hydrogène

L’hydrogène, élément-clé de la transition énergétique ?

On peut le lire régulièrement dans la presse : « l’hydrogène, c’est l’énergie du futur ». Tous les pays semblent s’y intéresser de près et mettent en place les uns après les autres des stratégies dédiées à l’hydrogène pour faciliter l’atteinte de la neutralité carbone. Ce vecteur d’énergie pourrait en effet contribuer à décarboner certains secteurs industriels, faire rouler nos véhicules et assurer le stockage de l’électricité. Mais si les technologies hydrogènes semblent prometteuses, il reste encore du chemin à parcourir pour profiter d’un hydrogène renouvelable et à faible teneur en carbone en abondance.

L’hydrogène c’est quoi exactement ?

L’hydrogène est l’élément chimique le plus abondant de l’univers. Par exemple, chaque molécule d’eau est le fruit de la combinaison entre un atome d’oxygène et deux atomes d’hydrogène. On trouve aussi de l’hydrogène dans les hydrocarbures comme le pétrole ou le gaz qui sont issus de la combinaison d’atomes de carbone et d’hydrogène.

Si quelques sources d’hydrogène (à l’état naturel) ont été découvertes dans les fonds marins et également sur terre, comme dans le village malien de Bourakebougou où l’hydrogène naturel est exploité pour fournir de l’électricité, aucune exploitation à grande échelle n’existe à ce jour. L’hydrogène est ainsi toujours associé à d’autres éléments chimiques comme l’oxygène ou le carbone.

Comme l’électricité, le gaz dihydrogène (H2), ou par abus de langage, tout simplement hydrogène, est donc considéré comme un vecteur énergétique et non une source d’énergie primaire.

Actuellement, l’hydrogène est surtout utilisé comme composant chimique dans différents procédés industriels (raffinage et désulfuration du pétrole, production d’ammoniac, électronique, métallurgie, industrie spatiale, etc.). Mais ce gaz suscite aujourd’hui bien d’autres intérêts par ses propriétés énergétiques remarquables. En effet, par kilo, il contient 2,2 fois plus d’énergie que le gaz naturel, 2,75 fois plus que l’essence et 3 fois plus que le pétrole. L’hydrogène peut donc être utilisé dans de nombreuses applications et, selon l’usage final, être converti en électricité, en chaleur ou en force motrice.

Comment produire de l’hydrogène ?

Si l’hydrogène n’est pas une source d’énergie primaire, la question qui se pose et que nous nous posions déjà en début d’année dans un précédent article sur les avions zéro-émission, c’est de savoir comment est produit l’hydrogène. Car, pour en faire « l’énergie du futur », il faut que le procédé soit peu énergivore et à impact carbone limité, voire nul.

Or à l’heure actuelle, 95 % de la production mondiale d’hydrogène, qui s’élève annuellement à 75 millions de tonnes, provient de la séparation de combustibles fossiles, principalement par vaporeformage de gaz naturel. Un tel procédé représente pour chaque kg de dihydrogène (H2) produit, 10 kg de CO2 dégagés. Nous sommes donc là loin de l’énergie du futur. On parle ainsi couramment d’hydrogène gris ou hydrogène fossile pour caractériser cet hydrogène produit à partir des énergies fossiles avec une forte émission de gaz à effet de serre. En captant et en stockant le CO2 émis lors de la production d’hydrogène, ce dernier devient neutre en carbone et l’on parle alors d’hydrogène bleu ou hydrogène bas carbone. Toutefois le captage et le stockage du CO2 a un coût, et aujourd’hui, seuls quelques projets pilotes ont été menés dans ce sens. En lieu et place du gaz naturel, l’utilisation du biométhane (méthane issu de la fermentation de la biomasse) constitue aussi une solution pour produire un hydrogène décarboné.

La gazéification permet quant à elle de produire, par combustion, un mélange de carbone (CO) et de dihydrogène (H2) à partir de charbon (solution qui émet elle aussi beaucoup de CO2). Là encore, difficile d’y voir l’énergie de demain.

Mais la production d’hydrogène par gazéification peut également se faire à partir de biomasse, comme le bois. Le projet H2Bois, porté par le Groupe Corbat, spécialisé dans la mise en valeur du bois des forêts jurassiennes, en collaboration avec le bureau d’ingénieurs PLANAIR, vise la mise en service d’une installation produisant de l’hydrogène de qualité mobilité (pouvant également être utilisé dans l’industrie) à partir de résidus de bois. Second du genre en Europe et pionnier en Suisse, ce projet devrait permettre de fabriquer à partir de 2022 l’équivalent de la consommation annuelle de 4’500 voitures, soit 225 tonnes d’hydrogène bas carbone par an. À cela s’ajoutent annuellement 1’500 tonnes de biochar, cette sorte de charbon de bois également issu de la gazéification du bois, qui peut servir dans l’agriculture en agissant comme un puit de carbone.

L’hydrogène peut aussi être produit à partir d’eau et d’électricité, soit par électrolyse de l’eau. L’électrolyseur sépare une molécule d’eau (H2O) en dihydrogène (H2) et en oxygène (O). Cette voie est aujourd’hui encore peu répandue (moins de 5% de la production d’hydrogène mondiale) car elle est nettement plus coûteuse (2 à 3 fois plus chère que le reformage du gaz naturel). Et qu’en est-il des émissions de gaz à effet de serre issues du processus d’électrolyse ? Cela dépend bien entendu du type d’électricité utilisé : lorsque l’électricité utilisée dans le processus provient d’une source renouvelable comme l’hydroélectricité, le solaire ou l’éolien, les émissions sont réduites au minimum (0,97kg de CO2 pour un kg d’hydrogène avec de l’électricité provenant d’éoliennes par exemple). On parle alors ici d’hydrogène vert ou hydrogène renouvelable.

Les promesses de l’hydrogène

Vous l’avez compris, ce n’est pas si simple et surtout avantageux de produire de l’hydrogène renouvelable ou bas carbone. Si les gouvernements et industriels investissent aujourd’hui massivement dans l’hydrogène, c’est donc pour développer cette filière qui présente tant de promesses.

Notre approvisionnement énergétique doit devenir climatiquement neutre avant 2050. Cela implique en particulier de se passer des énergies fossiles. La production d’hydrogène bas carbone ou renouvelable est ainsi vue comme une contribution importante à la décarbonisation de l’économie pour à peu près toutes les applications qui aujourd’hui font appel aux énergies fossiles (transport, industrie lourde, chimie, chauffage, etc.).

Les acteurs du secteur gazier sont particulièrement actifs dans ce domaine et ont pour objectif de remplacer petit à petit le gaz naturel par le biogaz ou l’hydrogène. Les fabricants de chaudières travaillent ainsi au développement de chaudières à hydrogène ou chaudières à gaz compatibles à 100% avec l’hydrogène à l’horizon 2025-2030.

Dans le domaine de la mobilité, alors que l’on parle beaucoup des voitures électriques fonctionnant avec une batterie, la pile à combustible à hydrogène semble elle aussi promise à un bel avenir, en particulier pour les poids-lourds. Les véhicules fonctionnant à l’hydrogène présentent une autonomie plus importante qu’une batterie électrique et le plein est pour ainsi dire aussi rapide que pour un véhicule équipé d’un moteur thermique équivalent. En Suisse, l’association Mobilité H2 Suisse s’engage pour la mise en place d’un réseau de stations-service à hydrogène couvrant l’intégralité du territoire national.

Un autre enjeu important pour la transition énergétique est l’équilibrage entre une production d’énergie toujours plus décentralisée et fluctuante issue des sources renouvelables (eau, soleil ou vent) et la consommation d’énergie. C’est la problématique de la sécurité de l’approvisionnement. Alors que nous avons, aujourd’hui déjà, un déficit de production d’électricité en hiver, et que ce déficit devrait s’accroître encore avec le remplacement de l’électricité d’origine nucléaire par du renouvelable, l’hydrogène a l’avantage de permettre le déphasage saisonnier de la production par rapport à la consommation, sur le modèle d’une batterie géante.

En effet, grâce à l’hydrogène, les surplus d’électricité renouvelable produits en été peuvent être convertis et stockés afin d’être utilisés en différé par exemple au moyen d’une centrale de cogénération (CCF). On parle alors de couplage ou de convergence des réseaux. Comme le souligne l’Association des entreprises électriques de Suisse (AES), « la pièce maîtresse du couplage des secteurs est la liaison entre les secteurs de l’électricité, de la chaleur et des transports via les dispositifs de stockage et les convertisseurs d’énergie. L’électricité peut être ainsi utilisée pour fabriquer du gaz stockable (méthane, hydrogène) et vice-versa ».

On le voit, l’hydrogène peut donc être utilisé comme matière première, comme carburant ou comme vecteur d’énergie et de stockage, et a de nombreuses applications possibles dans les secteurs de l’industrie, des transports, de l’électricité et des bâtiments. Il présente de nombreuses promesses pour concrétiser la transition énergétique, et les gouvernements développent les uns après les autres des stratégies pour devenir leaders dans ce domaine et soutenir leur engagement à atteindre la neutralité carbone.

