Eco-Quartiers et CleanTech : quelles relations ?
Mini-projet
Module C 4-1 « Energies Renouvelables »
Responsable du module : Jérôme de DINECHIN
Participants au projet :
Corinne BACHELET Mathieu KUDLA
Satya-Lekh PROAG Fabien SCEMAMA
Septembre 2010 – Janvier 2011
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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Pour bien commencer…
Cadre
Ce mini-projet s’inscrit dans le cadre du module C4-1 « Energies Renouvelables », dispensé à
l’ENSTA ParisTech en dernière année d’école. L’objectif est de s’inspirer des interventions
des conférenciers pour étudier un phénomène lié aux énergies renouvelables. Nous avons
choisi par conséquent de nous intéresser à un thème qui nous tient à cœur : les éco-quartiers
en France. Le but étant d’analyser la pertinence de la réalisation de ces ensembles urbains par
rapport à la théorie évoquée dans les définitions du Grenelle de l’Environnement par exemple.
Ce thème étant très vaste, nous nous sommes restreints au champ d’application des CleanTech
dans les éco-quartiers. Quel est leur importance et leur rôle ? Y a-t-il quelque chose qui peut
être amélioré ?
Quelques définitions
Cette partie d’attachera à donner une définition aux concepts d’éco-quartier et de CleanTech.
Eco-quartier, quartier durable ?
Il n’existe malheureusement pas de définition précise d’un éco-quartier, et les chercheurs
débattent encore actuellement de la différence d’appellation entre « éco-quartier » et
« quartier durable ». Même la librairie Le Moniteur, pourtant spécialiste du BTP et de la
construction, hésite à donner une définition du terme dans ses ouvrages (CITRON P., 2010).
Le concept d’éco-quartier est par conséquent aussi concis que celui du développement
durable. La définition communément admise serait un quartier durable qui engloberait des
contraintes environnementales, sociales et économiques. Il serait un modèle d’urbanisme
durable, peu consommateur d’énergie et d’espace et proposerait une qualité de vie idéale.
Sa vie
En Europe, la réalisation des EQ a été provoquée par les phénomènes suivants (BABIN T.,
2010) : soit une volonté de faire des quartiers-vitrines, dans un contexte d’événement
d’envergure internationale (exposition universelle, exposition internationale de l’habitat), soit
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par le choix d’un groupe d’habitants « écologistes » motivés pour vivre ensemble dans un
contexte environnemental et social « propre » (ex. Quartier Vauban à Fribourg-en-Brisgau).
Aujourd’hui, le Grenelle de l’Environnement tente de donner une définition de l’éco-quartier,
voire des traits caractéristiques qui doivent transparaître dans chaque éco-quartier. Ils sont
basés sur les principes suivants :
Sur le plan environnemental :
- Les innovations technologiques permettant des économies d’énergie ;
- Les localisations réduisant l’étalement urbain et la densité ;
- La réduction de la place de la voiture, remplacée par les transports dits « doux » ;
- La préservation de la biodiversité, la gestion durable de l’eau, un traitement optimum
des déchets, …
Sur le plan social :
- La mixité sociale ;
- La qualité de vie, souvent garantie par la qualité des espaces publics et des espaces
verts ;
- Une certaine convivialité ;
- Une approche générale de la gouvernance.
Sur le plan économique, la notion est plus floue : on entend les montages financiers novateurs
et la réalisation d’économies sur le long terme par la réduction des coûts de fonctionnement
notamment.
Son œuvre
Il existe de très nombreux éco-quartiers en Europe, notamment dans les pays scandinaves et
anglo-saxons. La France essaie toutefois de rattraper son retard à travers des programmes
gouvernementaux d’incitation à la construction d’éco-quartirer, comme par exemple l’appel
national à projets pour le concours EcoQuartiers 2009, qui visait à « valoriser les projets qui
ne se limit[aient] pas à des réponses techniques liées, par exemple, à la qualité technique,
mais qui s’étendent aux questions essentielles du développement durable : le pilier social et
sociétal, le pilier économique et le pilier environnemental ». Il a ainsi permis d’une part
d’assurer une reconnaissance aux collectivités qui ont entamé des démarches exemplaires
d’aménagement durable (et donc d’inciter leurs pairs à en faire autant), et d’autre part
d’enrichir la connaissance de tous sur les projets d’EcoQuartiers, favorisant ainsi la promotion
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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d’une façon nouvelle de construire et aménager, conforme aux principes du développement
durable. Plusieurs quartiers ont été ainsi primés, selon des critères tels que l’eau, la
biodiversité, mais aussi l’éco-construction ou encore la sobriété énergétique. C’est justement
selon ce point de vue que nous souhaitons proposer une analyse des éco-quartier. Quelle est
l’importance des CleanTechs dans les éco-quartiers ? et comment faire pour le mettre en
lumière ?
Les CleanTechs : qu’est-ce que c’est ?
Le site internet innoveco-paris.com, qui se dit Hub d’innovations en matière de CT, en
propose une définition. Les CT, ou éco-innovations, regroupent, dans de nombreux domaines,
les produits, services ou process nouveaux qui :
- Agissent sur la réduction des impacts écologiques d’une activité de manière
significative (moins de gaz à effet de serre, de toxicité, de déchets…),
- Fournissent une meilleure performance (efficacité et efficience),
- Et optimisent, si possible, l’utilisation des ressources naturelles.
Les éco-innovations sont donc des activités (voire « éco-activités ») nouvelles qui répondent à
des besoins émergents (voire qui existent mais qui ne sont pas encore satisfaits), ouvrant ainsi
de nouveaux marchés et créant de nouvelles filières. Mais il peut aussi par exemple s’agir
d’adaptations et d’amélioration de « technologies écologiques » anciennes.
Objectif
Notre objectif lors de ce projet a été de cibler deux éco-quartiers et de rendre compte de
l’influence des CleanTechs dans ces projets d’urbanisme. Y a-t-il une différence entre la
perception officielle des promoteurs des éco-quartiers et leurs habitants ? et si oui, quelle est-
elle ? Nous verrons en effet que la perception des habitants diffère de celle des aménageurs,
notamment en ce qui concerne les éco-innovations. C’est pourquoi nous avons cherché dans
ce projet, à étudier la faisabilité technique et économique des CleanTechs qui pourraient être
implantés dans ces Éco-quartiers dans le but de les améliorer.
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Coup de cœur
Nous avons donc identifié deux quartiers qui nous serviraient de « terrains de jeux » virtuels,
dans lesquels nous nous sommes essayés à l’étude de faisabilité d’implantation d’éco-
innovations. Ces deux quartiers sont :
- L’éco-quartier de la ZAC (Zone d’Aménagement Concerté) de Bonne, à Grenoble, qui
a été primé par le MEDDTL, en recevant le Grand Prix National au concours
EcoQuartiers, de 2009.
- L’éco-quartier de la ZAC Bottière Chénaie, à Nantes, qui a lui été primé dans la
Catégorie Densité et Formes Urbaines.
Ces deux quartiers sont à la fois différents par leurs contextes climatiques et topographiques,
mais aussi et surtout par la présence initiale de CleanTechs avant notre « intervention », c’est
notamment pourquoi ils ont été choisis.
Dans un premier temps, nous verrons donc les caractéristiques officielles de ces deux Éco-
quartiers, c’est-à-dire celles mises en avant par les promoteurs, agences immobilières et
aménageurs. Ensuite, nous présenterons le compte-rendu du ressenti des habitants de ces Éco-
quartiers quant à leur appartenance à la forme urbaine « à la mode ». Au regard de ce retour,
nous étudierons la faisabilité technique et économique de certaines éco-innovations dans les
éco-quartiers de Nantes et de Grenoble.
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I. Les caractéristiques officielles des éco-quartiers
primés
Avant de s’intéresser à l’avis des habitants du quartier, il nous a semblé intéressant de
s’informer d’abord sur la présentation officielle des deux éco-quartiers. Les informations
présentées dans cette partie restent donc la vision des promoteurs des quartiers.
Primé catégorie « Densité et Formes Urbaines », j’ai nommé… Le Quartier Bottière
Chénaie
L’éco-quartier Bottière Chénaie est un nouveau quartier de Nantes en construction. Il est situé
à la limite Est de la commune de Nantes, dans le quartier de Doulon. Il s’agit de la création
d’un quartier neuf à l’emplacement d’une friche maraîchère au sein de la zone urbaine
existante dans le cadre d’une ZAC. Sur un espace de 35 hectares, il offrira 1600 logements
dont 25 % de logements sociaux et 45 % de logements abordables. En plus de commerces et
services, situés aux pieds des immeubles, le quartier possèdera plusieurs équipements
municipaux (un gymnase, une école, une médiathèque, un centre de loisirs).
