la maison à consommation énergétique nette zéro

LA MAISON À CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE NETTE ZÉRO : UN INVESTISSEMENT DURABLE POUR LE QUÉBEC? Par Anne-­‐Marie Roy Essai présenté au Centre universitaire de formation en environnement et développement durable en vue de l’obtention du grade de maître en environnement (M. Env.) Sous la direction de Monsieur Pierre Hosatte MAÎTRISE EN ENVIRONNEMENT UNIVERSITÉ DE SHERBROOKE Mai 2014
SOMMAIRE Mots clés : maison à consommation énergétique nette zéro, bâtiment durable, bâtiment vert, maison solaire passive, efficacité énergétique, énergie solaire, gestion de la pointe L’objectif principal de cet essai est d’évaluer s’il est durable pour le Québec de subventionner les maisons à consommation énergétique nette zéro et d’identifier les meilleurs moyens pour tendre vers la durabilité. Plus précisément, l’essai dresse un portrait de la situation québécoise afin de démontrer le potentiel d’amélioration de la gestion de l’électricité par les bâtiments. Pour le contexte québécois, la définition choisie pour une maison à consommation énergétique nette zéro est une maison complètement électrique qui exporte autant d’électricité vers le réseau qu’elle en importe au cours d’une année. Les technologies pouvant améliorer la gestion de la pointe d’électricité sont comparées. De plus, l’essai tente de déterminer la rentabilité de la maison à consommation énergétique nette zéro pour le propriétaire et la société, si elle était subventionnée. Par ailleurs, une analyse de cas de ces maisons construites dans des climats froids est réalisée pour faire ressortir les meilleurs éléments applicables au Québec et les améliorations nécessaires. Ensuite, la durabilité pour le Québec de subventionner les maisons à consommation énergétique nette zéro dans le contexte des approvisionnements électriques est évaluée selon les 16 principes de la Loi sur le développement durable du Québec. Cette évaluation montre que, dans la situation québécoise actuelle, des compromis sont nécessaires pour tendre vers la durabilité. Globalement, il n’est pas rentable ni pour un consommateur d’acheter une maison à consommation énergétique nette zéro, ni pour la société. Il serait néanmoins rentable de subventionner des maisons à faible consommation énergétique construites de manière à être prêtes à intégrer les technologies leur permettant d’atteindre une consommation énergétique nette zéro lorsqu’elles seront rentables pour le Québec. Pour le moment, il faut s’assurer de privilégier une enveloppe performante, d’appliquer les principes du solaire passif, de gérer l’eau de façon responsable et de concevoir une maison simple et confortable pour les occupants. De son côté, le gouvernement doit développer un programme de subventions de maisons à faible consommation énergétique, lequel devra prioriser les technologies qui réduisent les pointes d’électricité. Il pourra profiter de ce dernier pour amasser de l’information permettant d’améliorer les futures maisons ainsi que le Code de construction. i REMERCIEMENTS Je voudrais tout d’abord remercier mon directeur d’essai Monsieur Pierre Hosatte pour ses commentaires toujours pertinents, nos discussions intéressantes et ses encouragements. Je tiens aussi à remercier Monsieur Josef Ayoub qui m’a si gentiment invité à me joindre à la dernière réunion du groupe de l’Agence internationale de l’énergie sur les bâtiments à consommation nette zéro. Ce fut une expérience des plus enrichissantes. Je remercie également Mesdames Nancy Choinière et Judith Vien ainsi que l’équipe du Centre universitaire de formation en environnement et développement durable pour leur accompagnement tout au long de l’essai. Enfin, je voudrais remercier mes amis, mes parents, Suzanne et Alain, et mon amoureux Loïc pour leur soutien et leurs conseils. ii TABLE DES MATIÈRES INTRODUCTION...................................................................................................................................1 1 PORTRAIT DE LA SITUATION QUÉBÉCOISE ...................................................................................4 1.1 Bâtiments résidentiels au Québec.........................................................................................4 1.2 Électricité au Québec.............................................................................................................5 1.2.1 Approvisionnement en électricité ..................................................................................6 1.2.2 Surplus et efficacité énergétique....................................................................................8 1.2.3 Vers un réseau intelligent.............................................................................................10 1.3 Législation et programmes concernant l’efficacité énergétique des bâtiments québécois 11 1.3.1 Législation.....................................................................................................................12 1.3.2 Mesures d’information et de sensibilisation ................................................................13 1.3.3 Programmes avec aide financière ................................................................................14 2 MAISON À CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE NETTE ZÉRO ........................................................15 2.1 Définition .............................................................................................................................15 2.1.1 Frontières du système ..................................................................................................15 2.1.2 Indicateurs et pondération...........................................................................................16 2.1.3 Types d’équilibre ..........................................................................................................17 2.2 Conception de la maison à consommation énergétique nette zéro ...................................18 2.2.1 Conception générale ....................................................................................................19 2.2.2 Conception passive.......................................................................................................19 2.2.3 Systèmes actifs efficaces ..............................................................................................23 2.2.4 Production d’énergie renouvelable ..............................................................................24 2.2.5 Contrôle et surveillance................................................................................................27 2.3 Analyse comparative des technologies permettant d’améliorer la gestion du réseau électrique.............................................................................................................................28 2.4 Analyse de rentabilité..........................................................................................................31 2.4.1 Exemples de programmes et de subventions accordées .............................................31 2.4.2 Scénario ........................................................................................................................32 2.4.3 Analyse des résultats et discussion ..............................................................................36 iii 3 ÉTUDES DE CAS...........................................................................................................................40 3.1 Maison ÉcoTerra..................................................................................................................40 3.1.1 Description ...................................................................................................................40 3.1.2 Analyse des résultats et leçons à tirer ..........................................................................41 3.2 Maison nette zéro Riverdale................................................................................................43 3.2.1 Description ...................................................................................................................43 3.2.2 Analyse des résultats et leçons à tirer ..........................................................................45 3.3 Maison Home for Life ..........................................................................................................47 3.3.1 Description ...................................................................................................................47 3.3.2 Analyse des résultats et leçons à tirer ..........................................................................48 3.4 Synthèse de l’analyse des maisons à CENZ..........................................................................50 4 ÉVALUATION DE LA MAISON À CENZ EN FONCTION DU DÉVELOPPEMENT DURABLE ..............55 4.1 Évaluation selon les 16 principes de la LDD.........................................................................55 4.1.1 Santé et qualité de vie ..................................................................................................56 4.1.2 Équité et solidarité sociales ..........................................................................................57 4.1.3 Protection de l’environnement ....................................................................................58 4.1.4 Efficacité économique ..................................................................................................59 4.1.5 Participation et engagement ........................................................................................60 4.1.6 Accès au savoir .............................................................................................................61 4.1.7 Subsidiarité ...................................................................................................................63 4.1.8 Partenariat et coopération intergouvernementale ......................................................63 4.1.9 Prévention ....................................................................................................................64 4.1.10 Précaution ..................................................................................................................65 4.1.11 Protection du patrimoine culturel ..............................................................................65 4.1.12 Préservation de la biodiversité ...................................................................................66 4.1.13 Respect de la capacité de support des écosystèmes..................................................66 4.1.14 Production et consommation responsables...............................................................67 4.1.15 Pollueur-­‐payeur ..........................................................................................................69 4.1.16 Internalisation des coûts ............................................................................................70 4.2 Améliorations et compromis pour tendre vers la durabilité ...............................................71 iv 5 RECOMMANDATIONS.................................................................................................................75 5.1 Conception ..........................................................................................................................75 5.1.1 Privilégier une enveloppe performante .......................................................................75 5.1.2 Appliquer les principes du solaire passif ......................................................................76 5.1.3 Gérer l’eau de façon responsable.................................................................................76 5.1.4 Garder la conception le plus simple possible ...............................................................76 5.1.5 Mettre le confort des occupants à l’avant-­‐plan de la conception................................77 5.1.6 Préparer la maison à faible consommation énergétique pour la CENZ........................77 5.2 Viser l’efficacité énergétique dans les bâtiments : mise en œuvre.....................................78 5.2.1 Développer un programme de subventions de maisons à faible consommation énergétique prêtes pour la CENZ..................................................................................78 5.2.2 Prioriser l’investissement dans les technologies réduisant les pointes d’électricité....78 5.2.3 Améliorer le programme en faisant le suivi des maisons subventionnées ..................79 5.2.4 Rendre obligatoire une cote d’efficacité énergétique des bâtiments résidentiels ......79 5.2.5 Bâtir des logements sociaux à faible consommation énergétique...............................80 5.2.6 Viser un Code de construction performant ..................................................................80 CONCLUSION ....................................................................................................................................81 RÉFÉRENCES......................................................................................................................................84 ANNEXE 1 – MÉTHODE DE CALCUL DES TESTS DE RENTABILITÉ.......................................................99 ANNEXE 2 – COÛTS ÉVITÉS .............................................................................................................101 ANNEXE 3 -­‐ COMPARAISON PUISSANCE DURANT UNE JOURNÉE CRITIQUE ..................................103 v LISTE DES FIGURES ET DES TABLEAUX Figure 1.1 Consommation d'énergie secondaire du secteur résidentiel par utilisation finale (a) et émissions de GES par source d’énergie (b) en 2011 (en %)......................4 Figure 1.2 Sources d'approvisionnement d'Hydro-­‐Québec au 31 décembre 2012 ......................6 Figure 1.3 Comparaison des émissions atmosphériques d'Hydro-­‐Québec à la moyenne régionale ......................................................................................................................7 Figure 1.4 Profil de la puissance lors de la journée de pointe annuelle du réseau ......................7 Figure 1.5 Structure tarifaire du tarif Réso+ ...............................................................................11 Figure 2.1 Schéma et terminologie relatifs aux bâtiments à CENZ et leurs liens avec les réseaux énergétiques.................................................................................................15 Figure 2.2 Types d’équilibre d’un bâtiment à CENZ....................................................................17 Figure 2.3 Tarifs de rachat garantis du Programme de microprojets de TRG selon le type d’énergie renouvelable......................................................................................32 Figure 2.4 Résultats des tests de rentabilité selon l’année du début du projet et les surcoûts sans subvention accordée ...........................................................................37 Figure 3.1 Bilan énergétique de la consommation et production d’énergie de l’année 2010 de la maison Riverdale West.............................................................................45 Figure 3.2 Consommation et production d’énergie prévue pour la maison Home for Life .............................................................................................................................49 Figure 3.3 Comparaison des résistances thermiques des fenêtres et de la structure des maisons étudiées par rapport au Code de construction ............................................51 Figure 3.4 Bilan énergétique des maisons à CENZ étudiées .......................................................52 Figure 4.1 Envergure des impacts du programme de subventions des maisons CENZ ..............71 Figure 4.2 Résultats des tests de rentabilité pour une maison consommant 10 000 kWh avec une subvention de 10 000 $ selon l’année de construction et avec un TCTR positif ...........................................................................................................73 Tableau 2.1 Évolution du prix au Canada des panneaux solaires PV de 10 kW et moins reliés au réseau de 2000 à 2012 ................................................................................26 Tableau 2.2 Comparaison des technologies et aspects de conception .........................................28 Tableau 2.3 Comparaison des tests de rentabilité en fonction des types de subventions ...........38 Tableau 3.1 Comparaison des aspects de la conception des trois maisons étudiées ...................50 vi LISTE DES ACRONYMES, DES SYMBOLES ET DES SIGLES AQCIE Association québécoise des consommateurs industriels d’électricité BNÉ Bénéfices non énergétiques CENZ Consommation énergétique nette zéro CO2 Dioxyde de carbone COV Composés organiques volatils CP Coefficient de performance DEL Diode électroluminescente HQD Hydro-­‐Québec Distribution GES Gaz à effet de serre kW kilowatt kWh kilowattheure LDD Loi sur le développement durable m2 mètre carré M$ Million de dollars MAMROT Ministère des Affaires municipales, Régions et Occupation du territoire MDDEP Ministère du Développement durable, de l’Environnement et des Parcs MRN Ministère des Ressources naturelles Mt éq. CO2 Mégatonne d’équivalent en dioxyde de carbone NOx Oxydes d’azote PGEÉ Plan global en efficacité énergétique PTHJ Projet Tarifaire Heure Juste PV Photovoltaïque R Résistance thermique RNCan Ressources naturelles Canada SCHL Société canadienne d’hypothèques et de logement SO2 Dioxyde de soufre t éq. CO2 tonne d’équivalent en dioxyde de carbone TCS Test du coût social TCTR Test du coût total en ressource vii TNT Test de neutralité tarifaire TP Test du participant TRG Tarifs de rachat garantis TWh Térawattheure W Watt viii LEXIQUE Héliothermique Partie de la physique portant sur la production d'énergie calorifique à partir du rayonnement solaire. (Office québécois de la langue française, 1984) Pointe Valeur la plus élevée de la charge au cours d'un intervalle de temps déterminé (heure, journée, semaine, mois, année) (Hydro-­‐Québec, s. d.) Résistance thermique (valeur R) Capacité d’un matériau à freiner le flux de chaleur qui le traverse. Elle s’établit comme étant le rapport entre l’épaisseur et la conductivité 2
thermique d’un matériau donné et s’exprime en valeur RSI (m ·∙°C/W) 2
ou R (h·∙pi ·∙°F/BTU). Ainsi, plus cette valeur est grande et plus le pouvoir isolant du matériau est élevé. (Québec. MRN, 2014) Test de neutralité tarifaire Le test de neutralité tarifaire compare la valeur actualisée des coûts évités par le distributeur d’énergie à la somme des coûts du programme et des pertes de revenus. Le test est rentable si le coût des coûts évités supérieur aux coûts du programme et des pertes de revenus.(HQD, 2006) Test du coût social Le test du coût social (TCS) est une variante du test du coût total en ressource auquel est ajouté des éléments moins tangibles au coût de l’énergie, comme les coûts environnementaux, les coûts sociaux et d’autres externalités non monétarisées. (Carpentier, 2004) Test du coût total en ressources Le test du coût total en ressources (TCTR) compare la valeur actualisée de l’ensemble des coûts d’un programme (clients, partenaires, distributeurs, gouvernements, etc.) à celle de l’ensemble des coûts associés à la fourniture de l’énergie qu’il faudrait livrer si le programme n’existait pas. Si l’investissement total est inférieur au coût des ressources économisées, il est rentable. Sinon, il ne l’est pas. (Carpentier, 2004) Test du participant Le test du participant (TP) mesure l’avantage économique que le consommateur participant tire de son adoption d’une mesure d’efficacité énergétique, à savoir, ce qu’il lui en coûte personnellement et ce qu’il en retire personnellement. (Carpentier, 2004) ix INTRODUCTION Au moment où la sécurité énergétique et le réchauffement climatique dû aux émissions de gaz à effet de serre (GES) sont des enjeux mondiaux, il importe de réduire la consommation d’énergie et les émissions. À travers le monde, les bâtiments résidentiels et commerciaux consomment environ 33 % de l’énergie finale et produisent la même proportion de GES (Agence internationale de l'énergie, 2011). En 2025, leur consommation pourrait représenter la moitié de la consommation d’énergie mondiale si rien n’est fait (Ayoub, 2008). La construction de bâtiments à consommation énergétique nette zéro (CENZ) est une solution qui peut réduire le problème. Les bâtiments à CENZ produisent autant d’énergie qu’ils en consomment dans une année et produisent généralement de l’électricité à partir d’énergies renouvelables. Pour s’attaquer au problème, la Directive sur la performance énergétique des bâtiments (2010) prévoit que tous les nouveaux bâtiments aient une consommation quasi nulle dès 2020. En France, où le coût de l’énergie est élevé et où 23 % des émissions de GES proviennent des bâtiments, les nouveaux bâtiments devront même produire plus d’énergie qu’ils en consomment dans l’espace d’une année (France. Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l'Énergie, 2013). Au Québec, aucun plan de cette envergure n’est présentement prévu bien qu’en 2010, les bâtiments résidentiels, commerciaux et institutionnels représentaient 53 % de la consommation d’électricité et qu’ils étaient responsables de 15 % des GES (Canada. Ressources naturelles Canada (RNCan), 2014a). Le coût de l’énergie au Québec étant peu élevé et l’hydroélectricité faisant partie des énergies les plus propres, les avantages de se doter de maisons à CENZ peuvent sembler faibles. En plus, selon les données actuelles, la rentabilité de ces maisons n’est possible qu’à très long terme (Delisle, 2011; Leckner, 2008). Toutefois, avec la mouvance des réseaux électriques intelligents, l’intégration de ces bâtiments dans le réseau québécois offre de nouvelles opportunités de gestion de la demande d’électricité. En effet, en plus de réduire la consommation d’électricité, ces bâtiments peuvent aider à réduire les grandes demandes de puissance qui se produisent au plus froid de l’hiver (Salom et autres, 2011). Hydro-­‐Québec doit alors importer de l’électricité produite à partir de combustibles fossiles non renouvelables et au prix fort (Hydro-­‐
Québec Distribution (HQD), 2013a; Hydro-­‐Québec, 2013a). Comme elles présentent néanmoins des possibilités intéressantes pour la gestion de l’électricité, est-­‐il durable d’investir collectivement dans de telles subventions pour que des particuliers puissent acquérir des maisons à CENZ? 1 L’objectif principal de l’essai est donc d’évaluer s’il est durable pour le Québec de subventionner les maisons à CENZ et d’identifier les meilleurs moyens pour tendre vers la durabilité afin de répondre à cette question. Les six objectifs spécifiques qui suivent permettent de soutenir l’objectif principal. Premièrement, un portrait de la situation québécoise sert à démontrer le potentiel d’amélioration de la gestion de l’électricité par les bâtiments. Dans un deuxième temps, la maison à CENZ est définie et les technologies pouvant améliorer la gestion de l’électricité sont comparées. Ensuite, l’essai tente de déterminer la rentabilité de subventionner à maison à CENZ. Une analyse de cas de trois maisons construites dans des climats froids suit afin d’en ressortir les meilleurs éléments applicables au Québec et les améliorations nécessaires. Enfin, la durabilité pour le Québec de subventionner les maisons à CENZ est évaluée selon les 16 principes de la Loi sur le développement durable (LDD) (L.R.Q., c. D-­‐8.1.1) du Québec et des recommandations sont émises. Afin de mener à terme ces objectifs, une recherche documentaire a d’abord été réalisée. Plusieurs sources ont été consultées et les choix ont été effectués en fonction de la pertinence, l’exactitude des informations, la réputation des auteurs et leur actualité. Les données proviennent en partie des gouvernements provincial et fédéral ainsi que d’Hydro-­‐Québec, la Régie de l’énergie et la Société canadienne d’hypothèques et de logement (SCHL). La SCHL a contribué à l’avancement des maisons à CENZ au Canada par le projet de démonstration de maisons durables EQuilibrium. Ce projet invitait les secteurs privé et public à soumettre des projets de maisons abordables efficaces énergétiquement, produisant de l’énergie renouvelable tout en étant orientés sur le confort et la santé des occupants ainsi que sur la réduction des impacts environnementaux. Par ailleurs, l’Agence internationale de l’énergie a créé, en 2008, un groupe de travail rassemblant 18 pays de l’Organisation de coopération et de développement économique pour étudier les bâtiments à CENZ (Ayoub, 2008). Plusieurs sources proviennent d’articles scientifiques ou de papiers présentés lors de conférences internationales par des chercheurs et experts du domaine qui ont participé à ce groupe de travail. L’auteure a d’ailleurs pu assister à leur dernière rencontre en octobre 2013 à Montréal. Des rencontres avec les participants lors de cet évènement ont amené une meilleure compréhension globale du sujet et ont fait ressortir des éléments à explorer plus en profondeur. Cette expérience ainsi que l’analyse de plusieurs sources constituent la base de l’argumentaire de l’essai. 2 Ce dernier compte cinq chapitres. Le premier dresse un portrait de la situation québécoise qui permet de mieux comprendre les enjeux du secteur du bâtiment dans le contexte particulier de l’électricité au Québec. La deuxième partie de l’essai est consacrée à la maison à CENZ. La définition de cette dernière et sa conception posent d’abord les bases permettant de comparer ses technologies en fonction de leur utilité au niveau de gestion de l’électricité. La rentabilité des maisons à CENZ est ensuite calculée et analysée. Le chapitre suivant étudie trois cas de maisons à CENZ pour en tirer les meilleures applications au Québec. Par la suite, la subvention de maisons à CENZ est évaluée selon les 16 principes de la LDD et des recommandations s’appuyant sur les analyses des chapitres précédents sont finalement élaborées au dernier chapitre. 3 1
PORTRAIT DE LA SITUATION QUÉBÉCOISE Le premier chapitre dresse d’abord un portrait du secteur des bâtiments résidentiels au Québec. Les différentes caractéristiques reliées à ce secteur permettent de mieux comprendre comment il peut réduire ses impacts en devenant plus performant grâce à des maisons à CENZ. Ces maisons hautement efficaces produisent l’énergie nécessaire à leurs besoins pour une année. En plus, ces bâtiments peuvent aider la gestion de l’électricité, même au moment où d’importants surplus d’électricité sont prévus pour les prochaines années. L’exploration de la législation et des différents programmes d’efficacité énergétique disponibles pour le secteur résidentiel au Québec permet finalement d’identifier les mesures favorables ou faisant obstacle au développement de bâtiments à CENZ. 1.1
