Efficacité énergétique et bâtiments

En physique, « l’efficacité énergétique » désigne le rapport entre l’énergie utile produite par un système et l’énergie totale consommée pour le faire fonctionner.

Cette notion est souvent interprétée dans un sens plus large pour désigner les technologies et pratiques permettant de diminuer la consommation d’énergie tout en maintenant un niveau de performance finale équivalent. Nous utiliserons ici cette deuxième définition de l'efficacité énergétique, dont l'objectif est de « faire mieux avec moins ».

Dans l’Union européenne, le secteur du bâtiment est le premier consommateur d’énergie. En 2008, il absorbe 40% de la consommation totale d’énergie finale⁽¹⁾ et rejette 36% des émissions de CO₂. En France, il absorbe près de 44% de la consommation totale d’énergie finale en 2011,⁽²⁾ soit 69 Mtep. Sa consommation a progressé au niveau national de près de 25% au cours des 20 dernières années.

L’amélioration de l’efficacité énergétique dans le secteur des bâtiments constitue donc un axe de progrès prioritaire. Elle est notamment soutenue par les politiques publiques.

Parmi les solutions d’amélioration de l’efficacité énergétique, il est d’usage de distinguer les solutions dites « passives » qui consistent à réduire la consommation d’énergie des équipements et des matériaux grâce à une meilleure performance intrinsèque et les solutions dites « actives » visant à optimiser les flux et les ressources.

Les solutions « passives »

Elles consistent à accroître les qualités intrinsèques d’un bâtiment afin d’optimiser l’utilisation des énergies qui lui sont fournies.

L’architecture

De nombreux paramètres peuvent être pris en compte lors de la construction d’un bâtiment, par exemple :

• son orientation et sa capacité à profiter de l’énergie lumineuse, à capter et à se protéger de l’énergie solaire (architecture bioclimatique⁽³⁾, matériaux de surface) ;
• une isolation thermique renforcée, par exemple grâce à des faux plafonds empêchant le recours à l’inertie thermique, des matériaux comme la laine minérale ou le chanvre, des doubles vitrages à isolation renforcée ou fenêtres pariéto-dynamiques⁽⁴⁾ (qui permettent à l’air provenant de l’extérieur de se réchauffer en circulant entre deux vitrages dont l’un peut être double). L’isolation thermique par l’extérieur (« manteau isolant », par exemple à l’aide de briques de polystyrène expansé ou extrudé) permet de diminuer les pertes thermiques de la paroi jusqu’à 80%⁽⁵⁾ ;
• une meilleure étanchéité générale du bâti à l’air (air parasite notamment dû aux liaisons façades-planchers surtout entre les façades et les menuiseries ou aux passages des équipements électriques). L’installation de boîtiers d’encastrement étanches et d’obturateurs peut réduire de plus de 90% les fuites d’air (jusqu’à 15 kWh/m²/an d’économie) selon le type d’isolation du bâti⁽⁶⁾ ;
• des systèmes de ventilation plus performants. Les ventilations mécaniques contrôlées à double flux⁽⁷⁾ permettent de réduire les pertes d’énergie jusqu’à 70% par rapport à des ventilations classiques à simple flux⁽⁸⁾ (mais elles restent bien plus coûteuses à installer).

Le système de chauffage

Le poste chauffage absorbe environ 2/3 de l’énergie totale consommée dans le résidentiel en France pour des bâtiments anciens⁽⁹⁾. Des systèmes plus performants sont développés :

• les chaudières à condensation (récupération d’énergie en condensant la vapeur d’eau des combustibles et taux plus faible de rejets polluants) et basse température (fonctionnant avec de l’eau variant entre 30 et 75°C) consomment 12 à 20% d’énergie en moins que les installations classiques au fioul⁽¹⁰⁾ ;
• des systèmes de chauffage à base d’énergies renouvelables (pompe à chaleur ou systèmes solaires) peuvent également être installés. Différents types de chauffages biomasse utilisant le bois comme combustible présentent des hauts rendements (jusque 95%) ;
• les chaudières à cogénération permettant de produire de l’énergie électrique en même temps que de l’énergie thermique. Elles peuvent générer des économies en énergie primaire d’environ 20% mais leur rendement électrique est faible et répond mal aux besoins.