L’image suivante représente l’aménagement du futur quartier :
Plan d’aménagement de l’éco-quartier Bottière-Chénaie (www.nantes-aménagement.fr)
La construction du quartier a débuté en 2006, et se déroulera en quatre phases dont la dernière
doit être terminée en 2013.
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Différents Cleantech ont été utilisés dans l’éco-quartier :
- Les toitures de l’école et de quelques logements sont végétalisées,
- Certains logements seront approvisionnés en eau chaude par des capteurs solaires,
- Des panneaux photovoltaïques doivent être à terme installés sur certains logements,
- De grands efforts sont faits sur l’isolation, contribuant ainsi à 42 % des économies
d’énergie réalisées,
- L’éclairage public est optimisé, à travers son adaptation aux besoins des différents
types de rues (routes, chemins piétons,…),
- Les habitants sont invités à trier leurs déchets à travers l’utilisation de sacs poubelles
de différentes couleurs.
Et pour la récompense du Grand Prix National… : la ZAC de Bonne, à Grenoble.
Le projet de la ZAC de Bonne a été porté par la ville de Grenoble, qui a racheté à l’armée les
terrains de l’ancienne caserne pour créer sur ce site un « quartier durable et innovant ». Il a
débuté en 2001 et s’est organisé dès le départ en étroite coopération entre tous les
intervenants : urbanistes, constructeurs, syndicats et associations de quartier, ainsi que les
Grenoblois eux-mêmes. Il est construit sur 8,5 hectares d’anciennes casernes et est située à
proximité du centre-ville de Grenoble. Il fournit 850 appartements dont 35% à 40% de
logements sociaux, 15 000m2 sont dédiés aux commerces, loisirs et services avec la création
de 30 nouveaux commerces dans un centre commercial, 6 000m2 de bureaux neufs et rénovés
et un hôtel 3 étoiles. Il comprend également une école primaire et une cantine scolaire, des
logements étudiants et une maison pour personnes âgées. Les espaces verts sont bien présents
dans le quartier puisqu’ils comptent pour 5 hectares.
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Plan masse d’architecte de la ZAC de Bonne (www.debonne-grenoble.fr)
Plusieurs CTs sont déjà présents sur le site et l’objectif est de réduire de 30 à 40% la
consommation d’énergie par rapport aux standards applicables en construction :
- Les logements (A, B, E, G et H sur le plan d’architecte) sont équipés de capteurs
solaires thermiques qui permettent d’assurer environ 45% des besoins d’eau chaude
sanitaire. Ils comprennent aussi de la ventilation double flux avec récupération de
chaleur et des équipements autonomes en électricité et en eau. Par ailleurs, l’isolation
du bâti et l’utilisation de baies très performantes (vitrage à lames d’argon) contribuent
à l’efficacité énergétique des bâtiments :
o Réduction de la consommation énergétique du chauffage (50 kWh/m2/an),
o Réduction de la consommation de l’eau chaude sanitaire (35 kWh/m2/an),
o Réduction de la consommation de l’électricité des parties communes (4,4
kWh/m2/an).
- Installation d’une micro-cogénération (moteur à gaz) par bâtiment. Celle-ci permet de
couvrir les besoins en électricité des logements du site de Bonne (soit 1250 MWh/an)
ainsi que la moitié de leurs besoins en termes de chauffage (soit 2600 MWh/an).
- Construction d’une école élémentaire de 17 classes. Ce bâtiment a été pensé selon une
approche bioclimatique, il est doté d’une structure en bois, d’une enveloppe
performante et d’équipements économes en énergie.
- Construction d’une centrale solaire de 100 kWc (environ 1 000 m2) en toiture de
l’espace commercial qui permet de fournir une part significative des consommations
électriques du site.
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- Construction d’un bâtiment à énergie positive (produit plus d’énergie qu’il n’en
consomme). Situé entre le groupe scolaire et le logement A, ses 1 600 m2 accueilleront
des bureaux.
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II. Le retour d’expérience des habitants des éco-quartiers
Nous nous sommes intéressés dans cette partie aux expériences vécues par les habitants des
éco-quartiers que nous avions ciblés, dans le but de confronter leur point de vue avec celui
mis en avant par les aménageurs. La démarche ainsi prônée avait pour but d’identifier des
dysfonctionnements, voire des idées que les habitants pourraient avoir sur leur lieu de vie,
sachant qu’ils le connaissent mieux que quiconque. C’est également pour cette raison que les
quartiers Bottière Chénaie et de Bonne ont été choisis, puisqu’ils bénéficient d’un recul de
deux ou trois ans, facilitant la pertinence des réponses. Pour cette étude, nous nous sommes
déplacés au quartier de Grenoble afin d’interviewer des habitants de l’éco-quartier. Les
habitants de l’immeuble Le Vendôme ainsi été soumis à de amples questionnements. Pour ce
qui est relatif au quartier de Nantes, nous avons pu nous appuyer sur le mémoire d’une
étudiante de Paris 1 Sorbonne, intitulé : « Eco-quartiers français : nouvelle ville, nouvelle
vie ? Exemple de la Bottière Chénaie, à Nantes » (BABIN T., 2010). Ce mémoire rend
compte des attentes des habitants avant et après leur installation dans ledit éco-quartier.
Questions posées :
Les questions posées concernaient la date d’appartenance à l’éco-quartier, les parties
prenantes dans la réalisation de celui-ci, l’organisation des immeubles d’habitation, et surtout
les CleanTech (même s’il fallait souvent en donner la définition) présentes sur le site. Une
proposition d’idées d’aménagement en matière d’énergies renouvelables ou de CleanTech
était aussi volontiers demandée.
Le quartier Bottière Chénaie, à Nantes
Les habitants interviewés répondent surtout à des critères sociaux pour la bonne raison que
très peu de CleanTech sont implantés dans ce quartier. On note par exemple que les raisons
qui ont poussé les habitants à venir s’installer dans cet éco-quartier étaient la volonté de vivre
dans un quartier innovant voire original, la possibilité d’habiter un logement avec jardin
abordable dans la ville de Nantes ou encore (mais peu de réponses de ce type) le désir de
vivre selon des convictions écologiques.
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Extrait de BABIN T., 2010
En ce qui concerne le logement, trois grandes idées plaisent aux habitants installés en ce
moment dans le quartier : les avantages de la prestation proposée, l’aspect esthétique des
opérations et l’originalité de la conception. On note que peu d’accent est mis sur les
CleanTech.
Contre toute attente, peu d’habitants mettent en valeur la notion d’écologie dans leurs
réponses. Seuls deux habitants (sur une dizaine) répondent ceci :
Extrait de BABIN T., 2010
Il n’est donc pas anodin de s’intéresser à l’implantation virtuelle de CleanTechs dans ce
quartier de la ville de Nantes.
Le quartier de Bonne, à Grenoble
Contrairement à l’étude menée sur le quartier nantais, nous ne nous sommes pas contentés
d’aller sonner aux portes des habitants, mais nous avons également procédé à des interviews à
d’autres acteurs au sein de l’éco-quartier, à savoir, des associations (via la maison des
associations, situé « en face » de l’éco-quartier), et des commerces. Les réponses de ces
acteurs étaient toutefois similaires : D’une part, le représentant de la maison des association
était catégorique : les associations n’étaient pas partie prenante du projet, malgré ce qui
pouvait être écrit sur les documents des aménageurs. D’autre part, les personnes interviewées
dans les commerces (hôtes de caisse et directeurs commerciaux) certes savaient que le
bâtiment dans lequel ils travaillaient était au sein d’un éco-quartier, mais ils n’étaient pas au
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courant des informations à ce sujet, encore moins des CleanTechs qui pouvaient être présentes
sur le site. Nous nous sommes donc résolument tournés vers les habitants du quartier.
L’accueil était sympathique et manifestait une envie de se faire entendre, voire écouter. Les
réponses les plus fréquentes faisaient état toutefois d’un sentiment global. Plusieurs des
habitants interviewés avaient choisi l’éco-quartier juste par sa proximité au centre-ville et par
le prix du foncier pendant la période d’achat, sans s’intéresser au fait qu’ils allaient habiter
dans un éco-quartier. Les attentes face à la dimension écologique étaient donc bien sûr à
prendre avec des pincettes. D’autres habitants étaient bien sûr beaucoup plus motivés : nous
avons par exemple eu la chance de parler avec une personne proche du syndic de l’immeuble,
qui avait donc des informations sur plusieurs habitants (recueillies au fil des rencontres
internes) et surtout un recul conséquent sur les formes d’aménagement.
Ci-dessous figure un extrait de l’entretien passé avec elle. On se rend compte qu’il s’avère
effectivement que le fait de vivre dans un éco-quartier procure aux habitants un confort non-
négligeable (qu’ils paient d’ailleurs très cher), mais les ressentis des habitants ne sont pas
toujours adaptés à ce que les promoteurs mettent en avant. On note aussi certains
dysfonctionnements en ce qui concerne le chauffage, notamment dû – il nous semble – à une
pluralité d’acteurs qui se « marchent sur les pieds ».
