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18/03/2017

Tribunes de Ludovic Deblois - Bâtiments connectés et autonomes

Dans nos villes, les bâtiments intelligents poussent comme des champignons. L’explication relève autant de l’enjeu énergétique que du besoin croissant de connectivité.

Avec le développement du bâtiment intelligent, les marchés de la construction et de la rénovation redeviennent une mine d’opportunités pour les entreprises classiques et les start-up du service, du digital et du hardware. Cette tendance pousse les acteurs du secteur à réinventer leurs offres pour se distinguer, et constitue un puits de créativité pour les architectes.

A la source de ce développement sans précédent, se trouve la quête indispensable, pour nos sociétés, de leur indépendance énergétique. Il y a plusieurs raisons à cela. Tout d’abord, la « facture énergétique » des pays faiblement producteurs d’énergies fossiles atteint des niveaux colossaux. A titre d’exemple, l’Union européenne dépense plus d’un milliard d’euros par jour — 400 milliards d’euros par an — pour l’achat de combustibles fossiles, pétrole et de gaz (1).

Ensuite se pose la question de la sécurité des approvisionnements, dans un contexte international plus que tendu. L’Union européenne dépend très largement du « reste du monde », puisqu’elle importe… 53 % de l’énergie qu’elle consomme (2). Si l’on s’intéresse en particulier au gaz naturel, 27 % de la consommation européenne proviennent de la seule Russie.

L’autonomie énergétique, pour relever les défis

Enfin, les engagements à réduire les émissions de gaz à effet de serre invitent les États à agir, et à pousser les acteurs économiques dans cette voie. Dans le secteur du logement, par exemple, les normes pour les constructions neuves affichent de hautes ambitions en matière d’efficacité énergétique. Mais le parc installé ne respecte bien souvent pas ces normes. Nous perdons ainsi sur tous les tableaux : facture d’électricité et de gaz, dépendance aux aléas internationaux, piètres résultats environnementaux.

Les nouveaux stratèges ont compris ce que l’autonomie énergétique apporte à nos sociétés pour envisager l’avenir plus sereinement. La déclinaison opérationnelle de cette vision, c’est un maillage de productions locales, bien souvent basées sur les énergies renouvelables. Cette quête demeure indissociable de celle de l’efficacité énergétique. Dans les bâtiments, celle-ci constitue la meilleure manière de relever le défi.

Pourquoi le bâtiment est-il un excellent point de départ ? Tout simplement parce que l’énergie peut à la fois être produite et utilisée localement, contribuant ainsi à l’autonomie énergétique de logements, bureaux ou infrastructures et aussi d’applications locales (stores, fenêtres intelligentes, domotique, éclairage, etc.). L’énergie produite ici peut aussi être distribuée via un micro-réseau local, afin de coller au mieux aux différents besoins, un peu plus loin. En France, les particuliers dont le logement est équipé de panneaux solaires peuvent déjà revendre leur production, en la mettant ainsi à disposition de leur voisinage. Depuis quelques mois, plusieurs opérateurs proposent même des offres d’autoconsommation, que la loi autorise désormais.

Arbre à vent, géothermie, éoliennes… et « BIPV »

Les institutions européennes favorisent cet élan, avec la mise en place de réglementations qui poussent les acteurs du secteur à réaliser des infrastructures à énergie passive, voire positive. A chaque pays européen sa propre méthode pour parvenir à l’objectif. En France, la réglementation imposera à tout bâtiment neuf d’être à énergie positive à partir de 2020. Chez nos amis Suisses, les différents labels Minergie imposent eux aussi des niveaux exigeants, ainsi que le recours aux sources d’énergie renouvelables (3).

Sur ce dernier point, toutes les options sont permises : éolien, géothermie, solaire. Des innovations récentes ont été développées dans le domaine du micro-éolien, comme l’Arbre à vent, de la société NewWind ou comme les mini-turbines pour lampadaires, de la société britannique Own Energy Solutions (4). Elles autorisent une production au plus près des lieux de vie. Dans le domaine de la géothermie, de vastes projets sont pensés à l’échelle d’un éco-quartier et peuvent apporter une part significative des besoins en énergie (5).

