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Fiche 17 Rubriques concernées dans l’outil PEQEB :Construction et Rénovation : 2.4

Les équipements de production d’énergie renouvelable

ObjectifLimiter le recours aux ressources épuisables

Pourquoi c’est important ?Le pic de production des énergies fossiles est en passe d’être atteint pour les produits pétroliers. Celles-ci vont amorcer leur déclin, comme la plupart des matières premières, notamment les minerais, qui sont en effet des ressources épuisables à l’échelle de quelques générations humaines seulement. L’Agence Internationale de l’En-ergie (AIE) dresse le panorama de la situation actuelle et prévoit une augmentation de la demande d’énergie au niveau mondial qui devra donc être satisfaite selon d’autres voies.

Energies Répartition de la consommation mondiale d’énergie primaire en 2015 (source AIE)

Réserves courantes au rythme actuel de consommation (source IFP Energies Nouvelles et AIEA)

Pétrole 31,7% ≈ 40 ans

Charbon 28,1% ≈ 120 ans

Gaz naturel 21,6% ≈ 60 ans

Uranium 4,9% ≈ 100 ans

Biomasse et déchets 9,7%

Hydroélectricité 2,5%

Autres : éolien, solaire, géothermie…

1,5%

Les économies de ressources constituent donc un enjeu économique majeur, qui s’ajoute aux aspects environ-nementaux, pour rendre soutenable le développement des sociétés. La loi relative à la transition énergétique et la croissance verte (LTECV) fixe d’ailleurs comme objectifs, à l’horizon 2030, de réduire de 30% la consommation d’énergie fossile par rapport à 2012, et de porter à 32% la part des énergies renouvelables dans la consomma-tion énergétique de la France.

L’augmentation des prix des énergies fossiles constatée ces dernières décennies, conjuguée à une très forte volatilité, va vraisemblablement s’accentuer dans l’avenir, du fait de la raréfaction des ressources facilement accessibles. Aussi, miser sur une source d’énergie renouvelable, c’est assurer son autonomie énergétique en limitant sa dépendance aux énergies non renouvelables provenant de territoires lointains. C’est aussi un gage de meilleure stabilité des charges d’énergie, qui peuvent par ailleurs être réinjectées dans l’économie locale.

A titre indicatif, sur une période de 10 ans entre 2007 et 2017, le prix du gaz naturel en France a augmenté de 23% pour le secteur domestique. Cette augmentation était de 14% pour le fioul. Le cours des produits pétroliers a connu un pic important en 2012, soulignant la grande volatilité du prix des énergies fossiles. Par ailleurs, les perspectives d’évolution du prix des énergies doivent intégrer la montée en puissance programmée de la contribution climat énergie dite « taxe carbone », qui impactera en effet fortement les énergies fossiles et épargnera les énergies vertueuses.

Il parait donc naturel de s’intéresser en priorité aux énergies de flux (renouvelables), qui ont toutes pour origine le rayonnement solaire, en alternative aux énergies de stock (fossiles).

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Comment faire ?Réaliser une étude d’approvisionnement énergétique et adopter une approche en coût global

Depuis 2008, les maitres d’ouvrage doivent, pour les constructions neuves et les rénovations importantes, étu-dier les possibilités d’approvisionnement en énergie des bâtiments. Cette étude réglementaire permet de com-parer diverses solutions énergétiques selon un certain nombre de critères :

> le coût d’investissement,> l’émission globale et annuelle de gaz à effet de serre, en tCO2/an et par m2 de SHON (surface hors œuvre nette),> la classe d’énergie et la classe climat atteintes par le système,> le coût annuel d’exploitation,> les avantages et inconvénients du système (conditions de mise en œuvre, conditions de gestion et de main-tenance, etc.).

L’étude d’approvisionnement énergétique, à condition qu’on y accorde suffi samment de temps d’étude, est une bonne base pour évaluer les potentiels en énergies renouvelables disponibles. Elle fournit une analyse compa-rative des solutions, du point de vue fi nancier, technique et environnemental. En fonction des potentiels identifi és, une étude de faisabilité technico-économique plus poussée de solutions renouvelables est recommandée. Cette étude, généralement fi nancée par l’ADEME et ses partenaires, permet de préciser un certain nombre de points techniques et d’affi ner l’approche économique en comparaison avec des solutions conventionnelles, avant de valider défi nitivement le choix du mode de production de chaleur.

Une approche en coût global [17.1] permet par ailleurs de réaliser des choix optimisés en comparant les dif-férentes solutions, d’après leurs coûts globaux intégrant : investissement initial, coût en fonctionnement (consommations d’énergie et maintenance) et renouvellement. Ainsi, une installation plus chère à l’investisse-ment pourra s’avérer rentable sur le moyen ou long terme, en prenant en compte l’augmentation du prix des énergies fossiles.