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- Pourquoi avez-vous acheté un appartement dans un éco-quartier ? o Par pur hasard, on ne voulait pas forcément habiter un éco-quartier.
- Comment vous sentez-vous ici ? Quels avantages le fait de vivre dans un éco-quartier vous procure-t-il ?
o Nous vivons ici depuis 3 ans. o Au début, on n’arrivait pas à chauffer à moins de 23°C. Maintenant ça va un peu mieux,
puisqu’on peut se chauffer à 20°C ! En revanche, certains de nos voisins ne peuvent pas se chauffer à plus de 15°C.
- Y a-t-il un référent dans l’immeuble à qui il est possible de se plaindre de ce qui ne va pas ? o On vit en co-propriété. Le Syndic est Foncia. Une autre société s’appelle Idex, qui s’occupe de
la gestion. Du coup, le circuit est le suivant : d’abord GEG (Gaz Electricité de Grenoble), puis Idex puis finalement le syndic Foncia, et enfin les habitants.
o Un autre problème est le double flux. Il faut régulièrement changer les filtres, au moins deux fois par an.
- Si je comprends bien, vous avez plus d’inconvénients que d’avantages à vivre dans un éco-quartier ?
o Non, non on ne peut pas quand même dire ça. Notre appartement est très bien, on ne peut pas se plaindre, il y fait bon vivre. On vient de créer un quartier pour enfants, où ils peuvent jouer et s’amuser. Il y a beaucoup de commodités, mais il n’est pas si parfait que le vendent les agences immobilières par exemple.
- Quelles sont les autres CleanTech qui sont disponibles dans l’immeuble ? o Il y a des panneaux solaires qui sont utilisés pour chauffer les chaudières (énergie solaire
thermique) ou pour la vendre à GEG. Du côté électricité, le fait d’habiter dans un éco-quartier fait qu’il y a moins de
dépenses à faire. Parfois en été, on arrive à des températures de 28°C dans l’appartement : la
température est vraiment un souci. o Il y a aussi un bonne insonorisation avec les voisins de palier, mais en revanche, pas de bonne
insonorisation avec les voisins d’en haut ou den bas. Il arrive parfois que je nous devons monter à 4h du matin monter discuter avec les jeunes d’en haut pour leur expliquer qu’on aimerait bien dormir. C’est juste qu’ils travaillent tard le soir et nous avons d’autres horaires…
- Autres aspects d’un éco-quartier ? o Nos habitations sont en ‘U’ : trois résidences gérées par le même gestionnaire : deux d’entre
elles sont des logements à des particuliers qui le reçoivent en tant que propriétaires. Le troisième (au milieu) est plutôt un immeuble d’habitations à loyers modérés, pour des locataires (ex. de mixité sociale).
o Les enfants ont accès à des jeux très près. o Les commerces sont très proches également. o Nous gagnons très bien notre vie, mon mari et moi, et nous avons deux filles à charge, mais
nous avons une seule voiture, et nous l’utilisons très peu : nous prenons le vélo ou le tram, ou bien nous nous déplaçons à pied pour aller travailler ou pour l’école pour les filles.
o [en leur parlant de Voltalis] En revanche, nous ne sommes pas très impliqués dans tout ce qui est appareil à mettre en veille ou éteindre les appareils qu’on n’utilise pas. Par manque de temps un peu, mais surtout car nous ne nous sentons pas vraiment concernés.
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III. Quels CleanTechs pour quel éco-quartier ?
Au vu des retours d’expérience des habitants des éco-quartiers Bottière Chénaie et de Bonne,
il nous a semblé intéressant de dresser un éventail de CleanTech faisables techniquement et
économiquement dans ces zones. L’objectif étant de les « implanter » virtuellement en
examinant d’abord le besoin de le faire, puis en détaillant si nécessaire le fonctionnement
technique et finalement en procédant à une analyse économique de première approximation.
Nous avons choisi de procéder à une division en deux parties. D’abord, nous présenterons les
CleanTech imputables au quartier de Nantes, puis celles destinées à celui de Grenoble. Il est
à noter, finalement, que certaines techniques peuvent être exportables aux deux – voire à
d’autres – éco-quartiers, auquel cas, il en sera signalé.
A. De quoi aurait besoin l’éco-quartier Bottière Chénaie, à
Nantes ?
Récupération pneumatique des déchets
Présentation
Déjà utilisé à Barcelone à travers un réseau de 10 km de canalisations, le système de
récupération pneumatique des déchets tend à se répandre comme solution dans les éco-
quartiers.
Son objectif est de collecter les déchets ménagers sans faire passer des camions de ramassage
dans la ville. Les habitants déposent dans des bornes adaptées leurs ordures qui sont ensuite
envoyées dans un centre de collecte par un réseau pneumatique souterrain, alimenté par de
puissants ventilateurs. Les avantages principaux de ce système sont :
- d’économiser les coûts liés au ramassage des déchets (personnel, camions,
carburant,…)
- de rendre le cadre de vie plus sain (moins de nuisances sonores et odorantes, absence
d’ordures sur la voie publique)
- de fonctionner en continu (24h/24, tous les jours de l’année)
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Les déchets collectés peuvent alors être utilisés pour la production de chauffage et/ou
d’électricité grâce à leur incinération.
Analyse économique
Un tel système de collecte des déchets semble économiquement viable, malgré le lourd
investissement et la puissance électrique demandée par les ventilateurs. Par exemple, la mise
en place d’un tel système est prévue dans le secteur Clichy-Batignolles. Son coût est estimé à
12 millions d’euros et doit être rentabilisé en « seulement » 30 ans (à comparer avec la durée
de vie d’un bâtiment qui est plus grande).
Il serait ainsi envisageable d'installer ce système de récupération des déchets dans
l'éco-quartier Bottière-Chénaie (Nantes) pour plusieurs raisons :
− Limiter la circulation de véhicules
− Réduire les nuisances sonores
− Le tri des déchets existe déjà sur place. Les habitants possèdent un seul type de
poubelles et utilisent des sacs de couleurs différentes pour trier leurs déchets. Les
habitudes des habitants n'auraient donc pas à être changées.
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Réseau de chaleur
Définition
Un réseau de chaleur permet une distribution de chaleur pour plusieurs clients reliés à une ou
plusieurs chaufferies par un réseau de canalisations. Il est en soit plus intéressant aux points
de vue énergétique et économique par rapport aux chaufferies individuelles en ce sens que les
installations plus grandes sont plus performantes (moins de pertes thermiques ou
mécaniques). Bien entendu, les réseaux de chaleur sont principalement utilisés pour alimenter
des secteurs urbains, afin de limiter le transport de chaleur et donc les pertes thermiques.
Figure de composition d’un réseau de chaleur (CETE de l’ouest, ministère du développement
durable)
Différents organes
Stations de production
Il peut s’agir de centrales de production de chaleur alimentées par des combustibles fossiles
(gaz, fioul, charbon), mais les plus intéressantes, lorsque nous parlons d’éco-quartiers, sont les
centrales alimentées par les profondeurs terrestres, les déchets, ou la biomasse. En voici un
bref aperçu :
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- Centrales de géothermie profonde : elles utilisent la température de la Terre à quelques
mètres de profondeur, jusqu’à quelques kilomètres. Elles sont principalement utilisées
dans les pays à forte activité volcanique ou sismique, où de hautes températures
peuvent être trouvées à de « faibles » profondeurs.
- Centrale d’incinération des ordures ménagères : en Europe, une personne produit en
moyenne 1kg d’ordures ménagères par jour, dont 70% de déchets combustibles. Il est
donc intéressant de les utiliser pour produire de la chaleur (et/ou de l’électricité
comme il le sera présenté par la suite), d’autant plus que depuis 2002, les déchets
valorisables ne peuvent être mis en décharge.
Dans les fours, les déchets subissent d’abord une décomposition par la chaleur (appelée
pyrolyse), produisant des gaz combustibles qui vont ensuite être brûlés pour produire de la
chaleur (et/ou de l’électricité).
- Centrale thermique par biomasse : le principe est équivalent aux incinérateurs
d’ordures ménagères, mais on utilise dans ce cas de la biomasse (bois, déchets
agricoles,…). Celle-ci n’est pas directement brûlée, car le rendement est meilleur
lorsque la combustion s’effectue grâce aux gaz émis par la biomasse.
Réseaux primaires et secondaires
Afin de diminuer les pertes thermiques par les canalisations, il est important de maximiser la
densité du réseau, correspondant au nombre de clients par kilomètre de canalisation. Les
réseaux primaires (entretenus par le fournisseur) et secondaires (entretenus par les clients)
sont reliés entre eux par des échangeurs.