Bâtiments résidentiels au Québec En 2011, le secteur résidentiel a consommé 19 % de toute l’énergie utilisée au Québec, soit l’équivalent de 91,6 TWh (Canada. RNCan, 2014a). De ce nombre, 61 % a servi au chauffage des pièces et de l’eau, tel que montré à la figure 1.1a. Au Québec, puisque 79 % des ménages chauffent à l’électricité (Québec. Ministère du Développement durable, de l’Environnement et des Parcs (MDDEP), 2012), il s’avère que 69,1 % de l’énergie utilisée dans le secteur résidentiel est fournie par l’électricité (Canada. RNCan, 2014b). Cette réalité fait du secteur résidentiel le deuxième plus grand consommateur d’électricité au Québec, avec 35,1 % de toute l’électricité consommée en 2011, derrière le secteur industriel (Canada. RNCan, 2014a). ;.3#,7#&'(
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Figure 1.1 Consommation d'énergie secondaire du secteur résidentiel par utilisation finale (a) et émissions de GES par source d’énergie (b) en 2011 (en %) (compilation d'après : Canada. RNCan, 2014b; Canada. RNCan, 2014c) 4 Vu le climat rigoureux du Québec, il n’est pas surprenant que le chauffage des locaux occupe la plus grande proportion de l’énergie consommée dans les maisons. Ce dernier est d’ailleurs responsable de 84,2 % des émissions de GES du secteur résidentiel, qui a produit un total de 4,1 Mt éq. CO2 en 2011 (Canada. RNCan, 2014c). C’est le mazout qui a le plus grand impact environnemental, contribuant à l’émission de 46 % de GES du secteur résidentiel comme montré à la figure 1.1b (Canada. RNCan, 2014b). Globalement, il y a une croissance des GES dans le secteur des bâtiments depuis 1990, due à l’augmentation de l’utilisation du gaz naturel dans le secteur commercial et institutionnel. Toutefois, dans le secteur résidentiel, la quantité de GES a plutôt reculé de 43 % depuis 1990 (Québec. MDDEP, 2012), entre autres parce que le chauffage électrique est de plus en plus installé dans les nouveaux bâtiments et que 10 000 foyers par année remplacent leur système de chauffage au mazout par du chauffage électrique (Mousseau et autres, 2013). Cette situation réduit les GES provenant du résidentiel, mais augmente la demande en électricité et, particulièrement la demande lors des pointes, soit dans les grands froids. Hydro-­‐Québec prévoit d’ailleurs une augmentation annuelle de la consommation de 0,7 % par année du secteur résidentiel et agricole de 2013 à 2023, correspondant à 5,0 TWh (HQD, 2013b). Il est à noter que le secteur agricole ne compte que pour environ 3 % de ces deux secteurs réunis (Canada. RNCan, 2014a). Selon un rapport réalisé pour la Société d’habitation du Québec, entre 2016 et 2031, aux 1,85 millions de bâtiments résidentiels existants, devraient s’ajouter 419 000 nouveaux logements, soit une moyenne de près de 28 000 logements par année (Lacroix et André, 2012). Au Québec, un logement fait en moyenne 119 m2 (1 280 pi2), un ménage québécois consomme 26 000 kWh par année ou 219 kWh/m2 pour tous les types de logements confondus (Canada. RNCan, 2014b). Le secteur résidentiel représente donc un potentiel élevé de réduction de la consommation d’énergie. 1.2
Électricité au Québec Un des avantages des maisons à CENZ est la possibilité d’améliorer la gestion du réseau électrique et particulièrement la gestion de la pointe, concept qui est expliqué ci-­‐après. Dans cette section, il est question du contexte particulier de l’électricité du Québec. Premièrement, les différentes sources d’approvisionnement et les surplus d’électricité prévus dans les prochaines années y sont abordés. L’amélioration du réseau électrique vers un réseau intelligent démontre ensuite la possibilité d’y intégrer des maisons à CENZ. 5 1.2.1
Approvisionnement en électricité HQD a produit en 2013 le Plan d’approvisionnement 2014-­‐2023 (2013b). Puisque HQD a pour mission d’assurer un approvisionnement fiable d’électricité aux Québécois, il lui est essentiel de planifier ses futurs besoins en énergie et en puissance. Pour ses besoins en énergie, il peut compter sur un portefeuille d’approvisionnement principalement constitué d’hydroélectricité, mais provenant également d’autres sources telles que des énergies fossiles, de l’énergie éolienne et de la biomasse. Au total, Hydro-­‐Québec avait une puissance installée de 43 892 MW répartie selon les différentes sources présentées à la figure 1.2 (Hydro-­‐Québec, 2013b). Centrales thermiques 1,6% Centrales hydroélectriques 92,4% Parcs éoliens 3,1% Centrales de cogénéra‚on à la biomasse 0,3% Autres fournisseurs 2,6% Figure 1.2 Sources d'approvisionnement d'Hydro-­‐Québec au 31 décembre 2012 (compilation d'après : Hydro-­‐Québec, 2013b) La part des énergies renouvelables étant majoritaire, le bilan des émissions atmosphériques est très favorable comparé à la moyenne des provinces canadiennes voisines et des États américains voisins. En effet, les émissions de GES dues à la production et aux achats d’électricité sont de 866 t éq. CO2 par TWh, soit 485 fois moins que la moyenne régionale. Il est aussi possible de constater, à la figure 1.3 présentée à la page suivante, que les émissions de dioxyde de soufre (SO2) et des oxydes d’azote (NOx), respectivement responsables des pluies acides et du smog, sont largement inférieures aux émissions des voisins du Québec. D’ailleurs, on observe que ce sont les achats d’électricité qui font augmenter les émissions atmosphériques et non pas la production d’Hydro-­‐Québec. (Hydro-­‐Québec, 2013a) Toutes ces sources d’approvisionnement permettent d’assurer amplement les besoins en énergie. Toutefois, les besoins en puissance, c’est-­‐à-­‐dire lors des pointes, doivent être comblés par des achats d’électricité. On appelle «les pointes», les moments où la demande en électricité est très 6 forte. Les pointes se produisent le matin, principalement dues au chauffage de l’eau et des locaux, et le soir, cette pointe s’explique surtout par l’usage de l’éclairage artificiel et des électroménagers (Bastien et Athienitis, 2011). Facteurs d’émission : tonnes métriques/TWh
419 690
100 %
414
100 %
509
100 %
866
3
8
Production
Hydro-Québec
0,01 %
0,00 %
0,01 %
Achats
0,20 %
0,62 %
1,59 %
Total
0,21 %
0,62 %
1,60 %
Figure 1.3 Comparaison des émissions atmosphériques d'Hydro-­‐Québec à la moyenne régionale (inspiré de: Hydro-­‐Québec, 2013a) Figure 1.4 Profil de la puissance lors de la journée de pointe annuelle du réseau (tiré de : HQD, 2012, p. 4) La figure 1.4 montre le profil de la puissance fournie par HQD en fonction de l’heure lors de la journée de pointe annuelle du réseau. Le profil avec mesure est une estimation d’HQD dans le cas où certaines mesures de gestion de la pointe sont appliquées (HQD, 2012). Lors des pointes, HQD doit assurer la puissance en l’achetant sur le marché de l’énergie où les prix de l’électricité sont 7 plus élevés que le prix vendu à ses clients. Pour HQD, il est payant de réduire ces pointes, car il évite des coûts de 10 $/kW-­‐hiver lors des pointes et prévoit que ce coût sera augmenté à 40 $/kW-­‐hiver à l’hiver 2019-­‐2020 (HQD, 2013a). Sachant que les pointes sont provoquées par les ménages québécois, il est logique de penser que des bâtiments résidentiels à CENZ, hautement efficaces et qui pourraient produire de l’électricité durant les pointes, permettraient d’adoucir ces dernières (Candanedo et Athienitis, 2011; Bastien et Athienitis, 2011). 1.2.2
Surplus et efficacité énergétique La production et les achats d’électricité dépassent les besoins en énergie, ce qui crée un surplus d’électricité énorme qui devrait totaliser 85,5 TWh de 2014 à 2027 (HQD, 2013c). Auparavant, les surplus n’étaient pas un problème, car ils pouvaient être vendus sur des marchés voisins à bons prix. Toutefois, ce n’est pas le cas actuel où les prix ont chuté considérablement pour atteindre leurs plus bas niveaux depuis dix ans en 2012 (Hydro-­‐Québec, 2013c). Les profits sont donc moindres. Selon les estimations de l’Union des consommateurs, ces surplus devraient créer des pertes se chiffrant à 5,7 milliards dont la facture risque fort d’être dirigée vers les consommateurs (Union des consommateurs, 2013). Dans ce contexte, il est légitime de se demander si des investissements dans le domaine de l’efficacité énergétique des bâtiments sont économiquement viables. En effet, les programmes d’efficacité énergétique d’Hydro-­‐Québec entrainent présentement une pression à la hausse sur les tarifs d’électricité (HQD, 2013d). Dans le document de consultation de la Commission sur les enjeux énergétiques, l’efficacité énergétique dans cette situation de surplus y est abordée et, contrairement à ce qu’il serait possible de croire, elle est plutôt mise de l’avant. Le gouvernement considère d’ailleurs que les surplus et les pertes entrainées par ces derniers ne devraient pas ralentir les efforts en efficacité énergétique et suggère même de différencier complètement ces deux aspects. Pour justifier cette position, il y démontre l’importance et les avantages de poursuivre l’efficacité énergétique malgré les surplus énergétiques. En effet, les retombées économiques sont plus importantes que les coûts évités pour la construction de nouvelles centrales électriques. Concrètement, l’efficacité énergétique coûte 2,5 ¢/kWh, soit trois fois moins cher que de nouvelles centrales et cinq à six fois moins que de l’énergie provenant de la biomasse ou du vent (Mousseau et autres, 2013). Selon l’Association québécoise des consommateurs industriels d’électricité (AQCIE), ce serait plutôt 3,3 cents le kWh (AQCIE, 2013), ce qui reste 8 malgré tout moins élevé que la construction de nouvelles centrales. De plus, aux États-­‐Unis, la filière de l’efficacité énergétique crée 21 emplois par million de dollars investis comparativement à 9,9 pour le secteur de l’énergie et 17,3 en moyenne pour tous les secteurs (Bell, 2012). Ces exemples illustrent bien l’importance de favoriser l’efficacité énergétique indépendamment des surplus énergétiques. Suivant cette logique, le gouvernement prévoit appuyer la construction de nouveaux bâtiments résidentiels et commerciaux à faible consommation d’énergie et à bas coûts en adoptant des normes de construction et de rénovation inspirées des meilleures dans le monde (Mousseau et autres, 2013). Même en considérant que l’efficacité énergétique soit indépendante des surplus énergétiques, ces derniers restent néanmoins préoccupants. Pour améliorer cette situation, le gouvernement propose de les utiliser pour développer l’industrie et électrifier les transports (Mousseau et autres, 2013). À long terme, cette dernière option entrainera une augmentation de la puissance à la pointe. De son côté, Hydro-­‐Québec, dans son mémoire présenté à la Commission sur les enjeux énergétiques, favorise plutôt de limiter les appuis financiers pour l’efficacité énergétique et de mettre en œuvre une approche de sensibilisation (Hydro-­‐Québec, 2013d). Cette vision concernant la gestion des surplus peut certainement être un frein à l’idée d’investir dans les maisons à CENZ. HQD (2013d) possède néanmoins un Plan global en efficacité énergétique (PGEÉ) qui prévoit des investissements de 135 M$ en 2014. Toutefois, selon la Régie de l’énergie, les investissements de la part d’HQD en efficacité énergétique visant la gestion de la puissance à la pointe sont insuffisants, atteignant seulement 0,5 % du budget total du PGEÉ. Contrairement au gouvernement qui distingue les surplus de l’efficacité énergétique, la Régie considère les surplus actuels comme un argument supplémentaire pour concevoir de nouveaux programmes d’efficacité énergétique qui cibleraient plutôt la gestion de la pointe. En effet, l’obligation de fournir la puissance comporte des coûts importants et, puisqu’Hydro-­‐Québec a déjà accès à un surplus d’énergie, il est préférable de réduire la pointe pour pouvoir acheter l’électricité moins chère produite au Québec. (Régie de l'énergie, 2013) 9 1.2.3 Vers un réseau intelligent Le réseau électrique d’Hydro-­‐Québec suit la mouvance des réseaux intelligents. Le projet de lecture à distance grâce aux compteurs intelligents est un pas dans cette direction (Régie de l'énergie, 2012). Un réseau intelligent fonctionne plus efficacement et s’adapte plus facilement à l’offre et à la demande d’électricité, en plus de réduire les pointes et la durée des pannes (Hiscock et Beauvais, 2012). Il permet aussi d’améliorer la sécurité du réseau, grâce à l’installation de capteurs, à la surveillance et à la communication de tous les systèmes (Ontario. Ministère de l'Énergie, 2012). Ces caractéristiques permettent l’intégration des nouvelles technologies d’énergie renouvelable dans le réseau électrique (Ontario. Ministère de l'Énergie, 2012). Cet élément est essentiel pour y intégrer les maisons à CENZ qui doivent être connectées au réseau existant et qui pourraient servir à améliorer la gestion du réseau. Plusieurs améliorations de ce dernier ont été réalisées dans les dernières années et d’autres projets sont toujours en cours. Parmi ceux-­‐ci, deux projets sont particulièrement liés à l’intégration des maisons à CENZ dans le réseau. Il existe déjà des maisons qui produisent une part de leur électricité et qui sont raccordées au réseau électrique. Hydro-­‐Québec permet en effet aux autoproducteurs d’électricité à partir d’énergie renouvelable de produire l’électricité nécessaire à leurs besoins, d’en exporter vers le réseau et d’en importer lorsque cela est nécessaire. Grâce au tarif option de mesurage net, ces clients peuvent réduire leur facture d’électricité en recevant des crédits pour les kilowattheures injectés dans le réseau. Puisqu’Hydro-­‐Québec doit faire des appels d’offres pour acheter de l’électricité, ces clients ne peuvent pas recevoir de compensation financière pour une balance d’électricité exportée plus grande qu’importée. Le seul critère qui est utilisé pour calculer les crédits est le nombre de kilowattheures. Il n’y a pas de distinction entre l’heure, les jours ou les saisons où les surplus d’électricité sont injectés dans le réseau. La même valeur est attribuée aux kilowattheures produits et aux kilowattheures facturés. (Hydro-­‐Québec, 2012) Pourtant, il serait possible d’offrir des taux de crédits différents selon les moments de la journée ou de l’année. En effet, Hydro-­‐Québec avait lancé le Projet Tarifaire Heure Juste (PTHJ) en 2008 qui comportait des tarifs différents dépendant de l’heure, des journées de la semaine et des saisons. Le projet avait pour but de vérifier les réactions des clients face à des tarifs d’électricité qui varient dans le temps. Ce type de tarification permet en effet aux consommateurs de faire des 10 choix et de mieux gérer leur consommation d’électricité en fonction des tarifs. Deux types de structures ont été testés et l’une d’elles comprenait des tarifs très élevés lors de périodes critiques choisies par Hydro-­‐Québec au moment où l’on prévoyait de fortes pointes. Cette structure Hiver tarifaire est présentée à la figure 1.6. (HQD, 2010) Heures cri‚ques (7h à 11h et 17h à 21h) 18,19 Pointe (semaine 6h à 22h) 6,15 Été Hors-­‐pointe (22h à 6h) 3,6 5,63 Pointe (semaine 6h à 22h) 6,15 Hors-­‐pointe (22h à 6h) 4,55 0 2 8,19 6,69 8,19 kWh suivants 4 6 8 10 Prix par kWh (¢⁄ kWh) 12 14 15 premiers kWh 16 18 20 Figure 1.5 Structure tarifaire du tarif Réso+ (compilation d'après : HQD, 2010, p. 6) Ces structures de prix étaient entre autres basées sur les prix d’achats plus élevés de l’électricité acquise à l’extérieur de la province lors des pointes. Il est intéressant pour HQD que la population réduise sa consommation durant ces heures pour acheter moins d’électricité à prix élevés. Il aurait été possible de croire que des tarifs plus élevés durant les périodes de pointe auraient diminué la consommation des clients. Toutefois, il n’y a pas eu de modification significative durant les périodes de pointe et hors pointe, seule une légère baisse de 0,27 kWh par foyer durant les périodes critiques a été constatée. (HQD, 2010) L’analyse des données de 74 expériences de tarification différenciée dans le temps a pourtant démontrée qu’elle avait un réel effet sur la diminution de la pointe. Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque les écarts de prix entre la pointe et les moments hors de la pointe sont élevés et que des technologies habilitantes comme les affichages à domicile ainsi que des thermostats programmables et communicants sont utilisés. (Faruqui et Palmer, 2012) 1.3
Législation et programmes concernant l’efficacité énergétique des bâtiments québécois Le Québec a adopté le Plan d’action 2013-­‐2020 sur les changements climatiques. Ce dernier accorde une section aux bâtiments dans laquelle il est prévu de favoriser l’émergence de bâtiments durables avec un budget total de 177 M$ pour y parvenir (Québec. MDDEP, 2012). 11 D’autres mécanismes de gouvernance auxquels les maisons à CENZ pourraient être soumises encadrent la construction de nouvelles maisons et leur efficacité énergétique. Cette section élabore premièrement sur la législation reliée à l’efficacité énergétique du secteur résidentiel et poursuit sur les mesures d’information et de sensibilisation ainsi que les programmes d’aide financière. 1.3.1
Législation Le secteur de la construction résidentielle est soumis au Code de construction (L.R.Q., c. B-­‐1.1, r.2)
du Québec. La section 11 y a été ajoutée en août 2012 et porte sur les exigences en termes d’efficacité énergétique. Théoriquement, ces nouvelles exigences devraient permettre une amélioration de 20 à 25 % de l’efficacité énergétique des bâtiments touchés par rapport à l’ancienne réglementation (Régie du bâtiment du Québec, s.d.), soit le Règlement sur l’économie de l’énergie dans les nouveaux bâtiments (R.R.Q., c. E-­‐1.1, r. 1) qui existait depuis 25 ans. Les améliorations apportées se sont basées sur les exigences du programme Novoclimat et concernent notamment l’enveloppe du bâtiment et l’installation de ventilation mécanique récupérateur de chaleur (Québec. MRN, s.d.a). La construction des maisons est aussi régie par les règlements de construction des municipalités. Le règlement de construction permet à une municipalité d’exiger des normes supérieures au Code de construction et peut réglementer des aspects qui ne sont pas traités par ce dernier. La municipalité peut ainsi contrôler la qualité, la durabilité en déterminant les matériaux à utiliser et la façon de les assembler. Elle pourrait, par exemple, règlementer l’installation de panneaux photovoltaïques (PV) et les éoliennes. Donc, la municipalité peut avoir un impact majeur sur l’efficacité énergétique des maisons, dépendant qu’elle promeuve cette dernière ou qu’elle émette des règlements qui soient contraires à l’efficacité énergétique. (Québec. MAMROT, s.d.) De plus, le Règlement sur l’efficacité énergétique (DORS/94-­‐651) du Canada impose des normes minimales de performance énergétique aux électroménagers ainsi qu’aux appareils d’éclairage, de chauffage et de climatisation. Les appareils ménagers ne font pas partie intégrante des bâtiments, mais ils sont à considérer dans l’énergie consommée par une maison. En effet, la consommation d’énergie totale des gros appareils ménagers représente jusqu’à 14 % de l’énergie utilisée dans une maison traditionnelle. Ce règlement permet d’éliminer les produits les moins efficaces sur le 12 marché et de les faire évoluer constamment vers de meilleurs rendements énergétiques en révisant régulièrement les normes minimales. Par exemple, la consommation d’énergie moyenne d’un réfrigérateur a baissé de 70 % en moyenne de 1990 à 2010. Le règlement rend obligatoire l’étiquetage de la performance énergétique sur tous les gros appareils ménagers neufs, par l’étiquette ÉnerGuide. Une échelle indique la consommation énergétique d’un produit donné en comparaison de la consommation de l’appareil le moins énergivore au plus énergivore dans sa catégorie. Cette indication permet à l’acheteur de faire un choix éclairé et d’économiser sur sa facture d’électricité. Puisque l’électricité provient en partie de combustibles fossiles, surtout dans le reste du Canada, ces normes visent également à réduire les émissions de GES et de polluants atmosphériques nocifs. (Canada. RNCan. Office de l'efficacité énergétique, 2013) 1.3.2
Mesures d’information et de sensibilisation Le programme ÉnerGuide comporte également un volet volontaire de diffusion de l’information. En effet, les étiquettes ÉnerGuide peuvent aussi être appliquées sur d’autres appareils tels que les chauffe-­‐eau ou les climatiseurs centraux. Pour les maisons, ÉnerGuide a développé une mesure d’efficacité énergétique qui permet à l’acheteur de connaître le degré d’efficacité de la maison convoitée. Une cote allant de 0 pour une maison non isolée comportant de grandes fuites d’air, à 100 pour une maison à CENZ, est attribuée par un conseiller en efficacité énergétique selon une procédure d’évaluation rigoureuse. Elle comprend entre autres un test d’infiltrométrie sur le degré d’étanchéité à l’air et une étude de l’efficacité énergétique à partir de logiciels développés par RNCan. Une étiquette placée sur le panneau électrique de la maison fait foi de la cote ÉnerGuide qu’elle a reçue. (Canada. RNCan. Office de l'efficacité énergétique, 2010) La cote n’informe toutefois pas clairement les consommateurs, car son échelle est logarithmique, ayant pour conséquence que chaque point sur l’échelle n’est pas équivalent. Par exemple, une maison avec la cote 86 pourrait laisser croire qu’elle consomme 6 % d’énergie de moins qu’une autre avec la cote 80, ce qui n’est pas la réalité. Elle consomme plutôt 50 % moins d’énergie. De plus, par rapport à une cote de 67, la maison cotée 80 consomme également 50% de moins, et non 13 %. Cela ne permet pas au consommateur de voir concrètement les gains d’efficacité entre deux cotes différentes. Plus la cote est haute, plus les efforts d’efficacité doivent être grands pour augmenter la cote de peu de points. (Buchan, Lawton, Parent Ltd, 2007) 13 Les produits avec les meilleures performances énergétiques dans chaque catégorie d’appareils réglementés sont quant à eux soutenus par le programme ENERGY STAR. Ils consomment de 10 à 65 % d’énergie de moins que les normes minimales canadiennes (Canada. RNCan, 2011). Grâce à l’étiquette apposée volontairement par le fabricant, le consommateur peut ainsi identifier rapidement les produits les moins énergivores, ce qui est très utile pour obtenir une CENZ. Au Québec, le programme Diagnostic résidentiel a un objectif de sensibilisation des clients résidentiels. Ces derniers ont la possibilité de remplir un formulaire et de recevoir gratuitement un diagnostic sur leur consommation par usage et des recommandations pour réduire leur consommation d’énergie. (Québec. MRN, s.d.b) 1.3.3
Programmes avec aide financière Il existe aussi le programme Mieux consommer d’HQD, en partenariat avec les fabricants et détaillants, qui sensibilise les clients résidentiels aux équipements qui permettent l’économie d’énergie en faisant la promotion et en offrant une aide financière pour certains produits. Il vise entre autres les thermostats électroniques, les chauffe-­‐eau à trois éléments, les produits d’éclairage écoénergétiques et les appareils électroniques et ménagers ENERGY STAR. (Québec. MRN, s.d.b) Le nouveau programme Novoclimat 2.0 a été conçu pour réduire la facture énergétique d’une nouvelle maison d’au moins 20 %. Ce programme prévoit une aide financière de 1 000 $ pour le premier propriétaire d’une maison. De plus, une remise de 10 % de la prime d’assurance d’hypothèque de la SCHL contribue à abaisser les frais qu’engendrent les surplus d’une maison certifiée Novoclimat 2.0. Une maison à CENZ pourrait théoriquement rencontrer tous les critères de ce programme et pouvoir bénéficier des avantages financiers reliés en réussissant la certification. (Québec. MRN, s.d.c) En conclusion, les impacts du secteur résidentiel peuvent être réduits en construisant des bâtiments à CENZ. Ces maisons pourraient de surcroît améliorer la gestion des pointes. Même si les surplus d’électricité s’accumulent, il a été démontré que l’efficacité énergétique coûte moins cher que la construction de nouvelles centrales et peut être un moteur de l’économie. Il existe en plus des mesures gouvernementales favorables à l’implantation des maisons à CENZ, abordées en profondeur au chapitre suivant. 14 2
MAISON À CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE NETTE ZÉRO Dans ce deuxième chapitre, la maison à CENZ est définie plus en profondeur. Ensuite, pour chaque étape de conception, les principales technologies d’une maison nette zéro sont expliquées et comparées relativement à leur influence sur la gestion du réseau électrique. Enfin, la rentabilité des maisons à CENZ, avec ou sans aide financière, est analysée. 2.1
Définition En général, un bâtiment à CENZ est un bâtiment à basse consommation énergétique relié au réseau électrique qui produit autant d’énergie qu’il n’en consomme dans une année. Le terme net a été introduit pour mettre l’emphase sur le concept d’équilibre et la connexion au réseau électrique. Normalement, l’énergie produite est renouvelable. Puisque cette définition reste large et plus complexe qu’elle n’y paraît, il est nécessaire de bien établir les concepts et la terminologie. Ils sont schématisés à la figure 2.1 et expliqués aux sections suivantes. (Voss et autres, 2012) K(6#+.@)(-#&2(5L.#6)
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Figure 2.1 Schéma et terminologie relatifs aux bâtiments à CENZ et leurs liens avec les réseaux énergétiques (inspiré et traduit de : Sartori et autres, 2012, p. 222) 2.1.1
Frontières du système D’abord, on considère généralement le site du bâtiment comme frontière du système. L’intérieur du système comprend les énergies renouvelables produites sur place et toutes les charges, c’est-­‐à-­‐dire toute l’énergie consommée par le bâtiment. L’intérieur du système interagit avec le réseau, en important et exportant de l’énergie vers le réseau. L’énergie échangée peut être de l’électricité, du chauffage ou de la climatisation, de la biomasse, du gaz naturel ou d’autres 15 carburants. Normalement, le gaz naturel ou le chauffage urbain seront des entrées plutôt que des sorties. À l’intérieur même du bâtiment, l’énergie utilisée est difficilement quantifiable. Par exemple, la chaleur produite par un système de chauffage solaire thermique est directement utilisée pour le chauffage de l’eau. Le chauffage solaire thermique, qui sera expliqué au point 2.2.4, est généralement considéré comme une technologie de réduction de la demande plutôt que de la production d’énergie. (Voss et autres, 2012) 2.1.2
