Les énergies renouvelables dans la construction, un défi pour un avenir durable

SOMMAIRE

Dessin de la planète Terre avec des bâtiments et des arbres et plantes, en harmonie.

Photovoltaïque, solaire thermique, électricité éolienne ou hydraulique mais aussi biomasse et géothermie… Tout sur les nouvelles énergies, utilisées notamment dans la construction.



Dans un contexte de prise de conscience de l’impact environnemental de nos activités humaines sur la planète, l’utilisation des énergies durables, aussi appelées énergies vertes ou renouvelables, tendent à être favorisées dans le monde entier. Pour le BTP, leur utilisation est encouragée notamment par les réglementations française et européenne qui favorisent financièrement et administrativement leur installation par rapport aux autres sources d’énergies.

 

Quelle est la différence entre une énergie renouvelable et une énergie non-renouvelable ?

 

Les énergies renouvelables (ENR), comme leur nom l’indique, se renouvellent naturellement. Elles proviennent d’une source qui ne peut pas s’épuiser, en tout cas pas à l’échelle de l’humanité. Le soleil, le vent, la force de l’eau, la chaleur provenant du sol (…) sont quelques exemples de ces sources d’énergie inépuisables. En produisant de l’électricité, elles n’engendrent pas, ou peu, de déchets ou d’émission polluante.

 

Sont également considérées comme des énergies renouvelables ou de récupération (ENR&R) : la chaleur de récupération, ou chaleur fatale ainsi que le froid de récupération ou fatal, inévitablement produits par les installations industrielles, tertiaires ou de production d’électricité. Ces dernier peuvent être valorisées directement dans le bâtiment – un supermarché peut par exemple récupérer de la chaleur sur les groupes froids afin de produire de l’eau chaude sanitaire. Ils peuvent aussi être versées dans des réseaux de chaleur ou de froid urbains.

 

Dans une certaine mesure, les déchets ménagers, ainsi que les combustibles, les carburants liquides et gazeux issus de la biomasse provenant de la sylviculture et de l’agriculture : biogaz, biofioul, bois combustible, ... Si les ressources en biomasses proviennent d’exploitations gérées de manière durable.

 

La Directive Européenne sur les énergies renouvelables [directive (UE) 2018/2001] a fait l’objet d’une proposition de modification en 2023. Le nouveau texte pourrait être adopté dès la fin de cette année. Cette directive considère également les pompes à chaleur comme contribuant aux ENR&R si "l’énergie ambiante et géothermique utilisée pour le chauffage et le refroidissement au moyen de pompes à chaleur et de systèmes de réseaux de froid est prise en considération … , pourvu que le rendement énergétique final excède significativement l'apport énergétique primaire requis pour faire fonctionner les pompes à chaleur".

 

pompes à chaleur extérieures

Les pompes à chaleur, bientôt considérées comme des énergies renouvelables? Photo © Freepik

 

A contrario, les stocks d’énergies non-renouvelables, comme par exemple les combustibles fossiles, ont mis des millions d’années à se créer. Ainsi, il est estimé que si leur consommation actuelle se poursuit au même rythme, le pétrole pourrait arriver à épuisement d’ici une cinquantaine d’années, le gaz d’ici une soixantaine d’années, le charbon et l’uranium d’ici une centaine d’années. Une raison supplémentaire de miser sur les « énergies propres » pour notre avenir.

 

plateforme pétrolière pour l'exploitation de pétrole.

Une plateforme d'exploitation pétrolière en pleine mer. © Keri Jackson de Pixabay

 

Les énergies qui ne sont pas considérées comme renouvelables par l’Union Européenne sont :

  • Les énergies fossiles (notamment le pétrole)
  • Le charbon
  • Le gaz
  • Le nucléaire

 

Quelles sont énergies considérées comme écologiques et renouvelables ?

 

Les énergies éoliennes

 

éolienne offshore (en pleine mer)

Eolienne offshore. Photo © Eric Westendarp, de Pixabay

 

Qu’elles soient terrestres ou situées en pleine mer, les éoliennes utilisent la force du vent pour produire de l’électricité. Le vent est une source d’énergie entièrement renouvelable mais que l’on ne peut pas contrôler. En effet, il faut attendre que la force du vent atteigne à minima 15 km/h avant que les éoliennes ne commencent à fabriquer de l’énergie. Ces turbines atteindront leur plein régime avec des vents de force 40-50 km par heure.