En 2010, plus de 40 % des économies d'énergie sont réalisées grâce à l'installation de systèmes de chauffage peu consommateurs en énergie et 13% grâce aux travaux d'isolation (principalement en raison du manque de travaux d’isolation de parois opaques mais un potentiel important existe à ce poste)⁽¹¹⁾.

L’équipement électrique

L'éclairage et l'électroménager absorbent 15% de l'énergie consommée dans le résidentiel⁽¹²⁾. Des lampes à économie d’énergie (fluorescentes ou leds) permettent de réaliser une économie d’énergie supérieure à 50% par rapport à des lampes à incandescence (en revanche, elles ne créent pas de chaleur comme ces lampes à incandescence). L’électroménager disponible en 2011 consomme près de 40% moins d’électricité en moyenne que les appareils commercialisés en 2000⁽¹³⁾. La consommation électrique des réfrigérateurs et des congélateurs a été divisée par 3 entre 1999 et 2009, notamment grâce à une meilleure circulation du froid et à des compresseurs plus performants.

Les solutions « actives »

Elles visent à utiliser l’énergie « juste nécessaire » par une gestion active des équipements.

Les systèmes technologiques « intelligents »

Les systèmes dits intelligents permettent de mesurer, de contrôler et de réguler la consommation électrique des bâtiments (capteurs de température, de présence pour l'éclairage, d’émissions de CO₂ pour la ventilation, etc.) et d’éviter ainsi les consommations inutiles⁽¹⁴⁾.

Des systèmes de chauffage électrique intelligents intègrent par exemple un système de régulation électronique détectant l’ouverture de fenêtres (économie d’énergie de 4% à ce poste) ou les présences dans l’habitat (gain potentiel de 12% à ce poste). Ces solutions intelligentes pourraient réduire de 10 à 20% la consommation d’énergie globale d’un immeuble⁽¹⁵⁾.

Enjeu réglementaire

Au niveau de l’Union européenne, l’initiative « 20-20-20 » fixe un objectif de réduction de la consommation d’énergie primaire de l’UE de 20% entre 2005 et 2020. Différentes directives sont mises en œuvre pour améliorer la performance énergétique des bâtiments (ex : directives sur la performance énergétique et sur l’étiquetage énergétique de mai 2010).

En France, le Grenelle Environnement reprend les exigences communautaires et fixe comme objectif une réduction de 38% de la consommation d’énergie des bâtiments à l’horizon 2020. Il prévoit notamment la rénovation de 400 000 logements par an à partir de 2013, dont la consommation ne devra pas dépasser 150 kWh/m²/an⁽¹⁶⁾.

La réglementation thermique française RT 2012 fixe pour les constructions neuves un seuil maximal de consommation d’énergie primaire de 50kWh/m²/an en moyenne (base pondérée par la situation géographique et l’altitude)⁽¹⁷⁾ qui correspond à la norme BBC (Bâtiment Basse Consommation). Elle est beaucoup plus ambitieuse que la précédente réglementation (RT 2005) qui impose⁽¹⁸⁾ une consommation moyenne maximale d’énergie de 120 à 220 kWh/m²/an pour les bâtiments construits après 2005.

L’Etat met également en place des mesures incitatives pour favoriser les économies d’énergie dans les bâtiments : subventions, prêts à taux zéro, avantages fiscaux, création du label « haute performance énergétique », etc. L’objectif est d’encourager les particuliers à réaliser des travaux d’amélioration énergétique et à louer, acheter ou construire des logements énergétiquement performants. 

Par exemple, le « diagnostic de performance énergétique » (DPE), qui évalue la qualité énergétique d’un bâtiment en estimant sa consommation annuelle (en kWh/m²/an), est imposé depuis juillet 2007 en France, lors de la vente ou la location d’un logement. Il permet aux usagers d’apprécier le niveau de leur facture énergétique. 