Indicateurs et pondération Il n’existe pas de façon unique de calculer le bilan énergétique d’une maison à CENZ. Il y a en effet différents types d’indicateurs auxquels des facteurs de pondération peuvent être appliqués. La méthode la plus simple pour comprendre le bilan énergétique est celui d’une maison complètement électrique. Dans ce cas, l’indicateur choisi est l’électricité échangée aux frontières du site, en kWh, et il est mesuré grâce aux compteurs d’électricité (Voss et autres, 2011). De plus, il est possible de pondérer les kWh de différentes manières. Par exemple, ceux qui sont exportés peuvent avoir plus de poids que ceux qui sont importés. La pondération est utilisée pour différentes raisons : privilégier l’énergie renouvelable, encourager la production d’électricité ou inciter les consommateurs à injecter de l’électricité dans le réseau lors des pointes (Voss et autres, 2012). Cette approche permet aux occupants d’atteindre une CENZ plus facilement. Lorsque la maison est complètement électrique, le coût de l’énergie peut aussi servir d’indicateur (Voss et autres, 2011). Tel que mentionné au premier chapitre, une des façons de mieux gérer la pointe est la tarification (Faruqui et Palmer, 2012). L’augmentation des tarifs durant les heures de pointe pourrait avantager les maisons à CENZ dont la conception prévoit de décaler la consommation d’énergie par rapport aux pointes et de produire de l’électricité durant celles-­‐ci. L’adaptation du moment de consommation et de production d’énergie par rapport à leurs propres besoins et aux besoins des réseaux électriques est un des grands défis de la maison à CENZ (Voss et autres, 2011). Le bilan devient toutefois plus complexe lorsque d’autres sources d’énergie entrent dans le bilan. En Europe, chaque pays calcule le bilan en utilisant l’énergie primaire comme indicateur, en kWh. L’énergie primaire est l’énergie contenue dans une source, comme le bois ou le gaz naturel, avant qu’elle ne soit transformée. La quantité d’énergie utilisée sur le site est convertie en énergie 16 primaire en fonction d’un facteur de pondération. Ce facteur exprime, soit la quantité d’énergie non renouvelable dépensée, soit l’énergie totale, pour fournir une unité d’énergie sur le site. L’énergie dépensée est calculée en fonction de l’efficacité de la transformation à laquelle s’ajoutent des pertes pour le transport. Les pays possèdent leur propre pondération correspondant aux différentes sources d’énergie utilisées pour produire l’électricité et aux sources qui entrent directement sur le site, comme le gaz, par exemple. Ils peuvent toutefois modifier stratégiquement les facteurs de pondération pour favoriser certaines sources par rapport à d’autres sources, ce qui ne correspond plus au facteur d’énergie primaire réel. L’énergie peut aussi être comptabilisée selon les émissions de carbone équivalent. Dans ce cas, comme pour l’énergie primaire, le bilan est calculé et non mesuré. (Voss et autres, 2011) 2.1.3
Types d’équilibre Le graphique de la figure 2.2 présente les différents types d’équilibre. !"#$%$&'()
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Types d’équilibre d’un bâtiment à CENZ (inspiré et traduit de : Sartori et autres, 2012, p. 226) La ligne rouge montre la relation d’équilibre entre la charge du bâtiment, c’est-­‐à-­‐dire toute l’énergie nécessaire à son fonctionnement, et la quantité d’énergie produite par le bâtiment, soit le bilan charge/production. Une part de l’énergie générée sur le site est consommée par le bâtiment lui-­‐même. Ainsi, il a moins d’énergie à exporter vers le réseau et, du même coup, il requiert une quantité d’énergie provenant du réseau plus faible que sa consommation totale. Il 17 s’agit de l’équilibre entre l’énergie importée et exportée, représenté par la ligne verte. Ce type de bilan est plus simple à réaliser en utilisant des compteurs aux frontières du site durant la phase d’utilisation et fournit de l’information sur les interactions avec le réseau. Toutefois, la conception est plus complexe, car elle demande une bonne estimation de l’énergie consommée à l’intérieur de la maison. Le bilan charge/production est quant à lui plus théorique et ne donne pas d’information sur les échanges avec le réseau. De plus, le bilan n’est pas affecté par la consommation ou non de l’énergie produite. Dans le cas d’un bilan mensuel, les équilibres de charge/production ou d’énergie importée/exportée, en bleu, sont également possibles. Ce type de bilan a comme avantage de suivre de plus près les besoins du réseau par rapport au moment de production. À la fin de l’année, les mois sont additionnés pour déterminer si la maison a atteint la CENZ. (Sartori et autres, 2012) Sur le graphique, la ligne pointillée représente les maisons à CENZ. Les maisons dont l’état se trouve au-­‐dessus de cette ligne sont à consommation nette positive, car elles produisent plus d’énergie que leur consommation dans l’année (Voss et autres, 2012). Les maisons dont le bilan est négatif se situent sous la ligne. Celles dont le bilan s’y approchent peuvent être appelées à consommation nette quasi nulle ou à très faible consommation (Ayoub, 2008). Au Québec, le bilan d’électricité importée/exportée est certainement le plus approprié. Puisque l’électricité est presqu’exclusivement produite à partir d’énergie renouvelable, qu’une maison à CENZ consomme beaucoup moins d’énergie par rapport à une maison traditionnelle, que la Directive sur la performance énergétique des bâtiments (2010) précise que l’énergie requise devrait être couverte dans une très large mesure par l’énergie produite à partir de sources renouvelables, une maison à CENZ exclusivement électrique est justifiable. En plus, considérant qu’Hydro-­‐Québec possède déjà les technologies pour mesurer l’électricité qui est exportée et importée, l’implantation des maisons à CENZ est déjà possible. 2.2
Conception de la maison à consommation énergétique nette zéro La méthode de conception générale d’une maison à CENZ ainsi que les principales technologies disponibles pour réaliser ce type de maison sont présentées dans cette section. Les technologies permettant d’améliorer la gestion du réseau électrique sont expliquées et analysées plus en détails. 18 2.2.1
Conception générale Les différentes étapes de conception d’une maison à CENZ suivent généralement une approche assez semblable peu importe les sources (Aelenei et autres, 2012; Proskiw et Parekh, 2010). Globalement, il s’agit d’appliquer les principes de la maison solaire passive et de réduire le plus possible les charges. Ensuite, il faut y intégrer des systèmes mécaniques performants et, finalement, installer des systèmes de production d’énergie renouvelable de chaleur et d’électricité. Plus simplement, il faut s’assurer que la maison consomme le moins possible d’énergie, donc être très efficace énergétiquement, avant d’y ajouter des systèmes actifs et de production de chaleur et d’énergie. De plus, Candanedo et Athienitis (2009) proposent une approche systématique dans laquelle ils ajoutent une étape de contrôle et de gestion des charges. Cette étape augmente l’efficacité et permet des améliorations subséquentes à la suite d’une occupation réelle de la maison. Puisque tous les systèmes sont interdépendants, qu’ils peuvent avoir une incidence négative sur la performance énergétique de la maison s’ils ne sont pas bien intégrés et que la conception d’une maison à CENZ est plus complexe, la démarche implique la collaboration de différents professionnels, tels que des architectes et des ingénieurs mécanique, électrique et en structure, pour soutenir l’entrepreneur dès le début de la conception (Candanedo Ibarra, 2011). De plus, la consultation des futurs occupants dès le début du projet permet de bien établir les attentes des clients ainsi que des fonctions spécifiques de la maison, évitant des changements ultérieurs qui pourraient s’avérer coûteux (SCHL, 2012a). 2.2.2
Conception passive Les concepts généraux des maisons passives sont aujourd’hui bien connus. La conception de maisons passives se base sur des techniques qui exploitent de façon optimale de l’énergie solaire sans utilisation de système mécanique afin de fournir une partie du chauffage d’un bâtiment. Elle a les avantages d’être efficace, pratique et peu dispendieuse (Candanedo et Athienitis, 2009). Une partie de la conception est architecturale et l’autre concerne l’enveloppe du bâtiment. L’orientation et l’emplacement sont des composantes importantes dans la conception d’une maison passive, car ils influenceront l’énergie solaire qu’il sera possible d’utiliser pour combler les besoins en chauffage et en éclairage. La façade principale, ou le côté de la maison qui aura la plus grande superficie de fenêtre, doit se trouver idéalement au sud. Il est toutefois possible que cette façade se situe entre le sud-­‐est et sud-­‐ouest sans grande perte d’efficacité, soit seulement 1 à 2 % 19 de consommation d’énergie de plus sur une année, et ce, peu importe la grandeur de la maison et de sa localisation (Proskiw et Parekh, 2010). Par ailleurs, l’emplacement doit aussi être choisi de façon rigoureuse. Par exemple, si la maison est située entre deux immeubles plus grands qui empêchent l’énergie solaire et la lumière de se rendre ou que les fenêtres sont cachées par de grands arbres, l’atteinte de la CENZ est très peu probable (Amerongen, 2010). Indirectement, l’orientation et l’emplacement auront une incidence sur la gestion de la pointe, car ils permettent ou non de chauffer l’air intérieur de la maison. Ce sont les fenêtres qui font entrer le rayonnement du soleil dans la maison pour la chauffer. Ensuite, il suffit d’intégrer une masse thermique, généralement au plancher, pour capter cette énergie. La masse thermique doit être un matériau, comme le béton ou la céramique, qui a la capacité d’emmagasiner la chaleur et qui peut ensuite la redistribuer progressivement au cours de la soirée et de la nuit, quand la température diminue (Proskiw, 2010). Pour optimiser cette mesure d’efficacité, une baisse de température de la maison de 3 à 4 ˚C la nuit aide la masse thermique à libérer sa chaleur dans l’air. Étant plus froide au levé du soleil, elle peut alors emmagasiner plus d’énergie dans le jour (SCHL, 2010a). Pour assurer une certaine efficacité, les rayons du soleil doivent aussi frapper directement la masse. Une réduction entre 2 à 7 % de l’énergie pour le chauffage des pièces serait alors possible, et la plus grande réduction ne pourrait être atteinte qu’avec une masse de béton très épaisse, qui s’avère coûteuse (Proskiw, 2010). Une masse thermique peut d’un autre côté avoir un objectif esthétique (Proskiw, 2010), mais surtout réduire la pointe d’hiver le soir en libérant sa chaleur, ce qui augmente son intérêt (Candanedo et Athienitis, 2011). En la dimensionnant correctement, elle permet aussi d’éviter les surchauffes en absorbant le surplus de chaleur (SCHL, 2009b). Une masse thermique peut ainsi être profitable l’été pour diminuer la climatisation. L’efficacité d’une masse thermique au Canada est toutefois controversée. Il semble qu’au Canada, contrairement aux États-­‐Unis et aux pays d’Europe, la masse thermique se refroidit à l’automne et ne réussit pas à se réchauffer significativement avant le printemps (Proskiw, 2010). L’emplacement des fenêtres et puits de lumière à des endroits stratégiques permettent aussi d’utiliser la lumière naturelle et de réduire la consommation d’énergie reliée à l’éclairage artificiel. Les divisions de la maison doivent donc être réfléchies. Si l’éclairage naturel n’est suffisant pour fournir l’éclairage nécessaire durant le jour, il faut ajouter l’énergie nécessaire pour alimenter 20 l’éclairage artificiel dans le bilan énergétique (Doiron et autres, 2011). Le bon positionnement de fenêtres ouvrantes sert en plus à favoriser la ventilation naturelle (SCHL, 2009b). Outre les fenêtres au sud, il est souhaitable de disposer les fenêtres plus grandes à l’est pour profiter du rayonnement soleil dès le matin pour chauffer la masse thermique (Bastien et Athienitis, 2011). En plus, pour éviter les surchauffes l’été ou réduire le besoin de climatisation, il est nécessaire de prévoir un équipement ou un système qui réduit le rayonnement du soleil dans la maison. Par exemple, il peut s’agir d’un pare-­‐soleil, de volets, d’un store intérieur ou extérieur ou des toitures en surplomb fixes. Des tests ont toutefois démontré que tous ces dispositifs comportaient chacun généralement plus d’inconvénients que d’avantages, tel que la réduction de la lumière, une apparence non traditionnelle, aucun effet réel sur la diminution de la climatisation et des charges de refroidissement et de chauffage qui s’annulent. L’élément le plus utile et traditionnel serait finalement des auvents rétractables qui n’empêchent pas le soleil d’entrer l’hiver et qui réduisent la climatisation l’été. Ils réduisent un peu la lumière, mais les lumières supplémentaires artificielles ne contrecarrent pas l’énergie sauvée en refroidissement. (SCHL, 2012b) Concernant l’enveloppe du bâtiment, une des façons les plus rentables pour améliorer l’efficacité énergétique d’une maison est d’augmenter l’étanchéité de l’enveloppe. En effet, dans une maison conventionnelle, les fuites d’air peuvent représenter 25 % des pertes de chaleur et même jusqu’à 40 % dans de veilles maisons (Canada. RNCan. Office de l'efficacité énergétique, 2007). Il s’agit donc de la première étape avant d’entreprendre d’autres mesures de conservation de l’énergie. Sans cette dernière, les autres améliorations de réduction de la charge ont moins d’impact et, par conséquent, l’efficacité et la rentabilité des mesures diminuent, empêchant même d’atteindre la CENZ. L’indicateur permettant de mesurer l’étanchéité est le taux de changement d’air à l’heure (CAH) à 50 Pa. Selon une étude sur l’optimisation des maisons à CENZ, le fait d’abaisser le taux de CAH à 50 Pa de 1,5, valeur minimale prévue par Novoclimat 2.0 pour une maison détachée (Québec. MRN, 2014), à 0,75 peut permettre une réduction de la consommation annuelle de 1 000 kWh/an. Pour une maison à CENZ, la valeur visée devrait même être de 0,5 CAH à 50 Pa (Proskiw et Parekh, 2010). Un faible taux de changement d’air comporte de nombreux autres avantages tels que l’amélioration de la durabilité de la structure et du confort ainsi que la réduction de la transmission des bruits extérieurs. Par ailleurs, plus le climat est froid et plus il est 21 avantageux d’investir dans l’étanchéité de la maison (Proskiw et Parekh, 2010). Une ventilation mécanique devient toutefois nécessaire. Ce point sera abordé la section 2.2.3. Les fenêtres peuvent être une source d’importantes pertes de chaleur et de courants d’air. L’étanchéité de l’enveloppe doit être complétée par des fenêtres qui remplissent bien ce rôle. Une réduction de 16 % de la facture énergétique par rapport aux fenêtres ordinaires serait possible avec l’installation de fenêtres écoénergétiques dans une maison neuve (Canada. RNCan, 2014d) . Toutefois, le coût des fenêtres est très élevé comparativement aux murs. Plus elles sont performantes, plus leur coût augmente. Par contre, les économies d’énergie augmentent moins rapidement que le coût. Il est donc important de bien optimiser le coût par rapport aux économies d’énergie (Proskiw et Parekh, 2010). Une attention particulière doit ensuite être accordée à l’isolation, un deuxième aspect crucial de l’enveloppe de la maison, qui permet de réduire considérablement la consommation énergétique. Pour un climat québécois, il est recommandé d’avoir une résistance thermique R-­‐60 pour les murs hors sol, ce qui signifie une très grande isolation (Proskiw et Parekh, 2010). Par comparaison, le Code de construction du Québec demande une résistance thermique de R-­‐24,5. Le toit ainsi que les murs du sous-­‐sol doivent également être isolés, respectivement avec une résistance thermique recommandée de R-­‐89 et de R-­‐24, tandis qu’il ne serait pas nécessaire d’isoler le plancher du sous-­‐sol (Proskiw et Parekh, 2010). Le stockage d’énergie thermique fait partie des outils prometteurs pour les maisons à CENZ. Il s’agit de chauffer une matière, généralement un liquide comme de l’eau, et de la stocker dans un réservoir de grand volume. Tout comme la masse thermique, son avantage le plus intéressant est d’emmagasiner de l’énergie solaire durant le jour pour le distribuer plus tard, lors des pointes et même durant la nuit. Couplé à des stratégies de contrôle, il peut donc être utile pour mieux gérer la pointe (Candanedo et Athienitis, 2009). Il permet aussi de réduire la consommation d’énergie, de diminuer la taille ou le nombre d’équipements de chauffage et d’ajouter une flexibilité dans la distribution de la chaleur. Pour stocker cette eau, il faut un réservoir d’un grand volume qui présente le désavantage d’occuper un espace considérable dans la maison (SCHL, 2009c). 22 Globalement, en concevant une maison qui soit étanche, bien isolée et possédant des fenêtres efficaces disposées au sud, il est possible d’économiser de jusqu’à 50 à 60 % en chauffage (Bastien et Athienitis, 2011). Malgré la connaissance et l’application de concepts bien connus, il reste nécessaire de réaliser des simulations pour valider la conception. En effet, puisque plusieurs aspects différents influencent la performance énergétique de la maison, soit sa géométrie, son orientation, ses matériaux et son emplacement géographique, seule une simulation peut permettre d’anticiper la réalité. De plus, cette simulation permet d’améliorer et d’optimiser certains aspects. (Candanedo Ibarra, 2011) 2.2.3
Systèmes actifs efficaces Pour atteindre une maison à CENZ, la conception passive ne suffit pas. Les charges doivent aussi être réduites et c’est pour cette raison qu’il est nécessaire que les appareils consommant de l’énergie soient efficaces. Dans les maisons très étanches, la ventilation naturelle permettant de renouveler l’air n’est pas assez importante pour assurer une bonne qualité d’air (Proskiw, 2010). Un système mécanique qui renouvelle l’air en prenant de l’air à l’extérieur pour remplacer l’air vicié de l’intérieur de la maison est donc nécessaire. Un ventilateur récupérateur de chaleur (VRC) remplit ce travail tout en s’assurant de ne pas refroidir l’air dans la maison durant l’hiver (Proskiw, 2010). Cet appareil, maintenant obligatoire par le Code de construction dans toutes les nouvelles maisons, devrait être homologué ENERGY STAR pour assurer une bonne performance et diminuer la consommation. Tous les appareils ménagers devraient d’ailleurs être parmi les plus efficaces pour réduire la demande électrique au maximum (Proskiw, 2010). De plus, pour aider à la gestion de la pointe, l’achat d’électroménagers programmables est une option intéressante puisqu’elle offre la possibilité de planifier leur utilisation à des moments hors pointe (Agence de l'Environnement et la Maîtrise de l'Énergie, 2013). Toutefois, l’usage étant fonction des comportements des individus, il ne s’agit pas d’un gage de gestion de la pointe. Pour compléter l’éclairage naturel, la lumière artificielle reste obligatoire. L’efficacité énergétique des ampoules fluocompactes et à diodes électroluminescentes (DEL) est assez comparable, soit de 15 W et 12 W respectivement pour une puissance semblable à 60 W pour une ampoule à 23 incandescence. Toutefois, leur prix et leur longévité sont très différents. La première coûte en moyenne 4 $ et dure environ 10 000 heures contre une moyenne de 20 à 60 $ et une durée de 25 000 à 30 000 heures pour la deuxième. (Bernier, 2013) Le chauffage de l’eau est le troisième poste de consommation d’énergie et provoque des pointes de demande en puissance particulièrement le matin. Un chauffe-­‐eau à trois éléments permet d’adoucir la demande lors de ces pointes. Hydro-­‐Québec fait d’ailleurs la promotion de cette technologie afin de réduire les pointes. Ces chauffe-­‐eau ne consomment pas moins d’électricité que les chauffe-­‐eau traditionnels à deux éléments, mais ayant une meilleure durée de vie et un prix comparable, il s’agit d’une option indiquée dans une maison CENZ où l’on cherche à réduire les pointes. (Hydro-­‐Québec, 2013e) Ce type de chauffe-­‐eau, couplé à un système de récupération de la chaleur des eaux grises ainsi qu’à du chauffage solaire thermique, est la solution la plus efficace et économique pour le sud du Québec (Proskiw et Parekh, 2010). Le système de récupération de chaleur, robuste et fiable, aide à préchauffer l’eau, réduisant la demande de chauffage de l’eau de 15 à 25 % (Proskiw, 2010). Du chauffage solaire thermique, dont il est question au point suivant, peut quant à lui fournir 40 % de l’énergie nécessaire à une famille (Québec. MRN, s.d.d). Non seulement ces technologies font économiser le chauffage de l’eau, mais permettent aussi de réduire la demande lors des pointes. 2.2.4
Production d’énergie renouvelable Après une optimisation de tous les aspects pour réduire la consommation d’énergie et tenter de diminuer la consommation à la pointe, la production d’énergie est nécessaire pour annuler les charges sur une base annuelle. L’énergie solaire possède le plus grand potentiel de source énergétique renouvelable sur la Terre. Il a 2 850 fois plus de potentiel énergétique que l’hydro-­‐électricité, 570 fois plus que la géothermie et 14 fois plus que l’énergie éolienne (Bastien et Athienitis, 2011). Étant plus pratique et produisant plus d’électricité qu’une éolienne résidentielle, le système de production d’électricité renouvelable le plus utilisé est l’énergie solaire photovoltaïque (Candanedo Ibarra, 2011). Une grande proportion de l’énergie solaire qui atteint les panneaux PV est toutefois transformée en chaleur. Afin d’optimiser l’énergie solaire, l’énergie thermique peut aussi être captée pour chauffer l’air en plus de l’électricité produite pour obtenir une installation PV-­‐thermique (SCHL, 24 2011a). La chaleur permet même d’améliorer l’efficacité des panneaux PV qui diminue lorsque la température baisse (Bastien et Athienitis, 2011). Il est aussi possible d’intégrer ces capteurs aux murs extérieurs de la maison, ce qui augmente le potentiel total de production d’électricité et de production de chaleur. En plus de fournir davantage d’énergie, l’intégration des panneaux sur le toit et les murs permet de remplacer les revêtements extérieurs, réduisant par le fait même, les coûts associés à ces technologies (Bastien et Athienitis, 2011). Une étude a évalué, qu’au Québec, les bâtiments résidentiels pourraient générer jusqu’à 11 TWh (Pelland et Poissant, 2006), soit environ 17 % de la consommation d’électricité résidentielle actuelle (HQD, 2013b). Un problème de la production d’électricité PV est le moment où il y a un besoin en électricité et le moment où la production est maximale. Habituellement, la production maximale de l’électricité a lieu à midi pour des panneaux faisant face au sud, orientation qui produit d’ailleurs la plus grande quantité d’énergie totale dans une année. Cependant, au Québec, les périodes de pointe de consommation électrique se situent le matin et le soir. Une étude pour une installation PV-­‐thermique avec des panneaux orientés à 60˚ à l’est ou l’ouest par rapport au sud montre des possibilités intéressantes pour réduire les pointes, même en hiver (Hachem et autres, 2012). Même s’ils produisent moins d’énergie annuellement, ils permettent de décaler la production maximale de trois heures. Avec une combinaison de panneaux vers l’est et l’ouest, la période s’étend à six heures. Par la production d’électricité et de la chaleur, les pointes pourraient être amoindries, sauf lors des journées très courtes de l’hiver. Cela pourrait néanmoins être utile s’il existait une tarification de l’électricité différenciée dans le temps. L’inclinaison des panneaux joue également un rôle dans leur efficacité. L’inclinaison optimale se situe au degré de latitude où se trouve la maison. À Montréal, cette inclinaison est de 45˚. Il n’est pas recommandé d’aller plus bas que 40˚, même si la performance est relativement la même à 30˚, car la neige peut alors s’accumuler sur le toit, empêchant les panneaux de capter l’énergie solaire. Plus élevé, soit à 60˚, l’efficacité baisse de 7 % sur une année, ce qui n’est pas avantageux. (Hachem et autres, 2012) Selon un sondage national, le prix des panneaux solaires PV a, par ailleurs, beaucoup chuté dans les dernières années. En 2012, le prix des panneaux solaires de moins de 10 kW reliés au réseau électrique était en moyenne le cinquième de ce qu’il était en 2000 au Canada, et ce coût 25 comprend l’installation (Luukkonen et autres, 2013). L’évolution des prix des panneaux solaires PV est montrée au tableau 2.1. Tableau 2.1 Évolution du prix au Canada des panneaux solaires PV de 10 kW et moins reliés au réseau de 2000 à 2012 (inspiré de: Luukkonen et autres, 2013, p. 15) Année 2000 2001 Prix ($/W) 20,00 -­‐ 2002 2003 -­‐ -­‐ 2004 2005 2006 2007 2008 2009 14,50 10,00 10,00 8,50 6,50 8,50 2010 2011 2012 6,50-­‐ 3,00-­‐
6,79 8,50 5,00 Grâce à un système héliothermique, ou système solaire thermique, l’énergie solaire peut également être utilisée pour chauffer l’eau chaude d’une maison et pour réchauffer l’air. Composé de panneaux solaires sur le toit, le système fait circuler un liquide qui se réchauffe au soleil et qui sert ensuite à réchauffer l’eau d’un réservoir de stockage (SCHL, 2009c). Grâce au réservoir de stockage, le système permet une meilleure gestion de la pointe. Pour le chauffage des locaux, la thermopompe est plus efficace que les plinthes électriques. En effet, à 10 °C, le coefficient de performance (CP) d’une thermopompe à air est d’environ 3,3, ce qui signifie qu’elle utilise 1 kWh d’électricité pour produire 3,3 kWh de chaleur. Les plinthes électriques ont quant à elles un CP de 1. Toutefois, lorsque la température diminue, la performance baisse également. Vers -­‐15 °C, le CP s’approche de celui de la plinthe. Elle peut néanmoins réduire jusqu’à 50 % des frais de chauffage. Un réseau de conduits doit être installé pour distribuer l’air dans la maison. La thermopompe sert même à climatiser la maison en été, ce qui est un avantage intéressant. (Canada. RNCan, 2014e) La géothermie est une autre source d’énergie renouvelable qui est plus efficace que la thermopompe. Un système géothermique est une technologie qui permet de bénéficier de la température de l’air relativement stable provenant du sol pour chauffer l’air en hiver et le refroidir en été, réduisant potentiellement les coûts de chauffage de 35 à 65 % (Bourget, 2010). Son efficacité est effectivement très intéressante, car lorsque l’air est à -­‐30 °C, la température du sol demeure entre à -­‐2 ˚C et 4 ˚C et le CP se situe entre 2,5 et 3,8 (Canada. RNCan, 2014f) . Il existe plusieurs types de système, mais le plus efficace est le circuit fermé. Un chauffage de l’eau peut également être intégré et permet d’économiser de 25 à 50 % de la facture pour cet usage (Canada. RNCan, 2014f) . Toutefois, cette technologie est considérée dispendieuse, car le coût des 26 équipements de base et le forage d’un puits sont sensiblement les mêmes que la maison soit petite ou grande. Pour rentabiliser cette technologie, un système géothermique doit être installé dans une maison de plus de 3 000 pi2 ou dans des immeubles composés de plusieurs logements (Bourget, 2010). 2.2.5