Principe de cogénération
Une machine thermique produit :
- du travail, qui est récupéré sous forme mécanique (par des turbines par exemple) pour
produire de l’électricité
- de la chaleur, contenue dans les gaz d’échappement, le liquide de refroidissement, et le
rayonnement de la machine.
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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Cette dernière est souvent perdue d’où l’intérêt d’en récupérer une partie, pour le chauffage de
logements, de bâtiments municipaux, d’hôpitaux, etc.
Une centrale thermique classique (à combustibles fossiles) produit de l’électricité avec un
rendement d’environ 40-50 %. Grâce à la cogénération, ce rendement peut atteindre 75 voire
85 %.
En ce qui concerne l’incinération des déchets, le rendement devient aussi bien plus intéressant
lorsqu’on installe un système de cogénération.
Il faut cependant faire attention au fait que le rendement de cogénération n’est pas calculé de
la même manière que le rendement électrique normal. Cette comparaison ne donne ici qu’une
idée des avantages de la cogénération.
Celle-ci offre d’ailleurs la possibilité de produire du froid par compression mécanique de
vapeur ou par absorption, permettant de subvenir aux différentes demandes de chaud et de
froid variables au cours de l’année.
La cogénération n’a été développée en France que dans les années 90. Mais son intérêt reste
limité sur de grandes installations, car la production électrique est principalement nucléaire
(loin des habitations) et hydraulique (sans production de chaleur). Seules les centrales de
cogénération par incinération ou biomasse sont donc intéressantes.
Analyse économique
Un rapport du conseil général des Mines (2006), comparant les coûts de différents modes de
chauffage pour un logement de 70m² dans un bâtiment de 50 logements, donne les résultats
suivants :
Modes de chauffage Dépenses annuelles hors TVA en 2005 (en €)
Chauffage collectif au gaz 792
Chauffage collectif au fioul 1159
Chauffage individuel au gaz 902
Chauffage individuel à l’électricité 1065
Ces prix tiennent compte de l’investissement initial.
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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Dans une dizaine d’années, les prix des combustibles fossiles seront plus élevés, mais selon ce
rapport, le chauffage individuel électrique restera très cher.
Cette étude réalise aussi une comparaison avec différents systèmes de chauffage par réseau de
chaleur urbain. Il en résulte les conclusions suivantes :
- La chaleur issue des usines d’incinérations est la moins chère sur le marché.
- La chaleur issue d’une cogénération à partir de gaz est économiquement équivalente à
celle produite par un chauffage collectif au gaz.
- La géothermie coûte plus cher que le chauffage collectif, mais cela dépend fortement
du lieu de production de chaleur (lieu de l’installation) et du temps annuel de
fonctionnement. Les coûts seront moins importants pour de plus grandes durées de
fonctionnement.
- La production de chaleur par biomasse est très peu intéressante économiquement par
rapport au chauffage collectif au gaz (150 à 300€ plus chère), mais cela dépend encore
de la durée de fonctionnement.
Dans ce cas, l’effet de serre et la taxe carbone n’ont pas été pris en compte, ce qui change
profondément les résultats. La géothermie devient par exemple intéressante lorsque le prix de
la tonne de CO2 atteint 100€. Et à partir de 300€ la tonne, les réseaux de chaleur urbains sont
économiquement compétitifs dans les grandes villes avec une préférence pour l’incinération
des ordures ménagères (qui l’était déjà sans taxe carbone).
Exemple d’utilisation
L’éco-quartier du Fort Numérique d’Issy les Moulineaux sera équipé d’un réseau de chaleur
géothermique, avec un puits de 700m de profondeur.
L’éco-quartier de Viry (Haute-Savoie) sera équipé d’un réseau de chauffage urbain alimenté
par des plaquettes forestières.
La majorité des logements de l'éco-quartier Bottière-Chénaie (Nantes) possèdent soit
un chauffage collectif au gaz, soit un chauffage individuel électrique. Nous pourrions donc
envisager la mise en place d'une centrale d'incinération de déchets à proximité de l'éco-
quartier, pour assurer le chauffage d'une partie des logements, à travers un réseau de chaleur
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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urbain. Une partie de ces déchets pourraient dès lors provenir du quartier, grâce à la collecte
pneumatique des ordures ménagères (voir paragraphes précédents).
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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L'Or solaire
Les panneaux solaires photovoltaïques sont maintenant une technologie couramment
employée dans les éco-quartier, et même chez le particulier. Dans le quartier de Bottière
Chénaie, on envisage d'installer des panneaux photovoltaïques sur les toitures, ce qui n'est pas
été fait à la base.
Faisons rapidement un petit tour de la technologie photovoltaïque
L’effet photovoltaïque est obtenu par absorption des photons dans un matériau semi-
conducteur tel que le silicium (Si) qui génère alors une tension électrique. Un module
photovoltaïque plus communément appelé panneau photovoltaïque ou encore panneau solaire
est composé d’un ensemble de cellules photovoltaïques qui sont reliées entre elles. Un
ensemble de panneaux constitue une installation photovoltaïque. L'onduleur convertit le
courant continu produit par l'installation photovoltaïque en courant alternatif. Le compteur
mesure la quantité de courant fournie au réseau. L’électricité photovoltaïque produite par
l’installation solaire est achetée par EDF (ou l’entreprise locale de distribution). Cette
électricité est ensuite consommée par l’ensemble des clients connectés au réseau.
http://www.edfenr.com/
Le marché explose, le gouvernement vacille, mais la rentabilité reste intacte.
Avant, quand on posait des panneaux solaires sur son toit, on était un pionnier écolo, voire un
doux rêveur. Aujourd'hui, c'est tout juste si on ne se fait pas traiter de mauvais citoyen qui
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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pille l'argent public. Effrayé par l'explosion de la filière, craignant une bulle, le gouvernement
français a révisé les soutiens de l'Etat au photovoltaïque. Le tarif d'achat pour les installations
intégrées à la toiture pour les particuliers (moins de 3kW) ne bouge pas, à 58 centimes du
kWh. En retour, le crédit d'impôt est divisé par deux, et passera à 3600 euros, au mieux. Selon
les simulations du Syndicat des énergies renouvelables (SER), l'investissement reste
intéressant, parce que le prix du matériel a baissé. Pour un coût d'installation total moyen de
19 000 euros (30 m2), le SER estime le revenu annuel à 1830 euros et le temps de retour sur
investissement à 8 ans.
Prenons un exemple concret, pour se faire une idée :
Un couple lyonnais situé dans le quartier de Confluence, dispose d'une installation
photovoltïque de 3kW orientée sud est de 30 degrés et inclinée à 20%. Les panneaux sont
constitués de silicium monocristallin qui possède un rendement meilleur que le polycristallin.
Avec 20 m² installés, ils ont payés 20 000 euros TTC avec une TVA à 5,5% pour les
habitations construites depuis 2 ans. Prenons un crédit d'impôts de 3600 euros. Le couple
n'investit alors que 16 400 euros. A Confluence, les panneaux solaires fonctionneront à plein
1200 heures par an (moyenne à Lyon). Ces panneaux produiront donc 3kWx1200 , moins un
coefficient d'exposition de 3%. La production attendue est alors de 3 492 kWh. Aves les
pertes (filerie et onduleur), on revend finalement à EDF 3 073 kWh à 0,58 euros le kWh soit
1792 euros, par an. Le retour sur investissement est donc de 9 ans, mais la durée de vie de
l'installation est elle de 20 ans. En ajoutant les aides locales attribués par les entités
territoriales, on comprend aisément que le solaire photovoltaïque est très intéressant.
Il est aussi important de noter que 3500 kWh/an, équivaut à la consommation d'un foyer de 4
personnes, hors chauffage.
Le quartier de Bottière Chénaie a encore un grand potentiel à exploiter avec les panneaux
solaires photovoltaïques. Comme dans la ZAC de Bonne, les toits pourraient être recouverts
de panneaux : à Grenoble, l’installation est construite sur le toit de l’espace commercial et
prévoit 1000m² permettant de produire 100 MWh/an (puissance : 100kWc). Le
photovoltaïque est destiné en priorité à l’éclairage de jour, à la ventilation et à la sécurisation
des espaces collectifs.
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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Quartier de Bottière Chénaie, Nantes (www.nantes-amenagement.fr)
On peut supposer qu'à Bottière Chénaie, l'installation de panneaux solaires photovoltaïques,
se passe comme pour le couple à Lyon: sur le toit de chaque logement, avec la même
orientation et inclinaison. Il se peut que la commune choisisse de faire un mini centrale
photovoltaïque comme à Grenoble. Dans tous les cas, cette installation n'est qu'une question
de temps, car le photovoltaïque est maintenant devenu, avec le solaire thermique, une des
bases des éco-quartiers européens.
