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daniel quenard
Dpt Enveloppe & Revêtements
Séminaire ADEME PUC CSTB Valbonne 12 octobre 2007
Programme de Recherche et d’expérimentation sur l’Energie dans le Bâtiment (PREBAT)
COMPARAISON INTERNATIONALEBATIMENT ET ENERGIE:
Les Innovations Technologiques
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Sommaire
1) Recensement des Innovations2) Sélection des Innovations (« briques technologiques »)
3) Les 13 sélectionnées - Rappel – SWOT – Transposition en France
4) Conclusion5) Prospective
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Définition
Une "brique technologique" désigne un élément ou un sous-ensemble nécessaire à la réalisation du système bâtiment.
Une brique technologique peut donc être- un composant,- un équipement - ou un sous ensemble.
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Recensement
Etudes et Sites Nord-Américains- ACEEE (American Council for an Energy-Efficiency Economy)
72 technologies et bonnes pratiques- Le site TOOLBASE du NAHB (National Association of Home Builders)
150 technologies référencées, analysées et classées - Le site du DOE - Le site canadien ADVANCED BUILDINGS
90 technologies émergentes et pratiques- …
Programmes PassivHaus, Minergie, Zero-Energy-Home.
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1 Fenêtre Haute Performance
2 Panneaux Isolants sous Vide
3 Panneaux Isolants avec gaz “lourds” (argon, xénon, krypton)
4 Bâtiment "Intelligent"
5 Production d'Energie Locale (PV, éolien)
6 Construction Modulaire Préfabriquée (Plug & Play)
7 Approche Intégrée
8 Maison Zéro-Energie
9 Système Eclairage T5 / lampe fluorescente haute performance
10 Lampe “Metal Halide” / lampe fluorescente haute performance
11 Lampe “2-photon” / lampe à industion haute fréquence
12 Système Gestion de l’Eclairage
13 Peintures “Intelligentes” (PV)
Un exempleEnergy Technology Futures – Canada
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Dans le neuf …PASSIVHAUS
EnR
Bâti
CVCEqmt
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… et la rénovation
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MINERGIEEquipements : Chauffage - ECS
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72.4
12.8
4.6
10.3
71.2
13
4.4
11.3
69.6
13.5
4.5
12.3
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Chauffage ECS Cuisson Eclairage etEquipementsélectriques
%
1985 1990 2001
Sélection
Bâti + Eqmt
Modes de Vie + Eqmt
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N° "Briques Technologiques" Experts CSTB Expert Extérieur
1 Parois Opaques (murs, toitures, planchers …)
Hafiane CherkaouiMarc Colombart-Prout
Svend Svendsen - DKFritz Oettl - ATRobert Schild – AT
2 Parois Transparentes (Fenêtres, Baies Vitrées…)
François OliveJF Arenes
Svend Svendsen - DKFritz Oettl - ATRobert Schild - AT
3 Systèmes Constructifs Comparés
Jean-Luc Salagnac Svend Svensen(DTU – DK)
4 Ventilation Double Flux avec Récupération d'Energie
Bernard CollignanOrlando Catarina
Anne Tissot CETIAT
5 Systèmes Compacts Ventilation/Chauffage/ECS
Emmanuel FleuryOrlando Catarina
Anne Tissot CETIAT
6 Micro-Cogénération Ahmad HusaunndeeOrlando Catarina
Christian Feldmann (COSTIC)
7 Climatisation/Rafraîchissement - Basse Consommation
Emmanuel FleuryOrlando Catarina
EMP – D. Marchio
8 Systèmes Solaires Combinés Dominique CaccavelliNadine Roudil
Jean-Christophe Hadorn(Base Consultant – CH)
9 Stockage de Chaleur Peter RiedererOrlando Catarina
Jean-Christophe Hadorn (Base Consultant – CH)
10 Systèmes Photovoltaïques Rodolphe Morlot Univ. Australie - South Wales
11 Réseaux de Chaleur Peter RiedererChantal Laumonier
Robin Wiltshire (BRE)
12 Eclairage Michel PerraudeauChantal Laumonier
Arnaud Deneyer (CSTC)
13 Approche Intégrée Daniel QuenardJean-Luc SalagnacMarc Colombart-Prout
Robert Hastings (AEU Gmbh – CH)
Bâti
EnR
EnF-HP
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Parois Opaques … encore loin de l’optimum
Isolation Thermique Augmentation des épaisseurs d’isolants : 15, 20, 30 voire 40 cm Importance du climat local Apparition d’isolants d’origine végétale (chanvre, lin, …) ou animal (mouton …)
ou issus du recyclage : ouate de cellulose Panneaux Isolants sous Vide pour la rénovation
HDD : Heating Degree DayCDD : Cooling Degree Day
Source IEA
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Parois Opaques Importance du climat local
U = 0,15
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Parois Opaques SWOT
Forces Faiblesses
Réponse efficace à une forte réduction des besoins de chauffage
Solution qui diminue ou supprime les ponts thermiques et bénéficie de la tendance au renforcement de la réglementation thermique, en particulier dans le neuf.