Contrôle et surveillance L’installation d’un système de contrôle et de surveillance s’avère un choix incontournable pour optimiser les technologies mises en place dans une maison à CENZ. Ce système peut commander plusieurs équipements d’une maison comme le ventilateur récupérateur de chaleur (VRC), des auvents ou des stores motorisés, des ventilateurs reliés au système de chauffage actif, des volets motorisés de conduits d’air et une thermopompe. Grâce à des capteurs de température et aux conditions qui ont été établies pour optimiser les composants actifs et passifs de la maison, les systèmes s’adaptent durant la journée et la nuit assurant le confort et une efficacité maximale des systèmes. Dans la maison ÉcoTerra, il est estimé que le chauffage peut être réduit de 10 à 30 % grâce à la baisse de température la nuit et l’optimisation des gains solaires le jour contrôlés par le système. Le système de surveillance permet également de déceler quelles sont les consommations d’énergie maximales ou anormales afin de réajuster le contrôle et d’apporter des améliorations au système ou même aux comportements des occupants. Pour le moment, le coût d’un système de contrôle comme celui installé à la maison ÉcoTerra, comprenant des capteurs, des volets motorisés, une unité centrale et la mise en œuvre des commandes et de la surveillance s’élève à 10 000 $, mais pourrait baisser à 1 000 $ lorsque la technologie sera commercialisée à plus grande échelle. (SCHL, 2011b) Pour le moment, il existe des moyens simples de contrôle de l’énergie. D’abord, les thermostats programmables sont de bons moyens pour réduire l’énergie utilisée, soit en abaissant automatiquement la température de consigne la nuit. Par ailleurs, les charges fantômes, charges des appareils qui consomment de l’électricité même lorsqu’ils ne sont pas utilisés, comme la télévision, le système de son ou certains chargeurs, augmentent la consommation de la maison. Il est possible de les diminuer grâce à une conception réfléchie de la maison. Des prises électriques dotées d’interrupteurs muraux permettre d’éteindre ces appareils. Une barre d’alimentation multiprise avec un interrupteur sert également à éteindre plusieurs appareils du même coup lorsqu’ils ne sont plus utilisés (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie, 2013). Il 27 existe également des interrupteurs à minuterie pour des appareils qui peuvent être éteints lorsqu’ils ne sont pas utilisés, mais qui continuent à consommer de l’électricité une fois chargés. 2.3
Analyse comparative des technologies permettant d’améliorer la gestion du réseau électrique Les différentes technologies, éléments de conception ou méthodes sont maintenant comparés afin de mettre en relief ceux qui ont le plus d’impact sur la gestion de la pointe. La pointe de consommation d’électricité d’hiver étant celle qui coûte le plus cher à Hydro-­‐Québec par rapport à la pointe d’été, cette section se concentre sur les impacts des technologies sur les pointes d’hiver. Quatre postes de consommation d’électricité peuvent être touchés par les différents aspects de conception. Ils sont énumérés dans l’ordre décroissant d’importance en proportion de la consommation totale d’une maison traditionnelle : le chauffage des locaux, les appareils ménagers, le chauffage de l’eau ainsi que l’éclairage. La climatisation n’affectant pas la pointe d’hiver, elle n’est pas considérée dans l’analyse. Si une technologie peut diminuer la pointe d’un poste de consommation, on l’identifie par un crochet. Pour chaque technologie, l’intensité qu’elle procure pour diminuer la pointe de consommation a été évaluée. Si la technologie permet de réduire la pointe par le comportement des occupants ou selon les aléas du temps extérieur, la couleur grise est assignée. Si elle peut réduire la pointe grâce à une programmation, la couleur jaune est attribuée et la couleur verte qualifie l’intensité d’une technologie qui réduit la pointe de façon permanente. Si les effets peuvent être mixtes, plus d’une couleur est associée à la technologie. Le tableau 2.2 présente les résultats obtenus. Tableau 2.2 Comparaison des technologies et aspects de conception Technologie/ Aspect de la conception Chauffage locaux Appareils ménagers Chauffage de l'eau Éclairage Intensité Conception passive Emplacement/ orientation Type de fenêtres Étanchéité à l'air Isolation Masse thermique Réservoir en béton ou acier pour stockage thermique 
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



28 Tableau 2.2 Comparaison des technologies et aspects de conception (suite) Technologie/ Aspect de la conception Chauffage locaux Appareils ménagers Chauffage de l'eau Éclairage Intensité Systèmes actifs efficaces Électroménagers ENERGY STAR programmables Éclairage fluocomptacte, à DEL 
Système récupérateur de chaleur des eaux grises 
 Chauffe-­‐eau à 3 éléments  Production d'énergie renouvelable Système solaire PV-­‐thermique orienté 60° à l’est et l’ouest du sud 



Système solaire héliothermique 

Thermopompe 

Sytème solaire PV Géothermie 
Contrôle et surveillance Système de contrôle et de surveillance 



Contrôles simples 



Le tableau permet de faire ressortir que les éléments de la conception solaire passive jouent un rôle considérable du point de vue de la réduction de la pointe. En effet, une telle conception permet de réduire de façon permanente principalement les charges de chauffage de la maison, ce qui abaisse la charge durant les pointes. Bien que l’orientation, le type de fenêtres, l’isolation et l’étanchéité ne soient pas des aspects prévus spécifiquement pour réduire les pointes de consommation d’électricité, une bonne conception y contribue grandement. Il faut aussi noter que, moins il est nécessaire de chauffer, plus la dimension des équipements mécaniques et électriques pourra être petite, diminuant ainsi leur coût. De même, il sera possible de réduire la puissance des équipements de production d’énergie. La conception passive a par ailleurs les avantages d’être connue et simple à appliquer. Pour réduire spécifiquement les pointes, les masses thermiques et le stockage d’énergie thermique doivent aussi être intégrés lors de la conception. Leur efficacité énergétique et 29 économique étant difficilement quantifiables, il faut néanmoins bien analyser les besoins pour les dimensionner. Pour ce qui est des systèmes actifs efficaces, les systèmes de récupération de la chaleur de l’eau ainsi que le chauffe-­‐eau à trois éléments font partie des choix qui permettent de réduire la pointe de consommation et qui ne dépendent pas des habitudes des occupants. En effet, il serait plus approprié d’investir en premier dans ces technologies, qui sont par ailleurs faciles à installer et bien connues, avant d’investir dans des électroménagers programmables dont les fonctions dépendent de l’utilisation qu’en font les occupants. De plus, pour le moment, les ampoules fluocompactes sont beaucoup plus abordables que l’éclairage à DEL pour à peu près la même puissance. Elles aideront donc presqu’autant pour la réduction de la pointe. La production d’énergie peut aussi abaisser les charges durant les pointes. La géothermie est probablement la technologie la plus stable pour assurer une réduction du chauffage. Des panneaux solaires orientés à 60° à l’est et à l’ouest du sud permettraient de réduire les pointes, mais seulement la fin de celle du matin et le début de celle du soir lorsque les journées ne sont pas trop courtes. Cette disposition des panneaux serait plus utile en été dans les endroits où les défis de climatisation sont plus importants. Quant à la récupération de la chaleur derrière les panneaux solaires, le stockage de l’énergie doit y être associé. Autrement, cette technologie ne peut aider à la gestion de la pointe d’hiver. Le stockage est aussi nécessaire dans le cas d’un système héliothermique, mais un réservoir est généralement associé d’emblée à cette technologie contrairement au PV-­‐thermique. Les systèmes de contrôle sont quant à eux très intéressants, car il est possible de réaliser des programmations qui ciblent spécifiquement la réduction de la pointe. En plus, des systèmes prédictifs peuvent être très utiles. Évidemment, il s’agit de méthodes encore expérimentales, pour ce qui est de ces systèmes. Ils demandent des connaissances techniques ainsi qu’un suivi rigoureux pour optimiser les systèmes. Néanmoins, les aspects de domotique sont déjà plus connus et plus faciles à implanter. Une maison pourrait d’ailleurs bénéficier de contrôles simples, mais la réduction de la pointe reste dépendante des habitudes des occupants. 30 2.4
Analyse de rentabilité Dans cette section, deux exemples de programmes de subventions qui peuvent encourager la construction de maisons à CENZ sont d’abord décrits. Ensuite, un scénario est élaboré pour déterminer la rentabilité de la construction de maisons CENZ du point de vue du propriétaire et de la société et les résultats sont finalement analysés. 2.4.1
Exemples de programmes et de subventions accordées Deux programmes de subventions sont présentés : un programme de subvention de rachat d’électricité de l’Ontario et un autre offrant des rabais pour l’efficacité énergétique de l’Alberta. L’Ontario a mis en place un programme très incitatif pour l’achat d’électricité provenant d’énergies renouvelables dont le PV. Lancé en 2009, le Programme de tarifs de rachat garantis (TRG), mieux connu sous le nom de Feed-­‐In Tariff Program, a été conçu pour éliminer toutes les centrales au charbon d’ici 2014 dans le but de contrer les changements climatiques et d’offrir une meilleure qualité de l’air aux citoyens. Déjà, en 2011, les énergies solaires et éoliennes ont produit plus d’électricité que les centrales au charbon. Le programme avait également comme objectif de dynamiser l’économie, de développer de nouvelles filiales de l’énergie renouvelable ainsi que de créer des emplois dans ce domaine. En plus des 20 000 emplois générés depuis le début du programme, l’Ontario prévoit la création totale d’au moins 50 000 emplois dans les années à venir. (Ontario. Ministère de l'Énergie, 2012) Le Programme de microprojets de TRG permet au secteur résidentiel de produire de l’électricité d’une puissance maximale de 10 kW d’énergie renouvelable. Ce programme assure l’achat de l’électricité produite à des tarifs très avantageux garantis pour une durée de 20 ans (Ontario. Ministère de l'Énergie, 2012). Les tarifs des différentes énergies sont présentés à la figure 2.3. Les tarifs antérieurs encore plus avantageux ont permis au programme de connaître un grand succès. En effet, pour les installations solaires sur le toit de moins de 10 kW, le tarif de rachat initial était de 80,2 ¢/kW. Le Programme de microprojets de TRG compte la participation de près de 12 000 familles, agriculteurs, groupes communautaires et petites entreprises. (Ontario. Ministère de l'Énergie, 2012) 31 Énergie renouvelable 39,6 Solaire photovoltaïque (sur toit) 29,1 Solaire photovoltaïque (non sur toit) 14,8 11,5 15,6 Hydroélectricité Éolienne Biomasse 7,7 Biogaz de site d'enfouissement 26,5 Biogaz de ferme 16,4 Biogaz 0 10 20 30 40 Tarif d'achat garanse (¢⁄kWh) Figure 2.3 50 Tarifs de rachat garantis du Programme de microprojets de TRG selon le type d’énergie renouvelable (compilation d'après : Ontario Power Authority, 2013) En Alberta, un programme de rabais sur l’efficacité énergétique, géré par l’organisme Climate Change Central, était en vigueur de janvier 2009 à mars 2012 (Alberta. Environment and Sustainable Resource Development (ESRD), 2014). Le programme distribuait des rabais pour une nouvelle maison allant de 1 500 $, pour une maison avec une cote ÉnerGuide de 80 à 81, jusqu’à 10 000 $ pour celles obtenant la cote ÉnerGuide de 86 ou plus (Institut canadien de politique énergétique, 2012). Certaines d’entre elles ont même atteint une cote de 100 (Maruejols et autres, 2013). Le programme, qui avait comme objectif d’encourager les citoyens à investir dans les mesures de conservation et de réduction de l’énergie, a accordé 2 165 rabais pour une nouvelle maison pour une valeur de totale 7,7 M$ (Alberta. ESRD, 2014). Le programme, créé pour soutenir la stratégie sur les changements climatiques de l’Alberta, prévoyait également des rabais pour améliorer l’isolation des maisons et évaluer leur efficacité énergétique. Au total, 49 M$ ont été distribués à travers ce programme (Alberta. ESRD, 2014). 2.4.2
Scénario Le scénario établit les éléments de base ayant servi à calculer la rentabilité de la construction de maisons à CENZ selon qu’elles soient subventionnées ou non. Maison à CENZ À titre de comparaison, la consommation moyenne d’une maison unifamiliale détachée québécoise typique sert de référence. Les maisons unifamiliales étant les plus grandes et les plus nombreuses sur le marché québécois, elles consomment donc la majorité de l’électricité. La moyenne de la consommation d’énergie des maisons unifamiliales entre 2006 et 2010 est calculée 32 à partir de la base de données complète sur la consommation énergétique du Canada (Canada. RNCan, 2012). L’électricité est considérée comme étant le seul apport énergétique. Puisque les normes de construction ont changé depuis 2012, les améliorations devraient réduire de 20 à 25 % la dépense énergétique (Régie du bâtiment du Québec, s.d.). La moyenne de 22,5 % de réduction a été choisie. Étant donné que les améliorations sont reliées à l’enveloppe et à la ventilation, la réduction de dépense énergétique est appliquée au chauffage. Le total d’énergie, soit 30 998 kWh, est donc utilisé pour réaliser les calculs de rentabilité en considérant que la maison à CENZ sauve exactement la totalité de cette énergie. Le scénario proposé comporte la construction de 1 500 maisons à CENZ selon deux années de construction différentes, soit en 2015 et 2020. Le nombre de maisons a été déterminé en fonction du nombre de participants au programme Novoclimat en 2006 et 2007, soit de 1423 et 1682, ce qui en fait un nombre réaliste (SOM et autres, 2010). Le coût supplémentaire pour construire une maison à CENZ comparativement à une maison traditionnelle peut être très variable et très élevé. Le surcoût des premières générations se situait entre 100 000 $ et 200 000 $ tandis que celui des deuxièmes générations avait baissé entre 90 000 $ et 120 000 $ (Canada. RNCan, 2013). Selon une étude théorique plus spécifique réalisée pour une maison unifamiliale typique construite dans la région de Montréal, son surcoût variait entre 80 000 $ à 91 000 $ en 2008 et serait de 39 000 $ à 50 000 $ en 2030 (Delisle, 2011). Baissant de façon linéaire, une maison à CENZ coûterait donc environ 67 000 $ à 78 000 $ en 2015 et 57 500 $ à 68 500 $ en 2020. Puisqu’ils sont réalistes, ces coûts sont utilisés pour l’analyse. Cette hypothèse se justifie d’abord par le coût de réelles maisons à CENZ. En effet, la maison Riverdale, étudiée au chapitre suivant, a coûté 110 000 $ de plus pour obtenir une CENZ. Avec l’expérience, son constructeur a bâti par la suite deux autres maisons qui atteignent la CENZ dont le coût a été respectivement de 75 000 $ et de 70 000 $ (Gusdorf et autres, 2010). De ces coûts, les panneaux PV représentent 50 000 $ et 55 000 $ pour des systèmes de 6 kW et 7,38 kW. Ces maisons ont été bâties vers 2010, mais, depuis ce temps, le coût des panneaux solaires, incluant leur installation, a baissé à une moyenne de 3 à 5 $/W (Luukkonen et autres, 2013). En demeurant conservateur et prenant le prix le plus cher pour les panneaux solaires, le surcoût de ces maisons aurait été respectivement de 54 000 $ et de 52 900 $ en 2012. Une autre étude pour une maison 33 unifamiliale à CENZ de 225 m2 dans la région de Toronto, dans laquelle 80 000 différentes options de technologies ont été analysées, a montré que le surcoût le plus bas serait d’environ 79 000 $ avec des prix de 2011 (Carver et Ferguson, 2012). Ainsi, situés à mi-­‐chemin entre les surcoûts de cette maison et de ceux de maisons à CENZ réelles, les surcoûts de 67 000 $ à 78 000 $ en 2015 et 57 500 $ à 68 500 $ en 2020 sont tout à fait justifiés. L’analyse est réalisée pour une hypothèque de 25 ans à un taux de 5 %. Afin de simplifier l’analyse, les frais d’entretien ainsi que l’augmentation des taxes foncières liée à l’augmentation de la valeur de la maison ne sont pas intégrés dans les calculs. Coût de l’énergie Le coût de l’énergie adopté est de 5,57 ¢ pour les 30 premiers kWh et de 8,26 ¢ pour les autres kWh, selon les nouveaux tarifs domestiques à partir d’avril 2014 (Hydro-­‐Québec, 2014). À cela, s’ajoutent la taxe sur les produits et services de 5 % ainsi que la taxe de vente du Québec de 9,975 %. Après 2014, un taux d’inflation de 2 % par année est choisi pour l’augmentation des prix de la facture d’électricité. La redevance pour le service de distribution d’électricité est exclue des calculs puisque la maison reste branchée au réseau et doit continuer de payer ces frais. Programmes de subventions proposés D’abord, les tests de rentabilité sont réalisés sans subvention et, ensuite, deux programmes de subventions sont analysés. Premièrement, un programme de rachat de l’électricité pendant une période de 20 ans à un prix fixe de 0,40 $/kWh produite par les installations PV des maisons à CENZ, comme en Ontario, est étudié. Pour ce cas, il est considéré que la maison à CENZ consomme 10 000 kWh par an. Il s’agit d’une consommation réaliste autour de laquelle se situent les maisons canadiennes étudiées au chapitre suivant (Green, 2012; Doiron, 2011). Deuxièmement, une aide financière d’un montant 10 000 $ donné à l’achat comme l’a fait l’Alberta est analysée. Pour la deuxième option de subventions et l’option sans subvention, le tarif utilisé est l’option de mesurage net en considérant que les kilowattheures exportés sont égaux à ceux importés sur l’année. Ceci amène une perte pour HQD et une facture nulle pour l’énergie au propriétaire d’une maison à CENZ. Le coût du programme est fixé à 2 000 000 $ et est appliqué seulement à la première année du programme. Ce coût correspond approximativement au coût du programme Novoclimat, excluant les subventions aux participants, tiré du premier Plan d’ensemble en 34 efficacité énergétique et de nouvelles technologies pour la période de 2007 à 2010 (Régie de l'énergie, 2009). La rentabilité des programmes est évaluée sur une période de 30 ans. Tests de rentabilité Différents tests de rentabilité sont recommandés afin d’aider à la prise de décision de mettre en place ou non un programme d’efficacité énergétique. HQD évalue ces programmes grâce à ces tests et fournit les résultats à la Régie de l’énergie dans leur PGEÉ. HQD utilise trois tests : le test du coût total en ressources (TCTR), le test du participant (TP) et le test de neutralité tarifaire (TNT). Les tests sont comparés en utilisant la valeur actualisée nette. Pour que le projet soit rentable, cette valeur doit être positive. Ces trois tests ainsi qu’un quatrième, soit le test du coût social (TCS), sont évalués. Ces tests sont expliqués ci-­‐après et des explications plus précises sur les calculs sont disponibles à l’annexe 1. Le premier test sert à vérifier que la valeur actualisée nette de tous les coûts qui sont évités si le projet n’existait pas est plus grande que la somme des coûts investis. Les coûts investis correspondent au coût du programme, payé par le gouvernement ou le distributeur, et le coût de la mesure d’efficacité énergétique, qui comprend les frais déboursés par le consommateur et l’organisme qui accorde une subvention (Carpentier, 2004). Pour ce qui est des coûts évités, il s’agit des coûts qu’HQD sauve lorsque des kilowattheures sont économisés. Les coûts évités, présentés à l’annexe 2, sont différents selon le type d’usage, mais la moyenne a été choisie. Donc, si le TCTR est positif, c’est que le programme est rentable : il coûte moins cher en investissements que tous les coûts qui devraient être investis si le programme d’efficacité énergétique n’était pas réalisé. Pour ces tests, le taux d’actualisation préconisé est le taux du coût moyen du capital prospectif déterminé par la Régie de l’énergie pour 2014, soit 5,847 % (2014). Il existe un autre test qui est généralement utilisé pour mieux représenter l’ensemble des coûts et des bénéfices, soit le test du coût social (TCS). Ce test se calcule de la même façon, mais en plus des bénéfices énergétiques, il englobe également les bénéfices environnementaux, sociaux et économiques. Ces autres bénéfices, appelés bénéfices non énergétiques (BNÉ) ne sont toutefois pas facilement quantifiables. Pour représenter ces bénéfices, l’ancienne Agence de l’efficacité énergétique, en prenant en exemple le programme Novoclimat, proposait d’ajouter le coût des tonnes d’équivalent en CO2 évité ainsi qu’un pourcentage des bénéfices énergétiques pour 35 représenter les avantages économiques comme la création d’emplois et de richesse (Montminy et autres, 2008). Puisqu’il n’y a que très peu de CO2 évité, ils ont été négligés. Les experts consultés suggéraient en général d’ajouter de 10 à 30 % des bénéfices énergétiques pour exécuter ce test (Dunsky et Lindberg, 2008). Le test étant toutefois contesté à cause des BNÉ difficilement quantifiables (Carpentier, 2004), la Régie de l’énergie (2009) a finalement refusé ce test comme critère d’acceptation d’un programme d’efficacité énergétique. La présente étude a tout de même évalué le TCS, mais en ajoutant les BNÉ proposés les plus conservateurs, soit de 10 % des bénéfices énergétiques. Le TCS est donc plus favorable à l’exécution du programme que le TCTR. Pour le TCS, le taux d’actualisation proposé par l’Agence de l’efficacité énergétique est le coût d’emprunt du gouvernement du Québec à long terme pour une obligation à taux fixe de 10 ans (Montminy et autres, 2008), donc le taux actuel de 3,5 % a été utilisé (Québec. Épargne Placements Québec, 2014). Ensuite, le TP sert à vérifier si l’argent investi par le participant, donc l’acheteur d’une maison à CENZ, lui est profitable. Il compare le coût complet de la mesure par le participant par rapport à la facture d’énergie qu’il évite de payer (Carpentier, 2004). Le taux d’actualisation considéré pour le participant est de 6 %. Finalement, le TNT a pour objectif de vérifier que le programme d ‘efficacité énergétique n’entraine pas de pression à la hausse des tarifs. Pour réaliser ce test, il faut comparer les pertes encourues par les efforts d’efficacité énergétique ainsi que le coût du programme aux coûts qui sont évités par HQD (HQD, 2006). Si les pertes sont plus petites que les coûts évités, elles n’ont pas d’effets négatifs sur le tarif de l’électricité, mais si elles sont plus grandes, un rattrapage sera nécessaire pour combler les pertes. Dans ce cas, seuls les participants au programme jouiront des bénéfices de l’efficacité énergétique, mais tout le monde devra payer plus cher l’électricité pour absorber les pertes. Le TNT est aussi calculé avec le taux d’actualisation de 5,847 %. 2.4.3
Analyse des résultats et discussion La figure 2.4 montre les résultats des tests de rentabilité pour une maison à CENZ qui n’est pas subventionnée. Tel qu’observé, le TCTR et le TNT sont négatifs en 2015, et ce, sans avoir accordé de subvention. Il n’est pas toutefois pas étonnant que ces tests de rentabilité soient négatifs puisque le marché de l’énergie ayant beaucoup baissé dans les dernières années, les coûts évités 36 sont présentement inférieurs au prix de l’électricité. En 2015, pour 30 998 kWh, le coût évité est de 0,0602 $/kWh contre une moyenne de 0,086 $/kWh pour le prix de l’électricité. D’ailleurs, la grande majorité des programmes de gestion énergétique d’HQD exerce une pression à la hausse des tarifs d’électricité selon le dernier PGEÉ présenté (HQD, 2013d). De son côté, le TCS est positif si le surcoût est moins de 73 500 $, et ce, grâce aux BNÉ supplémentaires et au taux d’actualisation plus faible que le TCTR. Par ailleurs, pour un acheteur, il ne serait pas rentable d’acheter une maison à CENZ, que ce soit en 2015 ou en 2020. /01234&0563017892&9:37;012<62&=2<&>.?&
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Figure 2.4 Résultats des tests de rentabilité selon l’année du début du projet et les surcoûts sans subvention accordée Il est par contre intéressant de constater qu’en 2020, excepté pour un acheteur, tous les autres tests deviennent positifs pour le surcoût le plus faible. Cette amélioration de la rentabilité s’explique non seulement par la baisse du surcoût, mais aussi par les coûts évités qui augmentent largement à partir de 2024. Ils ont donc plus d’influence pour les tests de rentabilité en 2020 que dans ceux de 2015. La hausse correspond au moment où HQD devra acheter un bloc d’énergie éolienne à 9 ¢/kWh (Régie de l'énergie, 2014). Le TCTR devient néanmoins négatif dès que le surcoût de la maison s’élève au-­‐dessus de 59 000 $, mais le TCS et le TNT restent positifs. Donc, puisqu’il n’a pas de pression mise sur les tarifs d’électricité et que le TCS est positif, un acheteur qui y verrait des avantages autres que financiers pourrait décider d’investir sans que cela ait 37 d’impact négatif sur la société. Néanmoins, pour la majorité des gens, cet investissement non rentable est beaucoup trop important pour représenter un intérêt. Pour rentabiliser l’investissement et inciter de futurs acheteurs, des subventions devraient leur être accordées. Les consommateurs ne pourraient cependant pas rentabiliser l’achat d’une maison à CENZ avec une subvention de 10 000 $ en 2015. Seules des maisons avec un surcoût maximal de 66 000 $ en 2020 deviendraient rentable. Toutefois, la subvention de rachat de l’électricité au kilowattheure engendre une rentabilité pour l’acheteur dès 2015. À la fin du projet de 30 ans, les propriétaires auraient fait des profits entre 9 000 $ et 33 000 $ dépendamment du surcoût et du début du projet. Ce type de subvention pourrait entrainer un engouement et une augmentation du nombre de constructions de maisons à CENZ. Tableau 2.3 Comparaison des tests de rentabilité en fonction des types de subventions !"#$%&$%'()*$+,-+