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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Eole, futur dieu des énergies
Les éoliennes apparaissent comme un des meilleurs moyen de produire de l'énergie
renouvelable. Et les entrepreneurs et inventeurs ne s'y trompent pas: on ne compte plus le
nombre d'innovations dans le domaine. De l'éolienne cerf volant (pour laquelle Google a
investi 10 millions de dollars), aux plates-formes éoliennes offshores japonaises, le principe
reste le même et fait rêver le monde.
Pour l'instant, l'énergie éolienne est peu présente dans les éco-quartiers. Cependant, il y a des
cas particuliers, par exemple dans l'éco-village de Findhorn en Ecosse, où Vestas a implanté 4
éoliennes. Ce village possède son propre réseau électrique, où presque toute l'énergie éolienne
est utilisée, le reste étant revendu sur le réseau national. On s'attend donc à voir ces éoliennes
apparaître plus souvent dans les éco-quartiers européens, notamment ceux dont les conditions
venteuses se rapprochent de celles de Findhorn. L'éco-quartier Bottière Chénaie semble être
un bon point d'exploitation de la filière.
Commençons par faire un bref tour de ce que représente la petite éolienne pour un particulier.
Les petites éoliennes sont un moyen pour le particulier et les entreprises de produire leur
propre électricité. On en compte plus de 650 en France en 2009. Elles s'intègrent parfaitement
dans le concept d'éco-quartier, en tant qu'énergie renouvelable, qui peut-être autoconsommée
ou revendue sur le réseau.
La plage de puissance d'une petite éolienne est de 100 W à 30kW. Elle nécessite une
installation professionnelle lorsque la puissance dépasse 5kW. Il en existe différents types aux
caractéristiques techniques différentes, mais nous ne nous attarderons pas sur là dessus. En
revanche, nous nous intéressons de plus près au coût d'une installation, et du retour sur
investissement pour un particulier.
Le prix d'une petite éolienne varie de 3 000 à 90 000 euros hors taxe, selon sa puissance. Le
prix du kW baissant rapidement avec la puissance de l'engin, il est donc plus rentable
d'installer, selon finances, l'éolienne la plus performante compte tenu des conditions de vent.
Ci-dessous une illustration des propos précédents, ainsi qu'un exemple:
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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Le retour sur investissement est loin d'être un calcul exact. Il faut prendre en compte
beaucoup d'éléments incertains. Citons par exemple:
. Une durée de vie qui varie entre 15 et 30 ans selon la puissance de la machine: plus elle est
puissante, plus elle dure.
. Les frais de maintenance et d'études de vent préliminaires peuvent être élevés.
. Il existe des avantages fiscaux et de subventions.
. La production n'est pas constante, tout comme le prix de l'électricité.
Il est donc impossible d'établir un temps de retour sur investissement exact.
Un exemple: Un particulier vivant à Coglès a installé une éolienne de 20kW de 30m de haut...
Elle lui a coûté 100 000 euros. Ce particulier a fait le choix de revendre la totalité de
l'électricité produite sur le réseau.
Il estime son retour sur investissement à 18 ans. (témoignage recueilli sur
http://www.cleantechrepublic.com)
Problème: il semble difficile d'installer une éolienne de 30 m dans un éco-quartier dans la
ville de Nantes (et pourquoi pas!). Heureusement les innovations ne manquent pâs, et l'on
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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pourrait s'attendre à bientôt voir débarquer des éoliennes de toit, à installer donc sur le toit des
habitations. Aux Etats-Unis, c'est déjà au goût du jour. Classée dans les plus belles
innovations de 2009, la WT6500 Wind Turbine de Windtronics.
L'étude est partie d'un fait simple: le vent aux Etats-Unis, souffle à moins de 16 km/h en
moyenne sur 80% des zones habitables, et cela 90% du temps. Il est donc judicieux de penser
à une éolienne capable d'exploiter les brises légères. De même, la moyenne de la vitesse des
vents à Nantes est de 16 km/h (http://fr.windfinder.com/windstats/windstatistic_nantes.htm)
WT6500 commence à produire de l’énergie à des vitesses de vent de 3 km/h, et résistera à des
souffles d’air d’une vitesse atteignant au maximum 67 km/h. Il prend la forme d’une roue
composée de 20 pales interchangeables. Celles-ci convergent au centre de la roue vers un
moyeu renfermant un roulement à billes. Tandis qu’à leur extrémité sont appliqués des
aimants, qui, « au contact » du stator (la partie fixe de la roue) contenant du cuivre, génèrent
de l’électricité.
Le fabricant annonce une capacité de production de 2000 kWh/an, soit 18% de la
consommation d’un foyer américain moyen (Un foyer moyen français consomme 3000
kWh/an, hors chauffage). Le prix de cette turbine: environ 6000 dollars, plus 4000 pour
l'installation.
Le petit éolien n'est pas du tout encore développé à sa juste valeur. Dans un quartier comme
Bottière Chénaie, où le vent souffle à longueur d'année, des minis turbines (2m de diamètre
tout de même) ont amplement leur place pour rendre le quartier encore plus durable. En effet
la moyenne des vitesses des vents à Nantes est de 16 km/h, ce qui est largement suffisant pur
le fonctionnement d'une petite éolienne, et assurer sa rentabilité. Le prix d'une de ces
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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éoliennes n'est évidemment pas un investissement facile, mais cette CleanTech est bien un
investissement, qui a priori sera rentabilisé avant la fin de sa vie.
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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Les murs végétaux
Dans ce paragraphe, nous nous intéressons à une forme d’isolation thermique et acoustique
par l’extérieur. Elle consiste en l’application de murs et toitures végétaux. L’idée d’en mettre
en place a été puisée dans le mini-projet de l’an dernier (AUGOYARD S., DUFRESNE G.,
GENIN M., 2009).
Le principe de l’isolation végétale par l’extérieur est assez simple. Il consiste à recouvrir
d’une couche de terre de 40 cm environ les murs et toits des bâtiments qui sont dans l’éco-
quartier de Grenoble ou de Nantes (la technique est facilement exportable, et peut s’adapter à
n’importe quel éco-quartier, quelle que soit son origine géographique). Il y a donc deux
avantages à cette technique, selon les saisons :
- comme la terre est humide, elle utilise l’énergie solaire estivale pour vaporiser l’eau
qu’elle contient, ce qui diminue les flux thermiques reçus par le mur ou la toiture de
30 à 50%.
- A l’inverse, en période de froid hivernal, la terre et sa végétation extérieure agissent
comme une barrière thermique.
Il est important de noter toutefois que la conception d’un mur végétal est assez différente de
celle des toitures : elle est en tout cas plus complexe. Par exemple, elle nécessite une structure
portante qui est fixée sur le support vertical en maçonnerie ou béton. En plus, le mur ne peut
pas capter les eaux de pluie à cause de son inclinaison et de son couvert végétal : il faut donc
y installer un système d’irrigation automatique, qui fonctionnerait goutte à goutte et qui
permettrait l’arrosage régulier de la végétation. En revanche, une bonne gestion de l’eau n’est
pas incompatible avec ce procédé, puisque les rejets d’eau peuvent facilement être réutilisés.
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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Les compagnies qui développent ce concept sont par exemple Canevaflor® ou GreenWall®
en France. Les qualités qu’elles vendent sont les suivantes :
- Elles habillent les façades et améliorent l’intégration paysagère du bâtiment
(dimension esthétique)
- Participent à l’amélioration de la performance énergétique (dimension
environnementale).
En revanche, la technique du pavement végétal est pour l’heure assez coûteuse. On évalue
ainsi à 400 à 500 € le mètre carré pour la réalisation d’un mur végétal. Le particulier peut
toutefois poser lui-même des murs décoratifs pour un moindre coût. Nous nous sommes
essayés à un calcul en première approximation pour juger de la faisabilité économique des
murs végétaux. Un immeuble de 20m de largeur, 30m de longueur, et de 5 étages (donc 15 m
de hauteur pour un R+4), aurait une surface exposée de 750m2 (immeubles mitoyens). Si on
considère que les fenêtres comptent pour 40% de la surface, on aurait grosso modo, 400m2 à
couvrir. Or au tarif, de 500€/m2 pour la pose, on arrive au nombre astronomique de 200 000€ !
Du côté des bénéfices apportés et par un calcul de première approximation, en prenant le prix
de l’électricité à 0,11€/kWh consommé, la consommation annuelle due au chauffage à
50kWh/m2/an et pour le même immeuble que précédemment (cinq étages), on obtiendrait un
coût de 15 000€ annuels à cause du chauffage. Or au maximum 50% de la consommation
énergétique imputable au chauffage, peut être réduite grâce à l’implantation des murs
végétaux. On en déduit une économie de 7500€ annuels. Il faudrait donc – en supposant que
le prix de l’électricité reste stable, en négligeant l’actualisation – attendre 30 avant de
rentabiliser l’investissement !
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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B. Le quartier de Bonne à Grenoble peut-il aussi faire l’objet
d’améliorations ?