Retour sur investissement intéressant (variable selon épaisseur du mur et le coût de l’énergie)
Soutien d’un lobby industriel actifRetours d’expériences étrangères
(Allemagne, Autriche, Suisse, pays scandinaves …)
Nécessité d’une mise en œuvre de qualité assurant une bonne étanchéité à l’air : liens mur-toiture et mur-fenêtres notamment.
Baisse de la surface utile.Importance d’une vision d’ensemble du
bâtiment (parois opaques, parois transparentes, équipements…) dès l’amont du projet, intégrant le confort thermique d’été
Opportunités Menaces
Développer un marché pour le neuf et la réhabilitation lourde.
Développer un marché pour les ossatures bois et métalliques
Mettre en œuvre des qualifications et des formations liées à ces produits
Innovation : fixations, isolants sous vide
Concurrence de solutions centrées sur l’offre d’énergie et non sur l’économie d’énergie
Culture insuffisante d’une mise en œuvre de qualité.
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Parois Transparentes Vitrages - Fenêtres
Fenêtres Double Vitrage Triples Vitrage Double Vitrage + films Fenêtre vue comme un « système » : Pertes/Gains
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Parois Transparentes Vitrages - Fenêtres
Sud SE et SO Est et Ouest Nord
U W/m².K 1 2 1 2 1 2 1
Simple vitrage4,95
- 59 -48 -100 - 102 - 172 - 194 - 183
Double vitrage2,95
+ 29 + 49 - 6 + 4 - 66 - 73 - 84
D.V. + volets2,25
+ 75 + 101 + 40 + 57 - 20 - 21 - 39
D.V. peu émissif1,8
+ 85 + 111 + 53 + 71 - 1 0 - 39
D.V. peu émissif + volets
1,50
+ 104 + 134 + 73 + 93 + 18 + 23 - 20
1 : Plaine / Vallée : Chambéry (saison de chauffe : du 1/10 au 10/5)2 : Montagne : Bourg-St-Maurice (saison de chauffe : du 20/9 au 25/5)
Bilan énergétique d’un m² de fenêtre en tableausur la saison de chauffage(absence de masque) en kWh/m² établi pour une fenêtre bois avec coefficient de clair de 0,7.
Fenêtre : Premier Composant à Energie Positive
Source : O. Sidler - Enertech
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Parois Transparentes Vitrages - Fenêtres
+
-
Source : DHV-PEPChiel Boonstra
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Parois Transparentes SWOT – Triple Vitrage
Forces Faiblesses
Mise en œuvre peu différente du double vitrageAdaptabilité du produit : taille, couleur, formeBon retour des utilisateurs (sentiment de
confort, température de paroi plus élevée)Intérêt croissant pour les bâtiments à très faible
consommation d’énergie Retours d’expériences étrangères (Allemagne,
Autriche, Finlande…)
Prix élevéPoids et épaisseur élevésNécessité d’une mise en œuvre de qualité
(interface parois opaques - parois transparentes notamment)
Concerne les régions avec un climat rigoureuxPas de soutien réglementaire à ce jourRetour sur investissement long
Opportunités Menaces
Action possible du lobby verrierInnovation sur produits associés, notamment les
cadres (avec système de ventilation…)
Forte concurrence du double vitrage à isolation renforcée (basse émissivité + gaz rare) surtout dans le sud de l'Europe.
Culture insuffisante d’une mise en œuvre de qualité.