 

A savoir, les éoliennes offshores sont plus rentables que les éoliennes terrestres : en effet, elles bénéficient d’un vent plus puissant, en mer. De plus, elles sont souvent de plus grande taille ce qui permet de produire davantage par installation.

 

On notera également la différence entre les éoliennes en mer posées, dont le mat est planté dans le sous-sol marin, et les éoliennes flottantes. Ces dernières peuvent être installées dans des zones plus profondes et par conséquent plus venteuses. En France, les première éoliennes flottantes sont en cours d'installation en Méditerranée

 

Dans la grande majorité des cas, l’électricité ainsi produite est injectée directement dans le réseau national. Il existe cependant également des éoliennes de plus faible puissance que l’on peut placer directement sur les bâtiments afin de produire de l’électricité individuellement, au lieu de passer par le réseau national.

 

L’énergie solaire

Le photovoltaïque

 

panneaux photovoltaïques dans un champs

Panneaux solaires. ©Sebastian Ganso de Pixabay

 

Le solaire photovoltaïque permet de convertir l’énergie solaire en énergie électrique grâce aux cellules photovoltaïques disposées sur les panneaux. Les panneaux photovoltaïques peuvent être posés partout :

  • Dans des centrales dédiées de taille variables ou les panneaux sont installés à même le sol ;
  • Dans les parkings, où elles peuvent servir d’ombrières aux voitures ;
  • Dans le cas de l’agrivoltaïsme, les panneaux sont installés sur des parcelles agricoles. Ils peuvent coexister avec certaines plantations ou lieux d’élevage sans pour autant dégrader la production. Au contraire, leurs présences peut être bénéfique pour l’agronomie des cultures et l’amélioration du bien-être animal – par exemple en fournissant aux animaux des zones d’ombres sur la parcelle.
  • Bien sûr, leur utilisation sur les bâtiments est fréquente. Principalement trouvés en toiture, on peut également les disposer en façade et en verrière.

 

Ombrières sur les parkings. Photo © Sun'R - Boris-Yvan Dassie

 

Agrivoltaïsme : viticulture et photovoltaïque. Photo © Sun'R - Boris-Yvan Dassie

 

L’électricité photovoltaïque peut être injectée sur le réseau national ou être utilisée sur une boucle locale, à l’échelle d’une maison individuelle comme d'un quartier. A noter, récemment le développement de systèmes permettant de stocker l’énergie photovoltaïque produite localement est une grande avancée pour le développement de l’autoconsommation.

 

Energie solaire thermique et thermodynamique

 

Centrale Narbosol à Narbonne. Photo © Emilie Wood

 

 

Les panneaux solaires thermiques sont différents des panneaux photovoltaïques. Simples panneaux de verre plat ou tubulaires, ils transmettent la chaleur du soleil à un fluide caloporteur. La chaleur est injectée dans un réseau de chaleur d’une maison individuelle, d’un immeuble collectif ou tertiaire, d’un réseau de chaleur urbain. Par exemple, à Narbonne, un réseau de chaleur urbain est alimenté par la centrale Narbosol.

 

L’application principale du solaire thermique est la production d’eau chaude sanitaire (ECS), notamment grâce à des CESI (Chauffe-Eau Solaire Individuel), des installations de production d’eau chaude collective en immeubles, piscines, hôtellerie et foyers divers. Ensuite, la chaleur solaire contribue directement au chauffage grâce aux systèmes solaires combinés qui associent un CESI et un dispositif de chauffage basse température.

 

La chaleur solaire thermique est également valorisable en industrie pour toutes les applications qui requièrent un fluide à moins de 100°C, voire au-delà avec certains capteurs solaires spécifiques. La chaleur solaire se développe en alimentation de réseaux de chaleur urbains. Enfin, le solaire thermique, associé à des groupes à absorption, sait produire du froid. L’Agence Internationale de l’Energie anime depuis longtemps un programme sur le froid solaire.