[17.1] : Exemple d’analyse économique en coût global des solutions de chauffage - source : eEgénie

Privilégier le bois-énergie pour la production de chauffage

Le bois est une ressource locale, naturelle et renouvelable issue du rayonnement solaire qui engendre le cycle végétal. Sa consommation raisonnée n’entame pas le patrimoine des générations futures et permet d’écono-miser des ressources fossiles.Selon l’Inventaire forestier national, l’accroissement biologique annuel de la forêt en France métropolitaine re-présentait en moyenne sur la période 2007-2015 environ 92 millions de m3, pour un volume prélevé d’environ 45 millions de m3/an seulement. Le potentiel de développement du bois-énergie est donc très élevé et n’entame pas le « capital » de la forêt. Cette ressource disponible est abondance sur territoire : 43% de la surface du Doubs sont couverts par des forêts.

De plus, grâce au cycle du carbone, les rejets de CO2 du bois sont considérés comme neutres dans la mesure où le carbone libéré lors de la combustion est celui qui a été capté durant la vie de l’arbre.Notons enfi n que seuls 20% du volume d’un arbre sont généralement utilisables comme bois d’œuvre au fi nal. Transformer le bois en combustible revient donc à valoriser les sous-produits générés par l’entretien des forêts, des espaces verts et des haies bocagères, et par l’industrie du bois également.Le prix du combustible bois est très compétitif et dépend peu des fl uctuations du marché des énergies fossiles. Malgré un investissement et un coût de maintenance plus important que pour une solution classique, le choix du bois-énergie s’avère très souvent moins onéreux à long terme que celui des énergies conventionnelles.

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Différentes formules existent, selon le niveau des besoins et le type d’usage : le bois bûche (en maison indi-viduelle), les granulés produits à partir de sciure compressée, appelés aussi « pellets » et distribués en vrac (chauffage central individuel ou collectif) ou en sac (poêles domestiques), ou bien encore le bois déchiqueté appelé aussi « plaquettes » (pour des besoins plus importants).Pour le chauffage des bâtiments tertiaires ou résidentiels collectifs, les chaufferies bois à fonctionnement au-tomatique [17.2], dont les technologies sont largement éprouvées et très performantes, sont particulièrement appropriées. Une chaufferie centrale peut facilement alimenter plusieurs bâtiments, par un réseau de chaleur enterré qui assure leur desserte via des sous-stations d’échange.

[17.2] : Exemple de chaudières à granulés de bois montées en cascade - source : Photo eEgénie

Penser au solaire thermique pour la production d’Eau Chaude Sanitaire (ECS)

L’énergie solaire, ressource « gratuite », peut se substituer aux énergies fossiles pour le chauffage de l’eau [17.3]. Les systèmes solaires de production d’ECS, qui s’appuient sur une technologie mature, sont tout à fait utilisables sous nos latitudes à la condition de bien orienter les capteurs (sud-est à sud-ouest). Avant d’entre-prendre des investissements, il est toutefois nécessaire de vérifi er que les besoins existent réellement et qu’ils sont en accord avec les variations de production saisonnière (les forts besoins d’ECS en hébergement touris-tique par exemple sont bien en phase avec la forte production d’été).Dimensionnée pour produire près de 100% du besoin d’ECS en été, une installation solaire thermique permet de produire jusqu’à 60% du besoin d’ECS d’un bâtiment sur l’année. L’appoint, issu d’une autre énergie, assure le reste.

[17.3] : Capteurs solaires thermiques plans et sous vide sur toiture-terrasse - source : Photo eEgénie

Recourir au solaire photovoltaïque pour la production d’électricité [17.4]

Une centrale photovoltaïque, qu’elle soit raccordée au réseau de distribution public ou qu’elle fonctionne en autoconsommation, permet, à partir d’une énergie abondante et illimitée, une production d’électricité au plus près des besoins, sans pollution locale et sans limitation autre que la surface de capteurs qui peut être mise en œuvre.Cette technologie est simple et robuste et les capteurs présentent une durée de vie de plus de 20 ans, avec une faible perte de rendement. Le photovoltaïque permet notamment de répondre aux exigences des bâtiments à énergie positive, dits « BEPOS », qui doivent produire plus d’énergie qu’ils n’en consomment.

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L’intégration architecturale au bâti doit être une préoccupation forte dès la conception du bâtiment et/ou de l’installation photovoltaïque. En tant qu’énergie renouvelable, la production photovoltaïque injectée dans le réseau bénéficie d’un tarif d’achat garanti qui est fixé par arrêté ministériel dans le cadre dit « d’obligation d’achat ». Le coût des installa-tions photovoltaïques étant de moins en moins élevé, le tarif d’achat baisse régulièrement. Avec l’augmenta-tion conjuguée du prix de l’électricité conventionnelle, les installations photovoltaïques n’auront à terme plus besoin de tarif privilégié : étant suffisamment compétitives, elles s’autofinanceront d’elles-mêmes (situation de parité réseau).En parallèle, un dispositif d’appels d’offres a été mis en place pour les installations de grande taille : dans ce cadre, ce sont les candidats qui proposent un prix d’achat sur la base d’un cahier des charges de l’Etat.