Risque de développement lent du marché des bâtiments à très basse consommation
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Systèmes Constructifs Comparés
Ossature Bois70 % des Maisons Passives
Ossature Acier
Cavity Wall – Double MurBEDZED
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Systèmes Constructifs Comparés
Etanchéité à l’Air / Ponts Thermiques Continuité des pare-air (membrane pour MOB) Etanchéité des passages des réseaux
(électricité, ventilation, eau, écoulement …). Interfaces isolation/structure/fenêtre/baies
Intégration des épaisseurs d’isolants plus importantes
L’étape de conception est primordiale car aucunemodification dégradante ne doit être réalisée sur le chantier en particulier pour passer les réseaux et gaines des ventilation …
Une évolution des systèmes plutôt qu’une révolution
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Systèmes Constructifs ComparésSWOT
Forces Faiblesses
Evolution des systèmes existantsSavoir faire existant pour les blocs béton ou briquesMises en œuvre moins exigeantes pour les parois lourdesConstruction de qualité = plus value du bâtiment
Systèmes à ossature peu développés en FranceInertie faible des maisons à ossature (confort d'été)Energie grise accrue (plus de matériaux)Impact environnementalPlus ou moins difficile à appliquer en rénovation
Opportunités Menaces
Action possible des fabricants de bloc béton ou de briques.Intérêt pour la bois et action de lobbyingInnovation avec des solutions mixtes
Lenteur du développementEquipements de plus en plus performantsEnergies Renouvelables plus séduisantes
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Parois Opaques Parois Transparentes
Systèmes Constructifs Comparés
Transposition Possible avec des adaptations suivant les zones climatiques Nécessité d’un accompagnement : réglementation (Th, COS, permis de construire …), labellisation, formation, information, sensibilisation … Des possibilités innovantes en rénovation
Avant Après
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Solaire : PV intégré
La production photovoltaïque est une des solutions les plus élégantes avec un grand pouvoir de fascination car parfaitement intégrable au bâti mais le coût d'investissement reste très pénalisant
Pays les plus actifs : Japon, Allemagne, Etats-Unis, Espagne
Source MISAWA-Home
Produits Industrialisés« mass customization »
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Solaire : PV intégréSWOT
Forces Faiblesses
Contexte énergétique favorableProduction locale d’énergieContribue à diminuer la demande lors des pics de
consommation d’électricité.Marché en expansion (nombreuses applications)Bonne capacité d’intégrer des capacités de faible
puissance en toiture et façadeCompétitif avec les aides et les coûts de rachat
actuellesExpériences étrangères (Japon, Etats-Unis,
Allemagne) avec savoir-faire industriel et R&D forte
Energie durablement plus chère et temps de retour long (> 20 ans)
Pour le photovoltaïque isolé, non relié à un réseau : absence de possibilité de stockage
Produit tributaire d’équipements en courant continu à très faible consommation
Fabrication des batteries consommatriced’énergie
Opportunités Menaces
Politique volontariste - aides - rachatSolution technique pour éviter les pics de
demande et diversifier la productionPossibilité de créer des entreprises
indépendantes de production et des sociétés de services ou de location
Ouvre la perspective de bâtiments à consommation nulle ou à énergie positive
Pas de signalement fort du point de vue environnemental
Les aides publiques peuvent être une menace si les objectifs du montage financier sont trop rapidement atteints
Victime de son succès
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Solaire : SSC
Capteurs
StockageDalle Béton – Ballon
PSD
Les Systèmes Solaires Combinés (SSC) répondentsimultanément aux besoins de Chauffage et d'ECS.
Allemagne – Autriche – Suisse - France
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Solaire : SSCSWOT
Forces Faiblesses
Solution complète : Chauffage +ECSPotentiel d'économie important : 25 à 40 %Technologie maîtrisée et applicable partout.Technologie encadrée par des textes
réglementaires et certifiée (Quali'ENR)Une forte acceptation sociale.
Mais partiellement solaire : nécessité d'un appoint
Technologie encore chèreOffre trop large : trop de configurationsPerformances encore perfectiblesMarché segmenté : SSC plutôt pour le neuf
individuelEnvironnement normatif à créer
Opportunités Menaces
Contexte énergétique favorableIncitations financières attractivesDispositifs réglementaires sur mesureDirective européenne contraignanteMarché des bâtiments basse consommation
Mécanismes d'aide discontinusForte concurrence : PAC, Bois, Maison PassiveFiabilité sous réserve en période estivaleAttitude attentiste
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Solaire : Stockage
L'intérêt porté au stockage de chaleur a beaucoup varié au cours des 25 dernières années.
Le stockage court terme est la clé de l’efficacité des technologies intermittentes mais la vision est désormais plus systémique que par composants.
Les trois principaux types de stockage sont les suivants :Stockage court terme (solaire …)Stockage tampon (réseaux de chaleur …)Stockage saisonnier (Quartier …)
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Solaire : Stockage
Les principales raisons du stockage : Utilisation optimale des énergies renouvelables et intermittentes, surtout l'énergie solaire Récupération de chaleur ou de froid Utilisation d'un tarif préférentiel (stockage de froid pour la climatisation) Réduction de la puissance installée Ecrêtage des pics de puissance Réduction du nombre d'enclenchements/déclenchements
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Solaire : StockageSWOT
Forces Faiblesses
Taux de couverture solaire proche de 100% : le solaire monovalent devient possible ou avec un appoint minimum en terme d’énergie annuelle
Productivité annuelle des capteurs double d’une installation avec stockage diurne seulement (env 500 kWh/m2 an), ce qui permet de mieux rentabiliser les capteurs
Stockage d’énergie gratuit ou moins cher. Peut alléger la maintenance de systèmes de
production en limitant le nombre d’enclenchement/déclenchement d’appareils
Diminution de la puissance installée
Système auxiliaire, qui sera utilisé en appoint ou en sécurité dans le meilleur des cas
Investissement initial élevé, notamment pour les MIMarché de niche surtout pour l’habitat neuf, d’une
certaine taille (100 logements) et à isolation très poussée
Technologies souterraines difficilement reproductibles telles quelles dans un autre site
Technologies non souterraines consomment de l’espace en surface à coût non négligeable
Stockage saisonnier : pertes thermiques assez importantes du fait de la longue durée du stockage, marché limité, Pas de profession identifiée et structurée, réflexion très en amont, études lourdes
Le stockage n’enthousiasme ni les professionnels, ni les clients par rapport à des techniques considérées plus "nobles", comme le solaire.