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Cependant, de telles subventions feraient chuter de la rentabilité du TNT comme il est possible de constater au tableau 2.3. Le TNT est d’ailleurs négatif pour tous les cas et le TCTR l’est également sauf pour un cas. Il est donc évident que l’octroi de subventions ne peut pas être rentable d’un strict point de vue comptable. Il est néanmoins possible de comparer les deux types de subventions proposés pour déterminer celui ayant le plus d’impacts positifs. La comparaison montre que le choix d’une subvention de 10 000 $ au début du projet est plus rentable pour le gouvernement que l’option de rachat à 0,40 $/kWh de l’électricité produite par les autoproducteurs. En effet, en 2020, le TCTR s’approche de la rentabilité pour la première option tandis qu’il est très loin d’être rentable pour les rachats de kilowattheures, avec une 38 moyenne de -­‐75 M$. Que ce soit en 2015 ou 2020, la subvention de rachat de l’électricité exercerait en plus une énorme pression à la hausse sur les tarifs d’électricité, inacceptable pour la société. D’ailleurs, en ces moments d’énormes surplus, l’achat d’énergie éolienne à près de 0,10 $/kWh est déjà critiqué par les groupes représentant les consommateurs et l’industrie (AQCIE, 2013; Union des consommateurs, 2013) de sorte que l’acceptabilité sociale de l’achat d’électricité solaire PV à 0,40 $/kWh serait pratiquement impossible, et avec raison. Ayant un TCS positif dès 2015 si le surcoût d’une maison était d’environ 73 000 $, l’option la plus acceptable du point de vue de la société est donc la subvention à l’achat de 10 000 $. Les tests de rentabilité fournissent un bon portrait global de la situation, mais comportent certaines limites. Bien que réalistes, plusieurs hypothèses sont posées et peuvent jouer un rôle dans les résultats finaux. De plus, les tests étant réalisés pour une longue période, la situation économique risque de changer au fil du temps, engendrant des erreurs. Par exemple, les coûts évités sont estimés par HQD jusqu’en 2023, mais, après ce moment, il s’agit de prévisions à long terme. Lorsque les résultats sont très positifs, la rentabilité du projet est beaucoup plus certaine que lorsque les résultats des tests s’approchent de zéro. De la même façon, un projet qui ne semblait pas rentable pourrait l’être malgré tout. Par exemple, un taux hypothécaire plus faible, soit de 3,5 %, permettrait à un acheteur de voir son projet rentabilisé en 2015 avec une subvention de 10 000 $ pour un surcoût maximal de 69 000 $. 39 3
ÉTUDES DE CAS Dans ce chapitre, les études de cas de trois maisons à CENZ situées dans des climats froids permettent d’évaluer dans quelle mesure les technologies peuvent réellement être efficaces et quelles sont les difficultés rencontrées lors de la conception et de l’occupation de ces maisons. Elles sont d’abord décrites pour ensuite être analysées et tirer des leçons pour améliorer la conception de futures maisons à CENZ au Québec. 3.1
Maison ÉcoTerra C’est dans le cadre du projet de démonstration de maisons EQuilibrium, de la SCHL, que la maison à CENZ ÉcoTerra a été construite. Cette dernière est située à Eastman, dans la région de l’Estrie au Québec où la température moyenne annuelle est de 6˚C (Voss et autres, 2011). La maison a été préfabriquée par la compagnie Alouette et plusieurs organismes ont contribué à sa mise en œuvre. Le Réseau de recherche stratégique du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada sur les bâtiments intelligents à consommation énergétique nette nulle a fourni un soutien technique tandis que RNCan, la SCHL et Hydro-­‐Québec ont financé le projet (Doiron et autres, 2011). 3.1.1
Description Cette maison unifamiliale détachée compte deux étages, un sous-­‐sol et un garage simple. Sa superficie chauffée est de 211,1 m2 en plus du garage de 26,6 m2 non chauffé (Doiron et autres, 2011). Il est à noter que certaines données changent légèrement d’une source à l’autre en fonction de la définition choisie, et cette dernière est rarement explicitée. Les données restent néanmoins semblables et ne changent donc pas l’issue des analyses. Cette remarque est d’ailleurs valide pour les trois maisons analysées. Trois concepts principaux ont été intégrés dans la maison pour lui permettre de se rapprocher de la CENZ. En premier lieu, la conception solaire passive a été priorisée en mettant l’accent sur conservation de l’énergie, soit en rendant l’enveloppe bien isolée et étanche à l’air. L’étanchéité mesurée a été de 0,85 CAH à 50 Pa (Doiron, 2011). De plus, pour profiter au maximum des gains solaires, des fenêtres à triple vitrage à faible émissivité rempli à l’argon ont été installées de préférence sur la façade située au sud, où elles couvrent 42 % de la superficie (Doiron, 2011). Pour 40 assurer une bonne qualité de l’air, un VRC récupérant 70 % de la chaleur a été installé (Voss et autres, 2011). Deuxièmement, en plus de produire de l’électricité, une installation solaire PV-­‐thermique produit de la chaleur pour le chauffage de l’eau et des locaux. Pour les côtés esthétique et financier, des panneaux faits de cellules photovoltaïques en silicium amorphe ont été intégrés au toit dont la pente est de 30˚ (Doiron, 2011). Ainsi, ils sont quasiment indétectables et servent de revêtement en même temps (Doiron et autres, 2011). Dans les meilleures conditions, soit vers midi sous une radiation de 1 000 W/m2, les panneaux solaires peuvent produire 2,86 kW d’électricité (SCHL, 2011a) et 12 kW de chaleur (Doiron et autres, 2011). L’air chauffé sert à plusieurs usages : il assiste le séchage du linge, préchauffe l’eau chaude et chauffe la dalle de béton du sous-­‐sol par des conduits situés à l’intérieur de celle-­‐ci (SCHL, 2011a). Cette dernière emmagasine la chaleur pour la restituer passivement lorsqu’il n’y a plus de soleil (SCHL, 2011a). Finalement, l’installation d’une pompe géothermique reliée à un système de ventilation sert de chauffage principal pour la maison ainsi que de climatisation l’été. Elle peut également participer à réchauffer l’eau. D’ailleurs, la chaleur des eaux usées est aussi récupérée pour le pré-­‐chauffage de l’eau chaude. En comparaison à une maison chauffée à l’électricité, la pompe géothermique permettrait de réduire de 7 200 kWh la demande annuelle d’électricité. (SCHL, 2011c) En plus de la diminution de la consommation d’énergie et de sa production, la maison a été conçue en tentant de réduire ses impacts sur l’environnement. D’abord, il y a une récupération de l’eau de pluie provenant du toit qui sert à réduire le ruissellement responsable de l’érosion du sol. Pour contrer ce phénomène, un réseau de ruisseaux et d’étangs a également été aménagé. Par ailleurs, la pré-­‐fabrication de la maison hors du site diminue les effets sur l’environnement et améliore la gestion des résidus de la construction. Enfin, le pare-­‐air installé a été choisi pour sa pulvérisation à base d’eau qui n’affecte pas la couche d’ozone, contrairement à d’autres qui libèrent des produits chimiques responsables de la diminution de la couche d’ozone. (SCHL, 2011c) 3.1.2
Analyse des résultats et leçons à tirer La consommation d’énergie prévue de la maison pour une année était de 9 560 kWh et sa production totale d’énergie à 6 540 kWh dont 3 240 kWh en électricité. On avait ainsi estimé que la maison ÉcoTerra serait à consommation énergétique quasi nulle et que son bilan énergétique 41 serait de 3 020 kWh. Toutefois, les estimations de base se sont avérées inexactes alors que la consommation a été plus élevée, soit à 12 128 kWh pour un an (excluant une chaufferette pour le garage) et que la production d’électricité plus faible que prévue d’environ 21 %, soit de 2 570 kWh (Doiron et autres, 2011). Malgré les performances moins bonnes qu’attendues, le bilan énergétique de la maison représente seulement 26 % de la consommation d’énergie moyenne d’une maison unifamiliale québécoise selon les données de 2006 à 2010 (Canada. RNCan, 2012). Pour déterminer les causes des écarts et les mesures à prendre pour améliorer le bilan et de futures conceptions, des chercheurs et des étudiants aux cycles supérieurs ont analysé la situation. D’abord, la production d’électricité a été réduite par rapport à la prévision pour deux raisons majeures. La première étant la faible pente du toit. La pente de 30˚ n’a pas permis à la neige de s’écouler par elle-­‐même, ce qui a bloqué une partie des capteurs PV et réduit considérablement la production d’électricité prévue durant l’hiver, en plus de réduire l’efficacité des capteurs thermiques. L’installation d’un toit à 30˚ avait été nécessaire pour permettre le transport du toit pré-­‐fabriqué. Deuxièmement, pour atteindre une CENZ, la performance des panneaux de silicium amorphe étant trop faible, soit de 5 à 7 %, devrait être changée par des capteurs plus performants de silicium multicristallin, par exemple, tel que considéré au début du processus de conception. (Doiron et autres, 2011) Une autre leçon tirée de l’analyse de cette maison est l’impact des habitudes des occupants sur la consommation d’énergie globale. Puisque la maison consomme moins d’énergie, une plus grande proportion de celle-­‐ci est liée aux occupations des utilisateurs et leurs habitudes ont un plus grand impact. Les dépenses énergétiques reliées aux appareils ménagers et à l’éclairage représentent 37 % du total de la consommation et sont plus élevées de 18 % par rapport à la consommation prévue originellement (Doiron, 2011). Quelques raisons expliquent cette différence. Par exemple, le garage qui n’est pas chauffé, a servi d’atelier l’hiver et un chauffage électrique d’appoint y a été installé, comptant pour 5,9 % de la consommation totale de la maison (Doiron et autres, 2011). De plus, des tapis installés sur le sol ainsi que des ajustements manuels des stores et des températures ont contribué à hausser la consommation prévue. L’ajout de 24 luminaires, principalement dans des pièces situées au nord pour améliorer la luminosité, est aussi un élément qui n’avait pas été considéré dans les simulations et qui a fait augmenté la consommation (Doiron et autres, 2011). 42 3.2
Maison nette zéro Riverdale Construite à Edmonton en Alberta, la maison à CENZ Riverdale fait également partie du projet EQuilibrium de la SCHL. L’emplacement, au 53e parallèle nord, possède une température annuelle moyenne de 4,2˚C (Canada. Environnement Canada, 2014). 3.2.1
Description La maison Riverdale, est constituée de deux maisons jumelées possédant chacune deux étages dont la une superficie chauffée est de 234 m2 incluant le sous-­‐sol. Ayant comme objectif de vendre ces maisons à des gens conscientisés par le développement durable, les concepteurs ont intégré différentes technologies passives et actives, choisi des matériaux ayant un faible impact environnemental et sur la santé et réduit leur consommation d’eau potable. (SCHL, 2010b) Encore une fois, l’isolation de l’enveloppe et son étanchéité à l’air ont été un élément essentiel de la conception. Les murs construits sont sous forme d’un assemblage de forte épaisseur qui permettent une très grande isolation (R-­‐56) et réduisent les ponts thermiques. En comparaison, si la maison Riverdale était équipée de murs standards avec une valeur d’isolation de R-­‐17, elle consommerait théoriquement 59 % de plus en chauffage par année, correspondant à 3 880 kWh (SCHL, 2009a). Le toit a quant à lui été isolé avec le même isolant pour une valeur d’isolation de R-­‐100 (SCHL, 2013a). Par ailleurs, les tests d’infiltrométrie ont été réalisés pour garantir une bonne étanchéité à l’air et ont confirmé des taux de 0,51 et 0,50 CAH à 50 Pa dans les maisons jumelées (SCHL, 2009a). Une attention particulière a aussi été apportée aux fenêtres, à vitrage triple au sud, à l’est et l’ouest et à quadruple vitrage au nord. Elles comprennent toutes de l’argon ainsi que des couches de faible émissivité (SCHL, 2010b). Globalement, grâce à l’enveloppe performante et un VRC, il a été estimé que la consommation d’énergie pour le chauffage est réduite de 70 %, soit de 25 000 kWh par rapport à une maison traditionnelle comparable (SCHL, 2009b). Pour les charges de chauffage restantes, l’équipe de conception a évalué que l’énergie solaire passive comblerait 40 % des besoins en chauffage. La façade se situe à 22˚ à l’est du sud ce qui ne réduirait les gains solaires d’à peine plus de 2 %. Les fenêtres disposées pour faire entrer la lumière naturelle dans les pièces communes permettent également au rayonnement solaire d’atteindre les murs de maçonnerie qui servent de masse thermique au rez-­‐de-­‐chaussée et au sous-­‐sol. Par ailleurs, les maisons ont chacune un garage du côté nord qui sert à dévier les vents 43 dominants et à créer une barrière thermique entre le mur de la maison et l’extérieur. (SCHL, 2009b) Outre le chauffage solaire passif, un système héliothermique, c’est-­‐à-­‐dire un système solaire combiné posé sur le toit, permet de combler 83 % de l’énergie de chauffage de l’eau et 21 % de l’énergie pour le chauffage des locaux. Ce système est composé de sept capteurs solaires actifs à circulation d’eau, d’un réservoir d’eau de stockage thermique saisonnier de 17 000 litres, d’un réservoir d’eau chaude domestique et d’une thermopompe eau-­‐eau de 7 kWh. (SCHL, 2009c) Finalement, un système solaire photovoltaïque de 5,6 kWh assure la production d’électricité pour annuler la consommation annuelle de la maison. Ce système est prévu pour produire 6 200 kWh par année. (SCHL, 2010b) Pour assurer un endroit confortable et sain aux occupants de maisons durables, le choix des matériaux a été une étape importante. En effet, les matériaux ont été sélectionnés selon divers critères : le contenu recyclé, le contenu local ou la production locale, la qualité de l’air intérieur, des matériaux renouvelables, la durabilité, la longévité et le faible entretien ainsi que des produits faisant un usage rationnel des ressources (SCHL, 2013b). Par exemple, l’isolation des murs et du toit est faite de papier journal recyclé, le plancher de bois est récupéré d’un gymnase d’école et les murs de béton sont composés à 50 % de cendres volantes pour réduire les GES émis lors de la fabrication de la poudre de ciment (SCHL, 2010b). Des peintures sans composés organiques volatils (COV) et d’autres matériaux faibles en COV ont quant à eux été choisis assurer une meilleure qualité de l’air (SCHL, 2013b). La réduction de la consommation de l’eau faisait également partie des objectifs recherchés. Pour ce faire, seule une section réduite de pelouse a été installée et les plantations demandent peu d’arrosage. Si nécessaire, l’arrosage est possible grâce à l’eau de pluie recueillie du toit et stockée. (SCHL, 2013b) Pour les améliorations de la maison Riverdale, comparativement à une maison traditionnelle, 20 % du budget a été alloué à des mesures de conservations de l’énergie et 80 % pour la production d’énergie. En tout, le budget total était de 110 000 $ (Green, 2012). 44 3.2.2
Analyse des résultats et leçons à tirer Comparativement à la maison ÉcoTerra, les prévisions de consommation et de production d’énergie se sont avérées plus justes. Les résultats de l’année 2010 sont présentés à la figure 3.1. 12000 10000 759 Bilan énergé‚que 320 3667 8000 Solaire PV 5456 en kWh Solaire thermique 3884 902 6000 Ven‚la‚on mécanique Appareils et éclairage 2143 4000 2000 667 3963 7039 Chauffage de l'eau Chauffage des locaux 5976 3413 43 2978 0 prévue réelle Consomma‚on d'énergie prévue réelle Produc‚on d'énergie prévu réel Bilan énergé‚que Figure 3.1 Bilan énergétique de la consommation et production d’énergie de l’année 2010 de la maison Riverdale West (compilation d'après : Green, 2012) Durant cette année, la maison n’a raté la CENZ que de 2 972 kWh. La consommation et la production d’énergie ont été plus faibles, respectivement de 893 kWh et 3 828 kWh, par rapport aux prévisions. Pour ce qui est de la consommation, les plus grands écarts se situent au niveau du chauffage de l’eau, qui avait été surestimé de 1 476 kWh, tandis que la consommation des appareils et de l’éclairage avait été sous-­‐estimée de 1 572 kWh. Tout comme pour la maison ÉcoTerra, on constate que la proportion de consommation provenant des appareils et de l’éclairage augmente et qu’elle est plus difficile à évaluer, car elle dépend des habitudes des résidents. La production d’électricité a été quant à elle inférieure de 1 063 kWh à celle prévue. Cette différence s’explique en partie par les radiations solaires qui ont été 8 % plus faibles que prévu (Green, 2012). Le plus grand écart se situe néanmoins au niveau du solaire thermique qui a produit 2 765 kWh de moins que la prévision. La production d’électricité et d’énergie a aussi souffert de la neige qui s’est posée sur les panneaux. 45 En ce qui concerne les différentes technologies utilisées, l’équipe de conception s’est penchée sur les coûts et les économies d’énergie ainsi que sur les avantages et inconvénients de leur mise en œuvre. En ce qui a trait à la conception du système solaire passif, l’équipe qui a conçu la maison Riverdale a révélé que l’impact des mesures solaires passives était difficilement quantifiable, particulièrement en ce qui concerne la masse thermique. Il leur manquait un outil de simulation qui aurait permis d’optimiser les effets de la masse thermique pour conserver une température stable et confortable tout au long de l’année (SCHL, 2009b). Les coûts ainsi que les avantages de la conception solaire passive se sont aussi avérés difficile à estimer. Par exemple, selon le constructeur, le choix de fenêtres à quadruple vitrage serait à réévaluer pour un prochain contrat. Ces fenêtres, dont le coût est plus élevé, en fait une option dispendieuse d’autant plus que le coût d’installation est aussi plus cher conséquemment au poids élevé des fenêtres qui demandent plus de main d’œuvre (SCHL, 2009b). Malgré ces inconvénients, l’équipe de conception convient somme toute que les éléments solaires passifs améliorent le rendement tout en utilisant des technologies simples et qu’ils sont essentiels pour l’atteinte de la CENZ (SCHL, 2009b). De son côté, l’assemblage de murs épais a apporté plus d’avantages que d’inconvénients. D’abord, en plus d’offrir une excellente isolation thermique et d’augmenter l’étanchéité à l’air comme prévu, ces murs améliorent l’isolation sonore et le confort thermique des occupants. De plus, l’installation de la plomberie et l’électricité est simplifiée, car elles passent plus aisément à l’intérieur des murs. Par ailleurs, la quantité de bois utilisée ainsi que son prix sont sensiblement les mêmes tant que la structure reste simple. Toutefois, ce type de construction diminue la superficie habitable, engendre une augmentation des coûts de la main-­‐d’œuvre et augmente de 10 % le budget total de la charpente. (SCHL, 2009a) Le système héliothermique actif s’est avéré compliqué à concevoir, à installer et à mettre en service. Comme il s’agit d’un système assez récent, les outils de conception n’étaient pas disponibles, ce qui a rendu sa modélisation, l’estimation de son rendement ainsi que son optimisation ardues. De plus, il n’y avait pas de main-­‐d’œuvre compétente pour l’installation et la mise en service du système et, comme les codes de plomberie ne possédaient pas d’exigences à ce sujet, les inspecteurs n’avaient pas les connaissances pour inspecter le système solaire combiné. 46 Par ailleurs, les équipements nécessaires, tels que les réservoirs, la tuyauterie et les pompes, occupent beaucoup de place dans la maison, ce qui réduit l’espace vital. On note aussi que le prix de l’énergie provenant du système héliothermique est comparable à celui du système photovoltaïque. Cela s’explique par le fait que le système héliothermique doit être composé de plusieurs capteurs pour répondre aux besoins de chaleur durant les saisons plus froides. Toutefois, pendant l’été, un seul capteur est nécessaire pour chauffer l’eau. Le système est donc surdimensionné pour cette partie de l’année et le coût par kilowattheure augmente et devient semblable au système photovoltaïque, tout en étant plus complexe et utilisant plus d’espace. La solution la plus rentable serait l’installation d’un à deux capteurs seulement (SCHL, 2009c). 3.3
Maison Home for Life La maison unifamiliale Home for Life a été construite à Lystrup au Danemark en 2009, où la température moyenne annuelle est de 7,6 ˚C. Faisant partie du programme Model Home 2020, cette maison de démonstration est la première de six à avoir été bâties à travers l’Europe. Ce programme avait comme objectif d’augmenter les connaissances des technologies qui rendent les bâtiments efficaces énergétiquement, sans négliger le confort des utilisateurs. La maison a été développée par les compagnies danoises VELFAC et le groupe VELUX avec l’aide d’un bureau d’architectes et d’ingénieurs, entre autres. Ces compagnies font partie du Holding VKR qui a financé le projet. Elles fabriquent des fenêtres, des puits de lumière ainsi que les éléments de domotique pour contrôler leur ouverture, en plus de systèmes de chauffage solaire actif. Elles ont par conséquent beaucoup exploité ces technologies dans la maison. (Voss et autres, 2011) 3.3.1
Description La maison comporte 157 m2 de surface à chauffer et les fenêtres couvrent une superficie correspondant à 50 % de la surface de plancher. La grande proportion de fenêtres permet à quasiment toutes les pièces de recevoir la lumière du jour dans deux directions différentes. Les fenêtres à vitrage triple sont remplies à l’argon avec une valeur de R-­‐5,68. Un grand toit en pente en accueille quelques-­‐unes légèrement moins performantes dues à leur cadre plus large qui possède une plus grande transmission thermique. (Voss et autres, 2011) Outre l’accent sur la forte isolation des fenêtres, la conservation de l’énergie par l’isolation a été privilégiée. Les murs sont isolés avec la laine minérale de 40 cm d’épaisseur et le toit 54 cm du 47 même matériau, pour des valeurs de résistance thermique R-­‐56,8 et R-­‐81,1 respectivement. Le chauffage solaire passif permet de couvrir 50 % des besoins en chauffage, si on le compare à un calcul qui ne tient pas du tout compte du chauffage solaire. (Voss et autres, 2011) Pour réduire la consommation de l’énergie, plusieurs éléments d’automatisation ont été intégrés. Pour éviter une surchauffe, lorsque les radiations solaires augmentent, des stores et des volets s’activent automatiquement, selon l’orientation de la lumière du jour tout en s’assurant de fournir la lumière du jour nécessaire dans la pièce. La nuit, les volets permettent, quant à eux, de réduire les pertes de chaleur par temps froid. Les fenêtres, également automatisées, s’ouvrent ou se ferment selon la température des pièces ainsi que du niveau de CO2 dans l’air. L’été, cela permet une ventilation naturelle de la maison tandis qu’en hiver, un VRC est utilisé pour effectuer le changement d’air et assurer la qualité de l’air intérieur. En plus, pour réduire l’énergie nécessaire à l’éclairage, des détecteurs de lumière du jour et de mouvements permettent d’éteindre automatiquement les lumières dans les pièces inoccupées. Les éléments automatisés peuvent aussi être opérés par télécommande. (Voss et autres, 2011) Quant à la production d’énergie, la maison est équipée d’un système photovoltaïque connecté au réseau en silicium multicristallin de 50 m2 qui a été conçu pour produire jusqu’à 5 000 kWh d’électricité annuellement. Ajoutés à ce système, des capteurs solaires thermiques couvrant 6,7 m2 servent principalement à chauffer 50 à 60 % des besoins annuels en eau, mais chauffent également l’air. Les capteurs solaires, ainsi qu’une thermopompe, alimentent un réservoir qui distribue la chaleur soit à l’eau pour l’utilisation domestique, soit dans les planchers chauffants pour les pièces communes et dans des radiateurs au niveau des chambres. (Velfac, 2009) En plus d’une maison à CENZ, la maison de banlieue d’un étage et demi devait être neutre en carbone. Pour ce faire, elle devra produire un surplus d’électricité de 11 kWh/m2 annuellement étalé sur 40 ans pour combler l’énergie utilisée pour la fabrication des matériaux ayant servi à sa construction. (Velux, 2012) 3.3.2
Analyse des résultats et leçons à tirer Concernant le bilan énergétique de la maison, les résultats attendus sont présentés à la figure 3.2. La consommation pour le chauffage a finalement été de 20 kWh/m2 au lieu des 15 kWh/m2 anticipés. L’équipe de conception explique cette divergence principalement par les habitudes des 48 Project partn
Architects:
Energy conce
Turn-key con
occupants, et ce, pour les deux années de tests effectués. En ayant haussé la température de consigne à l’intérieur de la maison, fermé les stores manuellement pour plus d’intimité ou utilisé plus d’eau chaude que prévu, il a encore une fois été conclu que les habitudes des occupants jouaient un rôle plus prépondérant dans la cbalance
onsommation d’une maison à CNatural
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(Velux, 2012) Net
energy
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ow area amounts to 40 % of the floor
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ll as the roof to ensure plenty of nat
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ght levels are evaluated and finally
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lizer 2 and model studies in a light lab.
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Direct
(solar g
through
60
50
40
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PV solar cells
29.1
Household
13.2
30
20
Heat
recovery
(reuse heat)
Solar collectors
11.1
Hot water
18.3
Heat
pump
Heat pump
22.4
10
Water tank
In kg CO2 eq/m²/year
Heating
e for Life uses the energy-optimised
15.0
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0
mit light deep into the rooms. The
Energy
Production
Energy
e’s active facades regulate light and
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surplus
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energy
Energy
es shade from a high summer sun and
The total energy consumption is minimised
ts light from a low winter sun. Shutters
The calculation of the energy performance and
3.2 Consommation et production prévue pour la maison Home for Life CO
(tiré production hasd’énergie been made according
to national
and met
by renewable
linds regulate solar heatFigure and ensure
2 -neutral energy
standards.
For
international
energy
performance
generated by the building itself. After around
cy when needed. The size and place- de : Velux, 2012, p. 25) benchmark, see page 66.
30 years, the surplus energy is equivalent
of the windows have been determined
Pendant deux années, deux familles différentes ont habité dans la maison desquelles les to thelors amount
of energy represented
by the
e position of the sun in the
sky, seasons,
materials from which the house is built.
y optimisation and the needs of the
CO2 balance
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ents. Furthermore, the risk
of glare
is the fenestration; positioned to cater for
ided with screening both inside and
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energy technology and visual appeal, the
de.
13
windows optimise light, air and solar gain.
Surplus
majorité des analyses réalisées s12
e concentrent principalement s1.95
ur les éléments reliés à l’éclairage, 11
The house is managed in such a way that
electricity and heat are used to a minimum.
9
In the summer, the automatically controlled
Appliances
8
6.17 un niveau élevé de lumière qui natural
ventilation is plu used to
air the rooms.
