Un nombre croissant de bâtiments sont présentés comme étant “nets zéro”. Nous nous demandons ce que cela signifie réellement et dans quelle mesure il est réaliste de rendre les bâtiments neutres en carbone.
Alors que l’humanité se démène pour répondre au changement climatique, d’innombrables entreprises, investisseurs, organismes du secteur public et gouvernements nationaux se sont engagés à atteindre des émissions de carbone “nettes” dans les deux ou trois prochaines décennies.
Le zéro carbone net est la notion selon laquelle tout gaz à effet de serre (GES) émis par les activités d’une organisation doit être compensé par l’élimination d’une quantité équivalente de carbone dans l’atmosphère. Il s’agit d’un défi énorme, mais si nous voulons éviter les pires effets du changement climatique, il sera vital d’atteindre le “zéro carbone”.
Il existe un secteur où il est particulièrement important d’atteindre ces objectifs : la construction. Selon le World Green Buildings Council, ce secteur représente environ 39 % des émissions de gaz à effet de serre dans le monde. Sur ce total, 28 % proviennent de l’utilisation opérationnelle – chauffage, climatisation et éclairage – tandis que les 11 % restants sont des “émissions incorporées” (les matériaux et le processus de construction).
Pour que la construction soit “nette zéro”, il faudrait un énorme changement dans la façon dont l’ensemble du secteur fonctionne. Or, comme le souligne Patrick O’Flynn, maître de conférences en environnement bâti à l’université de l’ouest de l’Angleterre, “le secteur de la construction est relativement conservateur ; nous évoluons relativement lentement par rapport à d’autres disciplines”.
Néanmoins, de nombreux efforts sont déployés pour rendre la construction plus respectueuse de l’environnement.
Comme le montrent les sept exemples ci-dessous, les entreprises de construction, les architectes et les promoteurs sont de plus en plus nombreux à produire des bâtiments visant à atteindre le niveau “zéro”.
L’idée d’un bâtiment net zéro semble relativement simple à première vue. Il s’agit d’une structure qui génère le moins d’émissions possible pendant la construction et l’exploitation. Lorsque des GES sont émis, le promoteur – ou le propriétaire éventuel – les compenserait. Mais si l’on gratte sous la surface, il devient très compliqué de définir ce qu’est un “bâtiment net zéro” et ce qui rend un bâtiment neutre en carbone.
J’utilise l’analogie suivante : les bâtiments “zéro” sont un peu comme la forme physique”, explique M. O’Flynn, car “il n’existe pas de définition unique de la forme physique, mais on la reconnaît quand on la voit”. Un sprinter de 100 mètres n’a pas la même forme physique qu’un marathonien, qui n’a pas la même forme physique qu’un joueur de tennis.
De la même manière, les différents types de bâtiments “net zéro” auront des caractéristiques très différentes en fonction de leur objectif, mais ils sont tous très performants en matière de consommation d’énergie. Un appartement résidentiel “net zéro” peut atteindre cette “forme” en étant extrêmement bien isolé, tandis qu’un grand parc de bureaux peut atteindre le “net zéro” en équipant les toits de panneaux solaires pour produire de l’énergie sur place.
Il n’existe pas de modèle unique pour construire un bâtiment de manière “nette zéro”, ce qui complique la tâche des architectes et des entreprises de construction qui ne savent pas exactement comment procéder.
La deuxième complication est la façon dont les émissions de carbone d’un bâtiment peuvent être divisées en deux parties. Comme indiqué ci-dessus, il y a les émissions intrinsèques (celles associées à la production de briques et de mortier, au transport vers le site, à l’énergie utilisée pour creuser les fondations et monter la structure). Ensuite, il y a les émissions de carbone opérationnelles. Il s’agit de toute l’énergie utilisée pendant la durée de vie du bâtiment pour le chauffer, le refroidir et l’éclairer. Le calcul des émissions de carbone réelles de ces deux “coûts” est extrêmement complexe.
Pour l’instant, il est (comparativement) plus facile de calculer le coût du carbone opérationnel. Au Royaume-Uni, comme dans de nombreux autres pays, tous les bâtiments sont accompagnés d’un certificat de performance énergétique (EPC), que les concepteurs sont tenus de produire pour montrer leur efficacité en termes de consommation d’énergie.
Pour calculer la performance énergétique, O’Flynn explique que les architectes utilisent diverses équations thermiques. Le problème est que ce classement énergétique est basé sur la consommation d’énergie d’un utilisateur “standard”.
