Energie

Catalyseurs du changement urbain (4) Air conditionnée et façades : le problème du parapluie de Haussmann

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Quand le Baron Haussmann, une fois sans les vastes pouvoirs qu’il exerçait sur le Paris du second empire, écrit ses mémoires, il raconte que ce que Napoléon III voulait aux Halles était, simplement, faire un « grand parapluie » ; et je dis « simplement » car les travaux ont commencé avec une architecture classique en pierre assez critiqué, et l’image dont on se souvient, des pavillons en verre, résulte d’une « cure d’amaigrissement » du projet. Avec un grand parapluie, chaque marchand pouvais se passer d’avoir le sien les jours de pluie. Ce fut le chemin de pas mal de choses pendant ces deux derniers siècles : faire des « grands parapluies » communs, de telle sorte que l’on peut se passer du sien si l’on a pas envie, ou l’on manque les moyens : hôpitaux publics face aux médecins privés, écoles publiques face a l’éducation religieuse…

Buckminster Fuller a proposé en 1960 la construction d’un grand dôme sur le centre de Manhattan pour contrôler son climat, un projet jamais réalisé et dont les problèmes auraient surement été importants. Et a un moment donné on a lancé des systèmes de téléphonie portable directe par satellite pour parler de n’importe ou avec n’importe ou. Deux exemples d’idées non réalisés par son cout la première) ou au succès commercial limité (la deuxième) car parfois les systèmes plus simples s’imposent.

L’air conditionné est un exemple de ce genre de catalyseurs urbains au sens ascendant. On pourrait imaginer un dôme sur la ville, contrôlant le climat, et d’un autre coté il y a des zones sur lesquelles on installe de centrales de clim a l’échelle du quartier (au nord de l’Europe il y a mêmes des réseaux qui connectent les centrales de quartier, avec une haute performance énergétique). Mais sauf dans les régions au froid intense, ou le cout énergétique est très haut, ou la ou un propriétaire immobilier peut mieux gérer les couts avec un grand système, dans la plupart des zones du monde ou la chaleur est intense, le « trousseau » de la classe moyenne s’est élargi : des que l’on atteint un niveau de revenu on acheté bien sur sa bagnole, mais après (ou avant, ça dépend surement des endroits) arrive la clim.

Si l’on parle des pays comme les anglo-saxons, avec une importante proportion de logements individuels, ceci a peu d’impact sur le paysage urbain. Mais la ou le logement collectif est important, comme en Espagne ou en Chine, ou dans des villes très denses, on trouve un impact sur l’architecture. S’il est vrai que certains bâtiments de logement intègrent la climatisation sur les toits, ils sont peu nombreux, car le parc de logements a une longévité importante.

Souvent les règlements locaux interdisent de placer les unités de condensation de l’air conditionné en façade, mais c’est souvent la solution employée car c’est plus facile pour le technicien, les conduits sont moins chers et la machine marche mieux. Comme chaque propriétaire appelle un artisan a un moment diffèrent, et il utilise son propre critère, marque et modelé, l’architecture souffre. Certes, il y a des architectures quotidiennes dont les qualités préalables sont loin d’être évidentes, mais dans d’autres cas l’effet est pénible. Il faut toujours se rappeler que la qualité du paysage urbain n’est pas seulement dans les éléments sublimes, mais aussi dans le contrôle du chaos.

Compte tenu de la difficulté d’accéder a la façade et démonter les appareils, il n’est pas risqué de prévoir que pendant des années il y aura des appareils qui resteront en façade sans marcher. On peut même imaginer que dans 100 ans, même si le système en soi ne marche plus, certaines zones afficheront fièrement leur architecture « typique » du début du XXIème siècle avec leurs airs conditionnées comme marques d’authenticité

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Choix européens (4) Energie quasi-nulle

La Directive 2010/31/EU sur les performances énergétiques des bâtiments établit que le 31 décembre 2020 tous les nouveaux bâtiments devront être a consommation d’énergie quasi-nulle, et que cette condition devra être remplie par les bâtiments occupés et possédés par les autorités publiques le 31 décembre 2018.

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D’après la Directive, « un bâtiment qui a des performances énergétiques très élevées déterminées conformément à l’annexe I. La quantité quasi nulle ou très basse d’énergie requise devrait être couverte dans une très large mesure par de l’énergie produite à partir de sources renouvelables, notamment l’énergie produite à partir de sources renouvelables sur place ou à proximité ». Donc la définition concrète et quantitative (question centrale en la matière) correspond a chaque état de l’Union.

Le rapport de la Commission au Parlement et au Conseil COM/2013/0483final (ne concernant qu’une partie des états), premier d’une série de rapports triennaux sur les avancements de l’application de la Directive, indique que la plupart des états ont avancé en la matière, mais seulement la Belgique, Chypre, le Danemark et la Lituanie ont présenté une définition avec un objectif numérique et un pourcentage d’énergies renouvelables. D’un autre côté, les Pays-Bas, le Danemark, la France, l’Allemagne et le Royaume Uni ont des règles qui vont au-delà. Les règles quantitatives oscillent entre 0 et 220 kWh/m2/année, et le rapport se demande si le but de la Directive peut être atteint ainsi.

