Feuille de route sur les bâtiments et îlots à énergie positive et à bilan

Feuille de route
sur les bâtiments et îlots à énergie positive
et à bilan carbone minimum

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Feuille de route
sur les bâtiments et îlots à énergie positive et à bilan carbone minimum
Liste des membres du groupe d’experts1
1 - Les membres du groupe d’experts ont été appuyés par un secrétariat technique composé d’Anne Grenier, Anne-Solène Malidin, Hélène Varlet, Rodolphe Morlot,
Pierre Herant et Michel Gioria.
Sommaire
> 1. Le champ de la feuille de route 4
> 2. Les enjeux 6
> 3. Les paramètres clés 8
> 4. Les visions prospectives 10
> 5. Les verrous 18
> 6. Les priorités de recherche 20
> 7. Les besoins de démonstrateurs de recherche 24
> 8. Eléments de références bibliographiques 25
> 9. Annexe 1 26
> 10. Annexe 2 27
Nature de l’organisme Experts Organismes d’appartenance
Entreprises privées Eric PLANTIVE
Claude RICAUD
Louis-Paul FAURE
Didier ROUX
EDF R&D
Schneider Electric
FAURE Ingénierie
Saint-Gobain
Organismes de recherche Jean-Paul DALLAPORTA
Jean-Pierre TRAISNEL
Bruno PEUPORTIER
Philippe MALBRANCHE
Philippe CHARTIER
PREBAT
PIRVE-CNRS
ENSMP
CEA-INES
Fondation Bâtiment
Fédération professionnelle Roland FAUCONNIER FFB
Organismes publics Pascal BAIN
Hervé CHARRUE
Marc FONTOYNONT
Pierre HERANT
Anne GRENIER
Anne-Solène MALIDIN
Hélène VARLET
Rodolphe MORLOT
Alain MORCHEOINE
François MOISAN
Michel GIORIA
ANR
CSTB
ENTPE
ADEME
ADEME
ADEME
ADEME
ADEME
ADEME
ADEME
ADEME

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Préambule
Depuis 2008, l’ADEME gère un fonds consacré aux nouvelles technologies de l’énergie. Ce fonds soutient la réalisation de
«démonstrateurs de recherche», des technologies testées au stade expérimental entre la phase de recherche et l’industrialisation.
L’ADEME anime des groupes d’experts chargés de la réalisation d’une feuille de route stratégique préalable au lancement de chaque
Appel à Manifestation d’Intérêt (AMI).
Ces feuilles de route ont pour objectif :
• d’éclairer les enjeux industriels, technologiques, environnementaux et sociétaux ;
• d’élaborer des visions cohérentes et partagées des technologies ou du système sociotechnique, objet de la feuille de route ;
• de mettre en avant les verrous technologiques, organisationnels et socio-économiques à dépasser pour atteindre ces visions ;
• d’associer aux thématiques de recherche prioritaires, des objectifs temporels en termes de disponibilité technologique et de
déploiement compatibles avec les enjeux préalablement dénis ;
• de rendre prioritaires les besoins de recherche et de démonstrateurs de recherche, qui servent ensuite de base à :
> la rédaction des AMI du Fonds démonstrateurs de recherche,
> l’alimentation du processus de programmation de la recherche au sein de l’ADEME et au-delà (ex : ANR, Comité stratégique
national sur la recherche sur l’énergie).
Ces priorités en matière de recherche et de besoins de démonstrateurs proviennent du croisement entre les visions et les verrous,
mais prennent également en compte les capacités françaises aussi bien du côté de la recherche que de l’industrie.
Le cas échéant, ces feuilles de route peuvent également faire référence à des démonstrateurs de recherche exemplaires à l’étranger,
à la pointe des connaissances technologiques, et faire des recommandations en matière de politique industrielle.
Ces feuilles de route sont le résultat du travail collectif d’un groupe d’experts nommés par le COmité de PILotage (COPIL)
du Fonds démonstrateurs de recherche sur les nouvelles technologies de l’énergie.
Les groupes d’experts rassemblent des acteurs de la recherche en provenance de l’industrie, des organismes de recherche
et des agences de nancement et de programmation de la recherche2.
2 - Cf. liste d’experts page 2.