Les calculs de lumière du jour montrent a beaucoup aux 7
PV solar cells
During the heating season, mechanical ven6
occupants. Les lumières n’ont pas besoin d’être 13.50
allumées durant le jour (Foldbjerg autres, tilation
with heatet recovery
is used, so the
5 Installation heat loss
cold
air
can
be
heated
without the use of
0.8
4
2011). additional energy. Intelligent control reguHot water
3
2.52
lates the outdoor and indoor sun screening
2
optimising heat and light intake as well
Heating
En ce qui concerne le confort lié température, 95 % des heures de forl’année ont obtenu la 1 à la 2.06
as switching off the light when the room is
0
not in use.
meilleure note de confort pour les pièces communes selon la norme européenne EN 15251 (Velux, le confort thermique ainsi que la 10qualité de l’air. CO2 emission
CO2 compensation CO2 saving
2012). Cette norme est utilisée pour évaluer le confort thermique dans une pièce sur une échelle de I à IV, où I est excellent et IV est inacceptable (Foldbjerg et autres, 2011). Toutefois, prise seule, 49 › So
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la température de la cuisine et la salle à manger a été classée dans la catégorie III. Les occupants ont surtout déploré la température trop élevée principalement au printemps (Foldbjerg et autres, 2011). Ces analyses ont permis de constater que les deux modes de réglage des stores, hiver et été, n’étaient pas adéquats et qu’une optimisation était nécessaire pour les deux autres saisons (Velux, 2012). La même norme est aussi utilisée pour catégoriser le niveau de CO2 dans l’air intérieur de la maison. Globalement, l’ensemble de la maison se situe dans la catégorie II, mais la cuisine a plutôt été cotée III. Cela est dû aux mois d’hiver où les taux sont plus élevés, car la ventilation naturelle n’est plus réalisée de façon automatique comme en été. (Foldbjerg et autres, 2011) 3.4
Synthèse de l’analyse des maisons à CENZ Cette section synthétise et compare les aspects communs et divergents des trois maisons étudiées. Cette étape permet de faire ressortir les leçons apprises et tenter d’identifier les éléments de conception les plus appropriés pour le Québec. Leur conception générale est d’abord résumée au tableau 3.1. Tableau 3.1 Comparaison des aspects de la conception des trois maisons étudiées !"#$%&"'($')*'%+,%$#-+,
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50 La comparaison montre qu’une enveloppe bien isolée, un VRC, des panneaux solaires PV ainsi qu’un système de contrôle et de surveillance sont des éléments de conception communs aux trois maisons. Ils n’ont cependant pas tous les mêmes caractéristiques. D’abord, une analyse plus précise de leur enveloppe montre certaines différences. La résistance thermique de la structure et des fenêtres des différentes maisons est comparée aux exigences minimales du Code de construction à la figure 3.3. '**$
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Figure 3.3 Comparaison des résistances thermiques des fenêtres et de la structure des maisons étudiées par rapport au Code de construction (compilation d'après : Code de construction; SCHL, 2010b; SCHL, 2011c; Voss et autres, 2012) À l’analyse du graphique, on constate que l’isolation générale des maisons Riverdale et Home for Life est supérieure à celle de la maison ÉcoTerra dont les valeurs restent plus près du Code de construction. Selon une étude sur l’enveloppe de la maison ÉcoTerra, une augmentation de l’isolation de R-­‐5,76 pour les murs de fondation et hors sol et des fenêtres avec une résistance thermique de R-­‐6,8 améliorerait le bilan énergétique de 785 kWh par année (Doiron, 2011). Par ailleurs, le taux de CAH à 50 Pa de la maison Riverdale est plus faible que celui d’ÉcoTerra, 0,5 contre 0,85 (Doiron, 2011). Néanmoins, ramener le taux de CAH de la maison ÉcoTerra à 0,5 n’abaisserait que de 127 kWh la charge annuelle, ce qui signifie que le taux de 0,85 est déjà optimal (Doiron, 2011). Pour la production d’électricité, les trois maisons ont installé des panneaux solaires PV, avec une puissance et une efficacité différentes. Il a été vu à travers les leçons apprises de la maison ÉcoTerra que le choix du silicium amorphe a été remis en cause et qu’il a été recommandé d’utiliser un autre matériau tel que du silicium multicristallin, comme installé dans les deux autres 51 maisons. Les panneaux de Riverdale, ayant produit 1,8 fois plus d’électricité que la maison ÉcoTerra avec une surface plus petite, soit de 33 m2 contre 55 m2 (Green, 2012; Voss et autres, 2011), semblent confirmer la nécessité d’installer des panneaux performants si la CENZ veut être atteinte. La faible puissance des panneaux solaires de la maison ÉcoTerra se reflète d’ailleurs dans le bilan énergétique des trois maisons, montré à figure 3.3. !"#$%&'$'%()#*+,&%(#-)
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Figure 3.4 Bilan énergétique des maisons à CENZ étudiées Comme il a été expliqué au deuxième chapitre, les bilans se trouvant sous la ligne signifient qu’ils n’ont pas atteint la CENZ. Le graphique montre donc que les deux maisons canadiennes n’ont pas atteint la CENZ tel que mentionné dans les sections précédentes, tandis que la maison Home for Life possède un bilan positif. Il faut toutefois bien noter que ces bilans ne sont pas exactement comparables puisqu’ils ne sont pas calculés de la même façon. La problématique concernant les nombreuses définitions possibles dont il a été question au deuxième chapitre est ici bien mise en lumière. Une explication des trois bilans permet de mieux comprendre leurs différences ainsi que les concepts théoriques expliqués au chapitre 2. D’abord, pour la maison ÉcoTerra, les données ne comprennent que le bilan d’électricité importée/exportée, ce qui correspond à la définition du bilan proposé dans cet essai pour le contexte québécois et qui a été utilisée pour réaliser les tests de rentabilité. Même si la maison a produit 2 570 kWh d’électricité, elle n’a exporté que 411 kWh, car le reste a été utilisé 52 directement sur place (Doiron, 2011). L’électricité utilisée sur le site réduit la quantité d’électricité importée, mais également la quantité exportée. Pour la maison Home for Life, il s’agit d’un bilan charge/production calculé. Il contient toutes les charges, que ce soit l’électricité ou la chaleur nécessaire et toute la production d’énergie, soit l’électricité et la chaleur. Les données de cette maison étant limitées, seules les données des prédictions sont utilisées pour faire le bilan ainsi que l’ajout des 5 kWh/m2 de plus que prévu pour le chauffage tel que mentionné à la section 3.3.2. Celui de la maison Riverdale est un mélange des deux autres. La consommation d’énergie sur le site est considérée, et la production compte la chaleur produite par le système héliothermique et la production d’électricité. Toutefois, la production de chaleur par la thermopompe n’est pas considérée dans l’énergie produite. Même si la maison tient compte de la chaleur produite par le solaire thermique, son bilan ne s’équilibre pas. Il reste un manque à gagner. Ensuite, en ce qui concerne la production de chaleur, des technologies différentes ont été installées dans les trois maisons. Les maisons Riverdale et Home for Life ont choisi un système héliothermique tandis que les concepteurs d’ÉcoTerra ont préféré un système géothermique en plus du PV-­‐thermique. Selon les concepteurs de Riverdale, un système héliothermique est très compliqué et dispendieux. Néanmoins, une conception simple de seulement deux collecteurs serait plus efficace et permettrait un meilleur rendement financier. Il s’agit d’une option qui est pourrait être adoptée au Québec pour la réduction de la pointe. Par ailleurs, l’étude de la maison ÉcoTerra a conclu que la partie thermique du système PV-­‐thermique pourrait être améliorée en grossissant le réservoir de stockage de l’eau, la maison ÉcoTerra ayant d’ailleurs le plus petit le réservoir de stockage. La plus grande différence de consommation d’énergie se situe au niveau du chauffage de l’eau, qui est beaucoup moins importante pour Riverdale que pour ÉcoTerra. Cela semblerait indiquer qu’il est plus approprié d’utiliser le chauffage solaire de l’eau que de l’air. Pour les trois maisons, il a finalement été possible de noter que les habitudes des occupants jouaient un rôle plus important que prévu. L’aspect du confort devient donc essentiel lors de la conception dans ce type de bâtiment, car les occupants influencent beaucoup les résultats de la CENZ. En effet, si leur confort n’est pas assuré, ils risquent d’utiliser des moyens qui peuvent nuire à l’atteinte de la CENZ. Home for Life a particulièrement misé sur le confort et essayé d’améliorer 53 les éléments qui gênaient les occupants. L’intégration de la lumière naturelle a été une partie importante de la conception. Les futures maisons devraient s’inspirer de Home for Life pour réduire leur énergie liée à l’éclairage et aux appareils électriques qui ne consomment qu’environ la moitié de l’énergie des deux maisons canadiennes étudiées.
Des outils de simulation pour les masses thermiques et les nouvelles technologies comme le système intégré PV-­‐thermique ou l’héliothermique doivent également être développés pour réaliser de meilleures simulations et optimisations de tous les systèmes combinés. En somme, le troisième chapitre a permis de soulever le point que les maisons à CENZ étudiées n’ont pas atteint leur objectif initial. Cela signifie que la conception des maisons doit encore être optimisée pour réduire leur consommation et que l’augmentation de la quantité de panneaux PV serait même nécessaire pour obtenir la CENZ, particulièrement à cause de la perte d’efficacité en hiver lorsque la neige couvre les panneaux solaires. 54 4
ÉVALUATION DE LA MAISON À CENZ EN FONCTION DU DÉVELOPPEMENT DURABLE Dans ce chapitre, le projet d’investissement par le gouvernement dans les maisons à CENZ est évalué pour déterminer s’il s’agit ou non d’un choix durable. Vu le prix élevé des maisons à CENZ, il a été démontré au deuxième chapitre qu’une subvention serait effectivement nécessaire pour promouvoir efficacement les maisons à CENZ. L’évaluation permet d’établir les bases d’un programme de subventions et de déterminer les améliorations et les compromis nécessaires pour tendre vers la durabilité. 4.1
Évaluation selon les 16 principes de la LDD Chacun des principes de la LDD (L.R.Q., c. D-­‐8.1.1, art. 6) est évalué en fonction des impacts du projet ou de ses objectifs. Cette évaluation est inspirée du Guide pour un financement durable qui a, entre autres, été produit pour accompagner les personnes responsables dans l’élaboration des programmes de financement, comme des subventions (Québec. MDDEP, 2009). La démarche sert à réfléchir sur les principes du développement durable, à prévoir globalement les impacts et les risques ainsi qu’à enrichir le programme. Elle n’a pas l’ambition d’être une étude d’impact approfondie. L’évaluation de l’envergure des impacts et des objectifs du programme est basée sur les critères d’étendue, de durée et de probabilité. L’argumentaire s’appuie sur les faits établis, les études de cas et les analyses réalisées tout au long des chapitres précédents. De nouveaux arguments peuvent également être ajoutés pour renforcer ceux existants, ou parce qu’ils n’ont pas été traités spécifiquement auparavant. Puisque le développement durable est une intégration des différents principes, il est possible que des éléments touchent plus d’un principe en même temps. Dans ces cas, les éléments sont traités dans le principe dont le lien est le plus clair et le plus fort afin d’éviter la redondance. L’envergure est évaluée sur une échelle allant de «-­‐2» à «2», correspondant à des impacts très négatifs à des impacts très positifs. Si les impacts sont jugés autant positifs que négatifs, l’envergure est neutre et reçoit donc la note «0». Dans ce cas et pour les cas négatifs, des éléments de bonifications sont nécessaires pour éliminer ou amoindrir les impacts négatifs. S’il n’y a peu d’impact prévu, l’envergure est aussi notée par un zéro. Ce cas et une envergure positive permettent de satisfaire au programme, mais n’empêchent pas sa bonification. Pour que le programme puisse être considéré comme durable, il ne doit pas obtenir de note négative à la fin du processus de bonification. 55 4.1.1
Santé et qualité de vie Le premier principe du développement durable fait référence à la protection de la santé et à l’amélioration de la qualité de vie. Cet aspect fait partie intégrante de l’esprit de la maison à CENZ comme il a été possible de constater dans les chapitres précédents. En effet, le confort des occupants doit primer dans la conception d’une maison à CENZ afin d’atteindre les objectifs de la CENZ. Étant donné que la conception de la maison est optimisée pour consommer le moins d’énergie possible, la part d’énergie liée aux activités et au comportement des occupants augmente. Ainsi, si les occupants n’y trouvent pas leur confort, ils utiliseront des moyens qui auront souvent pour effet d’accroître la consommation. Par exemple, dans les cas d’ÉcoTerra et de Home for Life, les occupants ont augmenté le point de contrôle de la température pour améliorer leur confort (Doiron et autres, 2011). Pour cette raison, plusieurs critères liés au confort ont été suivis dans les différentes maisons de démonstration. La température, l’humidité et le CO2 étaient contrôlés, enregistrés et étudiés afin d’assurer et d’améliorer le confort et la santé des occupants. Les changements d’air permettent entre autres de contrôler l’humidité et la qualité de l’air intérieur. Cette dernière a également été un élément considéré lors du choix des matériaux dans la construction des maisons EQuilibrium étudiées, où des matériaux sans COV ont été utilisés (SCHL, 2013b; SCHL, 2011c). Quoique cette initiative ne soit pas essentielle, les constructeurs de maisons à CENZ sont souvent plus conscientisés à offrir un milieu de vie sain à leurs occupants. Par ailleurs, une conception judicieuse incorpore aussi beaucoup de lumière naturelle. Signe qu’il s’agit d’un élément qui améliore la qualité de vie, la première famille à habiter Home for Life pendant un an a témoigné que la grande luminosité dans la maison allait leur manquer (Velux, 2012). Lorsque la lumière n’est pas assez intégrée, la consommation d’énergie risque de s’élever par l’ajout de lumière artificielle comme cela a été le cas dans la maison ÉcoTerra (Doiron et autres, 2011). L’envergure des impacts des maisons CENZ liée à la santé et la qualité peut donc être considérée comme très positive. Puisque la santé et la qualité de vie sont intégrées dès la conception des maisons, ces impacts sont durables, vu la grande durée de vie d’une maison, et pourront 56 s’appliquer dans de plus en plus de nouveaux foyers au fil du temps. Un pointage de «2» est en conséquence accordé pour ce principe. 4.1.2
Équité et solidarité sociales Ce principe prévoit que «les actions de développement doivent être entreprises dans un souci d'équité intra et intergénérationnelle ainsi que d'éthique et de solidarité sociales» (LDD, L.R.Q., c. D-­‐8.1.1, art. 6(b)). Les impacts d’un projet de subventions de maisons à CENZ touchent particulièrement l’équité intergénérationnelle, la redistribution de la richesse collective et l’accessibilité aux services. Premièrement, le programme peut avoir des impacts positifs sur l’équité intergénérationnelle. À long terme, les maisons à CENZ permettront au secteur résidentiel de réduire l’augmentation de la consommation d’énergie. Étant de plus en plus autonome énergétiquement, le Québec pourrait s’éviter la construction de nouvelles centrales électriques et les impacts environnementaux qui y sont reliés. Ces constructions pourraient aussi augmenter le prix de l’électricité puisque les coûts de construction seront plus élevés, coûts qui seraient ensuite assumés par les générations futures. À moyen terme, les subventions entrainent aussi une pression à la hausse sur les tarifs tel que démontrés par le TNT. Néanmoins, comme les tarifs du secteur résidentiel restent tout de même les plus faibles en Amérique du Nord (HQD, 2012), de légères hausses ne devraient pas créer d’inégalité sociale. La hausse des tarifs pourrait même permettre de réduire le gaspillage de l’énergie apportant les avantages cités plus haut. En plus, utilisant de l’énergie propre et renouvelable de manière plus efficace, davantage d’énergie est disponible pour développer les industries, ce qui profite économiquement à tout le monde pour plus longtemps. Pour ce qui est de l’équité entre les générations actuelles, l’accessibilité au programme cause toujours un problème d’équité entre les participants et les non participants (Carpentier, 2004). Les jeunes familles, les ménages de classe moyenne et ceux moins fortunés n’auraient en majorité pas l’opportunité de souscrire au programme considérant les montants supplémentaires à investir pour l’achat d’une maison à CENZ. Ceux qui sont actuellement propriétaires de maisons peuvent néanmoins bénéficier du programme RénoClimat afin de réduire leur consommation d’électricité. Ils peuvent également bénéficier de l’option de mesurage net d’Hydro-­‐Québec s’ils produisent de l’électricité (Hydro-­‐Québec, 2012). 57 Somme toute, le programme ne serait pas accessible à une large partie de la population dans sa forme actuelle. Il reste qu’il aurait des impacts positifs sur les générations actuelles et futures, aidant à préserver les ressources en plus de réduire les constructions de centrales énergétiques coûteuses qui font augmenter les tarifs d’électricité. Pour ces raisons, une note de «0» est donnée, car des améliorations doivent être réalisées pour rendre le programme plus accessible. 4.1.3
Protection de l’environnement Le programme de subventions comporte des objectifs et des impacts reliés à ce principe. Il peut avoir des impacts sur les changements climatiques, la qualité de l’air et la quantité de ressources utilisées. Effectivement, les maisons à CENZ réduisent les impacts du secteur résidentiel sur l’environnement. En produisant de l’électricité renouvelable et non polluante, ainsi qu’en réduisant leur consommation de puissance, elles évitent des achats d’électricité à l’extérieur du Québec. Cette électricité est généralement non renouvelable et produit des GES. Les émissions évitées atténueraient l’augmentation des polluants tels que les 3 t/kWh de NOx et les 8 t/kWh de SO2 provenant actuellement des achats d’électricité d’Hydro-­‐Québec (Hydro-­‐Québec, 2013b). Tel que noté précédemment, la consommation d’énergie réduite retarderait, ou pourrait même éviter, la construction de centrales électriques et de réseaux de distribution. Ces constructions ont le plus souvent des d’impacts environnementaux néfastes. Certains d’entre eux seront traités dans d’autres principes liés plus fortement comme la préservation de la biodiversité et le respect de la capacité de support des écosystèmes. Dans ce cas-­‐ci, on peut penser à l’élimination des GES qui seraient émis par tous les transports lors de la construction d’une centrale énergétique. La diminution de l’érosion du sol a aussi été intégrée dans la conception globale de la maison ÉcoTerra où des ruisseaux ont été aménagés sur le terrain. Même s’il n’est pas obligatoire de prévoir ce type d’aménagement pour construire une maison à CENZ, il est possible que ces préoccupations soient considérées par des concepteurs conscients de leurs impacts environnementaux. En conséquence, la construction de maisons à CENZ produirait des effets positifs sur la préservation de l’environnement, ils seraient appliqués sur une longue durée et, puisqu’il est 58 nécessaire de bien concevoir ces maisons pour atteindre les objectifs énergétiques, il est très probable que les impacts positifs surviennent. Une note de «2» donc est accordée à ce principe. 4.1.4
Efficacité économique L’efficacité économique est un principe du développement durable qui implique qu’un projet de financement ait des retombées économiques positives et une rentabilité sociale pour le Québec tout en ne compromettant pas l’environnement. Dans l’analyse de rentabilité réalisée au chapitre 2, il a été possible de constater que sans subvention, il n’est pas possible pour un acheteur de maison à CENZ de rentabiliser son investissement. Comme il a été déterminé que le rachat de l’électricité à 0,40 $/kWh était un choix de subvention inacceptable socialement, car il mettait une pression énorme sur les tarifs d’électricité, une subvention de 10 000 $ serait préférable. Toutefois, l’acheteur ne pourrait rentabiliser son investissement qu’en 2020 avec une subvention de ce montant. Le TCS étant également rentable en 2020, les retombées économiques et sociales seraient donc positives pour le Québec. En plus, par prudence, le calcul du TCS a été réalisé avec un faible taux de BNÉ. Par ailleurs, selon une étude sur l’efficacité énergétique dans l’est du Canada, l’investissement dans l’efficacité énergétique est un moteur d’économie puissant pour le Québec. Un investissement massif de Québec dans des mesures d’efficacité énergétique telles que l’enveloppe des bâtiments et la géothermie pourraient avoir des retombées très positives. En effet, un investissement d’environ 19 milliards de dollars entre 2012 et 2040 pourrait augmenter le produit intérieur brut de 60 milliards de dollars et créer 496 404 emplois-­‐année durant cette période. Un investissement de cette envergure impliquerait que 70 à 80 % des coûts des mesures seraient subventionnés. Les importantes retombées sont expliquées principalement par la diminution des coûts de l’énergie qui permettrait aux entreprises et aux ménages de dépenser autrement ces économies. De plus, les coûts de fonctionnement des entreprises diminueraient, augmentant leur compétitivité au niveau mondial et soutenant la croissance. (Malone et autres, 2012) De surcroît, l’économie d’énergie coûte présentement trois fois moins cher que la construction de nouvelles centrales électriques. À long terme, elle est également plus rentable, car elle réduit la nécessité de construire de nouveaux barrages, dont l’électricité coûte plus cher et dont les impacts environnementaux et sociaux sont importants. Selon le rapport de la Commission sur les enjeux 59 énergétiques du Québec, il faut d’ailleurs que le gouvernement continue d’appuyer des normes et les programmes qui permettent une utilisation efficace de l’énergie afin de sécuriser les approvisionnements à long terme pour les utilisateurs, et ce, même si le Québec est en période de surplus d’électricité (Lanoue et Mousseau, 2014). Le rapport soutient également qu’un approvisionnement de l’énergie diversifié ainsi qu’une production locale rentable sont à privilégier. Ces principes fondamentaux de la gestion de l’énergie établis à la suite de la Commission appuient donc la construction de maisons à CENZ. Un impact négatif est toutefois prévu selon le TNT, qui indique que les économies d’énergie réalisées entrainent une pression à la hausse des tarifs d’électricité. Comme les coûts évités par HQD sont actuellement moindres que les pertes pour la consommation d’énergie, tous les programmes sont déficitaires, sauf les programmes de gestion de la puissance. La Régie de l’énergie a malgré tout accepté le PGEÉ d’HQD le considérant, globalement, socialement rentable (Régie de l'énergie, 2014). De plus, le troisième chapitre a montré que les maisons à CENZ étudiées n’ont pas atteint le bilan énergétique net zéro d’énergie importé/exporté. Dans cette situation, la plupart des tests de rentabilité sont donc moins bons que prévu. Il y a moins de gains d’efficacité que prévu, donc moins de coûts évités et des factures d’électricité plus élevées pour les participants. Du coup, la rentabilité est réduite pour tous les tests, sauf le TNT qui s’améliore, car il y a moins de pertes pour HQD. Cela signifie que les maisons doivent, soit réduire leur consommation, soit augmenter la quantité de panneaux PV ou même les deux. Toutefois, cette option engendre nécessairement une augmentation des coûts. En somme, l’investissement du gouvernement dans l’efficacité énergétique dans le secteur des bâtiments devrait engendrer des retombées économiques importantes pour la société en général et à long terme. La rentabilité d’un investissement dans les maisons à CENZ semble cependant moins claire, surtout qu’il est difficile d’atteindre la CENZ. Conséquemment, vu les impacts très positifs et les autres négatifs, une note de «0» est attribuée. 4.1.5
Participation et engagement Un projet durable implique également la participation et l’engagement des citoyens et groupes concernés. 60 La participation des citoyens ou de groupes qui les représentent devrait être sollicitée pour définir une vision commune du projet et amener l’acceptation du projet par la population, un partage des connaissances actuelles ainsi que des idées pour enrichir les objectifs du projet. Intégrer des groupes qui représentent les personnes concernées et des organismes comme la Société d’habitation du Québec, l’Association provinciale des constructeurs d’habitations du Québec, des groupes écologistes comme Équiterre ou citoyens comme l’Union des consommateurs, est une façon de rejoindre une plus grande partie de la population qui aurait une meilleure compréhension du projet et sensibilité des enjeux de la maîtrise de l’énergie au niveau de leur habitation. Plus les gens participent et sont engagés dans le projet, meilleures sont les chances de réussite de ce dernier, et moins il y a d’opposants au projet. En effet, il ne faut pas oublier que certains groupes pourraient offrir une résistance ou une opposition au projet. En premier lieu, les constructeurs qui seraient contraints de modifier leurs méthodes de travail notamment au niveau des procédés de construction et des choix de matériaux pourraient être réticents. Les investissements à réaliser en temps et argent pour la formation et l’apprentissage risquent également d’être des obstacles. Deuxièmement, il peut s’agir de groupes qui ont des intérêts dans tout autre type de production d’énergie et de construction d’infrastructures comme des barrages hydro-­‐électriques, des lignes de transport ou même des éoliennes. À un moment où le Québec est en surplus d’électricité, les industries productrices d’énergie n’ont pas intérêt à faire entrer le solaire dans l’offre énergétique. Il préféreraient probablement aussi recevoir eux-­‐mêmes ces subventions. La participation et l’engagement de plusieurs groupes pourraient permettre d’étendre la durabilité du programme. Il est d’ailleurs probable que de bons mécanismes de participation et d’engagement puissent intégrer le plus d’acteurs possible et réduire les oppositions, engendrant des impacts à long terme. Ces derniers seraient certainement positifs, mais avec une envergure relativement moyenne. La note de «1» est donc donnée à ce principe. 4.1.6
Accès au savoir L’investissement dans les maisons à CENZ est l’occasion de développer une expertise québécoise, de faire de la formation et de la recherche dans l’objectif d’innover ainsi que d’intéresser les entrepreneurs et le grand public sur ce type de maisons encore peu connues. 61 Le développement d’une expertise de maisons à CENZ dans les pays froids et enneigés est essentiel. Comme il a été vu à travers les études de cas, la production d’électricité est réduite par la neige qui reste sur les panneaux, ce qui empêche les maisons d’atteindre une CENZ sur le bilan énergie importée/exportée (Green, 2012; Doiron, 2011). Outre la production d’électricité, des outils pour la modélisation des masses thermiques et de certaines nouvelles technologies devraient par exemple être développés pour améliorer l’étape de conception (SCHL, 2009b; SCHL, 2009c). Les programmes techniques et universitaires des différents génies reliés au domaine de même que les programmes d’architecture devraient ajouter des cours ou concentrations spécifiques sur les bâtiments à CENZ et sur l’énergie solaire. D’abord, cette approche formerait des personnes prêtes à implanter les meilleures pratiques connues dans la construction d’immeubles en général, mais permettrait aussi un plus grand engouement pour les études supérieures nécessaires pour la recherche et le développement. Il reste qu’il existe déjà des connaissances dans le domaine comme il a été exposé au chapitre 2. Les entrepreneurs doivent néanmoins être formés dès maintenant. Selon Josef Ayoub, qui a mené le groupe de chercheurs de l’Agence internationale de l’énergie sur les bâtiments à CENZ, il faut intéresser les gros constructeurs aux maisons à CENZ par des approches et technologies simples à un coût abordable (Bonneau, 2014). Des outils pour ces derniers pourraient être créés pour faciliter la propagation de l’information. Par exemple, un portail sur les formations disponibles ainsi que des liens vers toutes les informations sur la maison à CENZ, les recherches, les matériaux et les technologies pourrait être mis en place. La maison à CENZ étant plutôt inconnue du public, ce portail pourrait aussi être utilisé pour informer. En la faisant connaître, une plus grande demande pourrait s’ensuivre et inciter les entrepreneurs à développer leur savoir-­‐faire dans la construction de ce type de maisons. La mise en place d’un programme de subventions de maisons à CENZ est certainement positive pour l’accès au savoir. Il est probable que le projet permette d’augmenter les connaissances en plus de développer une expertise nécessaire pour le climat québécois et que ces dernières se perpétuent à long terme. Les impacts pourraient rejaillir sur les secteurs commercial et industriel et vice-­‐versa. Toutefois, il peut s’écouler un certain temps avant que l’offre de formation se 62 concrétise, que les recherches soient réalisées et que les entrepreneurs emboitent le pas. L’envergure du principe reçoit donc une note de «1». 4.1.7
