Le "Grenelle de
l’environnement" s’est fixé pour objectif de favoriser la construction -
et même la
rénovation- des bâtiments à
énergie dite « positive ». Il s'agit d'un objectif ambitieux puisque selon
WIKIPÉDIA un bâtiment à énergie positive est un bâtiment
produisant plus d’énergie (électricité, chaleur) qu'il n’en consomme pour son
fonctionnement. Pour parvenir à cet objectif le Grenelle a mis en place une
réglementation thermique RT 2012 extrêmement exigeante pour les bâtiments neufs
en précisant qu'ils
devront tous être à énergie positive pour le chauffage en 2020.
On peut légitimement se demander comment un bâtiment dit énergie à <
énergie positive > peut, pour assurer le confort de ses occupants, produire
plus d’énergie qu’il n’en reçoit. En pratique c'est en prélevant dans son
environnement naturel immédiat une quantité d'énergie thermique ou
voltaïque plus importante que la quantité d'énergie primaire, électricité du
réseau, gaz, fioul ou charbon qu'il a consommé que bâtiment obtient ce résultat.
Si l'on se limite au chauffage, cela revient à dire qu'un bâtiment
utilisant un chauffage thermodynamique ayant un COP supérieure à 2 est déjà un
bâtiment à " énergie positive" puisque l'énergie thermique qu'il produit
pour compenser les déperditions dans le bâti est supérieure à l'énergie
primaire gaz ou électricité du réseau qu'il a consommé selon qu'il s'agit d'une
PAC à absorption ou d’une PAC à compresseur. Des sociétés en avance
sur leur temps comme Daikin sont déjà capablent
d'obtenir des COP moyen de 4 et il n'est pas déraisonnable d'espérer pour
cette raison que les logements anciens qui représentent - et de loin - le plus
gros potentiel d’économie d’énergie - ne seront pas laissés pour compte à
l'occasion de la réglementation 2012 il faut bien le dire dédiée au neuf.
L'idée selon laquelle il faudra toujours un minimum d'énergie primaire
pour assurer le fonctionnement d'une pompe à chaleur risque de devenir fausse avec
les bâtiments dits "zéro énergie" et l'amélioration prévisible
des performances du chauffage thermodynamique.
Les notions de positif ou de négatif sont parfois
subjectives si l'on considère chaque forme d'énergie isolément. Elles
peuvent être aussi scientifiques selon lorsque l'on considère les interactions
de différentes formes d'énergies entre elles au sein d'un même système. Par
exemple le système formé par le bâtiment êt sa
chaufferie ou celui plus restrictif d'y système formé par le fluide caloporteur
de la pompe à chaleur
Le
négatif
L’énergie que le bâtiment reçoit est le plus souvent d’origine électrique (Assurée à environ 75%
par le nucléaire en France) ou d'origine fossile avec la combustion. Elle
provient donc actuellement pour l’essentiel du nucléaire ou de la combustion des
produits fossiles tels que le charbon, le pétrole, ou le gaz dits "non
renouvelables". Chacun de ces combustibles a une équivalence thermique qui
permet de quantifier la part d’énergie « dite négative » . L’équivalent thermique d’un litre de fioul ou de
Sont considérés comme négatives les dérives du
nucléaire civil vers le militaire. Est également considéré comme négative la « mauvaise
guerre de l’uranium » que l’on
pourrait classer dans la catégorie des combustibles. Ceux qui considèrent
l’énergie nucléaire comme "nuisible" sont souvent guidés dans leur
jugement par l’existence de déchets radioactifs. Ces déchets devraient
heureusement aller en décroissant au fur et à mesure que les technologies
évoluent.
Le
positif
L’énergie renouvelable prélevée dans
l’environnement d'un bâtiment équipé d'une chaufferie moderne est positive. Par exemple l’énergie solaire - qu’elle soit électrique avec le
photovoltaïque ou thermique avec le thermo solaire - est une énergie positive.