Encore quelques enjeux à relever

Pour concrétiser ces promesses, quelques obstacles doivent toutefois encore être relevés :

Stockage : l’hydrogène est le gaz le plus léger. Pour l’entreposer, le transporter et le distribuer, il faut soit le liquéfier à une température extrêmement basse (- 253 °C), soit le comprimer à très haute pression (700 bars). Ces opérations sont très énergivores : sa liquéfaction, par exemple, consomme 10 à 13 kWh d’électricité par kg.

Pertes de rendements : la transformation d’électricité renouvelable excédentaire en hydrogène pour le stockage, puis la transformation de l’hydrogène en électricité pour une utilisation ultérieure (power-to-gaz-to-power) présente par exemple des pertes de rendements de l’ordre de 70% à 75%, selon une note de l’Agence de la transition écologique en France. Ainsi, pour produire un kg d’hydrogène, il faut 58.7 kWh d’électricité, mais l’énergie électrique qui en résulte n’est que de 13.4 kWh comme le montre le graphique ci-dessous.

Sécurité : La molécule d’hydrogène étant de très petite taille et de faible viscosité, elle présente une propension à fuir plus importante en comparaison à d’autres gaz combustibles. L’hydrogène présente également une probabilité d’inflammation plus élevée que celle du propane ou du gaz naturel, même sans présence de flamme ou d’étincelle. La sécurité d’utilisation de l’hydrogène est donc un enjeu important à maîtriser, ce qui est bien entendu le cas pour ses différentes applications existantes. Dans le domaine de la mobilité par exemple, l’homologation des réservoirs à hydrogène est très sévère et dépend de plusieurs cycles de tests comprenant des tirs à balles réelles auxquels ces derniers doivent résister.

L’hydrogène, énergie d’avenir… depuis longtemps

En 1874, Jules Vernes prédisait dans son roman L’Île mystérieuse, que l’eau serait un jour employée comme combustible, « que l’hydrogène et l’oxygène, qui la constituent, utilisés isolément ou simultanément, fourniront une source de chaleur et de lumière inépuisables et d’une intensité que la houille ne saurait avoir ».

Cela fait donc près de 150 ans que l’on parle de l’hydrogène comme une « énergie d’avenir ». Les moyens mis sur la table aujourd’hui par les gouvernements et les industriels pour le développement des technologies hydrogène doivent donc permettre de relever les enjeux mentionnés plus haut afin que l’hydrogène devienne, enfin et pour de bon, un vecteur énergétique renouvelable et abondant, une « énergie d’aujourd’hui ».

D’importants travaux de recherche sont lancés à travers le monde dans le but d’atteindre de bons rendements de conversion. On s’intéresse également à la production d’hydrogène par des bioprocédés, dits de troisième génération (bio-)photolyses de l’eau permettant de produire de l’hydrogène à partir de la lumière du soleil, ou via l’utilisation de certaines microalgues et cyanobactéries). On s’intéresse aussi à l’exploitation de l’hydrogène à l’état naturel, non plus cette fois comme un vecteur énergétique, mais comme une source d’énergie primaire.

Le temps presse pour atteindre la neutralité carbone. Nous verrons ces prochaines années si l’hydrogène fait effectivement partie des solutions pour y parvenir.

 

Hervé Henchoz

Rédacteur

énergie

L’énergie du futur… est celle qu’on ne consommera pas !

Notre avenir énergétique réside dans les énergies renouvelables, mais un aspect important est souvent délaissé lorsque nous abordons la question de la transition énergétique : la sobriété.

Des innovations toujours plus nombreuses

De nombreux scientifiques se penchent sur la question de la production d’énergie : certains imaginent produire de l’énergie grâce à des centrales solaires en orbite, d’autres souhaitent exploiter le phénomène de l’osmose pour produire de l’énergie dans les zones d’estuaires, ou encore transformer la biomasse des micro-algues en biocarburants. Par ailleurs, de nombreuses recherches se penchent sur le développement de cellules photovoltaïques pouvant être placées sur toutes sortes de surfaces – murs de maison, fenêtre, intégrées dans les tuiles, etc. Nous avons eu l’occasion de découvrir plusieurs de ces innovations au cours de cette quinzaine thématique dédiée aux énergies du futur.

Mais est-ce vraiment tout cela l’énergie de demain ?

Certes, ces recherches sont importantes et nos sociétés en auront besoin pour réaliser leur transition énergétique. Toutefois, à trop vouloir trouver des solutions technologiques, nous oublions parfois qu’une solution simple est à portée de nos mains.

Mieux, autrement et moins

La transition énergétique est basée sur trois piliers :

  • la sobriété énergétique ;
  • l’efficacité énergétique ;
  • la production d’énergie renouvelable.

Nos sociétés mettent souvent beaucoup d’efforts dans l’efficacité énergétique (« mieux ») et la production d’énergie renouvelable (« autrement »), mais nous délaissons souvent la sobriété (« moins »). Or l’énergie la plus écologique et la plus économique c’est celle que l’on ne consomme pas ! Ce premier pilier devrait donc être remis au centre de nos politiques énergétiques.

Un changement de comportement nécessaire

Il n’est pas rare que les gains obtenus grâce à l’efficacité énergétique ou les énergies renouvelables soient contrebalancés par une hausse de la consommation. C’est par exemple le cas d’une personne qui fait l’achat d’un véhicule électrique, et qui – persuadé que son moyen de déplacement est désormais « propre » – fait davantage de kilomètres avec sa nouvelle voiture qu’il n’en faisait avec son ancienne voiture à essence. Il en est de même lorsque nous rénovons un bâtiment et améliorons ainsi son efficacité énergétique, mais en profitons pour augmenter la surface habitable. Ces phénomènes sont appelés « effet rebond ».

Pour limiter ces effets et parvenir aux objectifs de la transition énergétique, il est impératif que le concept de sobriété énergétique soit intégré à nos politiques énergétiques.

La sobriété est un mot qui peut nous effrayer. Il est vrai que ce concept implique un changement dans nos habitudes de consommation. La sobriété, ou encore la frugalité, consiste à prioriser nos besoins énergétiques essentiels, tant dans les usages individuels que collectifs, et à les limiter.

Est-il par exemple pertinent de se servir d’un véhicule de plus d’une tonne pour déplacer une personne de 80 kg sur un trajet de 5 km en pleine ville ? ou ne faudrait-il pas privilégier d’autres modes de transport dans ce cas-là ? Est-il normal de vivre en t-shirt toute l’année dans un appartement chauffé à 23°C ou pouvons-nous consentir à enfiler un pull en période hivernale ?
Les économies d’énergie potentielles sont nombreuses et doivent être prises en compte. Elles sont la clé du succès pour parvenir rapidement à une transition énergétique.

La sobriété ou l’acceptation d’un mode de vie modéré

Plus que le renoncement à un certain standing de vie, la sobriété est davantage l’acceptation d’un mode de vie modéré. La sobriété implique la responsabilité individuelle de tous. Impossible, direz-vous ? Difficile, peut-être. Mais la crise liée au coronavirus nous a forcé à envisager d’autres solutions, à adopter d’autres modes de vie. Ces restrictions, parfois drastiques, mais limitées dans le temps, ont le mérite de démontrer que nos sociétés sont capables d’adaptation.

Alors, prêts pour le défi de la sobriété énergétique ?

 

Hervé Henchoz

Rédacteur

anergie

L’anergie, un échange de bons procédés

Un réseau (ou boucle) anergie pourrait se résumer ainsi : les rejets thermiques des uns deviennent la ressource des autres. Ce « réseau thermique du futur » représente une solution énergétique très intéressante dans la perspective du développement de la ville durable.

Contrairement à ce que son nom pourrait laisser penser, l’anergie ne fonctionne pas « sans énergie ». Le principe repose plutôt sur la récupération d’énergie perdue. Une boucle anergie offre en effet la possibilité de capter, stocker et redistribuer l’énergie. Fonctionnant dans la majorité des cas avec une ressource géothermique ou d’hydrothermie (eau du lac), l’approche peut toutefois se coupler avec d’autres énergies renouvelables comme le soleil, l’eau ou encore le vent.

 

À quoi ça sert ?

La boucle anergie relie entre eux des consommateurs de chaud et de froid, comme l’explique Giulio Caimi, responsable Infrastructures énergétiques chez Romande Energie. « L’approche permet des échanges thermiques simultanés entre différents consommateurs. Connectés sur un même réseau, ils ont la possibilité d’échanger leurs rejets thermiques, qui autrement seraient perdus. Le manque ou le surplus d’énergie de chaque consommateur est fourni ou dissipé par l’environnement, soit via des sondes géothermiques, soit avec les rejets de STEP ou encore via le pompage d’eau du lac. C’est le réseau du futur pour les milieux urbains, une solution qui tend à se déployer. » En effet, la consommation de froid d’un immeuble rejette des calories (de la chaleur), qui peuvent alors être consommées par un immeuble voisin, et vice versa. Avec l’anergie, les « pertes énergétiques » des uns se transforment en « gains énergétiques » pour les autres.