Opportunités Menaces
Augmentation du prix des énergie fossiles, taxes CO2 sur les fossiles ?
Aides pour le développement du solaire thermique ou des réseaux de chaleur bois
Développement des PAC dans les grands ensemblesProfession est de plus en plus sensible à la vision
systémique et aux notions de performance de système.
Le développement des réseaux de chaleur est une opportunité de développer le stockage.
Bas prix relatif des fossiles pour le chauffage pour longtemps encore.
Marché du solaire thermique avec stockage court terme a encore tout le futur devant lui avant que le stockage saisonnier ne soit considéré comme vraiment important.
Concurrence des pompes à chaleur air/eau pour la villa
Durcissement de la législation sur la qualité sanitaire de l’eau.
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Solaire : PV - SSC/StockageTransposition
PV : Possible …à l’image du Japon Volonté politique, Aide sur le long terme Industriels innovants (cellules/toitures/façades) Produits Standards Certifiés Sensibilisation des clients Baisse des Coûts annoncés Solution pour aller vers de Bâtiments à Energie Positive Opportunités d’innovations
SSC : Possible Contexte Politique et Economique Favorable Produits Standards pour le bâtiment Mais il est peu probable que les SSC s’imposent comme une solution de référence
Stockage Sûr pour les CESI Peu probable pour le stockage saisonnier
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Ventilation Mécanique Contrôlée 2F/RnrjSystèmes Compacts : CV/ECS
La ventilation : un des postes les plus important pour les BBC Etanchéité à l’air de l’enveloppe / Qualité de l’Air Impact sur le bâti (condensation)
Comment assurer la qualité de l'air dans les logements sans voir la contribution de la ventilation, aux déperditions thermiques, augmenter dramatiquement
VMC2F-RnrjEchangeur
Systèmes CompactsChauffageVentilationECS (PAC)
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Ventilation Mécanique Contrôlée 2F/RnrjSWOT
Forces Faiblesses
Solution efficace pour une économie importante d’énergie
Intérêt croissant pour les bâtiments à très faible consommation d’énergie
Améliore la qualité de l’air intérieurSolution applicable à plusieurs marchés :
maison individuelle, commerces, petits bâtiments de bureaux
Le plus souvent bien apprécié par des utilisateurs
Produit fiable (certifications allemandes)Retours d’expériences étrangères
(Allemagne, Suisse, Pays-Bas…)
Prix élevé, volume important des centralesMise en œuvre, peu complexe, mais
nécessitant une bonne maîtrise du produit par l’installateur.
Importance d’une maintenance de qualité (remplacement des filtres…)
Nécessité d’une bonne imperméabilité à l’air du bâtiment (difficile dans la réhabilitation)
Produits peu présents en FranceMarché encore immature (instabilité de
l’offre)
Opportunités Menaces
Evolution de la réglementation pouvant favoriser le produit
Possibilité de mise en place d’aides fiscales et financières.
Innovation sur des fonctions complémentaires : filtration de l’air, ventilation pour améliorer le confort d’été, unités compactes avec chauffage et refroidissement …
Forte concurrence de la ventilation mécanique contrôlée en particulier Hygro-Réglable.
Tendance de maîtres d’ouvrage à privilégier la ventilation naturelle.
Risque de développement lent du marché des bâtiments à très basse consommation
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Systèmes Compacts : CV/ECS SWOT
Forces Faiblesses
Compacité : libère de la place avec la suppression des radiateursFaible puissance et faible consommationPas de recyclage de l’air : le bâtiment est chauffé par le chauffage de l’air neufProduit rapide à mettre en œuvre car système intégréAlimentation électrique peu émettrice de CO2 en FranceProduit fiable (certification allemande)Retours d’expériences étrangères (Allemagne, Autriche, Suisse…)
Prix élevéNécessite un métier nouveau pour l’installation et la maintenanceNécessite la régulation de manière fine à la fois du confort thermique et de la qualité de l’air intérieur (en adaptant le système aux besoins de chaque pièce, éventuel besoin d’apport de chauffage dans la salle de bains)Les utilisateurs doivent être bien informés et formés à la gestion du système (ouverture des fenêtres et lenteur de la mise en régime notamment) et accoutumés à un chauffage aérauliqueNécessité d’adapter le produit à la réglementation française
Opportunités Menaces
Opportunité d’un nouveau marché de niche pour une clientèle aisée, informée et motivéeAccompagne le développement des bâtiments basse consommationExigences croissantes de la réglementation thermiqueProduit complexe et de haute technologie contribuant à augmenter les compétences dans le bâtimentFavorise la diminution du nombre de corps d’étatPossibilité de raccordement à une PAC réversible pour le rafraichissement l’été à une production photovoltaïque
Forte concurrence de systèmes double flux avec ECS solaire et convecteurs électriques ou des éléments séparés moins chers du système (pompe, double flux…)Risque de développement lent du marché des bâtiments à très basse consommationDéveloppement difficile en l’absence d’aide financièreMarché encore immature avec forte concurrence entre producteursRésistance possible des chauffagistes
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Actuellement, la VMC 2F dans le résidentiel est très peu développée en France mais il existe un développement important de la VMC HygroRéglable, contrairement aux autres pays.On peut ainsi imaginer que les systèmes de VMC 2F/Rnrj rencontreront une concurrence plus forte avec un coût d’investissement pour ces derniers beaucoup plus important.Ce système tend à se généraliser en Allemagne
Ventilation Mécanique Contrôlée 2F/RnrjSystèmes Compacts : CV/ECS
Les unités compactes ayant été conçues pour les maisons passives, leur développement est intimement lié à celui de ce type de maisons à très faible consommation d’énergie.