De même, l'énergie thermique prélevée par une pompe à
chaleur dans son environnement, que cette énergie provienne de l’air
environnant, du sous-sol ou de l’eau contenue dans celui-ci est positive. L’énergie
thermique procurée par la géothermie profonde parfois produite par la commune est
également, positive, mais dans ce cas, n’étant pas alimentée en calorie par le
rayonnement solaire qui n’est plus opérant au-delà de -10m, elle ne peut être
associé au terme renouvelable. De
même l’énergie électrique produite par les éoliennes,
les hydroliennes ou par les turbines à eau de nos barrages est considéré comme
une énergie « propre ». Intégrée au même réseau que celui de
l'électricité produite par le nucléaire ou par les turbines à gaz, elle n'est probablement
pas suffisamment perçue comme "positive". Cette notion de signe
donnée à l’énergie est subjective et ne permet difficilement de chiffrer si le
bâtiment est globalement positif ou négatif. Prenons par exemple le cas
d’une pompe à chaleur et de son bâtiment. L’énergie générée par les pompes à
chaleur est exclusivement thermique. Pour produire l’énergie thermique
nécessaire au chauffage de nos maisons et de nos immeubles les pompes à chaleur
ont besoin d’un complément d’énergie qui peut être du gaz avec la PAC à
absorption ou électrique avec les PAC conventionnelles à compresseur. Ce
complément constitué en grande partie par de l’énergie primaire payé par la
copropriété est assez faible en valeur relative puisque que 1 kW électrique (ou
gaz) payant peut produire à moindre frais 3 kWh thermique avec les pompes
aérothermique et jusqu’à 6 kWh avec les pompes aquathermiques.
Le kWh électrique provenant pour encore essentiellement du nucléaire est jugé
par certains comme "négatif" de même qu'est "négatif " le
gaz consommé dans le cas de la PAC à absorption, le bâtiment est donc
globalement positif puisque le résultat de 3-1 ou 6–1 est plus grand que zéro. On
commence à assimiler l’énergie électrique provenant du nucléaire comme la
future énergie « verte » en Europe en lui donnant une connotation
positive. C'est du moins l'opinion de pays européens comme la Grande Bretagne,
la Pologne et la France qui refusent de classer le nucléaire dans le
"négatif" ou qui la considère aun pire
comme un mal nécessaire au motif que cette forme d’énergie ne pollue pas l’air
ambiant et ne rejette dans l’atmosphère que de la vapeur d’eau.
Quant à la pile à combustible, elle n’a pour tort que son nom et peut-être sa complexité. C’est moins une combustion qu’une réaction chimique mettant en jeu l’hydrogène et des catalyseurs qui permet à la pile à combustible de produire à la fois du courant électrique et de la chaleur. Si la production d’hydrogène nécessaire à son fonctionnement ne nécessite pas l’utilisation du pétrole, alors, elle pourrait être considérée comme un moyen d’avenir et être classée globalement "positive" en raison de son excellent rendement énergétique et son caractère non polluant. La pompe à chaleur produit donc une énergie globalement positive. Le complément en énergie primaire faible en valeur relative est toutefois loin d'être négligeable en valeur absolue. L'idée selon laquelle les PAC à compresseur pourraient augmenter notre dépendance au nucléaire si elles devaient être les seules à se développer n'est pas totalement inexacte. Cette idée est en tout cas fausse si l'on considère que les bâtiments équipés de chauffage individuels à effet Joule (Les convecteurs électriques si couteux à l'usage lorsqu’is sont utilisés dans l’ancien mal isolé) peuvent également être convertis au chauffage thermodynamique collectif.
Pour
résumer, l'énergie thermique naturelle (ENR) que
le bâtiment produit en la prélevant dans son proche environnement peut être
considérée comme "positive", alors que l’énergie qu’il perd par
conduction au travers du bâti comme "négative". La part de l’énergie
permettant d’obtenir ce résultat ayant un signe laissé à l’appréciation de
chacun.
Le + ou
le – scientifique
Les notions de « positif » ou de « négatif »
souvent subjectives si l'on considère chaque forme d'énergie prise isolément,
peuvent être en désaccord avec la rigueur scientifique si l'on considère les
interactions de différentes formes d'énergies entre elles au sein d'un même
système. Si l’on considère le système formé par le fluide caloporteur de la
pompe à chaleur plutôt que celui formé par le bâtiment et sa chaufferie,
le principe de la conservation de l’énergie, qui ne saurait être remis en cause,
permet de dire que lors d’un cycle les flux thermiques « rentrant »
et « sortant » du fluide caloporteur s’équilibrent. Ils s’équilibrent
en ce sens que l’énergie thermique émise vers l’extérieur par ce fluide à la
source chaude lors de la réaction exothermique dans le condenseur est vue négativement
par le fluide caloporteur alors que les deux formes d’énergie qu’il reçoit de l’extérieur,
à savoir l’apport l’énergie primaire payante entretenant le fonctionnement de
la pompe à chaleur et l’apport thermique provenant de la source froide lors de
la réaction endothermique dans l’évaporateur sont vue positivement par ce même
fluide caloporteur. Ce qui est vue négativement par le fluide caloporteur
équilibrant ce qui est vu négativement au titre de la loi sur la conservation
de l’énergie. (Voir principe de fonctionnement d’une
pompe à chaleur)