Subsidiarité Le principe de subsidiarité fait référence à l’attribution adéquate des pouvoirs et responsabilités du programme au bon niveau de gouvernement tout en s’assurant d’être le plus près des citoyens impliqués. Il faut donc vérifier si le cas d’un programme dirigé par le gouvernement provincial satisfait à ce principe. Dans ce cas, un programme provincial est certainement approprié. En effet, la majorité des programmes d’efficacité énergétique sont gérés par le Bureau de l’efficacité et de l’innovation énergétiques du ministère des Ressources naturelles du Québec. Les autres le sont à travers les fournisseurs d’énergie comme Hydro-­‐Québec et Gaz métro. Comme les programmes sont normalement issus des politiques énergétiques ou sur les changements climatiques, il est conséquent qu’un programme de subvention et de promotion de maisons à CENZ soit administré par le gouvernement provincial. C’est d’ailleurs ce qui est fait en ce moment pour les programmes de maisons neuves écoénergétiques Novoclimat 2.0 ou de maisons existantes Rénoclimat par exemple. Le projet de subventions des maisons satisfait au principe de subsidiarité, mais n’entrainera pas d’impact relié à ce principe. Pour cette raison, l’envergure des impacts est neutre et la note «0». 4.1.8
Partenariat et coopération intergouvernementale Une approche de partenariat et de coopération intergouvernementale doit également être établie pour que le programme soit considéré comme durable. Plusieurs aspects sont à prendre en considération. Le ministère des Ressources naturelles aurait intérêt à travailler avec celui des Affaires municipales, des Régions et de l’Occupation du territoire. Puisque les municipalités peuvent gérer tous les aspects de la construction résidentielle qui ne sont pas déjà réglementés par le Code de construction, une entente doit être réalisée avec les municipalités pour s’assurer qu’elles ne soient pas un frein à l’implantation de maisons à CENZ. Le meilleur moyen de production d’électricité étant les panneaux solaires PV, il ne faudrait pas qu’ils soient interdits, comme c’est le cas de 63 certaines municipalités (Bastien et Athienitis, 2011). Afin de régulariser la situation, il serait donc nécessaire d’encadrer l’installation de panneaux solaires PV dans un règlement provincial. Le programme pourrait aussi faire la promotion auprès des municipalités d’un aménagement urbain propice à l’établissement de maisons à CENZ. Pour profiter pleinement de l’énergie du soleil, que ce soit passif, actif, ou pour produire de l’électricité, le développement des rues dans le sens est-­‐ouest serait à favoriser (Bastien et Athienitis, 2011) ainsi que des espacements de rues adéquats empêchant l’ombrage des bâtiments par d’autres (Hachem et autres, 2013). Il y aurait aussi certainement beaucoup d’avantages à coopérer avec le gouvernement fédéral, et particulièrement avec la SCHL, cet organisme national responsable de l’habitation au Canada à l’origine du projet de maisons EQuilibrium et CanmetÉNERGIE de RNCan, centres de connaissances des technologies propres dont l’un est situé à Varennes. Une collaboration avec l’Office de l’efficacité énergétique de RNCan pourrait être pertinente pour développer le programme et s’inspirer des outils existants dont le système de cote ÉnerGuide pour les maisons. Ces cotes sont d’ailleurs déjà intégrées au programme Rénoclimat. En échange, le Québec pourrait partager les résultats de son programme par la suite. Les impacts de partenariat et de coopération intergouvernementale peuvent certainement être très bénéfiques. Puisque la cote ÉnerGuide est déjà implantée dans un programme québécois, il semble y avoir de l’ouverture à collaborer entre les instances gouvernementales. De plus, il y a plusieurs possibilités de coopération. L’intégration de ce principe au projet apparaît donc pouvoir induire des impacts positifs à long terme et assez étendus pour obtenir une note de «2». 4.1.9
Prévention Le principe de prévention permet de ressortir les risques connus pour s’assurer de les maîtriser, soit en annulant le risque à la source, soit en apportant des solutions pour le réduire ou l’atténuer. Les risques peuvent être liés à la santé ou la sécurité de la population ou à des problèmes de qualité de l’environnement. Très peu de risques pour la santé ou l’environnement peuvent être associés aux maisons à CENZ. Un problème envisageable serait le manque de ventilation de la maison. Certaines technologies ne devraient pas être utilisées dans les maisons à CENZ puisqu’elles ne peuvent pas opérer de façon 64 sécuritaire dans un environnement très étanche, comme des chauffe-­‐eau au gaz naturel ou au propane (Proskiw, 2010). Toutefois, comme la définition choisie pour cet essai prévoit que la maison à CENZ ne soit fournie qu’en électricité, il n’y a pas de risque lié à ce type de technologie. Si d’autres formes d’énergies étaient éventuellement acceptées, il serait utile de dresser une liste des technologies à proscrire pour la sécurité. Le lien entre les maisons à CENZ et ce principe étant faible et les impacts étant rares et facilement maîtrisables, une notation de «0» est accordée. 4.1.10 Précaution Le principe de précaution fait référence à tous les impacts d’un projet qui ne sont pas connus et dont il existe des risques pour l’environnement ou la santé, qui pourraient être graves ou irréversibles. Lorsque de tels risques sont notés, il est nécessaire de s’abstenir de réaliser les projets envisagés jusqu’à ce que l’information des conséquences soit connue et validée. Dans le cas des maisons à CENZ, il n’y a pas lieu d’arrêter le projet, car aucun risque tel que décrit ci-­‐haut n’a été identifié. Ainsi, la note de «0» est donnée à ce principe, car il n’y a pas d’impact positif ou négatif relié. 4.1.11 Protection du patrimoine culturel Un lien assez faible existe entre le programme de subventions de maisons à CENZ et la protection du patrimoine culturel à première vue, mais il est possible d’apporter certaines idées pour que le projet tienne un peu plus compte de ce principe. La construction de maisons à CENZ ne devrait pas constituer une nuisance pour le patrimoine culturel. Toutefois, pour s’en assurer, il serait possible d’ajouter un critère à l’obtention de la subvention qui interdit la destruction d’immeubles faisant partie du patrimoine culturel pour y construire une maison à CENZ. Il reste assez d’espace au Québec pour ne pas avoir à détruire le patrimoine culturel. Par ailleurs, pour laisser une trace des premières maisons à CENZ, le gouvernement pourrait construire des maisons laboratoires pour faire de la recherche sur les technologies et, éventuellement, ouvrir ces maisons au public. Au fil du temps, elles pourraient faire partie du 65 patrimoine culturel et serviraient aux prochaines générations pour apprendre sur l’évolution des maisons à CENZ. Bien que le lien entre le projet et le principe soit faible, des impacts positifs qui pourraient profiter tant actuellement qu’aux générations futures sont possibles si des maisons à CENZ sont construites pour l’expérimentation d’abord et la transmission du savoir par la suite, et si les maisons construites ne détruisent pas le patrimoine culturel actuel. Pour ces raisons, la note de «1» est accordée. 4.1.12 Préservation de la biodiversité Le projet pourrait avoir quelques impacts sur la biodiversité. D’un côté, un des objectifs de la réduction de la consommation d’énergie du secteur résidentiel est d’éviter la construction de nouvelles centrales électriques, particulièrement des barrages pour l’hydro-­‐électricité. Malgré tous les bénéfices environnementaux reliés à l’hydro-­‐électricité, la construction de barrages reste l’étape la plus dommageable pour la biodiversité. De vastes territoires sont inondés détruisant ainsi l’habitat naturel de plusieurs espèces du milieu touché. D’un autre côté, la construction de maisons, quelles soient traditionnelles ou à CENZ, peut entrainer une perte de biodiversité si les endroits choisis pour le développement immobilier renferment des espèces menacées ou rares, des aires de nichage ou des milieux humides. Toutefois, ces éléments sont traités dans les règlements qui encadrent ou interdisent la construction dans ce type de milieu. Pour accorder des subventions, le programme devrait exiger une preuve que le projet ne contrevient pas à ces règlements et qu’il n’y ait pas eu de dézonage récent d’un milieu protégé. Bien géré, le projet devrait respecter la préservation de la biodiversité grâce aux conditions mentionnées. En plus, le projet peut éviter à long terme la construction de barrages très dommageables pour la biodiversité. Ainsi, ces effets positifs probables méritent une note de «2». 4.1.13 Respect de la capacité de support des écosystèmes Ce principe prévoit que «les activités humaines doivent être respectueuses de la capacité de support des écosystèmes et en assurer la pérennité» (LDD, L.R.Q., c. D-­‐8.1.1, art. 6m). 66 De fait, tel qu’invoqué au principe précédent, l’un des objectifs des maisons à CENZ est de réduire la consommation électrique globale du Québec, qui permettrait d’éviter la construction de barrages hydro-­‐électriques dans l’avenir. Les barrages ont entre autres comme effet d’inonder les terres environnantes, ayant pour conséquence de faire ressortir le mercure du sol et d’augmenter la teneur en mercure des poissons (Hydro-­‐Québec, 2013f). Des niveaux de mercure de plus en plus importants dans les animaux qui s’alimentent de poisson, que ce soit des oiseaux ou des mammifères, provoquent une augmentation de la toxicité. Chez ces animaux, comme chez les humains, la toxicité peut entrainer des problèmes au niveau de la fécondité jusqu’à des problèmes neurologiques et même, dans les cas extrêmes, la mort (Canada. Environnement Canada, 2013). Maintenant que ces phénomènes sont connus, il est plus facile pour les humains de contrôler leur consommation de poissons, mais ce n’est pas le cas des animaux dont le milieu naturel est chamboulé par un barrage. Outre cet aspect, il est évidemment nécessaire de respecter les lois et règlements concernant notamment les rejets sanitaires. Ces derniers, dans le cas où la maison ne serait pas reliée à un réseau d’eaux usées, les constructeurs doivent se conformer au Règlement sur l'évacuation et le traitement des eaux usées des résidences isolées (R.R.Q., c. Q-­‐2, r. 22). Pour obtenir la subvention, la conformité aux exigences de ce règlement ainsi qu’à tout autre règlement municipal relié devraient être démontrés. Encore une fois, en évitant des dommages causés par des barrages et en vérifiant le respect de la règlementation, la capacité de support des écosystèmes serait mieux respectée. Les impacts étant néanmoins limités, la note de «1» correspond à l’envergure des impacts du projet lié au principe. 4.1.14 Production et consommation responsables Un fort lien existe entre le projet et l’aspect de la production et consommation responsables. Effectivement, pendant sa période d’utilisation, la maison à CENZ produit de l’énergie à partir d’une source renouvelable et consomme une faible proportion d’énergie et d’eau comparativement à la maison typique traditionnelle. Les matériaux utilisés sont aussi généralement responsables. Le principe de production responsable est tout à fait rempli par la maison à CENZ qui produit de l’électricité à partir d’une source d’énergie abondante et renouvelable comme le soleil. Des études 67 récentes ont démontré, qu’en un an, les panneaux solaires produisaient autant d’énergie que nécessaire pour leur fabrication. De plus, lors leur utilisation, les panneaux produisent de l’énergie sans émettre de GES ni de polluant atmosphérique. Des systèmes de récupération des panneaux PV commencent aussi à s’organiser pour traiter les panneaux en fin de vie. (Canada. Environnement Canada, 2013) En ce qui a trait à la consommation responsable, la réduction à la source est la première étape à suivre. Comme il a été prouvé, une maison à CENZ doit réduire sa consommation d’énergie au maximum avec des méthodes de conservation de l’énergie. Ensuite, l’introduction des appareils ménagers efficaces énergétiquement assure l’utilisation responsable de l’énergie. De plus, l’économie de l’eau est un facteur non négligeable dans la conception des maisons à CENZ. Comme le chauffage de l’eau chaude compte pour environ 16 % des dépenses énergétiques d’une maison traditionnelle, la réduction de l’utilisation d’eau chaude pousse donc les concepteurs à économiser cette ressource pour baisser la consommation énergétique. Ceux de la maison Riverdale récupèrent aussi l’eau de pluie pour arroser des arbustes demandant peu d’eau et ont réduit la superficie du terrain à arroser (SCHL, 2013b). Cette dernière ainsi que la maison ÉcoTerra consomment en moyenne environ 150 à 160 litres d’eau par jour par personne (Shipley et autres, 2013). Ces consommations représentent environ 40 % de la moyenne québécoise de 2009 établie à 386 litres d’eau par jour par personne selon un rapport sur l’utilisation de l’eau des municipalités d’Environnement Canada (Canada. Environnement Canada, 2011). Un des soucis des constructeurs a aussi été de s’assurer d’utiliser des matériaux responsables possédant un contenu recyclé, produits localement, durables et demandant peu d’entretien et sans agent qui réduit la couche d’ozone (SCHL, 2013b). Par ailleurs, dans l’objectif de conservation des ressources, ils ont vérifié que les nouvelles méthodes utilisées, comme l’assemblage mural de forte épaisseur, ne demandaient pas beaucoup plus de matériaux par rapport aux constructions normales (SCHL, 2009a). Les constructeurs de la maison ÉcoTerra ont aussi porté une attention à réduire les matières résiduelles (SCHL, 2011c). Il est effectivement dans l’intérêt des constructeurs d’utiliser le moins de ressources possible et de produire peu de matières résiduelles pour que le surcoût des maisons soit le plus faible possible. 68 Il ne fait aucun doute que les maisons à CENZ respectent le principe de la production et consommation responsables. Faisant partie de la conception même des maisons et agissant tout au long de leur utilisation, les maisons ont des impacts positifs certains sur une longue période. L’envergure des impacts sur ce principe reçoit donc la note de «2». 4.1.15 Pollueur-­‐payeur Le principe du pollueur-­‐payeur précise que les gens qui polluent ou qui impactent négativement l’environnement doivent payer pour les ravages effectués en contribuant pour la prévention, la réduction et le contrôle de la qualité de l’environnement. Dans le cas des maisons à CENZ, un des objectifs de conception est d’amoindrir les impacts environnementaux de ces dernières par rapport aux constructions traditionnelles. Les maisons à CENZ consomment moins d’énergie et produisent de l’énergie propre. Leurs propriétaires peuvent recevoir des crédits et réduire leur empreinte environnementale tout en payant moins durant l’utilisation de leur maison. De plus, dans les villes où l’eau est facturée selon la consommation aux citoyens, les propriétaires de maisons à CENZ ont un avantage financier par rapport aux autres, grâce à leur consommation réduite en eau. Un nouveau système de tarification de l’électricité variable dans le temps peut également renforcer le principe du pollueur-­‐payeur et s’avérer avantageux pour les propriétaires d’une maison à CENZ. Des tarifs plus élevés durant les périodes de pointes favorisent les occupants d’une maison à CENZ puisqu’elle consomme moins d’énergie durant cette période. La comparaison de données sur la consommation d’électricité durant les journées froides de 2010 des maisons traditionnelles analysées dans l’étude du PTHJ d’Hydro-­‐Québec, et celles de la maison ÉcoTerra, montre la consommation réduite de cette dernière durant les heures critiques, soit le matin et le soir (voir annexe 3). En effet, la maison ÉcoTerra consomme environ 1 kW de moins que les maisons du PTHJ. De plus, durant la nuit, qui correspond à la consommation d’électricité de base, la maison ÉcoTerra a consommé environ 2,5 kW de moins que les maisons du PTHJ lors des journées les plus froides du projet. Pour implanter plus massivement les maisons à CENZ, une autre piste à explorer est l’imposition d’une taxe spéciale à l’achat d’une nouvelle maison qui ne comporterait pas de technologie favorisant la réduction de consommation d’eau et d’électricité. Les produits de cette taxe 69 pourraient être versés au fonds qui finance le programme de maisons à CENZ et les subventions. Cette démarche implique que l’efficacité énergétique de chaque nouvelle maison soit évaluée. En somme, le projet de maisons à CENZ intègre bien le principe polleur-­‐payeur. La tarification variable dans le temps ainsi qu’une taxe pour les maisons grandes consommatrices permettraient d’intégrer encore plus le concept et pourraient avoir des impacts positifs sur la pointe d’électricité avec une plus grande étendue. Une note de «2» est donc accordée à ce principe. 4.1.16 Internalisation des coûts Le principe de l’internalisation des coûts doit aussi être pris en considération dans l’analyse du projet de subventions de maisons à CENZ. Pour le cycle de vie complet des maisons, tous les coûts associés, que ce soit au niveau environnemental ou social, doivent être considérés. La compensation des émissions de GES pour la construction des maisons ou l’intégration des coûts de fonctionnement durant la durée de vie au prix d’achat sont des façons d’internaliser les coûts. Tel qu’il a été vu, au Danemark, les maisons doivent non seulement être à CENZ, mais doivent également compenser les émissions de GES émises pour la fabrication des matériaux utilisés dans la construction de la maison sur 40 ans. De fait, la maison Home for Life doit produire plus d’énergie renouvelable que l’énergie nécessaire à sa consommation annuelle pour atteindre cette cible. C’est une des façons d’internaliser les coûts environnementaux d’une maison. Elle reste néanmoins complexe à appliquer, car il faut calculer les émissions des GES de tous les produits entrants dans sa fabrication. Une autre proposition est soumise dans le rapport de la Commission sur les enjeux énergétiques du Québec. Il suggère que, pour les édifices des secteurs industriel, commercial et institutionnel, les coûts de l’énergie durant l’utilisation soient intégrés dans le coût initial des appels d’offres (Lanoue et Mousseau, 2014). Un principe semblable peut être appliqué pour la maison à CENZ. En sachant la consommation d’énergie d’un bâtiment à l’avance, le consommateur a de meilleurs éléments en main pour choisir la maison. Bien que la maison à CENZ ait un bilan nul de consommation d’énergie à la fin de l’année, une maison dont la consommation est plus grande requiert plus de panneaux PV, ce qui augmente le coût de la maison. D’une certaine manière, le coût est internalisé. Pour avoir un impact élargi, l’étiquetage de la consommation énergétique de 70 toutes les nouvelles maisons serait un moyen d’évaluer les frais d’énergie durant l’utilisation de la maison, ce qui permet au consommateur de faire un choix plus éclairé. Tous les coûts de production d’énergie et de performance thermique étant intégrés, il faut conclure que la maison à CENZ tient bien compte de l’internalisation des coûts. Le projet ne va toutefois pas jusqu’à internaliser les coûts environnementaux, comme c’est le cas de la maison Home for Life, qui compense les émissions de GES produites pour la fabrication de la maison. Pour ces raisons, la note de «1» est attribuée. 4.2
Améliorations et compromis pour tendre vers la durabilité L’évaluation du programme en fonction des principes du développement durable a permis d’obtenir une image globale des impacts et des risques de ce dernier. Si certains compromis sont nécessaires pour tendre vers un choix durable, ils y sont expliqués et analysés. Le graphique présenté à la figure 4.1 montre que tous les principes ont une envergure de neutre à très positive. Néanmoins, les principes d’équité et solidarité sociales ainsi que d’efficacité énergétique ont obtenu une envergure neutre, car ils présentaient des impacts positifs et négatifs. Tel que prévu au point 4.1, les principes comportant des impacts négatifs nécessitent des bonifications pour les éliminer ou les amoindrir. Il faut noter que les autres principes dont Principes l’envergure est neutre n’ont pas d’impact négatif. Santé et qualité de vie Équité et solidarité sociales Protec‚on de l’environnement Efficacité économique Par‚cipa‚on et engagement Accès au savoir Subsidiarité Partenariat et coopéra‚on intergouvernementale Préven‚on Précau‚on Protec‚on du patrimoine culturel Préserva‚on de la biodiversité Respect de la capacité de support des écosystèmes Produc‚on et consomma‚on responsable Pollueur-­‐Payeur Internalisa‚on des coûts -­‐2 -­‐1 0 1 Envergure des impacts Figure 4.1 Envergure des impacts du programme de subventions des maisons CENZ 71 2 Premièrement, pour le principe d’équité et de solidarité sociales, l’accessibilité au programme est le principal aspect négatif. La pression à la hausse sur les tarifs d’électricité, bien que ces derniers soient bas, est le second point ayant des impacts négatifs, problème qui a aussi été soulevé au principe d’efficacité économique. En effet, dans les différents tests de rentabilité réalisés, une pression à la hausse est exercée sur les tarifs pour tous les cas où les maisons à CENZ sont subventionnées. De plus, étant donné la difficulté à atteindre la CENZ selon un bilan électricité importée/exportée, les surcoûts de la maison à CENZ sont probablement supérieurs à ce qui a été considéré, rendant la rentabilité du TCTR très peu probable, même si celle du TCS le reste. Pour contrer ces aspects négatifs et rendre le programme plus durable, il faudrait que le surcoût associé à ces maisons soit plus faible, ce qui va à l’encontre du fait que, pour que les maisons soient réellement à CENZ, elles coûteraient plus cher. Conséquemment, il faut constater que l’objectif de la CENZ pour une maison n’est peut-­‐être pas une solution complètement durable au Québec. Pour tendre vers la durabilité, certains compromis semblent donc nécessaires. Puisque la production d’électricité par des panneaux solaires PV compte pour la plus grande proportion des surcoûts lors la construction d’une maison à CENZ, que l’atteinte de la CENZ est difficile, que le Québec possède un surplus d’électricité et, qu’en même temps, la production d’électricité par les panneaux solaires ne peut pas servir à améliorer efficacement la gestion de la pointe d’hiver, il est justifié de reconsidérer l’objectif d’atteindre la CENZ. Comme compromis, le programme pourrait être accessible aux maisons hautement efficaces conçues de façon à être prêtes pour devenir à CENZ, donc sans qu’elles ne possèdent nécessairement un système de production d’électricité. En retirant la production d’électricité obligatoire du projet, mais en imposant une haute efficacité énergétique de la maison, la rentabilité au niveau social se trouve augmentée et la pression sur les tarifs est légèrement moins importante. Cette approche améliore du même coup l’accessibilité au programme, car le surcoût d’une telle maison est beaucoup plus faible que celui d’une maison à CENZ. Évidemment ce compromis n’a pas que des aspects positifs. De fait, les avantages reliés à l’évitement de la construction de nouveaux barrages pour la production d’hydro-­‐électricité, d’autres types de centrales et de lignes électriques deviennent moins importants. Ces 72 constructions pour une demande future en énergie n’arriveront cependant pas à court terme, vu le surplus d’électricité actuel. Toutefois, de manière à être prêt lorsque le Québec aura finalement besoin de plus d’énergie, les maisons à faible consommation énergétique devront être prêtes pour la CENZ. Autrement dit, la maison doit avoir réduit ses charges au maximum et doit être construite de sorte à pouvoir accueillir des panneaux solaires sur son toit. Ainsi, il faut que la maison soit bien orientée et bien conçue pour que les panneaux puissent produire efficacement l’électricité nécessaire à sa consommation annuelle. De cette manière, des panneaux pourront être posés à un moment ultérieur où leur prix sera moins élevé et lorsque la nécessité deviendra impérative pour le Québec. Dans une optique de développement durable, le critère d’une maison prête pour la CENZ semble un compromis satisfaisant. Ces maisons permettront d’augmenter l’indépendance et la diversification énergétique du Québec pour réduire la nécessité de construire des barrages. La figure 4.2 montre les résultats des tests de rentabilité avec la nouvelle option d’une maison à faible consommation énergétique qui est prête à devenir CENZ lorsque nécessaire. Pour s’assurer que le programme reste globalement rentable pour la société, le surcoût maximal utilisé est celui qui permet au TCTR de rester positif. Le surcoût minimum de 15 000 $ correspond environ au coût pour une enveloppe performante (Proskiw, 2010). Contrairement à l’étude réalisée au deuxième chapitre, tous les résultats sont positifs sauf ceux du TNT. Pour réduire les impacts sur le TNT, les subventions pourraient être réduites pour une maison dont le surcoût serait moins de 25 000 $. L’achat resterait quand même rentable tout en réduisant la pression sur les tarifs. @345AB6$CD3<2$E078A<$F$G07H12$5A<8AEE0IA<$=*%$%%%$JKL?$M4N62$MA34$10$OPQR$
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Figure 4.2 Résultats des tests de rentabilité pour une maison consommant 10 000 kWh avec une subvention de 10 000 $ selon l’année de construction et avec un TCTR positif 73 Une autre piste de solution pour amoindrir l’effet d’un TNT négatif est la construction de logements sociaux à faible consommation énergétique pour contrer les impacts négatifs d’une augmentation des tarifs sur les ménages à faible revenu. Ainsi, même si les tarifs augmentent, ces ménages seraient moins affectés, car leur consommation d’électricité serait réduite à la source. Plus de 40 000 ménages seraient en attente pour avoir accès à un logement social à travers le Québec (Front d'action populaire en réaménagement urbain, 2014). Si tous les futurs logements sociaux avaient une faible consommation énergétique, on réduirait la facture énergétique des ménages à faible revenu tout en aidant la gestion de la pointe. D’ailleurs, la Communauté métropolitaine de Montréal (2008), dans son Plan d’action pour le logement social et abordable 2009-­‐2013, soutenait financièrement les mesures d’efficacité énergétique, ce qui appuie la solution proposée. Dans son plan, elle affirme qu’assurer une qualité des logements augmente également l’acceptabilité sociale de la construction de logements sociaux en plus d’offrir une meilleure qualité de vie à ses occupants. Pour aider ceux qui habitent déjà dans les logements sociaux existants, HQD possède de son côté une stratégie pour soutenir cette clientèle. En somme, l’évaluation des principes de la LDD a permis de se pencher plus précisément sur chacun d’eux et d’apporter des pistes de bonifications pour augmenter les impacts positifs du projet. Cette évaluation a aussi fait ressortir des impacts négatifs pour deux principes. L’accessibilité au programme, la pression à la hausse sur les tarifs d’électricité ainsi que la rentabilité ne pouvaient être assurées par le projet de subventions de maisons à CENZ. Pour réduire grandement ces impacts négatifs, un compromis important, mais plus durable, a été réalisé. Les subventions pourront être accordées à des maisons à faible consommation énergétique conçues de manière à être prêtes pour la CENZ, ce qui implique qu’elles ne doivent plus nécessairement produire d’électricité. Ainsi, ces maisons moins dispendieuses sont accessibles à plus de gens, mettent moins de pression à la hausse sur les tarifs d’électricité et sont plus rentables du point de vue de la société. Par ailleurs, pour réduire les effets d’une telle hausse sur les ménages à faible revenu, la construction de logements sociaux à faible consommation énergétique est un moyen à considérer qui pourrait même contribuer à la gestion de la pointe. 74 5