 

La biomasse, ou l’énergie de la matière vivante

 

Centrale biomasse. © WikimediaImages de Pixabay

 

 

La biomasse désigne toutes les matières organiques végétales ou animales avec lesquelles on peut produire de l’énergie : bois, végétaux, déchets agricoles, déchets ménagers ordinaires peuvent être collectés afin d’être valorisés. On peut produire ainsi de l’électricité, de la chaleur et du carburant avec ces matières. Bien que certaines de ces ressources, comme le bois, prennent un certain temps à être renouvelés (quelques dizaines d’années selon les essences, le lieu, etc.), on considère néanmoins ces ressources renouvelables lorsque le bois provient de forêts gérées de manière durable et responsable (renouvellement des essences, entretien de la biodiversité etc…).

 

Le bois énergie

 

Première source d’ énergie renouvelable en France, le bois-énergie – également appelé biomasse solide - est utilisé principalement pour produire de la chaleur. Utilisé en chauffage individuel ou collectif, on le trouve sous plusieurs formes :

  • Le bois buche,
  • Le granulé de bois ou pellet,
  • Le bois-bûche compacté,
  • Le bois déchiqueté de chauffage, plaquette forestière ou briquette.

 

Pellet de bois. © Didier de Pixabay

 

 

En logement individuel, on peut s’équiper de chaudières biomasse à bois buches ou à granulés de bois. Pour alimenter un ou plusieurs bâtiments, on peut s’équiper d’une chaufferie biomasse avec un réseau de chaleur biomasse. Avec des installations de type cogénération biomasse, ou centrales de chauffage en cogénération, on produit à la fois chaleur et électricité.

 

Le biogaz

Pour fabriquer du biogaz, les déchets (déchets ménager, fumier, lisier animal, boues de stations d’épurations, les papiers ou cartons…) sont transformés par le biais d’une fermentation induite par des micro-organismes. Le gaz récolté ainsi, le biogaz, est proche du gaz naturel, composé principalement de méthane, un gaz à effet de serre. Il peut être brûlé pour produire de l’électricité, évitant ainsi l’émission de méthane dans l’atmosphère.

 

Les biocarburants

Fabriqués à partir de produits agricoles tels que le blé, le colza, le maïs, les biocarburants peuvent être utilisés pour remplacer l’essence, le fioul ou le gasoil. Ils peuvent aussi être ajoutés en petite quantité dans ces carburants. Par exemple, le Biofioul F30 a démarré sa commercialisation en France en 2022.

 

L’électricité hydraulique

 

L’énergie hydraulique, ou hydroélectricité, est la plus ancienne des énergies renouvelables utilisée en France, étant exploitée depuis la fin du 19e siècle. C’est en captant la force du passage de l’eau que l’électricité est produite. La force est générée par une chute d’eau en hauteur, par exemple dans les centrales de haute ou moyenne chute, ou par le débit des fleuves et des rivières pour les centrales au fil de l’eau.

Il existe 640 barrages dont 150 d’une hauteur supérieure à 20 mètres en France, gérés par EDF.

 

La géothermie

 

La géothermie terrestre consiste à puiser au sol une chaleur constante (et de plus en plus élevée au fur et à mesure de la profondeur). Cette chaleur permet de fournir de la chaleur et de produire de l’électricité.

On distingue deux types de géothermie :

  • La géothermie de surface, ou géothermie de minime importance (GMI). Les capteurs descendent à moins de 200 mètres de profondeur.
  • La géothermie profonde. Les capteurs peuvent descendre jusqu’à plus de 2.000 mètres de profondeur et remontent un fluide à plus de 150°C qui est utilisé pour produire de la vapeur, de l’électricité et alimenter des réseaux de chaleur.

 

L’énergie thermique des mers peut également être utilisée : on parle alors de géothermie marine. Encore très récente, la technique consiste à utiliser la température des fonds marins, pompées grâce à des canalisations, afin de créer un réseau de chaud et de froid.

En France, Thalassia est la première centrale de géothermie marine, créée en 2016 par Engie à Marseille.

Des utilisations de la géothermie marine à plus petite échelle sont également possibles, comme par exemple le projet Iconic au Cap d'Agde.

 

Cependant, certains classifient la géothermie marine parmi les énergies marines, ou énergies bleues.