Si nous passons de l’échelle du quartier à celle, plus resserrée, du bâtiment, on observe que l’énergie solaire occupe une place prometteuse, avec la croissance fulgurante du marché du « BIPV », le Building-Integrated solar Photovoltaic. Estimé à 3 milliards de dollars en 2015, franchissant potentiellement la barre des 9 milliards en 2019, ce marché pourrait atteindre le niveau de 26 milliards de dollars en 2022 (6) ! Dans les systèmes BIPV, les solutions solaires prennent place non seulement sur la toiture mais également… sur les façades. Au-delà de trois étages, c’est même une condition sine qua non pour obtenir un bâtiment à énergie passive ou positive.

Le besoin croissant de connectivité

Mais produire de l’énergie localement est insuffisant pour atteindre l’autonomie d’énergie. C’est pourquoi la mise en œuvre de solutions d’isolation et d’efficacité énergétique doit être initiée avant de décider des sources de production. Un travail exceptionnel a été fait dans le domaine de l’éclairage. Selon le département américain de l’énergie, un usage massif des LED permettrait aux États-Unis de se passer de la production électrique de 44 unités de 1000 mégawatts de puissance chacune (7). Des innovations sont encore à réaliser dans le secteur de l’électroménager, tant sur les équipements que sur leurs usages. Les façades, quant à elles, sont appelées « enveloppes intelligentes », tant leurs fonctionnalités se multiplient : isolation, récupération de chaleur, production d’électricité, collecte d’information, etc. De fait, l’autonomie d’énergie dans les bâtiments est une révolution. Et elle génère un fort besoin de connectivité.

En réalité, la question de la connectivité dépasse le seul enjeu de l’énergie. Le besoin des gestionnaires du bâtiment ou des utilisateurs croît avec l’évolution de nos modes de vie : mobilité, confort, évolution de notre rapport à la ville, objets connectés, commande centralisée et décentralisée et, donc, optimisation de la dépense énergétique.

Ces mutations profondes amènent les utilisateurs à se doter de ce que l’on appelle un BMS, pour Building Management System. Ce dernier centralise l’ensemble des données d’origines très différentes : objets connectés ou domotiques, équipements, etc. De nombreuses entreprises se sont lancées dans le développement d’interfaces complexes, communiquant par le recours à différents protocoles.

La création d’emplois nouveaux, opportunité économique et politique

Ces solutions offrent aux utilisateurs plusieurs nouveautés. Tout d’abord ils ont la possibilité de consulter leurs données. A titre d’exemple : le nombre de personnes présentes dans le bâtiment, la disponibilité de places de parking, la température des pièces, ou encore d’éventuelles fuites d’eau. A ces données peuvent être associées des alertes, permettant au gestionnaire d’agir et de piloter le bâtiment au mieux. La surveillance peut se focaliser tantôt sur la sécurité, tantôt sur une meilleure connaissance du bâtiment, en fonction des situations rencontrées.

Lorsqu’un ciel nuageux se dégage, des fenêtres peuvent s’opacifier automatiquement et ainsi faire chuter significativement le volume de climatisation. Ce dernier reste souvent non nul, même en hiver, dans des bureaux peuplés de serveurs et de nombreux postes de travail. La connectivité permet aussi de communiquer à distance avec le bâtiment. Pour un particulier, il peut s’agir de vérifier la fermeture des ouvrants ou la présence de quelqu’un. Pour une entreprise, l’enjeu consiste à connaître la disponibilité de bureaux ou d’enclencher le pilotage à distance de robots, l’ensemble de ces données devant également être traité et analysé. Dans une clinique ou un hôpital, émerge le besoin d’analyser de manière précise les flux et de faire de la prédiction. D’une manière générale, et quel que soit le bâtiment, l’enjeu de connectivité devient de plus en plus prégnant au sein des industries, qui doivent se doter d’une gestion précise de leurs flux… et de leur facture énergétique.

C’est ainsi qu’une lame de fond pousse le secteur du bâtiment. Ce dernier est entré en révolution, celle annoncée par Jérémy Rifkin en 2011 (8). Cette révolution touche aussi bien les architectes que les promoteurs, les constructeurs, les énergéticiens, les fabricants de produits ou de solutions. De nombreuses innovations ont déjà été lancées. Beaucoup sont à créer. C’est un boulevard qui s’ouvre et offre à chaque pays l’opportunité de créer une réelle filière, avec, à la clé, de nouveaux métiers. Le petit avantage de cette révolution c’est que ses financeurs, en l’occurrence les promoteurs, y sont clairement moteurs, car, ce faisant, ils accroissent leur valeur patrimoniale. Voici donc les planètes clairement alignées pour l’émergence des bâtiments autonomes et connectés. Une feuille de route très concrète, à ajouter aux programmes de nos candidats à la présidentielle !