[17.4] : Capteurs solaires photovoltaïques intégrés en toiture (école de Plaimbois-du-Miroir) - source : Photo Département du Doubs

Avoir recours à la géothermie pour la production de chauffage

L’énergie géothermique constitue une source renouvelable disponible sous nos pieds : la chaleur du sol, des nappes phréatiques et des cours d’eau ! L’utilisation de la géothermie basse énergie via une pompe à chaleur [17.5] permet de répondre à plusieurs besoins : chauffage, eau chaude sanitaire et rafraîchissement.

Il existe différents types de captage d’énergie du sol :

> Les capteurs horizontaux : Selon la technologie employée, de l’eau glycolée ou le fluide frigorigène de la pompe à chaleur circule en circuit fermé à l’intérieur de capteurs enterrés à faible profondeur (de 0,60 à 1,20 m). La ré-génération du potentiel thermique du sol se fait par le rayonnement solaire et par l’infiltration de l’eau de pluie.> Les sondes géothermiques verticales : Les sondes verticales dites « sèches » sont installées dans un forage et scellées par du ciment. La profondeur peut atteindre une centaine de mètres, là où la température du sol est stable tout au long de l’année. On y fait circuler en circuit fermé de l’eau glycolée. L’emprise au sol est minime par rapport aux capteurs horizontaux.> Les captages sur eau : Les pompes à chaleur sur nappes puisent la chaleur contenue dans l’eau : nappe phréa-tique (où la température de l’eau est constante entre 7 et 12 °C), rivière ou lac. Elles nécessitent deux forages (prélèvement et réinjection) pouvant atteindre chacun plusieurs dizaines, voire centaines de mètres de profon-deur.> Les fondations thermoactives : Certains grands bâtiments nécessitent, pour des raisons de portance, d’être construits avec des fondations sur pieux en béton. Il est alors possible d’équiper ces derniers avec des capteurs (tubes de polyéthylène placés au cœur du pieu) et de connecter ce système de captage à une pompe à chaleur pour fournir de la chaleur ou du froid au bâtiment.

L’exploitation des ressources géothermales doit se faire dans le plus grand respect de l’équilibre entre les pré-lèvements et la recharge naturelle pour ne pas épuiser le potentiel thermique. La réinjection de la totalité des fluides après échange thermique doit être la règle, le bilan quantitatif de l’exploitation devant être neutre.

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Considérer que l’électricité, le gaz et le fi oul sont les seules solutions simples à mettre en œuvre.

Prendre en compte uniquement les coûts d’investissement sans considération des coûts de fonction-nement.

Choisir l’énergie employée sans prendre en compte l’évolution des coûts d’approvisionnement sur 10 ou 15 ans.

Renouveler à l’identique un système de chauffage existant sans réfl échir aux alternatives possibles et sans faire appel à un bureau d’études thermiques pour dimensionner correctement l’installation.

Négliger de contrôler régulièrement le bon fonctionnement d’un système de production ECS solaire thermique : si l’installation solaire dysfonctionne, l’appoint prend le relais automatiquement et cela n’a généralement pas d’impact sur l’approvisionnement en eau chaude pour les utilisateurs ; le dysfonc-tionnement passera donc inaperçu… jusqu’à ce que la facture de l’énergie d‘appoint augmente !

Les erreurs à éviter

Pour aller plus loin…- Key world energy statistics, Agence Internationale de l’Energie (AIE), 2017 :www.connaissancedesenergies.org/sites/default/fi les/pdf-actualites/keyworld2017.pdf - Centre de ressources en ligne sur les énergies renouvelables du CLER (Réseau pour la transition énergétique) : www.doc-transition-energetique.info- Portail d’information sur les énergies renouvelables de l’ADEME : www.ademe.fr/expertises/energies-renouvelables-enr-production-reseaux-stockage - Site du Comité Interprofessionnel du Bois-Energie (CIBE) : https://cibe.fr- Site de l’association nationale des professionnels du chauffage au granulé de bois Propellet : www.propellet.fr - Plaquette de présentation de la fi lière bois-énergie en Bourgogne Franche-Comté, FIBOIS, 2018 :www.fi bois-bfc.fr/document/bois-energie-atout-bourgogne-franche-comte-territoires- Centre de ressources documentaires en ligne sur le photovoltaïque d’Hespul :www.photovoltaique.info- Plateforme d’information en ligne sur la géothermie du BRGM et de l’ADEME :www.brgm.fr/activites/geothermie/geothermie

[17.5] : Schéma de principe de la pompe à chaleur - Source : eEgénie