Or, il n’existe évidemment pas de personne standard, et certaines personnes peuvent donc consommer beaucoup plus d’énergie que ce que prévoit l’EPC.
Il y a ensuite la question du calcul du carbone incorporé dans un bâtiment. Il s’agit de toutes les émissions associées à l’extraction, à la fabrication et à l’expédition des matériaux vers un site de construction. À l’heure actuelle, il n’y a aucune obligation de calculer ces émissions, et il est très difficile d’essayer de les totaliser en raison de la nature mondiale des chaînes d’approvisionnement.
Malgré ces difficultés, des efforts sont déployés au sein du secteur pour rendre la construction “nette zéro” plus tangible, réalisable et pratique pour tous les types de constructeurs.
Tom Wigg, conseiller auprès de l’organisme sectoriel UK Green Building Council (UKGBC), explique que son organisation a travaillé avec de nombreux organismes experts pour collaborer à la première norme britannique de construction à zéro émission de carbone, qui devrait être lancée en 2023 (les autres partenaires sont : BBP, BRE, le Carbon Trust, CIBSE, IStructE, LETI, RIBA et RICS).
M. Wigg explique que de nombreux travaux conceptuels sont menés depuis plusieurs années par divers instituts et chercheurs. L’objectif de la nouvelle norme “n’est pas de réinventer la roue”, mais de rassembler un grand nombre de mesures et de conseils existants dans un cadre cohérent. Tout constructeur peut l’utiliser pour vérifier que ses plans sont nets de tout impact et le prouver à ses clients. Espérons que cela rendra plus difficile l’écoblanchiment.
Au stade opérationnel, cette nouvelle norme ira beaucoup plus loin que les CPE actuels. La norme utilisera des méthodes rigoureuses pour calculer les émissions de carbone lors de la conception initiale, puis à nouveau au stade de l’achèvement pratique, et une autre mesure des émissions une fois que le bâtiment est utilisé. Cela signifie que les véritables émissions énergétiques d’un bâtiment sont mesurées, et pas seulement les estimations de l’EPC.
La norme se concentrera également sur le carbone incorporé dans les bâtiments. M. Wigg explique qu’un nombre croissant de matériaux de construction sont aujourd’hui accompagnés d’une EPD (déclaration environnementale de produit). Celle-ci quantifie les émissions de gaz à effet de serre associées à leur production (bien que les EPD ne soient pas encore disponibles pour la plupart des produits).
L’espoir est que “les matériaux que vous avez spécifiés seront accompagnés d’une EPD solide, qui se rapporte spécifiquement au matériau ou au produit qui est arrivé sur le site, et vous connaîtrez les émissions exactes de ce produit particulier”. Cela reste toutefois plus une aspiration qu’une réalité ; la plupart des matériaux de construction ne sont pas accompagnés de ces données. Il existe néanmoins des outils permettant d’estimer ces chiffres.
Il faut espérer que le calcul des émissions intrinsèques et opérationnelles deviendra plus facile à l’avenir grâce à des logiciels. Selon M. O’Flynn, la technologie de modélisation des informations du bâtiment (BIM), qui aide les architectes à dessiner des plans numériques interactifs, pourrait inclure ces calculs lorsque le concepteur dessine les plans d’un bâtiment. Le logiciel pourrait leur montrer la quantité d’émissions générées par différents modèles et matériaux et les aider à créer plus facilement des structures respectueuses de l’environnement.
La technologie est là” pour faire des bâtiments “zéro” une réalité, estime M. O’Flynn. “Nous savons comment réaliser des maisons passives (des bâtiments très bien isolés qui ne nécessitent qu’un faible apport d’énergie externe), nous savons comment réaliser la technologie en termes de pompes à chaleur, par exemple. Les véritables obstacles sont donc d’ordre économique et social.
La question est en partie de savoir ce que veulent les clients finaux. “Il n’y a pas un constructeur ou un architecte dans le pays qui donnera à un client ce qu’il ne veut pas”, remarque M. O’Flynn. Ainsi, si les clients ne sont pas convaincus de la nécessité d’un bâtiment “net zéro”, il est peu probable que les architectes et les constructeurs leur en imposent un.
D’un point de vue économique, les bâtiments à consommation zéro sont généralement considérés comme plus chers à construire. En règle générale, on estime qu’ils coûtent environ 25 % de plus à construire que les modèles standard.
Toutefois, il souligne que ce n’est pas toujours le cas. Par exemple, Goldsmith Street, un lotissement de maisons passives à Norwich (voir ci-dessous), qui a remporté le prix Stirling 2019 du meilleur nouveau bâtiment britannique, n’a coûté que 14 % de plus que les méthodes habituelles.