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Micro-Cogénération < 10 kWe
La technologie dominante est le moteur à combustion externe et la très grande majorité des micro-cogénérateur utilise le gaz naturel comme combustible primaire
SenertecEcopower
Honda chaudière qui produit de l’électricité
Pays Moteurs : Japon, Allemagne, RU, Pays-Bas
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Micro-Cogénération < 10 kWe
Forces Faiblesses
Diminue la consommation en énergie primaire et réduit la facture énergétique de l’utilisateur
Système facile à mettre en œuvre et à utiliser, vient en remplacement des chaudières existantes
Réduit les coûts d’électrification en zone rurale par production décentralisée d’électricité
Réduit faiblement l’impact environnemental car fonctionne aujourd’hui avec des énergies fossiles qui émettent des GES
Faible rentabilité à cause des faibles durées de fonctionnement par rapport à une chaudière fonctionnant avec le même combustible et à cause de la faible capacité électrique des produits
Investissement très élevéProduits pas encore à maturité.Prix du gaz peut être soumis à de nombreuses
tensions
Opportunités Menaces
Ouverture du marché de l’énergie.Réponse à la croissance de la demande
électrique.Solutions innovantes pour respecter les
obligations d’économie d’énergie - CEEInnovation pour les industrielsElectrification en zone rurale pour les
syndicats d’électrification Soutien de la Communauté EuropéennePeut éviter la construction de centrales
électriques à énergie fossile
Raccordement au réseau électrique : formalités longues, complexes et chères.
Concurrence avec des technologies subventionnées : PAC, solaire thermique et photovoltaïque, chaudière à condensation …
Concurrence de l'électricité à faible contenu carbone,
Manque d'installateurs et de société de maintenance.
MCHP à granulés bois : dépend de la structuration de la filière bois et, pour le marché des particuliers, de la filière « granulés bois » plus précisément.
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Micro-Cogénération bois
6.52.4
9.9 8.0
55
39
50
36
0
10
20
30
40
50
60
Maison individuelle Immeuble résidentiel
Emis
sion
s G
ES (k
gCO
2eq/
m².a
n)MCHP bois
Chaudière bois
MCHP gaz
Chaudière gaz
Classe ACO2
Bilan carbone du bâtiment tous usages inclus (chauffage, ECS, usages électriques spécifiques, cuisson) par type de chaudière en France
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Micro-Cogénération < 10 kWeTransposition
La micro-cogénération à partir d’énergie fossile, en référence à une chaudière performante fonctionnant avec la même énergie fossile, ne fait qu’augmenter les émissions de GES en France alors qu’elle les réduit dans les autres pays.
Par contre, en France, elle peut être une alternative à la construction de nouveaux moyens de production centralisée d’électricité à partir d’énergie fossile, ce qui devrait arriver avec l’ouverture du marché de l’énergie.
Par ailleurs, l’utilisation de la biomasse est une option intéressante pour la micro-cogénération car elle permettrait de développer cette filière mal valorisée en France et produirait de l’électricité encore moins carbonée que l’électricité française actuellement.
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Micro-Cogénération < 10 kWe… pas de solution universelle
0 10 20 30 40 50 60
Hydroélectricité
Eolien
Géothermie
MCHP bois (immeuble résidentiel)
Méthanisation
MCHP bois (maison individuelle)
Solaire photovoltaïque
Coût de production de l'électricité (c€)(c€/kWh)
Situation de la MCHP bois dans l’échelle des technologies de production d’électricité décentralisées et renouvelables en France (Sourec AMOES)
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Les solutions de climatisation basse consommation (BC) ne sont envisageables que dans le cas de bâtiments à inertie élevée, bien protégés des apports solaires et avec des apports internes faibles.