Imaginez qu’un immeuble administratif soit « mis en boucle » avec des bâtiments locatifs situés à proximité. En été, une partie de la chaleur évacuée par les bureaux pourrait être envoyée dans le réseau pour répondre à une partie des besoins en eau chaude sanitaire du bâtiment locatif. De même, le froid envoyé en hiver dans la boucle anergie pourrait être utilisé pour rafraîchir les salles serveurs de l’immeuble administratif. « La récupération à l’échelle d’un consommateur existe depuis longtemps », précise Michel Meyer, membre du comité de Géothermie Suisse. « Les anciennes usines prenaient l’eau du réseau pour refroidir les pièces usinées. L’eau rejetée à 50°C était alors utilisée pour d’autres processus industriels, ou pour alimenter en eau chaude les douches des employés. Le gros changement aujourd’hui, c’est le développement des infrastructures de réseau thermiques, qui permet de valoriser ce potentiel à une plus large échelle. »

 

Les quatre piliers de l’anergie

La boucle anergie comprend un dispositif de captage1 (la ressource énergétique), un dispositif de mutualisation2 (la boucle anergie), un dispositif de production3 (une pompe à chaleur) et un dispositif de régulation4 (l’intelligence du système).

La ressource énergétique1 : Dans la majorité des cas, une boucle anergie s’appuie sur un réseau géothermique. Mais un lac ou encore des eaux usées d’épuration peuvent être une bonne source thermique (voir l’exemple de la STEP de Morges, en bas de page).

La boucle anergie2 : La mise en commun des bâtiments est la première étape à franchir pour créer une boucle anergie. Pour cela, on utilise deux tubes dans lesquels circule de l’eau (le CO2 est actuellement testé*). Chaque bâtiment est raccordé à la boucle, qui relie ainsi les différents bâtiments entre eux.

La pompe à chaleur3 : La boucle anergie est connectée à des pompes à chaleur (PAC), qui récupèrent la chaleur de l’environnement et permettent d’adapter les niveaux de température. Il est ainsi possible de raccorder sur une boucle anergie un bâtiment qui a un besoin de chauffage à 50°C et un autre avec un besoin de chauffage à 30°C, en adaptant la consigne de température des PAC présentes dans chaque bâtiment.

L’intelligence du système4 : la régulation, c’est le cerveau du réseau anergie. Ingénierie du système, capteurs ou encore gestion semi-automatique rendent aujourd’hui possible la mise en place de boucles anergie.

 

* L’eau… ou le C02

L’eau est largement utilisée dans le réseau anergie. Toutefois, le CO2 est dans le viseur, pour ses grandes capacités thermiques et sa facilité d’installation, comme l’explique Jessen Page, professeur en systèmes énergétiques à la HES-SO Valais à Sion. « Pour implanter un réseau thermique en zone urbaine, il faut enfouir des tuyaux de grandes dimensions et prévoir d’importants travaux de génie civil, avec tout ce que cela implique de perturbations de trafic en surface. L’avantage du C02 est qu’il nécessite des conduites flexibles, de plus petits diamètres, qui peuvent être tirées sous les trottoirs. Et contrairement à l’eau, il ne risque pas de geler (voir les difficultés). » Un démonstrateur est actuellement en construction sur le campus EnergyPolis de la HES-SO à Sion, afin de tester la faisabilité de l’approche.

 

Connexion et mutualisation

Un des points forts de l’anergie, c’est la possibilité d’y intégrer des sources d’énergie différentes, à n’importe quel endroit du réseau. « À partir du moment où les tuyaux sont interconnectés, on peut y injecter plusieurs ressources », explique Michel Meyer, de l’association Géothermie Suisse. « Sur la boucle, on peut imaginer trouver une centrale géothermique qui produit de l’eau à 50°C, une station d’épuration qui rejette des eaux épurées et une industrie qui rejette des déchets thermiques. Le réseau supporte des sources d’approvisionnement multiples. »

Un autre atout majeur de l’anergie réside dans sa capacité à mutualiser les besoins énergétiques entre bâtiments, ce que ne permet pas un réseau de chaleur classique, qui reste dans le schéma d’une production d’énergie centralisée et unidirectionnelle. Chacun peut ici profiter des déchets thermiques de l’autre. Toutefois, les besoins n’étant pas forcément simultanés, la ressource géothermique peut servir de stockage pour le chaud et le froid. Encore un atout de l’anergie, et non des moindres.

 

Le stockage des énergies renouvelables

Si les besoins en chauffage des uns coïncident avec les rejets de chaleur des autres, alors l’énergie transite directement d’un bâtiment à l’autre. Mais lorsque la concordance de temps n’y est pas, la boucle anergie permet d’emmagasiner, via un stockage géothermique, l’énergie abondante en période estivale notamment, pour la restituer en hiver par exemple, au moment où la demande est importante. « Il est possible de profiter de la capacité de stockage thermique du sous-sol, relève Michel Meyer, de Géothermie Suisse. On préchauffe le sous-sol à 17°C et, l’hiver suivant, quand les besoins sont importants, on récupère une partie des calories enfouies quelques mois plus tôt. Le stockage est possible avec des sondes géothermiques, tout comme avec les nappes phréatiques : le chaud dont personne n’a besoin va réchauffer les eaux souterraines de quelques degrés. En hiver, la ressource naturelle sera alors préchauffée et les calories seront à disposition. » Et si la ressource thermique peut être stockée, l’électricité produite par des panneaux solaires ou des éoliennes n’est pas perdue non plus. « On reproche souvent cette mauvaise concordance de temps aux énergies renouvelables, le fait qu’elles ne produisent pas toujours l’énergie au moment opportun, ou alors qu’elles en produisent en excès, ajoute Michel Meyer. Mais avec l’anergie, l’électricité produite via les sources renouvelables peut être utilisée pour alimenter les pompes à chaleur. Et dans le cas d’un excès de production, plutôt que d’arrêter une éolienne, on peut la laisser tourner et stocker ce surplus en sous-sol pour une utilisation ultérieure. Je pense que, dans vingt ans, on aura plein de boucles de ce type, avec des synergies entre les différentes productions d’énergies renouvelables. »

En résumé…

 

Les avantages et les limites de l’anergie

L’avantage du concept

  • Fonctionne simultanément entre des producteurs de froid et de chaud.
  • Faibles pertes d’énergie entre la source d’énergie et le consommateur, ce qui permet donc à l’énergie d’être livrée sur de plus longues distances.
  • Différentes boucles peuvent se connecter entre elles.
  • Différentes sources d’énergie peuvent s’y raccorder.
  • Valorisation de la mutualisation de l’énergie entre bâtiments et entre ressources.
  • Stockage intersaisonnier et court terme possible.

 

Les difficultés

  • Plutôt adapté aux grandes infrastructures et aux projets d’envergure. Le projet doit être suffisamment grand pour permettre les échanges thermiques et le stockage d’énergie. Toutefois, un projet mené actuellement sur le site de la HES-SO
  • Valais à Sion vise à raccorder trois bâtiments seulement.
  • Réseau, sondes géothermiques, infrastructure : l’installation de réseaux thermiques de ce type est coûteuse.
  • Lors des périodes où un grand nombre d’utilisateurs rejettent du froid, l’eau peut geler à l’intérieur des tuyaux. Il est alors parfois nécessaire d’ajouter une source de chaleur externe pour réchauffer le circuit.
  • La régulation d’un tel système est complexe : y a-t-il assez d’énergie, à quel moment l’injecter, quand déstocker, etc. ? Gérer le système au mieux représente un vrai défi.
  • L’anergie demande une vision globale, pour concevoir à l’échelle d’une ville UN réseau et non DES réseaux thermiques. Mais d’autres domaines doivent intégrer les réflexions, notamment celui de la construction et de la rénovation.

 

Des exemples de réseaux anergie mis en œuvre

Projet : Campus Hönggerberg / ETH Zurich

Depuis 2013, le campus Hönggerberg de l’ETH Zurich exploite son propre réseau d’anergie, avec système de stockage souterrain. Le site accueille plus de 12 000 étudiants et membres du personnel et comprend plus de 30 bâtiments. Dans les prochaines décennies, l’objectif est de couvrir 90% des besoins en énergie via l’anergie.

Jusqu’à il y a dix ans, la chaleur était presque entièrement produite à partir du gaz naturel. En 2006, la direction de l’ETH Zurich s’est fixé un objectif de réduction de 50% des émissions de CO2 du campus d’ici à 2020, soit une économie de 5000 tonnes de CO2 par an. Dans la phase d’extension finale, le réseau anergie couvrira une grande partie de la demande de chauffage et de refroidissement.

Le 9 janvier 2020, l’ETH Zurich a reçu le prix suisse de l’énergie, le Watt d’or, pour son réseau anergie.

(Source : ETH Zurich)

 

Projet : STEP de Morges

anergie

« Il y avait les bonnes conditions pour développer un projet anergie à cet endroit », explique Giulio Caimi, responsable Infrastructures énergétiques chez Romande Energie. « La source d’énergie était à disposition, mais pas encore exploitée. » Et la source d’énergie en question, ce sont les eaux usées issues de la station d’épuration.

Concrètement, l’énergie à basse température des eaux traitées en sortie de STEP est récupérée grâce à un échangeur thermique et transmise à un réseau à distance connecté à des pompes à chaleur. Installées directement chez les clients des bâtiments voisins, celles-ci amplifient la chaleur livrée par le réseau pour fournir du chauffage ou produire du froid de confort. Une réserve de puissance permet d’envisager le raccordement de nouveaux bâtiments dans les années qui viennent.