Enjeu comportemental

Une prise de conscience individuelle et collective peut influencer la manière globale de penser un habitat ainsi que son mode de vie. En 2010, seuls 47% des consommateurs étaient conscients de la quantité d’énergie globale qu’ils consommaient⁽¹⁹⁾. Les comportements « éco-citoyens » et gestes simples, tels qu’éteindre les appareils électriques en veille, sont prônés à travers des actions de communication. La consommation dite de veille représente jusqu’à 18% de la consommation d’électricité spécifique (hors chauffage et eau chaude sanitaire), soit près de 850 kWh par an et par foyer. La visualisation des consommations sur écran et la connaissance des consommations théoriques envisagées à la conception du bâtiment permettent aux particuliers de mieux adapter leur comportement.

Enjeu économique et industriel

Le vieillissement du parc des bâtiments français et son faible taux de renouvellement (1% par an) sont des obstacles à l’amélioration de l’efficacité énergétique. Celle-ci dépend en grande partie de la rénovation des 19 millions de logements construits dans le pays avant 1975. Ils représentent 58% des logements en France et consomment en moyenne 2 à 3 fois plus d’énergie que les logements récents⁽²⁰⁾.

L’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments ouvre des perspectives industrielles importantes (notamment à des acteurs développant des technologies innovantes coûteuses comme Bouygues, Schneider Electric, etc.). Elle nécessite l'acquisition de nouvelles compétences par les acteurs de la construction du bâtiment. L'Union européenne estime que 1,4 million de travailleurs supplémentaires devront acquérir ces compétences d’ici à 2015⁽²¹⁾.

Enjeu environnemental

En France, le secteur du bâtiment génère 25% des émissions nationales de gaz à effet de serre (GES). Suite au protocole de Kyoto, l’Union européenne s’est engagée à réduire ses émissions de GES de 8% entre 2008 et 2012 par rapport aux émissions de 1990. L’accord conclu au niveau communautaire fixe des efforts de réduction différents selon les Etats et prévoit pour la France une obligation de stabilisation de ses émissions de GES sur la période 2008-2012. Une amélioration de l’efficacité énergétique peut contribuer à atteindre cet objectif. Les marchés du carbone forcent les industriels et les Etats à limiter leur empreinte environnementale.

En France, la moyenne de la consommation énergétique par logement privé est de 196 kWh/m²/an en 2008 (dont 156 kWh/m²/an pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire)⁽²²⁾ contre 355 kWh/m²/an en 1973. L’efficacité énergétique du parc résidentiel total s’est améliorée de 24% entre 1990 et 2008, majoritairement en raison des gains du poste chauffage (+27%) et des gros équipements électriques (+23%)⁽²³⁾.

Nombreux sont les États qui s’engagent à améliorer l’efficacité énergétique de leurs bâtiments dans des plans d’actions tels que le Royaume-Uni avec le CRC Energy Efficiency Scheme pour les bâtiments publiques (2008) ou les États-Unis avec l’Energy Policy Act (2005) et le plan national d’action pour l’efficacité énergétique (2006).

Dans les années 1970, les chocs pétroliers soulignent la nécessité de prendre des mesures favorisant l’efficacité énergétique afin de diminuer la dépendance à l’égard des énergies fossiles. Des réglementations thermiques sont successivement mises en place pour limiter la consommation des bâtiments en France : les RT 1974, 1988, 2000, 2005 et 2012.

Le réchauffement climatique et la hausse des prix de l'énergie suscitent un regain d’intérêt pour l’efficacité énergétique et un renforcement des politiques publiques.

En France, le projet de loi d’orientation sur l’énergie propose de réduire l’intensité énergétique française⁽²⁴⁾ de 2% par an d’ici à 2030.

La RT 2012 limite la consommation énergétique maximale des bâtiments construits après 2012 à 50 kWh/m²/an en moyenne. Le Grenelle Environnement prévoit que les « bâtiments à énergie positive » deviennent la norme à partir de 2020 pour les bâtiments résidentiels neufs (à considérer à l’échelle d’un quartier)⁽²⁵⁾.

L’Union européenne souhaite que les bâtiments construits dans les Etats membres après 2018 soient des bâtiments « zéro énergie », en produisant autant d’énergie qu’ils en consomment⁽²⁶⁾. Un réseau européen intelligent (capteurs d'électricité, de chauffage, etc.) doit être déployé pour permettre aux consommateurs d'utiliser l'énergie de façon plus maîtrisée⁽²⁷⁾.