Climatisation/RafraîchissementBasse Consommation
Un système de rafraîchissement sera défini par : l’absence de système à puissance garantie pour la production de froid.
Il en résulte : une impossibilité de respecter une température de consigne dans certains cas une température intérieure dépendante des conditions extérieures.
A l’inverse, un système de climatisation : garantit la production de froid s’il est correctement dimensionné peut donc respecter une température de consigne
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Climatisation/RafraîchissementBasse Consommation
Référence : cycle à compression mécanique de vapeur performant Puits provençal ou canadien : développement actuel et existence d’une offre sur ce produit en France Sur-ventilation ("free cooling" ) relativement facile à mettre en œuvre et éprouvé, approche de climatisation hybride. Climatisation par évaporation : "evaporative-cooling" : Seul le système par évaporation directe (gainée ou non) a été retenu. Circulation d’eau fraiche : mériterait d’être appréhendé en tant que tel dans le cadre des réseaux urbains. Climatisation solaire : Un produit de "climatisation solaire par absorption" existe et c’est pourquoi cette technique a été retenue
Climatiseur hautes performances avec des capteurs photovoltaïques"district cooling" : eau de lac ou de nappes phréatiques
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Climatisation/RafraîchissementBasse Consommation
Forces Faiblesses
Solutions qui consomment peu d’énergie "payante" (essentiellement électrique) et qui n’utilisent pas de fluide frigorigènes (sauf la solution de référence)
Offres commerciales pour certains produits tels que : "evaporative cooling", puits canadiens et absorption solaire.
L’offre "evaporatif cooling" est sans doute un exemple de produit complet, prêt à l’emploi et de mise en œuvre optimisée, financièrement abordable, simple et fiable.
Large éventail de solutions (pas de solution universelle, pas de produit parfaitement "clé en main" et peu d’offre pour le particulier) et donc difficulté de choix.
Marché potentiels : marchés de niche, bâtiments à faibles exigences de confort ou optimisés du point de vue de architectural.
Technologies non-matures : systèmes "complexes" et souvent "coûteux".
Technologies partielles qui nécessite un système complémentaire pour respecter les exigences
Peu de données et de retours d’expérience sur les opérations conduites.
Peu compétitifs aujourd'hui par rapport à des systèmes de climatisation traditionnels
Opportunités Menaces
D’un point de vue global, l’installation en masse de systèmes de climatisation BC contribuerait à réduire la consommation énergétique compte tenu du niveau de performance moyen observé sur le parc.
Augmentation du prix de l’énergie de façon générale favorise le développement de ces technologies en diminuant les temps de retour sur investissement.
Pour les industriels, la climatisation BC et un champ de développement de nouveaux produits.
Réglementation et préoccupations liées à l’hygiène de l’air peuvent alourdir la maintenance des systèmes évaporatifs.
Dispositifs potentiels très nombreux et donc pas véritablement de profession porteuse de la climatisation BC.
Difficile à installer dans l'existant sans réhabilitation lourde
Manque clair de compétitivité en termes d’efficacité et de rentabilité économique de ces systèmes sans subvention.
Systèmes traditionnels très performants et qui évoluent (électricité PV +PAC ?)
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Climatisation/RafraîchissementBasse Consommation
Transposition
L’utilisation de systèmes de climatisation traditionnels à compression, qui plus est utilisés pendant une partie de l’année seulement, n’implique pas une facture énergétique élevée.
De plus, dans les bâtiments tertiaire climatisés, les consommations électriques sont majoritairement dues à l’éclairage et la bureautique.
Parmi les systèmes BC matures on peut citer le puits provençal, les systèmes évaporatifs et la circulation d’eau fraîche.
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Les Micro Réseaux de ChaleurµRC
µRC : système de production d’énergie central qui dessert, par l’intermédiaire d’un réseau, un grand nombre de bâtiments individuels, de telle manière que ces bâtiments n'exigent pas leur propre installation de production de chaleur.
N'importe quelle source d'énergie peut être utilisée
La puissance globale est souvent suffisante pour utiliser les technologies qui ne pouvaient pas efficacement fonctionner au niveau d’un seul bâtiment. En particulier ceci permet d’utiliser des système à haute performance énergétique.
Les µRC se développent dans beaucoup de pays européens (RU, Suède, Pays-Bas, Allemagne …) alimentés principalement par des systèmes de cogénération (gaz, solaires, biomasse …)
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Les Micro Réseaux de ChaleurSWOT
Forces Faiblesses
Plus d’espace disponible à l’intérieur du logement, pas de chaudièrePas ce connexion à un réseau de gaz mais à un réeau de "chaleur".Pas de souci d'entretien des équipements de chauffage (service rendu)Sécurité dans le logement : pas de risque de dégagement de polluants tel que le CO ou d’explosion de la chaudière individuelle ;ECS disponible instantanément et en grande quantité ;Recours aux énergies renouvelables possible : solaire, biomasse.Coût d’opération plus faible que les systèmes classiques.