Grâce aux économies d’échelle, M. O’Flynn estime que les coûts des bâtiments à consommation zéro pourraient atteindre la parité avec les méthodes traditionnelles. L’autre avantage est que les factures énergétiques des résidents devraient être moins élevées.
Un autre défi vient de l’industrie de l’énergie. Selon M. O’Flynn, la plupart des grandes entreprises énergétiques du pays disposent de groupes de pression professionnels très actifs à Westminster. Naturellement, ces entreprises s’opposent à toute règle ou réglementation qui permettrait de réduire la consommation d’énergie dans les foyers, les bureaux et les usines.
M. O’Flynn souligne également que les bâtiments “zéro” doivent être construits à grande échelle s’ils veulent avoir un impact sérieux. À l’heure actuelle, de nombreux bâtiments “zéro” sont des cas isolés, mais cette façon de construire doit être utilisée à grande échelle si l’on veut faire bouger les choses.
Malgré ces obstacles, les partisans des bâtiments “zéro” semblent avoir le vent en poupe. Tom Wigg, de l’UKGBC, raconte que lorsqu’il a commencé sa carrière dans une société de conseil en durabilité, “nous étions les méchants dans la pièce” et les constructeurs cherchaient à faire le strict minimum. Toutefois, la quasi-totalité des autorités locales britanniques ont désormais déclaré une “urgence climatique”. Il ajoute qu’aujourd’hui, “la grande majorité des grands investisseurs et des promoteurs ont pris des engagements en faveur d’un bilan net zéro”, ce qui se traduit progressivement par des projets concrets.
Bien que nous soyons encore loin d’éliminer les émissions de carbone de l’environnement bâti, il semble que le secteur avance dans la bonne direction. Toutefois, M. Wigg met en garde contre tout excès de zèle et souligne l’éléphant dans la pièce. Au Royaume-Uni, 30 millions de foyers doivent réduire leur demande d’énergie, en moyenne, d’environ 60 %”, pour que le pays soit sur la voie du “zéro carbone”. Même s’il est positif que les nouveaux bâtiments soient conçus de manière plus écologique, le véritable défi sera d’isoler notre parc immobilier existant. Et cela demandera un effort bien plus important.
Sept types de bâtiments “net zero
À quoi ressemble un bâtiment à consommation zéro ? Voici des exemples de structures nettes zéro dans le monde entier.
Résidentiel : Goldsmith Street, Norwich (Royaume-Uni)
Lauréat du prix Stirling 2019, Goldsmith Street est un ensemble de logements sociaux construit selon les normes Passivhaus (essentiellement, des bâtiments bien isolés qui peuvent être principalement chauffés par le soleil, les occupants humains et les appareils ménagers, avec presque aucun apport extérieur actif).
Les 93 maisons mitoyennes sont dotées de plusieurs caractéristiques intelligentes visant à réduire la consommation d’énergie, notamment l’emplacement des fenêtres, les toits en pente pour maximiser la lumière du jour, les boîtes aux lettres dans les porches extérieurs plutôt que dans les portes d’entrée pour réduire les courants d’air, et un système d’énergie solaire pour réduire davantage les émissions de carbone.
Bureaux : Bureau flottant de Rotterdam (Pays-Bas)
Comme son nom l’indique, le Floating Office Rotterdam (FOR) est un immeuble de bureaux de trois étages qui se déplace dans le port de Rotterdam. Fabriqué en grande partie en bois (qui est, sans doute, un matériau durable si de nouveaux arbres sont cultivés), le bâtiment modulaire repose sur une plate-forme flottante qui monte et descend avec les marées. Ses concepteurs notent que cela le protège également contre les inondations dues à l’élévation du niveau de la mer.
FOR affirme que le bureau est neutre en carbone et positif en énergie (il exporte de l’énergie vers le réseau grâce aux panneaux solaires installés sur son toit). Comme le bâtiment peut être démonté et ses éléments constitutifs réutilisés, il s’inscrit également dans la notion d'”économie circulaire” – moins de déchets à la fin de la vie initiale du bâtiment. En outre, il est doté d’un toit végétal qui regorge de plantes pour favoriser la biodiversité.
Le fait d’être construit sur la rivière permet à FOR d’utiliser l’eau environnante comme un échangeur de chaleur. En été, l’eau de la rivière est plus froide que l’air au-dessus, ce qui contribue à rafraîchir l’endroit. En hiver, c’est l’inverse, l’eau de la rivière, plus chaude, contribue à réchauffer le bâtiment.