 

anergie

 

Joëlle Loretan

Journaliste

ilots fraicheur

Pour supporter les étés qui nous attendent, transformons les îlots de chaleur urbains en îlots de fraîcheur

La moitié de la population mondiale vit en zone urbaine. Pour que les villes puissent offrir une qualité de vie soutenable durant les étés toujours plus chauds qui nous attendent, elles doivent agir vite et bien. Transformer les îlots de chaleur en îlots de fraîcheur est une étape essentielle pour maintenir l’attractivité urbaine. Politiciens, urbanistes, propriétaires : il est urgent de suivre ces quelques préceptes finalement assez simples : végétalisez, renaturez, débitumez et mettez en place plusieurs pistes intéressantes présentées ici.

Qu’est-ce qu’un îlot de chaleur et pourquoi apparaissent-ils ?

Un îlot de chaleur, c’est un microclimat caractérisé par une élévation de la température diurne et/ou nocturne importante à l’échelle d’une rue ou d’un quartier par rapport aux espaces environnants. D’après des cartes d’analyse climatique zurichoises par exemple, la température mesurée dans les quartiers de la ville peut être de 6 à 7 °C supérieure à celle des zones rurales périphériques. En cause, la forte absorption du rayonnement solaire par les surfaces construites et imperméabilisées, en grande partie composées de matières minérales foncées (asphalte, gravier, briques et béton). L’air circule mal du fait de la densité du bâti ou de la mauvaise orientation des bâtiments, l’absence d’ombre et de refroidissement par évaporation qu’apporte la végétation, le manque d’espaces ouverts et enfin, la chaleur produite par l’activité industrielle, les transports et la climatisation.

La plupart des villes ayant été façonnées autour de la voiture sont aujourd’hui fortement bitumées : routes, aires de stationnement et autres aménagements gris représentent une grande partie des espaces non bâtis urbains. Pour vous convaincre, observez dans vos parcours quotidiens la place généreuse dédiée au bitume carrossable. Les espaces naturels ont été « minéralisés ». Même les cours d’eau sont parfois enfouis sous terre pour laisser place au bitume. Rajoutons à cela les nombreuses activités induites par les centres urbains et nous comprendrons l’origine des îlots de chaleurs.

Globalement, l’Europe centrale, et donc la Suisse, compte parmi les régions dans le monde où le nombre de jours tropicaux a le plus augmenté ces dernières décennies. Et le réchauffement climatique rend cette question des îlots de chaleur toujours plus urgente à traiter. Car même si nous parvenons à limiter le réchauffement climatique mondial à 2 °C à l’échelle mondiale en faisant rapidement baisser les émissions de gaz à effet de serre, il nous faudra affronter des périodes de grande chaleur. Les derniers scénarios climatiques concernant la Suisse indiquent en effet que nous devrons tout de même nous attendre à une hausse des températures estivales entre 0,9 et 2,5 °C d’ici 2050. Les années exceptionnelles sont en passe de devenir la norme : les vagues de chaleur prolongées, au cours desquelles le thermomètre franchit la barre des 30 °C l’après-midi et ne descend pas sous celle des 20 °C la nuit, passeront d’un jour par année en moyenne à 17 jours par année en 2060.

Quels sont les impacts négatifs de ces îlots de chaleur ?

Diminution du bien-être des habitants et augmentation de la mortalité

Les villes accueillent plus de la moitié de la population mondiale. Certes, tous ne vivent pas à proximité d’îlots de chaleur, mais jusqu’à ce que les villes adoptent les principes essentiels décrits ci-dessous pour réduire les îlots de chaleur, nous serons nombreux à subir les effets négatifs de ces journées et nuits trop chaudes. Car les vagues de chaleur amènent « au mieux » un inconfort général et des nuits blanches, et au pire peuvent être la cause de décès. Dans le rapport de l’OFEV « Quand la ville surchauffe », il a en effet été établi que le risque de décès lié à la chaleur augmentait significativement lorsque les températures maximales en journée dépassaient les 30 °C, même après un seul jour. La chaleur peut entraîner une sollicitation accrue du système cardiovasculaire pendant la journée. Les personnes âgées et les enfants en bas âge en particulier sont fortement touchés par l’impact sur la santé d’un épisode caniculaire avec des températures supérieures à 30 °C.

Perte de la biodiversité et diminution de la qualité de l’air et de l’eau

Les îlots de chaleur et l’absence de rafraîchissements nocturnes répétés créent un stress thermique, qui fragilise les humains les plus vulnérables. Mais pas uniquement : ces chaleurs impactent également la flore et la faune, et péjorent la qualité de l’air et de l’eau.

Perte d’attractivité des villes

Enfin, les villes qui ne prendront pas des mesures fortes afin de réduire les effets des îlots de chaleur perdront considérablement en attractivité ces prochaines décennies.

Et enfin, augmentation des besoins énergétiques pour la climatisation

Les îlots de chaleur impliquent également une augmentation de l’utilisation de climatisation qui permet de moins subir les effets de ce réchauffement mais qui contribue en même temps à renforcer ces îlots de chaleur. La consommation d’électricité à des fins de refroidissement représente chaque année environ 8 milliards de kWh (8000 GWh) en Suisse, soit 14% de la consommation totale d’électricité du pays (OFEN, 2013). Et ces chiffres ne feront qu’augmenter…

Comment transformer les îlots de chaleur en îlots de fraîcheur ?

1. Requestionnons la place centrale de la voiture en ville

Comme mentionné plus haut, la place centrale laissée à la voiture en ville a créé des villes bitumées et minérales favorisant fortement les îlots de chaleur. Réduire ces îlots de chaleur nécessite donc obligatoirement de réduire l’espace dédié aux véhicules individuels motorisés.

2. Développons une structure urbaine réfléchie et des espaces ouverts en réseau

Il s’agit tout d’abord pour les urbanistes de réfléchir à une structure du milieu bâti et non bâti qui tient compte des fortes chaleurs. Pour y parvenir, il faut par exemple laisser circuler les vents des zones périphériques vers les centres urbains qui atténuent l’effet îlot de chaleur. Les corridors d’air frais ne doivent donc pas être entravés par des bâtiments, qu’il faudrait plutôt orienter dans le sens du vent que contre celui-ci. Enfin, les espaces ouverts devraient être mis en réseau.

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3. Plantons des arbres et végétalisons

À l’ombre d’un arbre, la température diurne peut être jusqu’à 7 °C plus fraîche qu’aux alentours. Les grands arbres offrant une couronne volumineuse sont idéals. Il s’agit toutefois de choisir des espèces pouvant supporter la chaleur et la sécheresse induites par le réchauffement climatique. Les arbres sont un atout majeur pour réduire la chaleur urbaine, à la fois par l’ombre précieuse qu’ils apportent, mais aussi par leur effet « évapotranspirant ». Les arbres se comportent comme un système de climatisation parfait : une zone végétalisée bien fournie en eau est considérablement plus fraîche que les surfaces sèches voisines. Dans le cas d’un arbre d’envergure, ce sont ainsi plusieurs centaines de litres d’eau qui s’évaporent par l’intermédiaire du métabolisme végétal. De façon générale, la végétation, qu’elle soit plantée en pleine terre, en bac, en toiture ou en façade, par son effet « évapotranspiration », rafraîchit le climat urbain. Par exemple, sur les toits plats végétalisés, 50 à 70 % des précipitations annuelles peuvent retourner par évaporation dans l’atmosphère.

4. Désimperméabilisons nos sols

Les surfaces imperméabilisées accroissent l’effet d’îlot de chaleur. Sur l’asphalte, l’eau de pluie s’écoule directement dans les égouts. En revanche, sur les surfaces non- ou désimperméabilisées, elle peut s’infiltrer et s’évaporer à nouveau par la suite. Ce phénomène prélève de la chaleur dans l’air ambiant. Dans les zones exposées aux fortes chaleurs, toute forme de désimperméabilisation est bénéfique, que ce soit dans l’espace routier, les parkings, les arrière-cours, etc.

5. Donnons plus d’espace à l’eau

L’eau est un élément naturel important de plus à « utiliser » pour rafraîchir nos villes. Les plans d’eau contribuent considérablement à la régulation thermique. Le pouvoir rafraîchissant de l’eau dû à l’évaporation est encore plus efficace si l’eau est vive car le mouvement des eaux augmente la surface d’évaporation et renforce les échanges avec les couches plus profondes et plus froides. Ainsi, une rivière sera par exemple plus rafraîchissante qu’un étang. Si l’eau peut être vécue comme une expérience aquatique pour les habitants, c’est encore mieux. Par exemple : remettre à ciel ouvert des cours d’eau et les aménager pour permettre la baignade, intégrer des brumisateurs d’eau sur des places publiques, installer des fontaines à jet, etc. Enfin, la gestion des eaux pluviales doit être intégrée à la réflexion. Elle peut être modifiée pour retenir l’eau en ville, par la perméabilisation des surfaces, la canalisation naturelle et la création de bassins de rétention.