Montage difficiles car implique de nombreux acteurs.Système centralisé qui nécessite un bâtiment de service : espace au sol pour la centrale de MRC, impact visuel pour les riverains (NIMBY)Installation des réseaux : contraintes en termes de prise d’espace, de maintenance (perte par les réseaux …).Pannes sur le réseau = panne sur tous les bâtiments connectésContrats souvent à long terme, pas de retour arrière possiblePas de profession identifiée et structurée en charge de promouvoir l’innovation ;Emissions de polluants plus "concentrées" qu’en cas de chauffage individuel ;Investissement important
Opportunités Menaces
Politiques d’aménagement local qui privilégient la concentration de l’habitatRéhabilitation peut conduire à une réflexion plus globale sur le mode de production du chauffage et d'ECSAides des Pouvoirs Publics ;Ouverture du marché de l’électricité : cogénération de moyenne puissance et MRC.Développement des services : chauffage et ECS plutôt que fioul, gaz et électricité …
Equipements individuels performants
Réseaux d'énergie primaire (gaz) ou secondaire (électricité)
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Les Micro Réseaux de ChaleurSWOT
A priori, il n'a pas d'incompatibilité notable avec le cadre légal français pour les µRC
Néanmoins, pour favoriser le développement des µRC, il faut prévoir de réaliser des évaluations des opérations pilotes
Par ailleurs un certain nombre de questions se pose sur les sociétés en mesure d’exploiter et de faire la maintenance des µRC.
Avec la diversification des sources d'énergie (biomasse …) et le développement des systèmes de cogénération, le développement des µRC peut s’inscrire dans le courant porteur des économies d’énergie, la protection de l’environnement et développement durable.
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Eclairage
19 % de la consommation électrique
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Eclairage
Meilleure utilisation des apports en lumière naturelle Evolution de la technologie des lampes Réduction de la durée d'utilisation de l'éclairage artificiel par l'amélioration des techniques de régulation
Nouveaux principes d'éclairage Combinaison d'un éclairage de fond diffus, associé à des éclairages « personnalisés » plus directifs et localisés Eclairage distribué par fibres optiques.
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EclairageLampes
Lampes basse consommation "fluocompactes"Lampes fluorescentes compactes à cathode froideLampes fluorescentes à inductionLampes à décharge « haute pression » ou HID (high intensity discharge)Diodes électroluminescentes (light emitting diodes ou LED)Lampes minces et étendues : les OLED (organic light emitting diodes)Eclairage par fibres optiquesEclairage par tubes de lumières
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EclairageEvolution de l'efficacité lumineuse des lampes (Source IEA annexe 45)
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EclairageLED
Forces Faiblesses
Eléments non polluants, sans mercure ni plomb (conformité à la directive RoHS)
Durée de vie importante / SoliditéComposants adaptés au montage
automatique robotiséContrôle possible de la couleur de la
lumière émise
Coût global élevé car les luminaires doivent utiliser beaucoup de LED
Rendu médiocre des couleursDispersion des caractéristiques électriques
et optiquesVieillissement erratiqueNécessité d'avoir des optiques très précisesGestion complexe de l'évacuation de la
chaleur
Opportunités Menaces
Efficacité lumineuse en progrès constantAmélioration programmée des procédés de
fabrication (méthode MOCVD pour les structures GaN)
Développement de la production locale d'électricité photovoltaïque qui fournirait du courant continu, mieux adapté aux LED.
Progrès dans la co-intégration de fonctions électroniques de contrôle dans les composants
Progrès des OLED pour l'éclairage général qui confineraient les LED blanches aux applications ponctuelles (signalisation, indication, balisage, accentuation architecturale)
Pollution générée par les industries des semiconducteurs
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EclairageOLED
Forces Faiblesses
Eclairage étendu sans éblouissementLuminaires minces, légers et souplesGradation possibleFaible coût des matériaux de base (polymères)Composants non polluants
Matériaux polymères liés à l’industrie pétrochimique (utilisation d’énergie fossile et dégagement de CO2)Pas adaptées aux fortes puissancesDurée de vie et efficacité lumineuse à améliorerPlusieurs technologies actuellement en compétition (small molecules OLED, structures p-i-n, etc.)Polymères sensibles à l’humidité.Encapsulation nécessaire, coût élevé pour des grandes surfaces.
Opportunités Menaces
Développement de nouveaux matériaux organiques dopés pour un meilleur rendement de conversion lumineuseMaîtrise de la pureté des polymères
Acceptation par les utilisateurs de nouveaux principes d’éclairage (éclairage réparti)Incompatibilité avec les systèmes d’éclairage actuels
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EclairageFibre Optique
Forces Faiblesses
Utilisation d’une source lumineuse puissante et efficace, déportéeAspect sécurité (pas d’échauffement, pas d’infrarouge ni d’ultraviolet)Contrôle de la distribution de la lumièreFonctionnement des fibres optiques à basse température
Le couplage entre la source et les fibres nécessite des composants optiques spécifiques, précis et chers.Flexibilité des fibres optiquesProcédé d’extrusion de fibres plastiques de section importante (~10 mm) et de faibles pertes à mettre au pointCoût total de la solution d’éclairage
Opportunités Menaces
Demande croissante pour de nouveaux concepts d’éclairage des espaces commerciaux et de restauration
Concurrence des LEDs qui peuvent être assemblées linéairement de manière dense.