Le puits canadien
Le puits canadien est une solution de climatisation-chauffage de la maison, complètement
naturelle. Indissociable de la ventilation, le puits canadien ne fait qu'acheminer, dans la
maison, un air plus chaud en hiver et plus frais en été que l'air ambiant. Le système consiste à
utiliser l'inertie thermique du sol: à deux mètres de profondeur, la température à 5-10 degrés
en hiver et à 12-15 degrés en été. En faisant circuler cet air dans le sol puis dans la maison, on
rafraîchit -ou on chauffe- son intérieur plus rapidement et à moindre coût. Le puits canadien
est très peu utilisé en France alors qu'il serait économiquement rentable. Mais attention, c'est
une technique délicate. Un professionnel aguerri est indispensable, car en cas de pose
défectueuse, le puits canadien comporte des risques de contamination microbienne de l'air.
La fourchette de prix d'un puits canadien varie de 300 à 10 000 euros pour un pavillon de 150
m², en comptant tout le matériel ainsi que l'installation.
En ce qui concerne la rentabilité d'un puits canadien, intéressons-nous à un cas d'école: une
maison avec un chauffage convectif bon marché mais onéreux en fonctionnement.
Les consommations de chauffage étant importantes dans ce type de maison, le puits canadien
est généralement rentable. La rentabilité de l'installation dépend du coût d'achat de l'énergie.
Plus le prix du kWh est important, meilleure est la rentabilité (en toute logique).Le puits
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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fonctionne 4500 heures/an et consomme 135kWh. Il permet des économies de 1700 kWh /an.
La solution puits canadien diminue de 16% la facture énergétique du projet et apporte une
solution de rafraichissement.
Ces résultats sont obtenus pour une maison de 120 m² habitables, en climat continental, avec
des consommations énergétiques évaluées à 80 kWh/m²/an. Le coût énergétique moyen est de
0.095 euros/kWh (moyenne heures creuses/heures pleines).
Dan un éco-quartier, il est bien sûr préférable d'utiliser un puits canadien comme ventilation,
plutôt qu'une climatisation énergivore. Dans un quartier comme la ZAC de Bonne, où les étés
et les hivers sont un peu plus chauds que dans les régions voisines, le puits canadien semble
être une excellente solution, mais les bâtiments du quartier possèdent déjà un système de
ventilation double flux. Cependant le puits canadien augmente l'efficacité de la ventilation
double flux, les deux ne sont pas du tout incompatibles. Ce graphique montre la comparaison
entre une maison chauffée simplement par chauffage électrique, et ventilation simple flux, et
une maison qui elle a une ventilation double flux et un puits canadien.
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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Le prix d'investissement est effectivement plus important, mais la différence est rentabilisée
en 5 ans de consommation.
Le puits canadien est donc une façon d'améliorer la ventilation, même dans la ZAC de
Grenoble. Le puits canadien est rentable au bout de quelques années, car il permet
d'économiser du chauffage et de la climatisation.
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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L'informatique vient à l'aide de la planète
Pour optimiser nos consommations d'électricité et d'eau, le recours à l'informatique se fait de
plus en plus pressant.
Le Smart Grid
Les Etats-Unis ont déjà prévu une enveloppe de 4,5 milliards de dollars pour développer
l'association informatique et réseau électrique, appelée "Smart Grid". Il cherche ici à
optimiser la relation offre et demande d'électricité. Les Smart Grids sont accompagnés d'un
compteur électrique intelligent, qui permet de renseigner utilisateur et distributeur sur la
consommation et l'utilisation de l'énergie. Les Smart Grids pourront par exemple assurer une
gestion énergétique intelligente à l'échelle du quartier, ce qui signifie la création d'une
collectivité intelligente énergétiquement. C'est ce qui nous intéresse ici, dans le cadre de nos
éco-quartiers. Les Smart Grids permettront aussi aux habitants du quartier de surveiller en
temps réel leur consommation, et ainsi de supprimer leur consommation superflue. Ainsi le
Smart Grid favorise l’efficacité énergétique et diminue les consommations d’énergie.
Que ce soit à Nantes ou à Grenoble, le Smart Grid permettra de pouvoir injecter le surplus
d’électricité produit par nos panneaux solaires chez son voisin qui en a besoin et recharger sa
voiture au meilleur moment de la journée. Le quartier de Lyon Confluence, va être le théâtre
d'une expérience unique de Smart Grid en Europe. Ce sont les Japonais de la NEDO (New
Energy and Industrial Technology Development Organization) qui vont faire de ce quartier
une collectivité énergétique. Voici le principe général du Smart Grid en un schéma simple:
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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Schématiquement, deux activités sont essentielles pour développer des Smart Grids : la
première consiste à équiper progressivement les réseaux avec des matériels communicants et
pilotables, la deuxième à concevoir parallèlement un écosystème applicatif permettant de
créer la valeur en interagissant avec tout ou partie des matériels connectés. Concrètement, un
éco-quartier comme celui de Grenoble ou de Nantes produira de l'énergie renouvelable par ses
propres sources d'énergie, pourra la renvoyer sur le réseau ou vers ces voisins; tandis que le
réseau s'ajustera en fonction de la demande en temps réel.
Le Smart Grid va s'accompagner d'un dispositif de capteurs et de compteur dans les foyers: le
Smart Metering, qui est le compteur intelligent. Il remplacera nos vieux compteurs électriques
pour un compteur communiquant, qui indiquera nos consommations, et les transmettra sur le
réseau. Il pourra donc être installé dans les foyers des éco-quartiers, comme le quartier
Confluence de Lyon en fera l'expérimentation.
Après le réseau électrique intelligent, l'éclairage intelligent. Contrairement au quartier
Bottière Chénaie de Nantes, Grenoble ne possède pas encore de système d'éclairage
intelligent.
Pourquoi adopter un système d'éclairage intelligent?
"40 % de la consommation publique électrique d’une ville est attribuable à l’éclairage public,
ce qui représente un coût de 650 000 euros par an pour une collectivité de 100 000
habitants."
Cette phrase résume à elle seule la raison pour laquelle on se penche aujourd'hui sur le
problème de l'éclairage public. La société Citylone, filiale de Arcom qui s'occupe de
l'éclairage intérieur, propose désormais un système intelligent pour optimiser l'éclairage
public. A la manière d'un Smart Grid, le concept de Citylone consiste à placer des contrôleurs
intelligents sur chaque lampadaire d'un quartier (similairement au compteur intelligent de la
maison). Le contrôleur agit sur le circuit électrique qui lui est la clé de tout le système. Ce
circuit va transmettre toutes les informations importantes (état des ampoules, niveau de
l'éclairage, de la consommation,...) au centre de télégestion. A partir de ce poste, il est
possible de contrôler le niveau d'éclairage de tous les lampadaires. Par exemple, faire une
gradation de l'éclairage en fonction de la distance au croisement.
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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L’apport principal de ce type de contrôleur est de donner à la collectivité les clés pour faire
varier l’intensité lumineuse de son parc de luminaires en fonction du trafic des zones
concernées pour des économies d’énergie pouvant atteindre 25 à 30 %.
Citylone a déjà fait un test taille réel, dans la ville de Saint-Priest. La ville, avec 7 500
lampadaires, qui consomme annuellement 3,8 millions de kWh pour un coût annuel de 322
500 euros, a souhaité dans le cadre du déploiement de son Agenda 21, se concentrer sur la
problématique de l’éclairage. 88 points lumineux ont été équipés de contrôleurs en 2009, sur
le site de la Route de Lyon en partenariat avec SPIE Sud-Est. Cette zone d’activité connaît un
trafic important aux heures de pointe, très peu pendant la nuit, il a donc été décidé de passer à
70 % d’intensité lumineuse entre 23h et 5h du matin. Au total, les estimations portaient sur 22
000 kWh économisés par an pour cette petite centaine de lampadaires équipés.
Ce qui laisse présager de très bonnes économies d'énergie, notamment dans la ZAC de
Bonne, où il est donc encore possible d'améliorer l'empreinte énergétique. Pourquoi s'en
priver? Faisons un petit calcul similaire au précédent sur la ZAC de Bonne. En étudiant le
plan d'architecte, on a pu compter à peu près 150 lampadaires. En les équipant, et en imposant
70% d'intensité lumineuse en moyenne entre 23h et 5h, on aurait une économie de 37 500
kWh par année.
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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Energie géothermique
Présentation
A une profondeur d’environ 4,5 mètres, la température du sol est constante et correspond à la
température moyenne sur l’année de la région où l’on se trouve. Celle-ci augmente de plus
avec la profondeur. Ces deux propriétés du sol sont à la base du chauffage par géothermie,
dont on entend si souvent parler aujourd’hui.