La renaturation des rives de l’Île-de-la-Suze, à Bienne est un excellent exemple. L’espace de détente qui s’étend sur 5,4 hectares, fait la part belle à La Suze. La rivière qui coulait jusqu’alors de façon monotone entre des blocs de pierre, a été transformée en cours d’eau dynamique. Des talus engazonnés et des rives plates agrémentées de plages de gravier bordent désormais la rivière. Par ailleurs, ce projet a gagné de nombreux prix.

6. Éclaircissons nos revêtements

Les milieux urbanisés sont en grande partie composés de matières minérales de couleur foncée (asphalte, gravier, briques et béton), toutes ayant ce qu’on appelle de faibles albédos. Plus l’albédo est bas, plus la surface absorbe les rayons. Et plus un matériau absorbe les rayons du soleil, plus il accumule et émet de chaleur. La multiplication de ces surfaces (routes, aires de stationnement, toits goudronnés, murs de briques, etc.) est l’un des plus importants facteurs de création des îlots de chaleur. Ainsi, l’une des stratégies est d’augmenter l’albédo des surfaces en utilisant des matériaux plus clairs ou même de peindre en blanc certaines surfaces.

À Los Angeles, à titre expérimental, la ville a repeint ses rues à l’aide d’un enduit réfléchissant de couleur claire depuis mai 2017. Les premiers résultats sont prometteurs. Selon l’agence américaine de protection de l’environnement (EPA), la diminution de la température dans une ville pourrait atteindre 0,6 °C si 35 % des rues étaient recouvertes d’un revêtement réfléchissant.

Dans le cadre du programme fédéral pour lutter contre les îlots de chaleur en ville, Sion a mis en place un projet pilote sur les revêtements routiers à la rue de la Dixence. Plusieurs types de revêtements routiers avec des teintes plus ou moins claires ont été testés durant l’été 2020. Un système de mesures de la température a évalué le comportement thermique des différents revêtements. Sion, l’une des villes de Suisse qui se réchauffe le plus, est une candidate naturelle au projet “Des revêtements routiers sans surchauffe”. Résultats en cours d’analyse.

7. Créons de l’ombre

L’ombre est un moyen efficace pour rafraîchir la ville. L’ombre projetée par les arbres est la plus efficace, mais il y a d’autres manières de créer de l’ombre : les bâtiments ou des mesures techniques et architecturales, comme les toiles solaires, les toitures, les pergolas, les toits aériens, les pavillons, etc.

8. Réduisons la production de chaleur anthropique

Les différents articles de ce blog donnent des pistes concrètes pour réduire la production de chaleur due aux activités humaines. Des pistes liées notamment à la mobilité, à la production, ou encore à la construction demandant peu de climatisation, pourront vous aiguiller.

Genève met en place une politique globale pour réduire ses îlots de chaleur

Entretien avec Bojana Vasiljevic Menoud, cheffe du service d’urbanisme de la Ville de Genève

Qu’est-ce qui vous a amené à travailler sur cette question ?

Nous nous intéressons à cette question depuis quelques années en lien avec le réchauffement climatique. Mais nous travaillons dessus intensément depuis une année, consécutivement à la déclaration d’urgence climatique du Conseil municipal et du Conseil administratif. Nous avions jusqu’à présent un manque de données scientifiques. Mais le Canton de Genève a mandaté une étude pour élaborer des cartes climatiques et a comblé ce vide. Cette étude a été publiée en décembre 2020, et des cartes sont disponibles sur le système d’information du territoire genevois (SITG). Cela fait maintenant quelques semaines que nous les analysons finement afin de mieux comprendre le phénomène d’îlot de chaleur urbain, dans la réalité d’aujourd’hui mais également dans l’avenir, vu que certaines cartes prennent en considération les projets prévus par les planifications ces prochaines années.

Qu’êtes-vous en train de mettre en place concrètement ?

La Ville de Genève est en train d’élaborer une stratégie climatique municipale qui devrait être rendue publique à l’automne 2021. Mais très prochainement et sans attendre la stratégie globale, le Conseil administratif a annoncé la mise en œuvre d’actions immédiates pour le climat pour 2021. Ces mesures concerneront aussi bien la population de la ville que l’administration municipale. Ainsi, le Conseil administratif a renforcé l’objectif d’ombrage en visant 30% de canopée d’ici 2025 pour le territoire municipal, mais cette mesure prendra forcément du temps. Dans l’immédiat, il est envisagé de créer trois micro-oasis de fraîcheur dans les quartiers où il fait le plus chaud, en partenariat avec le Canton (service du médecin cantonal et service du développement durable) et l’HEPIA. L’idée est de permettre aux personnes âgées notamment de continuer à sortir et à voir du monde même en temps de canicule. D’autres projets sont en réflexion notamment pour accroître la végétalisation et l’ombrage.

Quelles ont été les difficultés auxquelles vous avez été confrontés ?

Principalement, au niveau de la planification, nous étions confrontés à un manque de données scientifiques. L’îlot de chaleur est un phénomène complexe qu’il s’agit d’abord de bien comprendre. Ensuite, il est important de souligner que la question du climat urbain ne se limite pas à l’îlot de chaleur. Il y a d’autres paramètres à prendre en compte comme la chaleur diurne, le régime des vents, les générateurs de froid, etc.

Avez-vous imaginé un monitoring ?

Depuis une dizaine d’années nous faisons le monitoring de l’ensemble des politiques publiques à incidence spatiale. Nous avons mis en place un monitoring pour le Plan directeur communal et allons continuer à mesurer l’avancement de nos politiques et leur efficacité par rapport aux objectifs fixés.

Enfin, avec quels services collaborez-vous pour mettre en place une politique cohérente ?

La question de l’îlot de chaleur est complexe et implique forcément une collaboration transversale de nombreux services de l’administration. Je relèverais que le service de l’urbanisme collabore en priorité sur cette thématique avec le service des espaces verts, le service de l’aménagement, génie civil et mobilité, et le service de l’agenda 21.

 

Hélène Monod

Rédactrice

Smart city

Smart Cities : nouveaux modèles pour assurer la durabilité du territoire

L’émergence de l’expression « smart city », à la fin des années 2000, a connu un succès mondial, de Singapour à Oslo, en passant par Zürich, Düsseldorf ou encore Pully ! Derrière ce concept, se cache la volonté de rendre la ville plus durable, plus résiliente et plus inclusive à l’aide des nouvelles technologies, mais pas que…

Concept à la mode pour certains, solution ultime pour rendre la ville plus durable pour d’autres, la smart city trace son chemin et s’impose peu à peu comme un nouveau modèle de développement urbain. Difficile toutefois d’en donner une définition précise ; la smart city est protéiforme. Chaque ville s’approprie le concept et l’adapte à son contexte. On voit donc se côtoyer et coexister différentes « générations » de villes intelligentes.

Smart City 1.0 – Le solutionnisme technologique

À l’origine de ce concept, on retient la volonté de résoudre les problématiques urbaines (défis démographique, énergétique, climatique, accès et répartition des ressources, etc.) en faisant appel aux nouvelles technologies de l’information et de la communication. La smart city 1.0 vise ainsi à maximiser l’utilisation des technologies de pointe comme levier de viabilité, de durabilité et de contrôle. La ville y est vue comme la somme de services ou de réseaux (mobilité, énergie, eau, déchets, etc.) dont on peut optimiser les flux et les ressources grâce à la récolte et au traitement d’informations.

Poussée par les acteurs de la tech, cette approche a toutefois ses limites. Le risque de dérive lié à l’usage des données personnelles et leur mainmise par quelques acteurs privés est ainsi souvent décrié. Mais c’est aussi l’idée même que les nouvelles technologies puissent régler l’essentiel des défis auxquels notre société et nos villes font face qui est remise en cause. Avec la smart city 1.0, on laisse en effet de côté l’idée que la ville est avant tout une organisation sociale, et l’on néglige dès lors le facteur humain, au risque de rendre la ville « froide », bardée de capteurs et gérée par des algorithmes.

Smart City 2.0 – La technologie au service de la ville

Le développement des villes devrait au contraire être basé sur celles et ceux qui la font et qui la vivent. C’est autour de cette idée que se déploie alors une version 2.0 de la smart city. Dans cette approche, les outils technologiques restent présents, mais sur la base d’une vraie légitimation démocratique de leurs usages. Ce ne sont plus les grands groupes technologiques qui imposent leurs solutions, mais les collectivités locales qui déterminent le rôle que jouent les technologies dans le développement de la ville. Elles le font avec en tête la volonté d’améliorer la qualité de vie des citoyennes et citoyens.

Les acteurs du secteur de l’énergie jouent ici un rôle important pour proposer des solutions intelligentes centrées sur les usagers et pour accompagner les collectivités dans la concrétisation de concepts de développement visant à rendre les villes plus efficaces, technologiquement plus avancées, plus vertes et plus inclusives socialement.

À l’échelle de la ville, le contrôle dynamique de l’éclairage public, par exemple, permet de varier en continu l’intensité de lumière en fonction de la circulation, grâce à l’utilisation de détecteurs de mouvement. Une solution smart qui allie réduction de la pollution lumineuse et économies d’énergie substantielles. À l’échelle de l’habitat, le pilotage intelligent des appareils énergétiques (permettant par exemple de lancer automatiquement sa machine à laver lorsque les panneaux solaires fournissent de l’énergie) ou de son installation de chauffage offre à la fois confort et économies autant d’énergie que financières.