La Directive oblige a définir des objectifs intermédiaires pour les nouveaux bâtiments en 2015. Jusque a présent seulement 15 états ont établit des telles mesures, mais elles sont divergentes.

Voici donc une politique sur les mutations climatiques (polémiques pour certains) mais aussi sur l’Independence énergétique (les polonais ou les baltes seront plus enclins a son application après la crise de l’Ukraine que les irlandais, par exemple ?). Et c’est aussi une politique d’urbanisme, car les bâtiments ensemble font ensemble la demande énergétique des villes, et les énergies renouvelables sont de plus en plus l’objet de l’urbanisme.

Mer, Terre (6)

Malta sur

Au sud de Malte le port de Marsaxlokk est visité pour voir les barques typiques sur une belle baie naturelle. Au fond on voit les cheminées de la centrale thermique de Delimara, la piece centrale du systeme energetique insulaire. Un probleme de paysage pour pas mal de monde, mais comment faire quand le pays est si petit qu’il n’y a pas de la place pour cacher ces elements si necessaires? (un grand parc solaire ou un ensemble d’eoliennes de puissance equivalente ne seraient pas moins encombrants sur une ile de cette taille).

Poids, puissance et energie

Image du projet Gamera sur son site web

Le probleme de l’energie en ville revient de plus en plus aux esprits en Europe. Malgre le discours officiel sur le besoin de développer des sources d’energie alternative, et de mettre en place des grands réseaux trans-européens pour profiter du soleil espagnol ou du vent ecossais, on sent que le petrole est la encore pour un certain temps. Donc, la question de l’utilisation econome de l’energie devient centrale.

Peut-on apprendre d’autres champs d’etude? le transport apporte des elements de réponse. La reduction progressive des poids des avions grace a des materiaux composites ou, plus recement, a des nouvelles technologies de fabrication additive (impression 3d) est accompagnée d’ameliorations dans le domaine de l’aerodynamique. En somme, par des reductions progressives de quelques 2%-3% pour chaque innovation, les avions courants volent avec moins d’energie que leurs precedents. Il faut aussi dire que l’augmentation du traffic a eté importante ces dernieres decennies, donc on est confronté a un paradoxe de Jevons (augmentation de l’efficacité couplée a une forte augmentation de la consommation globale).

Dans le cas de l’aeronautique l’element essentiel est le poids d’une forme aerodynamique capable de maintenir ses performances. On peut vraiment aller tres loin, comme dans le cas de Gamera, le projet de recherche de l’Université de Maryland sur un helicoptere a « traction » humaine. C’est encore loin d’etre aussi simple ou utilisable qu’un velo, mais c’est un cas interessant.  A quoi peut-on penser en termes d’urbanisme, ou le poids n’est pas forcement la variable centrale? a voir pendant les prochains jours…

Quelle est la consommation énergétique de la ville

Le London Heat Map, une initiative interesante concernant l’energie en ville

Comptabiliser la consommation énergétique urbaine pose quelques problèmes :

–          L’électricité est souvent fournie par plusieurs compagnies privées, qui n’apportent pas des données détaillées. Le gaz canalisé est dans la même circonstance. Malgré tout, une quantification est possible théoriquement jusque a la porte du logement.

–          Les combustibles sont bien plus complexes, sauf dans les livraisons a des copropriétés ou grands clients. Comment comptabiliser l’essence des voitures, a la pompe, a l’adresse d’immatriculation ou dans les tronçons routiers de consommation ? et les bombonnes de gaz vendues dans certaines pompes a essence ? ou le bois ?.

–          L’énergie renouvelable peut être généré de façon décentralisée ; si elle est intégrée dans le réseau général sa comptabilité est plus complexe (mais un bilan a l’échelle urbaine est possible)

Et il y a un autre problème : l’efficacité. L’important n’est pas seulement combien d’énergie est consommée, mais l’efficacité de cet usage. Les systèmes de chauffage de quartier, couramment utilisés dans le nord de l’Europe, commencent comme des centrales isolées, mais leur efficacité augment par leur interconnexion en réseau, tout comme l’efficacité d’un logement s’améliore avec des murs plus isolants. Dont, ce n’est pas seulement une question de consommation, mais aussi du bénéfice que l’on obtient.

La composante énergie du Green City Index de Siemens accordait en 2009 a Oslo la plus haut note (8,71), tandis que Madrid était a la 12eme place (5,52) et Paris a la 16eme (4,66) sur les 30 capitales européennes objet de l’étude. Ce sont des notes accordées suivant 3 paramètres quantitatifs : consommation énergétique (Gj per capita), intensité énergétique (Mj par unité de PIB réel), consommation d’énergie renouvelable (% sur le total) ; et un paramètre qualitatif concernant les politiques sur la matière.

Eau (1) Dessalement

Que faire si l’eau n’est pas au rendez-vous? Soit vous faite un transfert entre bassins hydrographiques a l’aide d’aqueducs, soit vous avez recours au dessalement si de l’eau salée est disponible. C’est ce qui a été fait dans certains endroits de la côte du sud-est de l’Espagne. L’usine de dessalement du Bajo Almanzora est sensée apporter de l’eau a une region de culture intensive sans avoir recours aux transferts partant d’autres bassins.