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Feuille de route
sur les bâtiments et îlots à énergie positive et à bilan carbone minimum
> 1. Le champ de la feuille de route
Champ thématique
Cette feuille de route couvre5 champs.
• L’amélioration des performances énergétiques de
bâtiments étudiés tant isolément, du point de vue de
leurs usages, de leur enveloppe et de leurs équipements et
techniques de construction qu’à l’échelle d’îlots (ensemble de
bâtiments, voir encadré ci-dessous).
De fait, la mutualisation et la gestion collective des besoins
et des équipements de production et de consommation
d’énergie à l’échelle d’un ensemble de bâtiments sont autant
de sources d’optimisation énergétique.
Bâtiments et îlots peuvent aussi servir de moyens de
stockage de l’énergie, notamment pour valoriser l’énergie
fatale (gaspillée), pour recharger des véhicules électriques
ou hybrides, et pour optimiser les systèmes énergétiques à
l’échelle d’un bâtiment ou d’un îlot.
Les îlots de bâtiments
Les îlots sont des groupements de bâtiments contigus ou
non, d’usages diversiés ou non (logements, équipements,
bâtiments tertiaires), constituant une unité de fonction ou
d’identité d’un quartier sur le plan énergétique, tant pour la
mutualisation des besoins énergétiques que pour celle des
productions énergétiques.
• La réduction du contenu en carbone (quantité de CO2
générée tout au long du cycle de vie du bâtiment) et plus
largement des impacts énergétiques, environnementaux et
sanitaires des composants du bâtiment et des méthodes de
construction et de conception.
On recherchera un bilan carbone minimum, des matériaux
d’origine renouvelable ou biosourcés, une énergie consommée
minimum sur l’ensemble du cycle de vie du bâtiment, y
compris les éventuelles opérations de déconstruction (voir
encadré ci-dessous) et de recyclage.
La déconstruction
A l’inverse de la construction, c’est un procédé de démolition
pièce par pièce d’un bâtiment. Cela permet, si besoin, de ne
démonter qu’une partie du bâtiment et de faciliter le recyclage
des diérents matériaux.
On parle de «démontabilité» ou de «séparabilité» pour
qualier des composants facilement démontables, adaptés à la
déconstruction.
• La reproductibilité et la robustesse (voir encadré ci-dessous)
des options technologiques et organisationnelles, dans des
conditions de coûts et de qualité optimisées.
La robustesse
Un produit ou service est dit robuste si sa réponse est peu
modiée par des paramètres extérieurs non maîtrisés. Dans
le cas des bâtiments à énergie positive, la robustesse pourrait
concerner le maintien d’un niveau donné de production
photovoltaïque lors d’un passage nuageux.
• L’économie circulaire (qui cherche à rapprocher le
fonctionnement des écosystèmes industriels de celui,
quasi-cyclique, des écosystèmes naturels en optimisant les ux
d’énergie et de matière) appliquée à l’échelle du bâtiment ou
d’un îlot an de:
> développer de nouvelles approches de conceptions
intégrant la démontabilité, la séparabilité en n de vie et
le recyclage des composants ;
> atteindre une gestion optimisée des ressources primaires
et secondaires (issues de la déconstruction et du
recyclage).
• Les questions socio-économiques liées à l’émergence et
au déploiement à grande échelle de ces bâtiments et îlots à
énergie positive et à bilan carbone minimum. Elles prennent
en compte la gestion du foncier, les aspects juridiques,
nanciers et sociaux ainsi que les évolutions des systèmes de
valeur associés à la mutualisation énergétique, à l’acceptabilité
d’automatismes, à la requalication, au changement de
fonction des bâtiments...
Sont par contre exclues:
• Les technologies et les modèles d’aaires associés au
développement des réseaux électriques intelligents à des
ns de maîtrise de la demande d’énergie et de la production
décentralisée d’énergie. Ces points sont analysés par la feuille
de route stratégique et l’Appel à manifestation d’intérêt (AMI)
sur les réseaux et systèmes électriques intelligents intégrant
les énergies renouvelables.
• La gestion de la mobilité des occupants des bâtiments
et îlots. Elle est étudiée dans le cadre de la feuille de route
stratégique et de l’AMI sur les systèmes de mobilité des
personnes et des marchandises.
Néanmoins, la grille d’évaluation des projets de recherche
et de démonstrateurs qui résultera de cette feuille de route
stratégique pourra contenir des critères incitant les porteurs de
projets à intégrer ces deux dimensions (réseaux intelligents et
mobilité des occupants) dans leurs propositions.

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Champ géographiqueet horizon temporel
Champ géographique
Ces réexions s’inscrivent en priorité dans un contexte
national (métropole et DOM-COM). Cependant, lorsque
cela est pertinent, des dimensions locales, européennes et
internationales sont introduites an de:
• prendre en compte, les spécicités climatiques, les
pratiques constructives ainsi que la diversité des ressources
naturelles locales mobilisables pour la construction et la
rénovation thermique des bâtiments et îlots ;
• articuler les priorités de recherche et les besoins de
démonstrateurs de recherche avec les initiatives
européennes telles que la plateforme technologique
européenne sur la construction, la composante green building
du plan de relance européen ou l’initiative industrielle
européenne smart city (voir par exemple le plan stratégique
européen SET destiné à accélérer le déploiement des
technologies énergétiques) ;
• bénécier d’un éclairage international (Japon, Allemagne,
USA) sur les priorités de recherche, les besoins de
démonstrateurs de recherche, les acteurs industriels et leur
stratégie.
Horizon temporel
Le déploiement des bâtiments et îlots à énergie positive et
à bilan carbone minimum est étudié d’ici à l’horizon 2050,
notamment pour être cohérent avec l’objectif «facteur4».
Ce dernier, issu de la loi POPE (Programme d’Orientation de
la Politique Energétique française) de 2005, vise à diviser par
quatre les émissions françaises de gaz à eet de serre à l’horizon
2050 par rapport à leur niveau de 1990.
Ces visions à long terme sont complétées par une vision en
2020 qui décrit la situation en supposant que les objectifs du
Grenelle de l’environnement soient atteints dans le secteur
du bâtiment. A partir de là, diérentes trajectoires sont
proposées pour atteindre le facteur 4 en 2050.
En outre, les options technologiques, organisationnelles et
socio-économiques qui seront expérimentées dans le cadre
des démonstrateurs de recherche devront permettre un
déploiement commercial autour de 2020. C’est l’une des
diérences majeures entre ces démonstrateurs et ceux des
appels à projets régionaux sur des «bâtiments démonstrateursà
basse consommation énergétique » lancés dans le cadre
du Programme de recherche sur l’énergie dans le bâtiment
(PREBAT)3.
Toutefois, pour paver le chemin entre les objectifs à court et
moyen termes du Grenelle de l’environnement (horizon 2010,
2012 et 2020) et les visions à long terme développées dans cette
feuille de route (horizon 2050), une esquisse de cadencement
réglementaire a été élaborée sur la période 2010-2025 an de
tendre vers des bâtiments et îlots à énergie positive et à bilan
carbone minimum.
3 - Cf. partie VII sur les besoins de démonstrateurs de recherche et les éléments de
diérenciation avec les bâtiments démonstrateurs du PREBAT.