Dans le cas de faibles profondeurs, ce système consiste à faire circuler un fluide caloporteur
(généralement de l’eau glycolée) dans un conduit (ou une nappe phréatique) souterrain de
manière à ce qu’il soit chauffé par le sol et qu’il emporte avec lui cette chaleur en surface, où
il la restitue dans la maison grâce à une pompe à chaleur. Il est ensuite de nouveau injecté
dans le sol.
Lorsque les profondeurs sont plus importantes, l’eau extraite du sol n’est pas toujours
réinjectée, mais du fait de la capacité restreinte du réservoir souterrain, le système a une durée
de vie déterminée.
Schéma représentant les différents types de chauffage par géothermie
Analyse économique
Prenons l’exemple d’une maison de 100 m² bâtie avant 1990, et possédant une isolation
correcte. Considérons maintenant deux installations différentes de chauffage (chaudière au
fioul et géothermie à captage horizontal) et comparons leurs coûts.
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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Chauffage Chaudière au fioul Géothermie à captage horizontal
Investissement 5000 € 22 000 € (dont 12 000 €
d’équipements)
Crédit d’impôt
(36%)
- 0 € - 4320 €
Total
investissement
5000 € 17 680 €
Consommation
annuelle
3500 L (à 0,75 €/L) 10 600 kWh *
Coût annuel 2625 € (sans maintenance) 1400 € (avec abonnement)
* Selon EDF
La différence de coût annuel est de 1225 €, donc si on tient compte de l’investissement initial,
le chauffage par géothermie est amorti en 10-11 ans.
Il est en revanche beaucoup plus difficile d’estimer la rentabilité d’une telle installation sur un
bâtiment, cela dépend davantage de la nature du sol, le captage étant obligatoirement vertical
(et donc profond). Cependant, de nombreux logements collectifs sont à présent équipés de
chauffage par géothermie, ce système est donc aussi rentable pour ce type de bâtiments.
L'éco-quartier de Grenoble semble propice au système de chauffage par géothermie, pour les
logements collectifs, du fait des faibles températures ambiantes en hiver et de la bonne
rentabilité de cette technologie.
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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La petite hydro-électricité
Descriptif
Cela va sans dire, la production électrique nécessite un cours d’eau, et de préférence des
chutes d’eau de hauteur importante. Un ordre de grandeur de la puissance maximale brute
pouvant être obtenue grâce aux seules données topographiques peut être représenté par la
formule suivante :
𝑃max𝑏𝑟𝑢𝑡𝑒 = 𝐻𝑐ℎ𝑢𝑡𝑒 × 𝜌 × 𝑄 × 𝑔
où 𝜌 × 𝑄 représente le débit du cours d’eau.
Pour avoir un ordre de grandeur de la production industrielle possible, il faut multiplier cette
formule par un facteur d’environ 80%.
Entre les deux quartiers, celui de Grenoble possède le dénivelé le plus accentué, il paraît donc
plus intéressant de tenter l’implantation virtuelle d’hydro-électricité là-bas. On procède donc
en deux étapes pour avoir un aperçu de la faisabilité technique : la première consiste à choisir
un emplacement pas trop éloigné de la ZAC de Bonne, dont le débit et la hauteur de chute
seraient conséquentes. Pour cela, on a décidé de s’intéresser à une prise d’eau entre les
communes de Saint-Martin-le-Vinoux, Grenoble et La Tronche, les plus proches de la caserne
de Bonne. L’utilisation d’un logiciel de modèle numérique de terrain (disponible sur
http://srtm.csi.cgiar.org/), a permis d’avoir un ordre de grandeur de la puissance théorique qui
serait ainsi produite : pour un barrage de 5 m environ de hauteur et un débit de 100m3/s, la
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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puissance serait de 4MW, et pour 5000h d’utilisation annuelle, on obtiendrait 20 000
MWh/an.
Les coûts d’investissement d’une centrale d’énergie hydroélectrique de petite envergure sont
(selon le tableau fourni dans le cours de M. Roussel) autour de 2 000€/kW pour une centrale
de 4MW, en basse chute. Les coûts d’exploitation sont eux de l’ordre de 70€/MWh en basse
chute. On aurait donc, en première approximation, un coût de l’ordre de 20 millions d’euros
en coûts fixes et 1400€/an en coûts d’exploitation. En revanche, en première approximation
encore, le quartier de Bonne est de 8,5 Ha, avec 5Ha d’espaces verts, donc en imaginant le cas
où ces 3Ha soient remplis d’habitations consommant environ 100 kWh/m2/an selon les
standards officiels promus par les aménageurs, on aurait une énergie consommée de l’ordre de
3 500MWh/an, largement au-dessous des 20 000 produits. Une revente à EDF serait donc
possible pour amortir les coûts d’installation.
Dans le cas où on prône plutôt de la micro-hydroélectricité, l’ordre de grandeur des centrales
est plutôt de 50 à 100 kW (donc une énergie produite de 500 MWh/an) pour un coût fixe de
350 k€ et un coût d’exploitation de 50 k€/an. Sans compter que pour subvenir aux besoins du
quartier, il faudrait plusieurs de ces micro-centrales. Il serait donc beaucoup moins rentable de
compter sur des micro-centrales que sur une centrale de 4MW.
Limites de cette étude :
Cette « étude » ne prend pas en compte plusieurs critères non-hydrologiques mais ô combien
importants dans l’établissement d’une centrale, à savoir le choix du barrage en fonction de la
forme de la vallée, du risque sismique, de la géologie, des crues à maîtriser, en sus des critères
de sécurité et surtout des contraintes législatives avant le permis de construire.
En revanche, cette première approximation prend en compte l’établissement de centrales
(donc avec des barrages, ce qui augmente démesurément le coût d’investissement. Se tenir à
des turbines réduit considérablement le coût, et peut paraître beaucoup plus intéressant.
Finalement, il peut aussi être intéressant d’analyser les possibilités de créer de l’électricité non
pas grâce à l’eau potable de l’Isère, mais grâce aux eaux usées rejetées par les habitants des
communes environnantes, situées en hauteur.
Eco-quartiers et CleanTech : quelles relations ? 2011
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Eco-mobilité
Ce paragraphe ne s’intéresse pas à l’aspect purement résidentiel de l’éco-quartier, mais se
place plutôt vraiment à l’échelle de celui-ci. Les perspectives de mobilité durable sont
évoquées, à la fois comme présentées par les aménageurs et comme nous l’entendons. Les
deux éco-quartiers ciblés : de Bonne et Bottière Chénaie pourraient accueillir ce mode de
déplacements, du moins sur le volet technique. Pour l’analyse économique, il nous a été
difficile toutefois de quantifier les bénéfices apportés par cette « nouvelle » forme de mobilité.
Plusieurs solutions peuvent être adoptées pour palier l’usage de la voiture individuelle dans
l’éco-quartier. Nous ne dressons ici que trois possibilités, mais cette liste n’est pas
exhaustive :
- la promotion de l’usage du vélo,
- les initiatives en matière de covoiturage ou de voiture partagée,
- l’établissement d’un réseau de transports publics plus accessible à la personne : les
mini-bus.
Le vélo
L’usage du vélo en tant que mode de déplacement est plus qu’une idée « en vogue »
actuellement, comme en témoignent d’une part l’initiative du conseil général du Val-de-
Marne de participer à la réflexion d’inclure des pistes cyclables dans les communes de taille
importante du territoire, et d’autre part par le nombre croissant de rencontres professionnelles
qui traitent d’une politique globale cyclable. Par exemple, l’ancien MEEDM, via le Centre
d’Etudes sur les Réseaux, les Transports, l’Urbanisme et les constructions publiques, organise
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des rencontres et des « think tanks » pour produire des schémas territoriaux. L’objectif est
avant tout de créer un outil de programmation et de planification qui permet au gestionnaire
de définir une politique d’aménagement sur les problématiques de mobilité, et de programmer
ses investissements sur plusieurs années. Les problématiques notamment évoquées sont la
hiérarchisation du réseau (priorités voitures, tramways, vélos), la sécurité, l’agrément ou
encore la facilité d’usage. Des schémas directeurs sont ainsi obtenus, comme présenté ci-
dessous.
Proposition d’un réseau cyclable pour la ville de Montpellier, CERTU
Le covoiturage
Comme le présente le maître site internet en la matière (www.covoiturage.fr), le covoiturage
permet aux personnes qui font les mêmes trajets de partager la même voiture, afin de partager
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les frais d’essence, d’entretien du véhicule, d’assurance du véhicule. La mise en place d’un
site d’information est l’opération la plus coûteuse dans le processus (en temps – coût
d’opportunité – et en salaire également). Les bénéfices sont eux imputés directement aux
voyageurs habitants des quartiers concernés : un exemple mentionné sur le site assure ainsi
qu’un covoiturage quotidien domicile-travail sur un trajet de 20km fait économiser près de
2 100 € par an. Cette information est d’autant plus efficace quand elle s’accompagne de la
suivante : « une voiture moyenne coûte à son propriétaire environ 6 000€/an », en
comptabilisant l’amortissement du véhicule, l’achat de carburant, le parking éventuellement…
Une solution envisageable pourrait être l’implantation dans un éco-quartier – supposé être à la
pointe en termes de réseaux sociaux – de sites « intranet » de covoiturage, assurant ainsi aux
habitants le partage d’un véhicule pour effectuer les trajets domicile-travail par exemple.
