Toutes les solutions pour intégrer une production d’énergie dans les bâtiments
La RE2020, même à reculons, devrait encourager la production d’énergie sur site en construction neuve. Quelles sont les solutions disponibles ?
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La Directive Européenne (UE) 2018/844 du Parlement Européen et du Conseil du 30 Mai 2018 précise : « les Etats Membres veillent à ce que d’ici au 31 décembre 2020, tous les nouveaux bâtiments soient à consommation d’énergie quasi nulle ; et après le 31 décembre 2018, les nouveaux bâtiments occupés et possédés par les autorités publiques soient à consommation d’énergie quasi nulle ».
Certes, on peut oublier l’échéance de 2018 pour les bâtiments publics. Mais il reste l’incontournable membre de phrase « à consommation d’énergie quasi-nulle ». Comment la RE2020 traduira cette assertion ? En tout état de cause, pour respecter la Directive Européenne, elle encouragera la production d’énergie sur site.
Les capteurs solaires classiques savent produire de l'eau chaude en grande quantité, mais à une température limitée à 70 à 80°C le plus souvent. ©PP
Il faut des capteurs solaires thermiques tout à fait spécifiques, comme ceux de Chromasun, pour atteindre des températures élevées que l'on peut verser dans un réseau de chaleur urbain existant. ©PP
Le français Helioclim développe une offre globale de climatisation solaire - capteurs Heliolight et pompes à chaleur à absorption - qui pourrait exporter de l'eau glacée dans un réseau de froid urbain. ©Helioclim
Produire de l’énergie sur site
A partir d’un bâtiment, on ne sait exporter que quatre énergies : de l’électricité, de la chaleur, du froid et du biogaz. Pour exporter de la chaleur ou du froid, il faut que passe au pied du bâtiment considéré, un réseau urbain de chaleur ou de froid. En dehors des grandes villes, ça n’existe pas. Il faut en plus que le régime de température des réseaux soit compatible avec la température de la chaleur ou du froid produits dans le bâtiment.
Les réseaux de chaleur en France fonctionnent plutôt à haute et très haute température, avec des départs à 90, 100 ou 110°C. La production de chaleur renouvelable dans un bâtiment est assurée par des capteurs solaires thermiques. Les plus courants produisent de la chaleur à 70 – 80°C.
Seuls des capteurs spécialisés, conçus pour les besoins industriels, souvent à auge réfléchissante ou à base de miroirs de Fresnel, sont à mêmes de produire de la chaleur au-delà de 90°C. Il est difficile de les poser sur des toitures en pente, mais ils s’adaptent parfaitement aux toitures terrasses.
Une expérimentation intéressante à venir en Ile-de-France
Il est aussi concevable de raccorder la production de chaleur du bâtiment sur le retour d’un réseau de chauffage urbain, qui accepte des températures plus basses, à partir de 60 à 70°C. Au moins une expérimentation en ce sens devrait être lancée en Île de France à l’automne 2020, ou devait être lancée : le COVID-19 poussera peut-être à reporter l’échéance.
Produire du froid suppose l’existence dans le bâtiment de groupes froids à absorption alimentés par la chaleur issue de capteurs solaires thermiques ou de groupes froids à compression alimenté par l’électricité photovoltaïque produite sur site.
Pour exporter ce froid, outre la question de la température, les réseaux de froid urbain doivent accepter une alimentation décentralisée le long de leur parcours. Aucun des réseaux de froid en France ne l’a tenté pour l’instant et leurs contrats de concession ne le prévoit pas.
Produire du biogaz ou de l’électricité
Il est à peine concevable d’envisager une production de biogaz sur site à partir des déchets produits par un bâtiment. Premièrement, il faut une énorme quantité de déchets quotidienne, impeccablement triée. Une installation de ce genre était envisagée dans l’un des projets du concours Inventer la Métropole du Grand Paris. A Charenton-le-Pont sur le site de Charenton-Bercy, une tour de 180 m conçue par l’agence américaine SOM devrait être à énergie quasi-nulle sans photovoltaïque, grâce à une unité de méthanisation implantée en pied de tour. Les concepteurs y ont renoncé.
On parle là d’installations industrielles avec d’importantes nuisances olfactives, des risques d’intoxication et d’explosion, ... Mais le biogaz produit au pied d’un bâtiment peut être raffiné pour fabriquer du biométhane injecté dans le réseau de distribution de gaz naturel. Le biogaz, qui contient environ 50 à 55% de méthane, peut aussi être directement utilisé comme combustible dans une installation de cogénération produisant sur site de l’électricité et de la chaleur.
Pour la production d’électricité sur site, deux solutions sont concevables. Il est tout d’abord possible de produire de l’électricité sur site grâce à des micro-éoliennes montées sur les bâtiments. Pour l’instant, ce n’est pas un succès : les éoliennes vibrent et imposent aux structures des bâtiments des contraintes trop importantes. La plupart des installations emblématiques, telles que les éoliennes sur le siège de Greenpeace dans le port de Hambourg ou une installation sur un bâtiment neuf Porte des Lilas à Paris, ont été démontées après seulement quelques mois d’exploitation.
La seconde solution pour produire de l’électricité sur site est le photovoltaïque. Pour toutes les raisons énumérées au-dessus, le photovoltaïque constitue l’option la plus simple pour produire sur site et exporter de l’énergie à partir d’un bâtiment, notamment en raison de la disponibilité quasi-universelle du réseau de distribution d’électricité. Et notre prochain article sera consacré au BIPV ou Building-Integrated PhotoVoltaic.
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