 

Les énergies marines

 

Parfois appelées thalasso-énergies ou énergies-bleues, les énergies marines désignent toutes les énergies issues des milieux marins : marées, courants, vagues, chaleur, salinité

  • L’énergie marémotrice consiste à exploiter l’énergie potentielle de la marée, grâce à des moulins à marée et des usines marémotrices
  • L’énergie hydrolienne des courants – exploitée en utilisant des hydroliennes dans l’eau.
  • L’énergie houlomotrice consiste à exploiter l’énergie cinétique créé par les vagues et la houle.
  • L’énergie osmotique utilise la différence de salinité entre l’eau de mer et l’eau douce pour générer une pression transformée en électricité, au sein de centrales osmotiques.
  • L’énergie thermique marine, ou la géothermie marine, décrite précédemment.

 

Quels objectifs la législation prévoit-elle pour l’utilisation des énergies renouvelables ?

 

Union Européenne : objectif : 32% pour 2030

 

La législation de l’Union Européenne a beaucoup évolué au cours des 15 dernières années, et ce n’est pas fini. A l’heure actuelle, c’est la Directive Européenne sur les Energies Renouvelables de 2018 qui dresse une liste exhaustive des énergies considérées comme renouvelables.

 

Des objectifs contraignants ont été fixés par la Directive Européenne pour 2020 et pour 2030 afin de favoriser en priorité le recours aux énergies renouvelables. En janvier 2018, le Parlement Européen et le Conseil Européen se sont mis d’accord pour contraindre l’Union Européenne à un objectif de 32% d’énergies renouvelables d’ici 2030.

 

Mais cet objectif pourrait évoluer prochainement. En effet, une révision de la directive sur les énergies renouvelables (RED III) est à l’étude. Un objectif de 45% y a été proposé en première lecture le 14 septembre 2022 par le Parlement Européen, sous proposition de la Commission Européenne.

 

En France, quels sont les objectifs actuellement ?

 

De son côté, la Programmation Pluriannuelle de l’Energie (PPE) prévoit au niveau national de porter la part des énergies renouvelables à 23% de la consommation finale brute en 2020 et à plus de 33% en 2030, ce qui correspond aux objectifs actuels de l’Union Européenne.

 

Il est prévu à cette date que les énergies renouvelables représentent dans le mix énergétique du pays :

  • 40% de la production d’électricité
  • 38% de la consommation finale de chaleur
  • 15% de la consommation finale de carburant
  • 10% de la consommation de gaz

 

Pour résumer, que ce soit en construction neuve ou dans le cadre d’une rénovation ou une réhabilitation, les énergies renouvelables peuvent être intégrées aux bâtiments afin d’améliorer leurs performances en termes de consommation énergétique, sans oublier faire baisser leurs émissions de CO2 tout au long de leur cycle de vie.

La réglementation RE2020 l’encourage, ainsi que la législation française et Européenne. Qu’elles servent à produire de la chaleur ou de l’électricité, l'utilisation des énergies vertes permettra à la France et l'Europe d’atteindre leurs objectifs de diminution de gaz à effet de serre, tout en réduisant la facture énergétique et notre dépendance internationale aux ressources épuisables d’énergies, comme le pétrole.

 

Comment sont répartis les capacités d'électricité renouvelables en France ?

A l'heure actuelle, fin 2022 on estime que les 66 GW de capacités électrique renouvelables sont réparties de cette manière :

  • 40 % provient de l'hydraulique (barrage) ;
  • 31% provient de l'éolien terrestre ;
  • 24% provient du photovoltaïque.


La France est en retard par rapport aux objectifs qu'elle s'est fixée pour la période 2019-2023.

 


Source : batirama.com/ Emilie Wood & Pascal Poggi

 

L'auteur de cet article

photo auteur Emilie Wood
Journaliste, photographe, vidéaste, Emilie Wood travaille depuis 2010 pour la presse, qu’elle soit professionnelle dans les domaines du BTP et de l’agriculture, ou généraliste. Pour Batirama, elle écrit sur des sujets aussi variés que la conjoncture BTP, l’évolution de la réglementation, la rénovation énergétique, les réformes, les innovations, ou encore l’actualité de l’immobilier. Elle apprécie particulièrement réaliser des portraits d’entreprises et révéler les femmes et les hommes qui, chacun à leur manière, font une différence, qu’ils soient entrepreneurs ou collaborateurs d’entreprise.

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