Smart City 3.0 – L’intelligence collective comme moteur

Si la plupart des villes intelligentes dans le monde peuvent être affiliées à la génération smart city 2.0, le concept continue d’évoluer pour y intégrer plus de participation citoyenne. Les nouveaux projets estampillés smart se caractérisent ainsi toujours plus par la mise en réseau, l’échange d’informations et l’intensification de la coopération entre parties prenantes. On parle donc aujourd’hui de smart city 3.0, axée sur la co-création citoyenne où le développement du capital humain et social est replacé au centre.

Appliquée au secteur de l’énergie, l’approche smart city 3.0 se traduit par une décentralisation de la production d’énergie avec une véritable prise en mains de la ressource énergétique par les acteurs du territoire.

La mise en commun des consommations et des productions énergétiques locales de bâtiments voisins ou même d’un quartier via un micro-réseau privé ou microgrid en est un bon exemple. Dans le cadre d’un microgrid, des locataires et propriétaires décident de partager l’énergie produite au sein de leur quartier et s’équipent d’un système de gestion intelligent permettant d’assurer l’équilibre constant entre production et demande d’électricité, avec une garantie de transparence sur les consommations. Cette mise en commun de la ressource énergétique permet d’augmenter l’auto-consommation et de favoriser le déploiement des énergies renouvelables, en les rendant accessibles même pour les locataires. La technologie se met ici véritablement au service des acteurs du territoire.

Autre solution smart 3.0, la réalisation de centrales solaires locales et participatives, grâce à l’implication de citoyennes et citoyens comme investisseurs du projet. Et l’on voit ici que la technologie s’efface presque complètement au profit des échanges humains.

Et demain ? Quel nouveau virage prendra la smart city ? Face à l’épuisement des ressources, il paraît au moins important de se libérer du seul prisme technophile pour guider le développement de nos villes et de faire appel à l’intelligence collective plutôt qu’artificielle. Savoir donc reconnaître aussi l’intelligence d’une ville low tech, frugale en énergie et en matière.

 

Hervé Henchoz

Rédacteur

De la gestion des déchets, à la gestion des ressources

Notre modèle économique actuel, en place depuis la révolution industrielle, produit une quantité de biens de consommation sans précédent, et en conséquence des montagnes de déchets également. Sur une planète Terre aux ressources limitées, ce système dit « linéaire » (produire – consommer – jeter) a atteint ses limites. Pour mettre fin à ce déséquilibre, c’est un modèle dit d’économie « circulaire » qui doit aujourd’hui devenir la norme. Voyons comment les entreprises et les collectivités peuvent participer à cette transition vers un modèle intégrant la finitude des ressources.

De la sobriété à la surconsommation

Au XIXème siècle, encouragée par le développement de l’urbanisation et le salariat, l’industrie s’est emparée de la production de biens de consommation – vêtements, meubles, etc. Jusqu’alors, la production de biens de consommations dépendait de l’artisanat et chaque produit était conçu, entretenu, et réparé, de sorte à ce qu’il dure le plus longtemps possible. Autour de 1850, alors que les premiers grands magasins parisiens ouvrent leurs portes, l’évolution du système de distribution vers un modèle de consommation se met en marche. On ne cherche alors plus à vendre le nécessaire au prix juste, mais autant que possible et à des prix toujours plus bas. Ce n’est toutefois qu’à partir des années 1950 que la véritable production et consommation de masse débutent en Europe. Ce sont les Trente Glorieuses. Depuis, nous ne cessons de consommer toujours plus. Cette évolution a bien sûr permis d’augmenter notre qualité de vie, mais désormais, nous en apercevons aussi le revers de la médaille.

Notre société nous pousse à la surconsommation : publicité, comparaison sociale, obsolescence programmée, nous avons toujours besoin de plus. Mais cela a un coût, et pas uniquement financier. L’environnement paye aussi le prix fort de cette surconsommation. Nos modes de fabrication et de consommation – basés sur un système linéaire qui extrait des ressources, les utilise, puis les jette – entraînent une surconsommation des ressources naturelles (pour la plupart, non renouvelables). À la clé, des quantités astronomiques de déchets : chaque Suisse produit en moyenne plus de 700 kg de déchets par année, contre environ 600 kg en 1990.

La (trop) courte vie du téléphone portable…

Le marché des téléphones portables est un exemple assez frappant de ce système de consommation de masse, bien que la situation commence à changer petit à petit.

Il y a encore quelques années, votre nouveau téléphone portable était offert à l’achat d’un abonnement de téléphonie mobile. Puis, tous les 12 à 18 mois, vous aviez l’occasion de changer de téléphone à moindre frais, avec l’arrivée du nouveau modèle. Résultats : en 2013, la durée de vie moyenne d’un téléphone portable en France était de 18 mois. En 2017, on accordait toutefois quelque 4 mois de durée de vie supplémentaires à nos téléphones, sans pour autant arriver à les garder 2 ans dans notre poche. Ces chiffres sont similaires à l’étude JAMESfocus 2017 de la Haute École des sciences appliquées de Zurich (ZHAW) et de Swisscom. Menée auprès d’un millier de jeunes de 12 à 19 ans, cette étude a démontré qu’en 2016, les jeunes suisses changeaient de téléphone tous les 22 mois. Pour 58% des jeunes interrogés, la raison invoquée pour ce changement était la volonté d’avoir un meilleur modèle ou un modèle plus récent, tandis que 6% des jeunes voulaient le même modèle que leurs amis… !

Et même si l’on souhaite faire durer plus longtemps son téléphone portable, ce n’est pas toujours possible. Les principales marques de smartphones ne garantissent la fourniture de pièces détachées que pour une durée allant de 3 à 5 ans après la sortie d’un nouveau modèle. Le coût d’une réparation est prohibitif. Et si, malgré tout, on arrive à faire durer son téléphone, ce sont les mises à jour du système d’exploitation qui ne suivent plus et qui signent définitivement l’arrêt de mort de notre téléphone.

Le recyclage, une fausse bonne idée ?

La solution est toute trouvée direz-vous : le recyclage. Ce n’est toutefois pas aussi simple. En Suisse, nous avons l’illusion d’être de bons élèves car nous trions et recyclons beaucoup. Comme dans d’autres pays occidentaux, nous avons adopté le recyclage à grande échelle. Mais compter dessus pour supprimer tous nos déchets est une fausse bonne idée. Certes, il a son importance et il est nécessaire de continuer à trier ses déchets. Mais la valorisation du recyclage est aussi un piège car il ne permet pas de limiter la production de déchets ni de limiter la consommation de biens à la source. De plus, il existe des limites physiques, techniques et sociétales au recyclage, comme le dit Philippe Bihouix dans son ouvrage L’âge des Low Tech : « À chaque cycle de consommation, on perd de manière définitive une partie des ressources ». C’est-à-dire que le recyclage ne permet pas de recycler 100% de la matière, et épuise donc au final les ressources. Il ne résout pas le vrai problème : notre surconsommation.

La solution : l’économie circulaire et l’éco-design

L’économie circulaire propose une piste de sortie du modèle actuel dysfonctionnel. Ce modèle s’inspire des cycles naturels : comme dans la nature, rien ne se perd, tout se transforme – mais pas en déchet toxique ou sans valeur. Les produits, les composants et les matériaux sont systématiquement réutilisés, permettant ainsi de prolonger leur durée de vie et d’utilisation. L’économie circulaire fonctionne en circuit fermé, ce qui permet de réduire la consommation de matières premières et de limiter les dommages à l’environnement découlant de leur extraction et de la production de déchets. Pour parvenir à ses fins, l’économie circulaire s’intéresse aux produits dès leur conception, et veille à ce qu’ils puissent être réparés, transformés et réutilisés facilement.

C’est dans ce cadre que l’éco-design ou éco-conception peut jouer un rôle majeur. En effet, il est capital de tenir compte des conséquences écologiques dans la conception et la mise en œuvre d’un produit. Chaque produit doit être conçu de manière intelligente, pouvoir s’utiliser aussi souvent et longtemps que possible, pouvoir être démonté et revalorisé.

Les entreprises sont appelées à jouer un rôle toujours plus important en matière d’éco-design. Pour ce faire, il est nécessaire de mettre en place des collaborations interdisciplinaires, en faisant par exemple collaborer designers, ingénieurs, utilisateurs et autres experts dès la phase de développement d’un produit pour lui assurer un avenir durable.

L’arsenal législatif a également son rôle à jouer pour favoriser cette transition. Les nouveaux règlements de l’Union européenne en matière d’éco-conception exigent par exemple que les appareils électriques et électroniques soient réparables et que les fabricants fournissent les pièces de rechange.

Du smartphone « reconditionné » au smartphone « éthique »

On l’a vu plus haut, le téléphone portable est un exemple typique de notre société d’hyper-consommation. Mais heureusement, les choses évoluent, quoi que lentement, dans la bonne direction.