L’organisation et la maintenance du site serait attribuée à des volontaires – ou syndic – voire à
une compagnie spécialisée. Ce serait une version élargie de ce qui est proposé dans le
« Hockerton Housing Project » dans le comté de Nottingham (AUGOYARD S., DUFRESNE
G., GENIN M., 2009) dans lequel les cinq familles constitutives du projet se partagent une
voiture pour leurs trajets.
Un réseau de transports publics innovant
Réseau de mini-bus à Rome, 2010
De nombreuses sociétés de transport s’intéressent aujourd’hui à des façons de diminuer
l’usage de la voiture individuelle et en même temps éviter le « cliché » selon lequel les
transports publics seraient une solution favorable qu’aux personnes en bonne santé. Ils
travaillent en outre sur des problématiques de services à la personne sur le volet des
transports. Veolia, par exemple, a monté l’Observatoire Veolia des Modes de Vie Urbains,
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dans lequel prône (mais pas uniquement) un développement plus affirmé des transports
publics pouvant accéder dans tous types de rues et dont la vitesse serait limitée dans des
quartiers essentiellement piétons.
Un tel projet verrait volontiers le jour dans un des deux éco-quartiers cités plus haut, sans
pour autant négliger les deux précédents modes de déplacement, puisque les trois modes sont
bien indépendants et complémentaires. Il a toutefois été difficile d’estimer le coût et la
rentabilité de tels projets. Le coût ferait bien sûr intervenir l’implantation de véhicules publics
et d’organisation (fréquence, information, sécurité…) mais pour ce qui est des bénéfices,
outre les économies réalisées par l’absence de possession d’un véhicule automobile (6 000 €
annuels), il faudrait aussi tenir en compte la volonté des habitants de ne pas vouloir conduire
une voiture. Des méthodes existent pour internaliser ces externalités positives en faveur de
l’environnement), mais sont coûteuses et bien souvent biaisées, par la nature même du
procédé d’étude.
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Conclusion
La démarche proposée dans ce mini-projet a été de partir d’éco-quartiers existants pour
observer la pertinence de leur réalisation en la confrontant aux attentes des promoteurs et des
habitants. Cette analyse a ensuite été suivie par une étude de faisabilité technique et
économique que tout ingénieur doit savoir faire lors du premier contact avec un projet. Une
approche par ordre de grandeur a donc été privilégiée plutôt qu’une étude fine, come l’ont
d’ailleurs fait ressortir plusieurs intervenants du module C4-1 « Energies renouvelables ».
Cette approche nous a quand même permis de faire ressortir trois axes qui caractérisent la
présence des CleanTech dans les éco-quartiers français.
Aspect confort et environnemental des éco-quartiers
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Les éco-quartiers sont un bon moyen de faire accepter à la société l’importance du
changement climatique et la nécessité immédiate de changer nos comportements à tous. Les
éco-quartiers ont donc un rôle majeur dans ce changement d’habitudes, mais ils doivent être
en accord avec les attentes des habitants pour ne pas les « dégoûter » du développement
durable et des efforts qu’il faut faire. Il est donc très important de prendre en compte les
retours d’expérience et les attentes et modes de vie des habitants en place. Ceux-ci peuvent
alors être utilisés pour en déduire les améliorations pertinentes à apporter aux éco-quartiers :
l’installation de nouveaux procédés, par exemple, sans tenir compte de ceux qui vont les
utiliser, n’aurait aucun sens.
Aspect économique des éco-quartiers
-----------------------------------
La définition de ce qu’est un éco-quartiers est assez vague, même au sein des instances
gouvernementales. On peut toutefois essayer de les résumer en des quartiers durables et
innovants. Les CleanTech, en tant qu’innovations (de technologie ou de processus), sont donc
bien adaptées à ce genre de quartier. Le côté « durable » des éco-quartiers comprend aussi
l’aspect économique. En effet, habiter un éco-quartier doit rester économiquement intéressant,
ou alors les habitants souhaiteraient comme compensation une véritable augmentation du
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confort de vie. Il nous a semblé intéressant de s’attacher à une étude de faisabilité de
nombreuses CleanTech pour les implanter « virtuellement » dans deux éco-quartiers, avec
souvent de bons résultats. Néanmoins, il est important de préciser les limites de cette
démarche : la faisabilité économique s’est basée sur des études de première approximation,
donc le contexte industriel modifierait les chiffres par des ajouts de facteurs multiplicatifs, par
exemple. En outre, nous n’avons malheureusement pas pu tenir compte de tout le domaine
législatif, très présent dans l’Aménagement du Territoire en France, ne serait-ce qu’avec les
actuels schémas de cohérence territoriale ou les plans locaux d’urbanisme. Il se pourrait donc
que certaines solutions agréables sur le plan technique ou économique soient infaisables, à
cause de la prééminence législative.
Aspect social des éco-quartiers
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Les aspects sociaux sont malheureusement trop souvent oubliés par les ingénieurs, et qui
aboutissent par conséquent souvent en une impasse : les CleanTech qui, « sur le papier »
fonctionnaient aussi bien techniquement qu’économiquement, sont au final improductifs, car
les acteurs de l’éco-quartier – premiers utilisateurs des nouvelles technologies mises en place
– ne sont pas « en phase » avec les promoteurs du quartier.
Finalement, le changement des habitudes peut aussi déboucher sur un changement au niveau
des relations entre habitants, avec des infrastructures qui permettent les rencontres, les
discussions (transports en commun par exemple). On se plaint trop souvent de nos modes de
vie en disant que notre société est trop axée sur les classes sociales ou que nous vivons en tant
qu’anonyme dans notre quartier. Cela peut-être changé par les éco-quartiers qui prennent
souvent un caractère social intéressant via la mixité sociale, par exemple.
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Bibliographie
Ouvrages BABIN T. (2010) : Mémoire de Master 1 à Paris 1 Panthéon-Sorbonne, « Eco-quartiers français : nouvelle ville, nouvelle vie ? Exemple de la Bottière-Chénaie, à Nantes ». CHARLOT-VALDIEU C. et OUTREQUIN P. (2009) : L’Urbanisme Durable, Concevoir un écoquartier, Editions Le Moniteur. CITRON P. (2010) : Mémoire de Master 2 à Paris 1 Panthéon-Sorbonne, « La définition de l’éco-quartier dans les vecteurs d’opinion de l’aménagement en France ». AUGOYARD S., DUFRESNE G. et GENIN M. (2009) : Mini-projet 2009 du module « Energies Renouvelables », « Hockerton Housing Project, quartier Vauban et Samso : quelques leçons pour rendre nos grandes villes moins énergivores et augmenter leur autonomie énergétique ». HEYRIES A. et LHERITIER S. (2009) : Mini-projet 2009 du Module « Energies Renouvelables » : « Le potentiel de la petite hydroélectricité ». Revues Hors-série Le Moniteur, Construire Durable, mars 2008. Sites internet Innov’ in the City (www.innovcity.fr), actualités sur des informations liées à la ville. Ministère du développement durable (www.developpement-durable.gouv.fr), site officiel du Ministère, utile sur les définitions des éco-quartiers, notamment. Energies Renouvelables (www.lesenr.fr), utile pour les informations sur la norme HQE. Quartier de Bonne, à Grenoble (www.debonne-grenoble.fr), informations officielles sur l’éco-quartier. Quartier Bottière Chénaie, à Nantes (www.nantes-amenagement.fr), données sur l’éco-quartier. ADEME (www.ademe.fr), très utile pour les données numériques pour la faisabilité économique. Marne-la-Vallée – EPA Marne (www.developpementdurable-mlv.org), traite de la définition des éco-quartiers. Site officiel du Ministère du développement durable sur les éco-quartiers (www.ecoquartiers.developpement-durable.gouv.fr), informations sur le concours EcoQuartiers. Portail d’informations sur les plans de déplacement en IDF (www.promobilite.fr), concept de mobilité durable. Sustainable Energy Europe Campaign (www.sustenergy.org), informations sur les CleanTech sur le plan international. CleanTech Innovation Hub (www.innoveco-paris.fr), propos sur les innovations actuelles. Site officiel de Batiflor (www.bati-flor.com). Site officiel de Greenwall (www.greenwall.fr). Le portail du covoiturage en Europe (www.covoiturage.fr). Bouygues Immobilier (www.bouygues-immobilier.com), données sur l’éco-quartier de Bottière Chénaie, donc Bouygues Immobilier est un des promoteurs.
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