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EclairageLamelles Mobiles
Forces Faiblesses
Concept architectural innovantAmélioration considérable du confort visuel et du confort thermique
Conception complexeMise en œuvre coûteuseAcceptation par l’utilisateur de la gestion automatique de ces systèmes
Opportunités Menaces
Montée en puissance de la notion de confort et de bien-être dans les bâtiments tertiaires
Evolution de la « mode » architecturale : désintérêt des architectesImpact négatif de ces systèmes sur l’aspect extérieur des bâtiments
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EclairageTransposition
Le marché de l’éclairage est mondial : Philips, Siemens/Osram, GE
Différentes initiatives qui peuvent favoriser le développement en France d’un éclairage efficace et économe dans le bâtiment.
Développer de nouveaux standards pour la qualité de l’éclairageSensibiliser les acteurs professionnels impliqués dans le choix des solutions
d’éclairagePromouvoir l’innovation industrielle dans le domaine des nouvelles technologies de l’éclairage
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Approche Intégrée… pour sortir du cercle vicieux
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Approche Intégrée(Globale – Holistique)"Building Team"
Architecte-BE-PromoteurConstructeur
Banquier/AssureurOccupants-Utilisateurs
Manuel – LivretMaintenance
Tableau de BordBanquier/Assureur
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Approche Intégrée… impliquer tous les acteurs
Quelques pistes :
Propriétaires : Trouver des arguments pour les convaincre : confort, valeur immobilier supérieure ( en particulier pour la revente), marketing important, risque d'accroissement brutal du coût de l'énergie, coupures de courant …Constructeurs/Promoteurs : valeur immobilier supérieure, qualité des logements, meilleure rentabilité et taux d'occupation plus élevé, mais exigence d'entretienBanques : prêts à taux réduits,Assurances : le développement des BBC est une des solutions pour réduire les effets du changement climatique et le risque de catastrophes naturelles liées aux facteurs climatiques. Un effort des grands groupes d'assurance et de ré-assurance est nécessaire. Les primes d'assurance pourraient être réduites pour les BBC !Architectes : éducation, formation, sensibilisation (presse, formation initiale), clients exigents, travail en partenariat avec les BEIngénieurs-BE : valoriser l'innovation pour aller au-delà de la réglementation, travail en partenariat avec les architectes dès la conception …
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B u i l d i n g e n e r g y e f f i c i e n c y : e v e r y b o d y c a nWin - IRC-ORAL-814 - V e i t c h , J . A . - A p r i l 2 5 , 2 0 0 7
Aider les utilisateurs
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ConclusionClassement ENERGIE
Parois Opaques
Parois Transparentes
Systèmes Constructifs
SSC/Stockage
PV
Eclairage
VMC-2F/Rnrj
Systèmes Compacts : CV-ECS
Rafraîchissement BC
Micro-Cogénération
Micro-Réseaux
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Approche Système - Ecosystème
Parois Opaques
Parois Transparentes
Systèmes Constructifs
VMC-2F/Rnrj
Systèmes Compacts : CV-ECS
Rafraîchissement BC
Micro-Cogénération
SSC/Stockage
PV
Eclairage
BâtiEqmt
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A cost-curve for GHG reductionSource : The McKinsey Quarterly-Vattenfall
Air Conditionning
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Une approche système voire écosystèmeStructure-Enveloppe-Equipements-Climat Local
- Optimisation du Bâti Incontournable et PrimordialEnveloppe : Interface & Surface Des principes généraux déclinés localement
Réduire les pertes/Augmenter les gainExploiter le spectre solaire (Chaleur-Lumière)Qualité de la Mise en œuvre
- Les techniques constructifs bouleversent le génie climatique traditionnelle
Hybrides : EnF-EnR (PAC, CESI …)Multifonctionnels : CVC-ECSCompacts : individuel
- Intérêt des micro-réseaux à l’échelle d’un quartierbiomasse, cogénération, stockage …
Nécessité d’un approche intégrée : implication de tous les acteurs
Volonté Politique / Industriels Innovants / Information/Formation
Conclusion
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Créer un Observation des Innovations Technologiques et des Bonnes Pratiques
Perspective
Site www.toolbase.org
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Site Canadien Advanced BuildingTechnologies & Practices
www.advancedbuildings.org
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Merci de votre attention
The Next Industrial Revolution
From Cradle to Cradle
William Mc Donough