Entrepôt : Apex Park, Daventry (Royaume-Uni)
Avec l’essor du commerce électronique, la construction d’entrepôts au Royaume-Uni a connu un véritable boom – souvent avec des avantages environnementaux minimes. Pourtant, cet entrepôt de 435 000 pieds carrés, qui a ouvert l’année dernière en tant que centre logistique britannique pour la multinationale américaine Cummins, a dépassé le seuil de zéro carbone dans sa construction et son exploitation, selon le promoteur Prologis.
Les caractéristiques de durabilité comprennent la récupération des eaux de pluie, des points de charge pour les véhicules électriques et un panneau solaire de 1,4 MW sur le toit. Grâce à un groupe électrogène à gaz Cummins en mode veille, le bâtiment devrait produire plus d’énergie qu’il n’en consomme et peut réinjecter de l’électricité dans le réseau.
Hôpital : The Balfour, Orkney (Royaume-Uni)
Le nouvel hôpital NHS des Orcades, d’une valeur de 64 millions de livres sterling, est le centre de soins de santé des 22 000 habitants de l’archipel. Comme l’explique Robertson, l’entrepreneur principal, le centre de santé de 49 lits a été conçu pour être neutre en carbone.
En termes de carbone opérationnel, le bâtiment intègre une conception passive pour minimiser la consommation d’énergie. Il est entièrement alimenté par l’électricité (il n’y a pas de gaz aux Orcades), la majeure partie provenant de pompes à chaleur électriques, et l’eau chaude de pompes à chaleur air-eau. L’éclairage est également assuré par un panneau solaire de 1 200 m2 installé sur le toit.
En ce qui concerne le carbone incorporé, des efforts ont également été faits pour minimiser l’impact. L’entrepreneur note que 98 % du bois utilisé dans l’hôpital provient de sources certifiées et réutilisées, et que 100 % des déchets ont été détournés de la mise en décharge.
École : Sweyne Park, Essex (Royaume-Uni)
Morgan Sindall Construction a dirigé la construction d’un nouveau bloc d’enseignement à l’école Sweyne Park de Rayleigh (comprenant des salles de classe, des toilettes et des salles pour le personnel), ainsi que de deux autres écoles dans le comté anglais.
Le projet a fait appel à des unités modulaires préfabriquées, fabriquées par Eco Modular Buildings puis installées sur place, et le bâtiment intègre plusieurs caractéristiques nettes zéro. Le bâtiment intègre plusieurs caractéristiques “net zéro”, notamment des panneaux solaires, des pompes à chaleur à air et une ventilation à faible consommation d’énergie, ainsi qu’une isolation importante. Le bâtiment de Sweyne Park est donc “net zéro” en fonctionnement, et c’est l’un des premiers bâtiments scolaires du pays à y parvenir.
Université : École de design et d’environnement, Université nationale de Singapour (Singapour)
Comment garder un grand bâtiment avec de nombreux occupants au frais dans un climat tropical humide, sans dépendre de systèmes de climatisation énergivores ? L’agence d’architecture Serie a utilisé plusieurs éléments de conception “net-zéro” pour répondre à cette question dans un nouveau bâtiment du campus de l’université nationale de Singapour.
Ce bâtiment de six étages, d’une superficie de 8 500 m2, comporte plusieurs éléments destinés à réduire la consommation d’énergie. Un panneau solaire installé sur le toit est utilisé pour alimenter un système de climatisation qui distribue de l’air tempéré dans les pièces, lequel est ensuite diffusé par des ventilateurs. Cette méthode est beaucoup moins énergivore que les systèmes de climatisation traditionnels.
Gouvernement : California Air Resource Board (USA)
Le CARB est une installation du gouvernement américain qui mesure et analyse les émissions des véhicules. Il est donc normal qu’un bâtiment qui teste les émissions de carbone des voitures soit lui-même neutre en carbone.
Les caractéristiques conçues pour atteindre des émissions nettes nulles comprennent 10 000 panneaux photovoltaïques sur le toit (ce qui signifie que tous les besoins énergétiques sont satisfaits sur place), des casiers à vélos et 120 stations de recharge pour les véhicules électriques.
L’emplacement judicieux des fenêtres signifie qu’une grande partie de l’éclairage du laboratoire provient de la lumière du jour, et les fenêtres isolées gardent les intérieurs frais contre le soleil de Californie. Enfin, des arbres indigènes ont été plantés autour du campus pour absorber le CO2.