La société Recommerce par exemple, s’est lancée en 2009 déjà dans le « reconditionnement » (réparation et revente à prix d’occasion) de téléphones portables. Elle a pour vocation de faire de la « reconsommation » le mode de consommation privilégié des Suisses. Ça marche, et le marché du smartphone reconditionné est aujourd’hui en plein essor. De Migros à Swisscom, tous s’y mettent et y voient un nouveau marché.

Un autre acteur de l’industrie électronique s’est donné pour mission de révolutionner le secteur et de le transformer de l’intérieur. Fairphone a décidé de fabriquer un smartphone plus durable. Cela passe par le choix des matériaux (éviter les minerais de guerre, plus de produits recyclés, …), l’amélioration des conditions de travail, l’éco-conception et la réparabilité du produit. En bout de course, l’acquisition d’un Fairphone permet une diminution des déchets électroniques et une prolongation de la durée de vie des appareils. De quoi inspirer l’ensemble du secteur vers un nouveau modèle économique.

Les communes, moteurs de changement

Quant aux communes, elles jouent un rôle majeur dans l’incitation à réduire les déchets, et par conséquent à consommer moins et plus intelligemment. Alors que la révision de l’ordonnance sur la limitation et l’élimination des déchets (OLED) est entrée en vigueur en 2016, de nombreuses communes se focalisent encore essentiellement sur son deuxième objectif, l’élimination des déchets, sans prendre de réelles mesures pour répondre au premier objectif de cette ordonnance, à savoir la limitation des déchets.

En Suisse romande, seules quelques communes ont mis en place une politique encourageant clairement la réduction des déchets. C’est le cas de Carouge (GE), qui souhaite devenir la première ville de Suisse Zéro Déchet. Dans ce cadre, elle s’est fixé un premier objectif plus modeste et réaliste : réduire de 30% en trois ans le volume des déchets incinérés. Pour y parvenir, la Ville de Carouge organise plusieurs évènements par mois (atelier, conférence, coaching) pour présenter aux habitants des solutions afin de réduire leur quantité/production de déchets.

Une remise en question globale est nécessaire

En résumé, il ne suffit plus aujourd’hui de trier ses déchets pour avoir un mode de vie « écologique ». Une remise en question plus profonde et globale est nécessaire. Il s’agit de mettre fin à la surconsommation à laquelle nous sommes si bien habitués – particulièrement dans notre pays où nous avons les moyens de remplacer un objet au moindre dysfonctionnement – en repensant nos biens de consommation dès leur conception et en mettant en place des stratégies pour limiter la production de déchets à la source. Il est de notre devoir d’entamer un changement radical en la matière dès maintenant.

 

Juliette Lerch

Rédactrice

effet rebond

Les actions “écologiques” le sont-elles toujours ? Pas si sûr !

Faire des progrès en matière d’efficacité énergétique n’est pas toujours aussi bénéfique pour notre planète qu’on le pense. Ces progrès sont en effet parfois contrebalancés par une consommation énergétique importante au stade de la production (énergie grise), ou par une surconsommation des produits estampillés « écologiques », ce que l’on appelle l’effet rebond. Décryptage de ces phénomènes.

 

Les politiques actuelles visent à réduire notre consommation d’énergie et à limiter ainsi notre impact sur le climat. Pour cela, nous sommes incités à acquérir de nouveaux objets ou technologies moins énergivores : voitures électriques, appareils électroménagers de classe A+++, ampoules LED, etc. Mais est-ce toujours une bonne solution pour parvenir à la sobriété énergétique ? La question mérite réflexion.

 

L’énergie grise, la grande oubliée

Nos politiques se focalisent sur la consommation d’énergie « ici et maintenant », et oublient donc souvent de prendre en compte l’énergie grise. Mais de quoi s’agit-il ?

L’énergie grise, c’est l’énergie nécessaire à la fabrication, au transport et à l’élimination des produits. Nous oublions souvent qu’un objet consomme également une certaine quantité d’énergie en dehors de sa phase d’utilisation. En prenant en compte cela, nous pouvons nous demander s’il est donc véritablement pertinent de changer d’appareils pour économiser de l’énergie ? Tout dépend de l’objet évalué. Lorsqu’une ampoule à incandescence (de 60 watts) est remplacée par une ampoule LED, l’énergie grise est compensée en seulement 70 heures de fonctionnement. Quant à l’énergie grise des panneaux solaires produits en Asie et utilisés en Suisse, elle est compensée après 2 ans d’utilisation déjà. Pendant sa durée de service (minimum 30 ans), une installation photovoltaïque économise donc environ 14 fois sa propre énergie grise. Les vieilles voitures, quant à elles, sont souvent montrées du doigt pour leur consommation plus importante de carburant. Mais en prenant en compte l’énergie grise, est-il plus avantageux de garder le plus longtemps possible sa vieille voiture ou de s’en acheter une nouvelle, qui consomme moins ? La question est difficile à trancher, car réaliser le bilan carbone d’une voiture s’avère être une tâche ardue. Certaines estimations proposent le chiffre de 5 tonnes de CO2 pour la production d’une voiture, soit le quart des émissions du cycle de vie total d’un véhicule. On peut donc se demander s’il ne serait pas plus écologique de faire durer un peu plus les véhicules qui circulent déjà sur nos routes.

 

 

En plus de l’énergie grise, la fabrication de produits a également un impact au niveau de la pollution chimique : un certain nombre de produits chimiques sont en effet nécessaires à l’élaboration des produits, provoquant des rejets de substances toxiques qui ne peuvent être compensés, contrairement à l’énergie. La production de téléphones portables nécessite par exemple l’extraction d’un grand nombre de matériaux (terres rares, métaux, minerais). Ces matériaux sont souvent extraits à l’aide de substances chimiques, qui sont parfois rejetées directement dans l’environnement sans traitement, souillant les eaux et les sols alentours et impactant par conséquent la santé des populations locales. Il est ainsi essentiel de consommer moins pour limiter cette pollution.

 

L’effet rebond, quèsaco ?

L’effet rebond correspond à une annulation des gains environnementaux obtenus grâce à une amélioration de l’efficacité énergétique d’un produit. Cet effet rebond peut se manifester de différentes manières.

L’effet rebond direct consiste en une annulation des gains environnementaux par une hausse de l’utilisation de l’objet. Par exemple, une voiture consommant moins d’essence engendrera moins de frais d’essence, au risque d’être davantage utilisée par son propriétaire. Le papier recyclé peut également illustrer ce phénomène : ce type de papier produisant moins de pollution par feuille, les utilisateurs ont tendance à en consommer davantage, puisqu’ils considèrent que c’est un produit relativement écologique. Le raisonnement est le même pour les entreprises : les gains d’efficacité énergétique obtenus se traduisent par des économies qui peuvent alimenter les investissements pour augmenter la production. Ces investissements mènent à une augmentation de la consommation énergétique, sauf dans le cas où ils sont placés dans des processus permettant de réduire fortement les pollutions environnementales.

 

 

L’effet rebond peut également être indirect. Une maison bien isolée peut permettre de faire des économies en frais de chauffage, qui sont alors réinvesties dans l’achat d’une deuxième voiture, ou dans l’organisation d’un voyage à l’étranger en avion. Certaines technologies semblent également être très efficaces, mais cachent en fait une grande consommation d’énergie pour leur fonctionnement global. C’est par exemple le cas de l’éclairage intelligent dans les maisons individuelles, qui permet de réduire la consommation énergétique des appareils lumineux, mais nécessite d’autres appareils électroniques gourmands en énergie pour fonctionner, tels que des capteurs et des serveurs.

L’effet rebond peut prendre encore bien d’autres formes et le nombre de SUV sur nos routes en est un exemple intéressant : l’amélioration des rendements (baisse de la consommation d’énergie par 1’000 kg de poids du véhicule) permet aux constructeurs automobiles de proposer des voitures toujours plus grosses, tout en évitant une augmentation de la consommation de carburant. Résultat, près d’une voiture neuve sur deux vendue en Suisse est un SUV. Or si le poids à vide moyen des véhicules neufs vendus ces dernières années n’avait pas augmenté, les émissions de CO2 liées à la mobilité pourraient être bien plus basses aujourd’hui.

Dans un autre registre, Uber peut sembler être une bonne initiative pour le climat puisqu’elle évite à certaines personnes d’acheter une voiture. Cependant, une étude a prouvé que si les services d’Uber n’existaient pas dans les villes américaines, 49 à 61% des trajets effectués avec eux n’auraient pas lieu ou auraient été remplacés par le vélo, la marche à pied ou les transports publics.

Autant d’exemples qui montrent que l’efficacité énergétique n’est pas toujours synonyme d’économies d’énergie.

L’exemple parlant du télétravail

En cette période de crise sanitaire, le télétravail est plus que jamais sur le devant de la scène et la majorité des entreprises suisses y ont recours. Malgré tous les avantages que peut apporter le télétravail, il n’est pourtant pas toujours si écologique que ça, suivant les comportements qu’il engendre.