RECOMMANDATIONS Ce chapitre formule des recommandations quant à l’avenir du concept des maisons à CENZ et de ses retombées ainsi que sur la mise en place de conditions propices à l’implantation de l’efficacité énergétique dans le domaine résidentiel. Les recommandations tiennent compte des informations sur le contexte québécois de l’électricité et du bâtiment, de l’analyse des technologies et la rentabilité, des leçons tirées des maisons à CENZ ainsi que de l’évaluation du développement durable. Les recommandations ne s’arrêtent pas au programme de subventions évalué au chapitre précédent. Elles peuvent prendre une dimension plus générale dans le domaine du bâtiment dans le but de réduire les impacts négatifs et d’augmenter les impacts positifs qui ont été démontrés, notamment par une analyse critique de la réelle valeur ajoutée de certaines technologies très chères dans le contexte québécois. 5.1
Conception Pour des raisons évidentes, le coût des technologies n’étant pas encore assez concurrentiel dans le contexte du Québec, l’auteure recommande de reporter l’implantation des maisons à CENZ et de se concentrer d’abord sur les maisons à faible consommation énergétique, prêtes à éventuellement devenir à CENZ, lorsque les conditions économiques le justifieront. Les principes de conception et technologies les plus intéressantes qui permettront au Québec de profiter d’une meilleure maîtrise de l’électricité, particulièrement lors des pointes, sont mis en relief dans cette section. 5.1.1
Privilégier une enveloppe performante La conception d’une enveloppe performante, c’est-­‐à-­‐dire d’une grande étanchéité et d’une haute isolation, est la base de toutes les maisons à faible consommation d’énergie. Une telle enveloppe est la première chose à intégrer dans la maison, car elle a la plus grande efficacité économique et qu’elle est essentielle pour assurer l’efficacité énergétique des autres technologies implantées. Elle réduit ainsi les besoins en chauffage et climatisation, ce qui permet l’installation d’équipements plus petits et moins énergivores. Il s’agit également de l’élément le plus coûteux à modifier ultérieurement et qui a un impact sur la plus longue période par rapport aux autres éléments. Ses effets durables entrainent aussi une consommation de base de la maison constamment plus faible que dans une maison traditionnelle. Une enveloppe performante est donc un atout considérable pour abaisser la demande en puissance lors des pointes. 75 5.1.2
Appliquer les principes du solaire passif Profiter de l’énergie gratuite du soleil pour chauffer la maison reste également une méthode peu coûteuse, voire nulle quand elle est prise en considération dès la conception. Les principes, tels que l’orientation de la majorité des fenêtres au sud, l’extérieur de la maison dégagé pour faire entrer le soleil ainsi que les masses thermiques font partie des techniques qui peuvent permettre de mieux gérer les pointes hivernales. Ces éléments doivent néanmoins être bien conçus et être intégrés avec rigueur. En effet, malgré que les principes soient simples, faire appel à des gens expérimentés peut éviter des problèmes de surchauffe, surtout à l’automne et au printemps. Par ailleurs, exploiter la lumière naturelle du soleil grâce à des fenêtres bien positionnées est un autre moyen peu dispendieux de réduire les charges tout en améliorant la qualité de vie des occupants. Quant à elles, les fenêtres doivent être performantes, mais il est important de déterminer leur niveau d’efficacité optimal, car leur efficacité économique reste faible. En somme, les techniques passives, combinées à une enveloppe performante, pourraient réduire de 50 à 60 % l’énergie nécessaire pour le chauffage. 5.1.3
Gérer l’eau de façon responsable L’utilisation de l’eau chaude étant en bonne partie responsable des pointes du matin, des mesures pour réduire la consommation et les pointes doivent être prises. D’abord, des mesures simples et peu coûteuses comme des réducteurs de débit et un chauffe-­‐eau à trois éléments peuvent être installés pour réduire la consommation et la pointe. On peut également contrôler les heures de recharge de la réserve d’eau chaude afin de déplacer l’appel d’électricité vers les heures de moindre demande. Ensuite, un système de récupération de la chaleur des eaux grises peut remplir ce rôle. Finalement, si l’argent est disponible, un système solaire héliothermique est plus complexe et plus cher, mais peut avoir des impacts très positifs sur la consommation et la pointe. Un à deux capteurs seulement doivent être installés, car l’efficacité diminue par la suite, faute de pouvoir stocker l’eau chaude. De plus, pour générer davantage d’impacts positifs, on peut prévoir de récupérer l’eau de pluie pour l’arrosage. 5.1.4
Garder la conception le plus simple possible Lors de la conception, l’intégration des technologies les plus simples sont généralement les plus abordables et les plus faciles à concevoir, installer, entretenir et à utiliser. Les expériences passées ont mené à la conclusion que les maisons doivent avoir une architecture simple et ressembler le 76 plus possible aux maisons traditionnelles, non seulement pour réduire leur prix, mais également pour faciliter leur mise en marché (Proskiw, 2010). Il faut installer des systèmes mécaniques fiables et robustes dont les contrôles sont simples à programmer pour les utilisateurs (Proskiw, 2010). Pour promouvoir les maisons à faible consommation énergétique, il vaut mieux faciliter la vie des occupants le plus le plus possible afin que les systèmes mécaniques ne soient pas un fardeau et que l’expérience de l’utilisateur soit agréable. 5.1.5
Mettre le confort des occupants à l’avant-­‐plan de la conception Une des leçons importantes tirées de l’analyse des maisons à CENZ est l’importance à apporter au confort des occupants au moment de la conception des maisons à faible consommation énergétique. De fait, par rapport à une maison typique, les habitudes des habitants d’une maison à faible consommation énergétique auront un impact proportionnellement plus important sur la consommation totale. Donc, si les occupants n’y sont pas confortables, que ce soit au niveau thermique, de la lumière naturelle ou de la qualité de l’air, ils trouveront des moyens pour mieux répondre à leurs besoins, mais ces derniers risquent d’augmenter la consommation d’énergie de la maison. 5.1.6
Préparer la maison à faible consommation énergétique pour la CENZ Les surplus d’HQD ne seront pas toujours la réalité. À ce moment-­‐là, HQD devra acheter davantage d’électricité et les maisons à CENZ pourront contribuer à produire de l’énergie propre et renouvelable et aideront à ralentir la construction de nouveaux barrages avec tous les impacts environnementaux rattachés. En ayant en tête l’idée de la maison à CENZ dès la conception, il sera simple d’intégrer les technologies nécessaires comme les panneaux solaires PV dont le prix sera alors plus rentable. Il faut aussi privilégier l’installation d’un réseau de conduits dans la maison dès sa construction permettant d’incorporer un système de chauffage et de climatisation centralisé plus efficace que les plinthes. Autrement, lorsque les technologies seront plus abordables et que les surplus seront choses du passé, il sera très ardu, voire impossible, de convertir la maison qui ne possède que des plinthes électriques. La climatisation peut être un argument de poids pour promouvoir l’investissement initial. De plus, prévoir une future CENZ de la maison permettra de maintenir l’intérêt d’atteindre la consommation la plus faible possible. 77 5.2
Viser l’efficacité énergétique dans les bâtiments : mise en œuvre Cette section énonce les recommandations liées à la mise en œuvre d’un programme de subventions de maisons à faible consommation énergétique prêtes pour atteindre la CENZ, mais également des mesures étendues au domaine du bâtiment. 5.2.1
Développer un programme de subventions de maisons à faible consommation énergétique prêtes pour la CENZ Le gouvernement doit faire appel à la collaboration des parties prenantes pour établir une vision commune des objectifs et définir le programme. Pour développer le programme, les responsables du programme doivent rejoindre une majorité de gens touchés, par exemple, en formant un groupe de travail avec des représentants des constructeurs, des groupes de consommateurs et des spécialistes du domaine du bâtiment durable. Il faut déterminer les différentes ressources nécessaires pour la formation, la sensibilisation et la promotion. Les critères du programme devront être établis et prévoir le respect de la réglementation en vigueur. Enfin, ce groupe devra établir les cibles à viser et les moyens de suivre l’évolution du programme en plus de réaliser une reddition de compte. 5.2.2
Prioriser l’investissement dans les technologies réduisant les pointes d’électricité Puisque le Québec est en surplus d’électricité et les coûts d’achats d’électricité lors des pointes sont plus importants, il est nécessaire de prioriser l’investissement dans des technologies qui permettent de réduire les pointes. Trois approches sont recommandées. D’abord, il faut subventionner les éléments qui réduisent les pointes de façon permanente et dont l’efficacité n’est pas du tout ou très peu influencée par les comportements des occupants. L’enveloppe est le premier élément à subventionner, et viennent ensuite les systèmes de gestion des réservoirs d’eau chaude, les récupérateurs de chaleur des eaux grises et la géothermie. Enfin, bien que le système héliothermique dépende de l’ensoleillement, il peut jouer un rôle très intéressant pour la réduction de la pointe. Deuxièmement, le développement de technologies robustes, fiables, nécessitant peu d’entretien et facile d’utilisation pour les occupants doit être financé, que ce soit pour des systèmes mécaniques ou de contrôle. Troisièmement, des tarifs différenciés en fonction des heures de la journée pour diminuer les pointes devraient être instaurées. 78 5.2.3
Améliorer le programme en faisant le suivi des maisons subventionnées Pour s’assurer que les maisons à faible consommation énergétique produisent les résultats escomptés, l’auteure recommande d’utiliser les maisons subventionnées pour exercer un suivi de leur consommation. En connaissant les caractéristiques de la maison, de ses technologies et de ses occupants ainsi que les conditions météorologiques, des banques de données pourraient être créées afin d’y regrouper toutes ces informations. D’ailleurs, ce type de banques de données a été généré pour le programme Novoclimat, ce qui a permis d’évaluer le programme et d’établir les économies d’électricité réalisées (SOM et autres, 2010). Une telle banque de données est un outil inestimable d’informations permettant de nouvelles améliorations. Comme bien des aspects de la conception s’influencent mutuellement, la grande quantité de maisons laboratoires permettrait de recouper les informations pour distinguer les pratiques les mieux adaptées aux conditions québécoises. Cela permettrait particulièrement de confirmer les technologies ayant le plus d’impact réel. Par ailleurs, avec les nouveaux compteurs intelligents, il sera beaucoup plus facile d’évaluer leur potentiel sur la réduction de la pointe si elles étaient implantées à grande échelle. De plus, pour améliorer l’accès au savoir, des collaborations avec les centres de recherches et les universités amplifieraient les impacts positifs du projet. 5.2.4
Rendre obligatoire une cote d’efficacité énergétique des bâtiments résidentiels Introduire la cotation de l’efficacité énergétique des maisons est une autre recommandation comportant plusieurs avantages. D’abord, elle permet l’uniformisation de la façon de calculer l’efficacité énergétique des maisons pour créer une base de comparaison neutre pour toutes les maisons. La certification des maisons par des spécialistes compétents et indépendants assure aux occupants la validité de la cote. Cette dernière peut être utilisée par les propriétaires ou locataires actuels afin de déterminer quelles sont les améliorations possibles de leur demeure et, pour les futurs, à établir les coûts de l’énergie ainsi que les rénovations potentielles à réaliser. Cette recommandation est d’ailleurs appuyée par les auteurs du rapport sur la Commission sur les enjeux énergétiques qui suggèrent entre autres que la mise en œuvre soit faite graduellement lorsqu’une maison change de propriétaire ou qu’un nouveau locataire entre dans un logement (Lanoue et Mousseau, 2014). Au niveau québécois, un registre de ces informations permettrait au gouvernement de prioriser les actions d’efficacité énergétique dans les bâtiments résidentiels. 79 5.2.5
Bâtir des logements sociaux à faible consommation énergétique Le gouvernement doit exiger que les nouveaux logements sociaux soient à faible consommation d’énergie. Les efforts d’efficacité énergétique entrainent une pression à la hausse sur les tarifs d’électricité impactant négativement les ménages à faible revenu. En diminuant la consommation de ces ménages, une hausse de tarif aurait beaucoup moins d’impacts sur leur budget. La priorité devrait d’abord être accordée à l’enveloppe du bâtiment. Néanmoins, un des avantages des logements multiples est l’augmentation de l’efficacité économique des technologies. Par exemple, il est beaucoup plus rentable d’installer de la géothermie ou un système central de chauffage avec stockage de l’eau dans ce type de bâtiment plutôt que dans une maison détachée. Il devient donc intéressant d’y implanter ces technologies qui aident aussi à réduire les pointes. De plus, des bâtiments de qualité améliorent le confort des occupants et contribuent à une plus grande acceptabilité sociale des logements sociaux par les gens du quartier. Pour le parc de logements actuels, l’amélioration de l’enveloppe devrait être requise lors des rénovations. 5.2.6
Viser un Code de construction performant Il est essentiel d’augmenter les exigences du Code de construction qui demeurent bien plus basses que les maisons performantes étudiées. Pour avoir un effet plus global et à long terme sur la gestion de la pointe, le Code de construction du Québec est un outil indispensable qui permet de développer et de renouveler un parc immobilier efficace énergétiquement. Pour la gestion de la pointe, une enveloppe étanche et bien isolée joue un rôle important en diminuant la demande d’électricité pour le chauffage. Une cible d’étanchéité ainsi qu’un test d’infiltrométrie prouvant l’atteinte de la valeur requise doivent devenir une mesure obligatoire, incluse dans le Code, tel que proposé par Équiterre et Écohabitation, entre autres, lors de la révision de ce dernier (Écohabitation, 2012). De plus, pour la sécurité énergétique, il faut agir au plus vite pour que les prochaines constructions puissent avoir un impact lorsque les surplus n’existeront plus. 80 CONCLUSION Afin de participer à l’effort contre les changements climatiques et assurer une meilleure sécurité énergétique, les nouvelles maisons à consommation quasi nulle seront obligatoires en Europe dès 2020. Au Québec, où l’électricité consommée est en très grande majorité produite par des sources renouvelables et vendue à bas prix, la maison à CENZ est confrontée à plus d’un obstacle. Toutefois, elle est pressentie pour améliorer la gestion des pointes, lors desquelles HQD doit acheter de l’électricité polluante à prix élevé sur les marchés voisins. L’essai avait comme objectif principal d’évaluer s’il était durable pour le Québec d’investir dans les maisons à CENZ et de déterminer les meilleurs moyens de tendre vers la durabilité. Il a toutefois été démontré que cette avenue comportait des impacts négatifs et ne pouvait être considérée comme durable. Les résultats des six objectifs spécifiques permettent d’expliquer la démarche qui a mené à cette conclusion ainsi que les moyens recommandés pour tendre vers la durabilité. Dans le contexte actuel du Québec, où des surplus d’électricité entraineront des pertes dont les consommateurs devront payer les frais, il peut sembler difficile de justifier l’investissement dans des maisons à CENZ. HQD doit toutefois s’assurer de fournir l’électricité lorsque la demande est très élevée, soit lors des pointes d’hiver, en s’approvisionnant à fort prix d’électricité polluante sur les marchés voisins. Les maisons à CENZ ont le potentiel d’améliorer la gestion de la pointe pour réduire ces achats. Le réseau d’électricité de plus en plus intelligent permet d’ailleurs l’intégration de ces maisons, auxquelles la législation et les programmes actuels ne font pas opposition. Les définitions de la maison à CENZ étant nombreuses, il a fallu définir celle la plus appropriée au Québec. Il a été conclu que la meilleure définition est une maison qui exporte autant d’électricité à partir d’énergie renouvelable dans une année qu’elle en importe du réseau, soit le bilan d’électricité importée/exportée. Toutes les mesures de conservation de l’énergie comme le solaire passif et l’enveloppe, réduisent les besoins de chauffage, et conséquemment, l’électricité importée. La comparaison des technologies a aussi démontré qu’il s’agissait des éléments de conception qui avaient les impacts les plus durables sur la réduction de la pointe. Pour atteindre la CENZ, il est aussi nécessaire d’utiliser des équipements très performants énergétiquement et, finalement, compenser l’électricité importée par une production d’électricité provenant de panneaux PV. 81 Ces panneaux dispendieux pour le moment sont entre autres responsables du coût élevé des maisons qui ne sont rentables ni en 2015, ni en 2020, pour les propriétaires. Deux types de subventions ont été analysées et vérifiées en fonction des tests de rentabilité utilisés par HQD dans son PGEÉ pour faire valider les projets par la Régie de l’énergie. Le TCS a aussi été calculé, pour représenter les avantages élargis pour la société. Une subvention de rachat d’électricité à 0,40 $/kWh pendant 20 ans s’est avérée très rentable pour les acheteurs, mais pas du tout pour la société. La subvention de 10 000 $ à l’achat a donné des résultats moins négatifs pour la société en général, mais il faudrait quand même attendre en 2020 pour qu’un acheteur puisse rentabiliser son investissement si le surcoût de la maison était de moins de 66 000 $. Ensuite, l’étude de trois maisons à CENZ ou à consommation quasi nulle a mis en lumière les difficultés d’atteindre une CENZ selon le bilan d’électricité importée/exportée. La neige se dépose sur les panneaux PV et réduit leur production pendant l’hiver. Pour combler la quantité d’électricité importée, il serait nécessaire d’ajouter des panneaux ou de réduire les charges. L’analyse a d’ailleurs démontrée que les charges étaient grandement influencées par les habitudes des occupants. L’évaluation d’un programme de subventions en fonction des 16 principes du développement a par la suite permis de constater qu’un tel projet aurait plusieurs impacts positifs, mais aussi quelques impacts négatifs à éliminer ou à diminuer. Ces impacts touchaient les principes d’équité et de solidarité sociales et l’efficacité économique. De fait, le surcoût élevé des maisons et les coûts d’un programme de subventions pour encourager leur construction posaient des problèmes au niveau de l’accessibilité au programme et mettaient une pression à la hausse sur les tarifs d’électricité. Par ailleurs, la difficulté pour les maisons à atteindre la CENZ entrainerait des dépenses plus grandes pour réussir l’objectif, ce qui aurait des effets négatifs sur les tests de rentabilité. Pour tendre vers la durabilité, un compromis important a dû être apporté, soit de promouvoir plutôt des maisons à faible consommation énergétique conçues de façon à atteindre la CENZ lorsque les surplus d’électricité auront disparu. Cette démarche mène finalement à des recommandations sur l’avenir de la maison à CENZ. D’abord, l’auteure conclut que la maison à CENZ n’a pas encore complètement sa place sur le territoire québécois, mais que la maison à faible consommation énergétique prête pour la CENZ 82 l’est certainement. Il faut donc concevoir les maisons en privilégiant une enveloppe performante, en appliquant les principes du solaire passif, en gérant l’eau de façon responsable, en gardant la conception la plus simple possible et en pensant toujours au confort des occupants. En plus de viser la plus faible consommation possible, il est essentiel de prévoir les éléments essentiels comme un réseau de conduits pour un futur système de chauffage et la climatisation centrale, ainsi que l’emplacement des panneaux PV. De cette façon, la maison à faible consommation sera prête à contribuer à assurer la sécurité énergétique du Québec lorsque les surplus d’électricité auront diminué. Pour encourager la construction de ces maisons, il faut d’abord créer un programme en impliquant les parties prenantes, prioriser la subvention des technologies qui réduisent les pointes d’électricité, utiliser les données des maisons subventionnées pour améliorer le programme, instaurer une cote d’efficacité énergétique pour les bâtiments résidentiels, bâtir des logements sociaux à faible consommation énergétique ainsi que viser un code de construction plus performant. 83 RÉFÉRENCES Aelenei, L., Aelenei, D., Gonçalves, H., Lollini, R., Musall, E., Scognamiglio, A., Cubi, E. et Noguchi, M. (2012). Design issues for net zero-­‐energy buildings. In Noguchi, M. (réd.)., ZEMCH 2012 International Conference (p. 37-­‐48), ZEMCH 2012 International Conference Proceedings, Glasgow, UK, 20-­‐22 août 2012. Glasgow, ZEMCH Network. Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie (2013). Maîtriser et limiter la consommation des équipements de la maison. 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The REHVA European HVAC Journal, vol. 49, n° 6, p. 23-­‐27. 98 ANNEXE 1 – MÉTHODE DE CALCUL DES TESTS DE RENTABILITÉ La méthode de calcul de chacun des tests de rentabilité est résumée ci-­‐après. Il est à noter que les coûts évités sont différents pour chaque année. La méthode de calcul est basée sur les références suivantes : (Dunsky et Lindberg, 2008; HQD, 2006; Montminy et autres, 2008) TCTR= Bénéfices-­‐ Coûts 1-­‐ Subvention au kWh : 0,40 $/kWh Bénéfices= VAN (Coûts évités tous les usages*30 998 kWh sauvés par an *1 500 maisons*30 ans) Coûts= VAN ((Coût supplémentaire pour construire une maison à CENZ)*1 500 maisons (première année) + Coût du programme (première année) + 10 000 kWh achetés par an *0,40 $/kWh*1 500 maisons*30 ans)) 2-­‐ Subvention à l’achat : 10 000$ Bénéfices= VAN (Coûts évités tous les usages*30 998 kWh sauvés par an *1 500 maisons*30 ans Coûts= VAN ( (Coût supplémentaire pour construire une maison à CENZ)*1 500 maisons (première année) + Coût du programme (première année)) TCS= Bénéfices-­‐ Coûts 1-­‐ Subvention au kWh : 0,40 $/kWh Bénéfices= VAN (Coûts évités tous les usages*30 998 kWh sauvés par an *1 500 maisons*30 ans)*1,1 Coûts= VAN ((Coût supplémentaire pour construire une maison à CENZ)*1 500 maisons (première année) + Coût du programme (première année) + 10 000 kWh achetés par an *0,40 $/kWh*1 500 maisons*30 ans)) 2-­‐ Subvention à l’achat : 10 000$ Bénéfices= VAN (Coûts évités tous les usages*30 998 kWh sauvés par an *1 500 maisons*30 ans)*1,1 Coûts= VAN ( (Coût supplémentaire pour construire une maison à CENZ)*1 500 maisons (première année) + Coût du programme (première année)) 99 TP= Bénéfices-­‐ Coûts 1-­‐ Subvention au kWh : 0,40 $/kWh Bénéfices= VAN (Factures évités de 30 998 kWh par an *1 500 maisons*30 ans + 10 000 kWh vendus à HQD par an *0,40 $/kWh *1 500 maisons*20 ans) Coûts= VAN ((Hypothèque sur le coût supplémentaire pour construire une maison à CENZ)*1 500 maisons (25 ans) + Facture des 10 000 kWh achetés par an au prix d’HQD par maison*1 500 maisons*30 ans) 2-­‐ Subvention à l’achat : 10 000 $ Bénéfices= VAN (Factures évités de 30 998 kWh par an *1 500 maisons*30 ans) Coûts= VAN ((Hypothèque sur : coût supplémentaire pour construire une maison à CENZ-­‐ 10 000 $)*1 500 maisons (25 ans)) TNT= Bénéfices-­‐ Pertes 1-­‐ Subvention au kWh : 0,40 $/kWh Bénéfices= VAN (Coûts évités tous les usages*30 998 kWh sauvés par an *1 500 maisons*30 ans + Facture des 10 000 kWh achetés par an au prix d’HQD par maison*1 500 maisons*30 ans) Pertes= VAN (Coût du programme (première année) + 10 000 kWh achetés par an *0,40 $/kWh*1 500 maisons*20 ans + Factures évitées des participants de 30 998 kWh par an *1 500 maisons*30 ans) 2-­‐ Subvention à l’achat : 10 000 $ Bénéfices= VAN (Coûts évités tous les usages*30 998 kWh sauvés par an *1 500 maisons*30 ans) Pertes= VAN (Coût du programme (première année) + (10 000$)*1 500 maisons (première année) + Factures évitées des participants de 30 998 kWh par an *1 500 maisons*30 ans) 100 ANNEXE 2 – COÛTS ÉVITÉS Les coûts évités ont servi à calculer les tests de rentabilité. Pour les années 2014 à 2023, les données d’HQD ont été utilisées. Elles sont présentées au tableau A.2-­‐1. Les coûts évités utilisés sont ceux de tous les usages. Tableau A.2.1 Coûts évités par usages pour la catégorie de clients au tarif D en ¢/kWh de 2014 à 2023 (tiré de : HQD, 2006) Les coûts évités pour les années subséquentes, soit de 2024 à 2049 ont dû être calculés. Ils sont présentés au tableau A.2-­‐2. La méthode pour calculer les coûts évités a été tirée de : HQD, 2006. Tableau A.2.2 Coûts évités pour tous les usages pour la catégorie de clients au tarif D en ¢/kWh de 2024 à 2049 (calcul de l’auteure) Années 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 Coûts évités (¢/kWh) 12,45 12,69 12,94 13,20 13,46 13,72 13,99 14,26 14,54 14,82 15,11 15,40 15,70 Années 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 Coûts évités (¢/kWh) 16,00 16,31 16,63 16,95 17,27 17,61 17,95 18,29 18,64 19,00 19,37 19,74 20,12 101 Les calculs ont été réalisés à partir de plusieurs données. La méthode de calcul a été validé en vérifiant que la méthode fonctionnait aussi avec les les coûts évités d’HQD de 2014 à 2023. Tableau A.2.3 Paramètres utilisés pour calculer les coûts évités de tous les usages pour la 2024 à 2049 Paramètre Signal de prix énergie Donnée 9,0 ¢/kWh ($ 2014) indexé à l’inflation à partir de 2024 Source Signal de prix puissance en hiver 40 $/kW-­‐hiver ($ 2013, annuité croissante à l’inflation) à l’hiver 2019-­‐
2020 et pour les années subséquentes Écart de prix pointe-­‐
hors pointe 0,946 ¢/kWh Taux d'inflation Facteur d'utilisation 2% 0,49 Proportion de la consommation en heures de pointe 0,51 Taux de pertes de distribution 7,90% Coût évité charge locale 45,3 $/kW-­‐hiver ($ 2013, annuité croissante à l’inflation) HQD, 2013a Coût évité distribution 16,4 $/kW-­‐hiver ($ 2013, annuité croissante à l’inflation) HQD, 2013a Régie de l’énergie, 2014 Régie de l’énergie, 2014 HQD, 2013a Régie de l’énergie, 2014 Auteure: valider à partir de la comparaison des coûts évités 2014 à 2023 d'HQD HQD, 2006 HQD, 2013b 102 ANNEXE 3 -­‐ COMPARAISON PUISSANCE DURANT UNE JOURNÉE CRITIQUE L’annexe présente les profils horaires de la consommation de puissance de la maison ÉcoTerra et des maisons ayant participées au PTHJ durant les journées critiques. On peut observer que la puissance de la maison ÉcoTerra est beaucoup plus basse la nuit, soit environ -­‐2,5 kW, et d’environ -­‐1 kW durant les heures critiques. Il est à noter que pour la maison ÉcoTerra, les pics réguliers sont dus à un chauffage d’appoint pour le garage dont il ne faut pas tenir compte. Figure A.3-­‐1 Profils horaires des journées critiques du 5 février et du 26 mars 2010 de la maison ÉcoTerra (tiré de Doiron, 2011, p. 108) 103 Figure A.3-­‐2 Profils horaires moyens de l’ensemble des journées critiques (tiré de : HQD, 2010, p. 28) Tableau A.3-­‐1 Périodes critiques appelées (tiré de : HQD, 2010, p. 27) 104