du bâtiment, dont ils deviennent un composant à part entière. Des systèmes tels que les pompes à chaleur, couplés à des sondes géothermales, peuvent être encore améliorés. On peut également envisager des systèmes hybrides ou combinés (solaire thermique et photovoltaïque, par exemple) et associer un stockage d'énergie (électricité, chaleur ou froid).

L'intégration passe aussi par une amélioration des systèmes de contrôle-commande ; la mise en œuvre de capteurs de mesure adaptés aux systèmes solaires, afin d'en améliorer le fonctionnement, en est un exemple.

Cette aproche concerne avant tout les bâtiments neufs, pour lesquels l'intégration peut être prévue dès le stade de la conception. Toutefois, les bâtiments existants pourront bénéficier des méthodes et des techniques mises au point, en particulier lors des opérations de réhabilitation.

Enjeux, Impact

Le bâtiment consomme chaque année 70 Mtep (dont 49 Mtep pour le chauffage), soit 43 % de la consommation totale d'énergie finale en France. La maîtrise des consommations d'énergie des bâtiments est donc un enjeu majeur, que ce soit du point de vue des émissions de CO₂ ou de la part des sources d'énergie renouvelables dans le bilan énergétique français.

La nouvelle version de la réglementation thermique (dite RT 2005) prévoit l'introduction des énergies renouvelables dans les systèmes de référence (chaudières à bois, eau chaude solaire ...) à prendre en compte dès la conception du bâtiment.

La directive performances énergétiques, qui doit être transposée en droit français en janvier 2006, s'applique à tous les bâtiments, neufs et anciens. Celle-ci préconise que le calcul de la performance énergétique tienne compte, de façon positive, de la présence, dans le bâtiment, de systèmes de chauffage et de production d'électricité faisant appel aux sources d'énergie renouvelables. Cette évaluation aboutira à l'établissement d'un certificat, communiqué à l'acheteur ou au locataire lors de la construction, de la vente ou de la location d'un bâtiment.

Marché

La principale ENR utilisée actuellement dans le secteur résidentiel est la biomasse : le bois de chauffage représente 7 à 8 Mtep par an (hors chaufferies collectives), essentiellement en habitat individuel (5,4 millions de maisons équipées).

La France comptait 726 500 m² de capteurs solaires thermiques en 2003 ; 52 000 m² supplémentaires ont été installés en 2004. Le marché européen représente environ 1 Mm² par an.

La Suisse est aujourd'hui le premier marché européen des pompes à chaleur couplées aux sondes géothermales ; ce marché est émergent en France, avec de nouveaux acteurs (bureaux d'études et ingénierie, calcul des installations).

Acteurs

Disciplines scientifiques : matériaux, énergétique, mécanique des fluides, génie civil, automatique.

Compétences technologiques : composants électriques, analyse, mesure et contrôle, matériaux - métallurgie, moteurs - pompes - turbines, BTP.

Pôles de compétitivité : EnRRDIS (Rhône-Alpes), Énergies renouvelables-bâtiment (Languedoc-Roussillon), Énergies non génératrices de gaz à effet de serre (Provence- Alpes-Côte d'Azur).

Liens avec (technologies) : systèmes photovoltaïques avec stockage intégré ; valorisation et distribution de la chaleur à basse température par pompe à chaleur ; contrôle-commande des réseaux et de la puissance ; systèmes d'enveloppe de bâtiment ; capteurs intelligents et traitement du signal.

Principaux acteurs français :

Centres de compétences : CEA, Cethil (Insa Lyon), CSTB, Institut national de l'énergie solaire (Chambéry), Institut technique européen du bois-énergie (ITEBE)

Industriels : Apex BP Solar, CLIPSOL, EDF, Giordano, Invicta, Supra, Tecsol ... ; Afpac (Association française pour les pompes à chaleur) (www.afpac.org) ; Enerplan (www.enerplan.asso.fr) : Association professionnelle de l'énergie solaire ; Technosolar (Association des ensembliers et installateurs photovoltaïciens et éoliens).

Exemples d'acteurs dans le monde : Buderus (Allemagne), Viessmann (Allemagne).

Commentaires

L'approche « systémique » du bâtiment, notamment de son fonctionnement énergétique, est aujourd'hui une réalité.

De manière générale, les nouvelles solutions techniques proposées, performantes et séduisantes, se heurtent à deux obstacles de taille (marché français) :

• technicité faible du monde de la construction ;
• absence d'entretien et de maintenance.

Une coopération entre le domaine des sciences pour l'ingénieur et celui des sciences humaines et sociales est indispensable pour mettre au point des solutions « acceptables » et éviter les contre-références comme, par exemple des pompes à chaleur au début des années 80. Il n'est pas sûr que les acteurs industriels aient tous pris conscience de cet enjeu. La difficulté principale est ici encore l'extension à l'existant des nouvelles solutions proposées dans le neuf.

© Ministère de l'Économie, des Finances et de l'Industrie,
Direction Générale des Entreprises, 12/2006