 

 

Par exemple, sachant qu’on lui offre la possibilité de travailler régulièrement depuis son domicile, un employé aura davantage tendance à accepter un emploi dans une entreprise localisée relativement loin de son lieu de résidence où il devra tout de même se rendre une ou plusieurs fois par semaine. Par ailleurs, s’il permet souvent de limiter les trajets domicile-travail, le télétravail mène souvent à une augmentation des trajets pour les loisirs, les employés ayant davantage de temps à disposition pour ce type d’activités. Ainsi, une étude réalisée en 2012 au Danemark a prouvé que le télétravail a permis de réduire les déplacements domicile-travail de 105 km par semaine, mais qu’il a occasionné des déplacements personnels de 77 km, qui contrecarrent en partie les kilomètres « économisés » grâce au télétravail.

 

Quelles solutions à ces contradictions ?

Autant l’énergie grise que l’effet rebond sont très peu étudiés, et sont négligés dans les analyses officielles de potentiel d’économie d’énergie. Or, ces deux aspects ont un impact majeur sur l’efficacité énergétique réelle d’un objet ou d’un comportement. Ils ont ainsi de graves conséquences sur les efforts mondiaux pour la transition énergétique et climatique. L’accroissement de l’efficacité énergétique, analysé individuellement, peut sembler être une solution efficace, mais celle-ci s’avère parfois contreproductive si on l’analyse de manière plus globale.

La prise en compte de l’énergie grise et de l’effet rebond permet de se rendre compte que l’efficacité énergétique seule ne suffit pas à réduire notre consommation énergétique. Tant que notre motivation à réduire notre consommation énergétique dépendra des potentielles économies financières (ensuite réinvesties dans d’autres produits / services énergivores), alors l’efficacité énergétique ne portera pas ses fruits.

Mais comment réussir à contrer ces effets destructeurs afin de parvenir à véritablement limiter notre consommation de ressources ? La sobriété est-elle la clé ? La décroissance la solution ? Le débat est ouvert !

 

Juliette Lerch

Rédactrice

voiture électrique

L’avenir est-il dans la mobilité électrique ?

L’électromobilité est tendance et apparaît comme une solution d’avenir pour rendre nos déplacements plus durables et notamment pour limiter les émissions de gaz à effet de serre. Est-ce la seule solution ?

 

Si les premiers véhicules électriques sont apparus au milieu du XIXe siècle déjà, ce n’est qu’au début de ce siècle, et surtout depuis quelques années, que les constructeurs automobiles se sont lancés dans une course effrénée pour mettre sur le marché des véhicules 100% électriques, avec pour ambition de proposer une alternative durable à la mobilité individuelle. Les enjeux environnementaux induits notamment par l’utilisation de véhicules thermiques polluants nous amènent en effet à repenser nos modes de déplacement, et les initiatives visant à remplacer nos véhicules à énergies fossiles par leurs homologues électriques fleurissent partout dans le monde.

 

Engagement de la Confédération pour la mobilité électrique

 

La Confédération voit dans les véhicules électriques la solution à moyen terme pour limiter les impacts négatifs de la mobilité et pour contribuer à atteindre les objectifs énergétiques et climatiques de la Suisse. Elle a signé en 2018, en collaboration avec des acteurs de l’économie privée (secteurs de l’automobile, de l’électricité, de l’immobilier), des organisations ainsi que des cantons, villes et communes, une feuille de route visant à augmenter à 15% la part des véhicules électriques (et véhicules hybrides rechargeables) dans les nouvelles immatriculations de voitures de tourisme d’ici à 2022. Depuis, plus de 50 organisations et entreprises contribuent à concrétiser cette feuille de route.
Afin d’arriver à cet objectif, la feuille de route contient des mesures dans trois domaines d’action prioritaires :

  1. le bon développement du marché des véhicules électriques ;
  2. des infrastructures de recharge optimales ;
  3. des mesures incitatives et des conditions-cadres.

Qu’en est-il de ces trois domaines d’actions prioritaires aujourd’hui ?

 

1. DES VÉHICULES ÉLECTRIQUES ENCORE TROP MINORITAIRES

En 2019, 13’000 voitures électriques ont été mises en circulation, un chiffre en augmentation de 144% par rapport à 2018, selon les données de l’Office fédéral de la statistique. Toutefois, les véhicules électriques ne représentaient, toujours en 2019, que 4,2% des nouvelles immatriculations de voitures de tourisme, auxquels on peut ajouter 8,4% pour les véhicules hybrides. Alors si boom il y a, cela reste encore une vaguelette à l’heure actuelle.

Et lorsque l’on prend en compte l’ensemble des voitures de tourisme en circulation, on comprend vite que les motorisations électriques ne représentent en fait qu’une goutte d’eau dans un océan : ainsi, en 2019, 97% des voitures de tourisme en circulation étaient des voitures à essence ou diesel, 2,1% des voitures hybrides et seulement 0,6% des voitures électriques. La marge de progression est donc encore conséquente.

Martigny, pionnière de la mobilité électrique

 

Martigny

 

Depuis le début de l’année 2020, la valeur cible moyenne pour les voitures de tourisme neuves a été abaissée de 130 g de CO2 par kilomètre à 95 g : une raison de plus pour s’intéresser de plus près à la mobilité électrique. C’est ce qu’a fait la Ville de Martigny. Réalisant que 41% de l’énergie finale consommée par la Ville était due à la mobilité, tout comme 40% des émissions de CO2, et souhaitant prendre le virage de la transition énergétique, la Ville a réalisé une étude afin d’identifier les opportunités en lien avec l’électrification (et l’« hydrogénisation ») de sa flotte de véhicules communaux.

Pour cela, des alternatives possibles ont été imaginées pour chaque type de véhicules et de trajets. L’impact énergétique, environnemental et économique de chacune de ces alternatives a été comparé à l’état actuel. Il a ainsi été décidé de privilégier les véhicules électriques dès que le cahier des charges s’y prête, à savoir pour les véhicules servant uniquement aux déplacements ou à des transports de petites quantités de matériel. Les véhicules concernés sont remplacés progressivement selon le planning de renouvellement du parc de véhicules.

 

2. VERS UN RÉSEAU NATIONAL DE RECHARGE

Une des conditions préalables à l’achat d’un véhicule électrique est la possibilité de pouvoir le recharger. Le développement du réseau des stations de recharge est donc primordial pour permettre le déploiement à large échelle de la mobilité électrique. La Suisse a en tout cas pris les devants sur ce point, puisqu’elle possède l’un des réseaux de recharge de voitures électriques les plus denses d’Europe. Il s’agira toutefois, au cours des années à venir, de renforcer et diversifier les infrastructures de recharge en agissant autant sur les possibilités de recharge autour des bâtiments d’habitations, dans la rue, par exemple en utilisant des lampadaires comme station de recharge, et en développant également un réseau dense de stations de recharge rapide (notamment sur les autoroutes, sur les parkings des centres commerciaux, etc.). Les infrastructures de recharge sur le lieu de travail sont également un enjeu essentiel.

 

carte-suisse

Favoriser la mobilité électrique au sein des entreprises

Les entreprises ont bien entendu un rôle important à jouer pour favoriser la mobilité durable. En installant des bornes de recharge, les entreprises rendent la mobilité électrique plus attractive aux yeux de leurs employés. Posséder une flotte de véhicules électriques permet par ailleurs de rendre son engagement écologique visible de tous. Dans le cadre de la feuille de route sur la mobilité électrique 2022, l’initiative charge4work a été mise sur pied dans le but de motiver les entreprises à créer des infrastructures de recharge pour leurs employés, leur propre flotte d’entreprise, leurs clients, partenaires et visiteurs. Par le biais de charge4work, les entreprises sont accompagnées (conseils gratuits) d’une part pour la mise en place d’une infrastructure de recharge sur le lieu de travail, mais aussi afin de faire passer sa flotte de véhicules d’entreprise à l’électrique.

 

3. DONNÉES ENVIRONNEMENTALES SUR LES VOITURES ÉLECTRIQUES

Le troisième domaine d’action prioritaire concerne les conditions-cadres nécessaires pour promouvoir la mobilité électrique en Suisse. Dans ce domaine, la détermination des impacts environnementaux des véhicules, de leur motorisation et de leur batterie tout au long de leur cycle de vie est très importante. Il s’agit en effet de favoriser de véritables alternatives durables aux véhicules thermiques. Au final, malgré leur impact écologique important lors de la fabrication, les voitures électriques restent moins défavorables pour le climat que les voitures thermiques, à condition toutefois que le courant utilisé soit de production durable.

Entreprise productrice d’électricité

De l’énergie propre pour alimenter ses véhicules d’entreprises ? Et pourquoi pas une électricité en autoproduction ? Produire soi-même son électricité c’est bien entendu possible, y compris pour les entreprises. En devenant autoproducteur d’électricité, vous pourrez l’utiliser pour recharger les véhicules électriques de votre personnel, de vos clients ou de votre flotte de véhicule.

LA solution d’avenir : rouler moins, rouler mieux !

On le voit, la mobilité électrique devrait fortement se développer ces prochaines années afin de proposer une alternative durable aux véhicules thermiques. Mais qu’il s’agisse d’un moteur thermique ou électrique, la voiture individuelle garde un impact environnemental et climatique important. La vraie solution d’avenir reste donc de moins recourir au transport individuel motorisé, qu’il soit électrique ou non !

 

Juliette Lerch

Rédactrice