Pour une capacité de 20 hm3 d’eau et un investissement de 75,9 millions d’euro (23 provenant des fonds europeens), les 150.000 habitants de la zone et les cultures ont acces a une resource plus stable que la naturelle dans cette zone aride. Utilisant une technologie d’osmose inverse, l’usine asure l’evacuation des saumures (eaux avec une haute salinité qui sont un dechet de dessalement avec un impact sur l’environnement marin) requiert une conduction de 2,5 km (la mer est tout pres, vous pouvez le voir sur google maps). L’usine ne depasse pas les 5 hectares au sol.

Je ne connais pas les données exactes de cette usine de dessalement. Mais on peut imaginer que son eficacité energetique será autour de 4 kwh d’electricité par m3 d’eau dessalée (une moyenne pour les installations a osmose inverse). Donc, 20 hm3 d’eau par année requierent 800 Mwh d’electricité. Avec des parcs d’eoliennes avec des puissances de 50 Mw, ceci devient faisable avec des energies renouvelables (quoique ce n’est pas toujours le modele utilisé,et une connexion au réseau est necessaire pour pouvoir fonctionner les jours sans vent…). Comme exemple, voici une publication specificique

Energie (2) Solaire

Le parc solaire de Charanka, sur l’état indien de Gujarat, couvre 20 km2; il est prévu d’atteindre 1 GW de capacité de production quand il sera fini. Entre janvier et octobre 2012 la production électrique fut de 686 GWh, ce qui implique, avec une consommation per capita annuelle de 616 KWh en 2010 d’après la Banque Mondiale, la capacité de desservir 1,11 millions d’indiens pendant une année (ou un peu plus de 111.000 espagnols, 88.700 français ou 51.000 citoyens des Etats- Unis…).

Le projet est associé a un système hydraulique dont les canaux seront au moins partiellement couverts par des panneaux solaires, ce qui permettra de réduire les pertes par évaporation, une bonne idée prés du désert.

Energie (1) Éolien

Éoliennes sur l'ile de Gran Canaria. A leurs pieds, des serres de culture

Éoliennes sur l’ile de Gran Canaria. A leurs pieds, des serres de culture

L’énergie éolienne est, au moins en Espagne, l’une des sources renouvelables les plus matures après des années de croissance aussi bien en termes de puissance que du nombre de machines. En 2011 sa production fut équivalente a celle de l’hydroélectricité. C’est aussi une preuve claire du fait que la génération énergétique locale réduit la dépendance de l’extérieur, mais fait aussi revenir les besoins d’espace et les problèmes qui sont souvent oubliés en Europe avec le pétrole.

La planification urbaine et régionale impose des limites aux implantations en raison de :

  1. L’impact sur l’environnement de la construction des parcs éoliens, a cause des routes d’accès et des lignes de raccordement au réseau électrique, du bruit et des effets sur les oiseaux (et sur la vie maritime pour l’offshore)
  2. L’impact sur le paysage d’éléments dont l’efficience est généralement plus haute sur des sommets et lignes de crête, donc très visibles (en offshore la distance réduit l’impact)

Le temps d’obtention d’un permis pour un parc éolien peut être long, et ils sont vus comme des investissements a long terme car la valeur des emplacements ne se dégrade pas beaucoup. Certains parcs atteignent 1 GW (la centrale nucléaire de Tchernobyl avait une puissance de 4 GW), comme le AltaWind Energy Center en Californie, un ensemble de 320 turbines sur un espace de 36 km2. Une grande éolienne est un appareil qui peut atteindre 200 m de hauteur, avec une puissance nominale de prés de 8 MW, et malgré les limitations aux usages a son pied, la compatibilité avec l’agriculture et l’élevage semble possible.


L’intermittence du vent et sa non coïncidence avec la demande est un problème ; normalement la solution est l’équilibre avec l’hydroélectricité, stockant l’énergie électrique des éoliennes par pompage-turbinage; certaines compagnies (Apple entre autres) poussent la recherche sur des technologies thermiques de stockage d’énergie sans besoin de batteries. D’autres alternatives sont aussi au stade de recherche.

Les limites mentionnées aux parcs éoliens concernent les emplacements permanents, mais il y a d’autres propositions. Uprise Energy intègre une turbine de 50 KW dans un conteneur dont le mouvement est facile. Je ne sais pas a quel point il est rentable d’utiliser un système portable pour un usage permanent, mais l’idée d’une énergie portable me rappelle la « Walking city » d’Archigram. Il serait intéressant de voir comment ce système fonctionne avec l’évaluation environnementale…

Sur une échelle plus réduite, l’intégration de l’énergie éolienne dans les bâtiments urbains est encore incertaine ; il n’y a pas de règles claires pour des produits dont le développement industriel est encore a prouver, et souvent on voit des éoliennes dont la raison n’est pas claire. Le bruit pourrait être un problème, mais aussi la maintenance a long terme d’un parc de génération atomisé (ce qui n’est pas exclusif de l’éolien).