Renouvelables et passif : zoom sur le facteur Ep-R

Nouveau venu avec l’apparition des classes Plus et Premium dans la labellisation passive, le facteur Ep-R est encore difficile d’appréhension.
Nous vous proposons un petit focus pour mieux le comprendre et répondre aux questions que son apparition soulève.

windmill-932125_960_720

Le facteur Ep-R anticipe les bouleversements énergétiques de 2050.

La genèse du facteur Ep-R

Un bâtiment ayant une durée de vie de 50 ans minimum, et l’utilisation des énergies renouvelables ayant tendance à se généraliser, le Passivhaus Institut a mis au point ce facteur pour préparer dès maintenant et anticiper l’après-transition énergétique. C’est notamment le cas de scenarii produits en France par l’association Negawatt et l’Ademe en 2015.

Il s’agit donc d’élaborer une mutation vers une énergie positive réelle, où les besoins en énergie seront couverts par des énergies renouvelables locales. Ce facteur s’inscrit également dans la mouvance européenne, qui a instauré le NZEB (bâtiment à énergie quasi-nulle) comme standard de construction à mettre en place dès 2020.

Que cache ce sigle « Ep-R » ? Il s’agit de l’Energie primaire Renouvelable, par opposition à l’Energie primaire (parfois raccourcie sous le signe « EP »), qui ne comptabilise que les sources d’énergie non renouvelables.

Ce facteur entre en compte pour toute certification de bâtiment passif de classes « Plus » et « Premium ».
Votre projet vise la certification « Classique » ou « Base » ? Ces deux catégories peuvent continuer à utiliser le calcul basé sur l’indice d’énergie primaire (hors énergies renouvelables, donc).

solar-power-862602_960_720La détermination du facteur Ep-R

Ce point sur le facteur Ep-R nous permet de nous rendre compte que la production d’énergie liée au bâtiment, si elle est bienvenue pour compenser les consommations, n’est pas aussi évidente qu’on peut le penser.
En effet, beaucoup d’énergies renouvelables divergent tant sur le plan de la quantité que de la qualité et possèdent des caractéristiques que les énergies fossiles n’ont pas :

  • elles sont disponibles par intermittence (c’est le cas pour l’énergie solaire ou l’éolien)
  • elles ne sont pas disponibles en même quantité partout (si l’hydroélectricité est possible à proximité de la mer ou d’une rivière, elle est inenvisageable dans les déserts)
  • elles sont surtout présentes en été en ce qui concerne l’Europe de l’Ouest. Cela occasionne un problème de disponibilité car elles sont surtout demandées en hiver… Cela ouvre la piste du stockage de l’énergie.

Pour déterminer ce facteur Ep-R, il est nécessaire de placer un contexte autour de son utilisation :

  • on se place dans un temps où seules les énergies renouvelables sont disponibles
  • on évalue par localisation les potentialités disponibles (en France : le solaire, l’éolien, l’hydraulique, la biomasse et la géothermie)
  • on élabore un scénario d’approvisionnement des bâtiments passifs, cohérent et tirant profit des particularités locales d’approvisionnement, et des spécificités locales d’alimentation (chaleur, refroidissement, électricité auxiliaire, électro-domestique)

Pour résumer, le facteur Ep-R est déterminé par la simultanéité de la disponibilité des ressources énergétiques et la consommation effective en énergie du bâtiment, comme le synthétise la formule ci-dessous:

EPr

Cela donne des coefficients Ep-R par localisation, par énergie et par usage, qui sont intégrés au PHPP 9.

Voici quelques hypothèses de départ pour des facteurs Ep-R de base :

  • électricité produite sur site et utilisée en direct : il n’y a pas de perte et le facteur Ep-R est de 1,0
  • électricité produite ailleurs et utilisée en direct : on table sur 10 % de pertes de réseau et le facteur Ep-R est de 1,1
  • électricité qui passe par le stockage de courte durée : on table sur 30 % de pertes de réseau et le facteur Ep-R est de 1,3
  • électricité qui passe par un stockage saisonnier : on table alors sur 70 % de pertes et un facteur de 1,7

La valeur ajoutée du calcul Bâtiment Passif est sa précision. En effet, il place en abscisse un scénario des dépenses énergétiques d’un bâtiment passif (parfaitement connu), et en ordonnée un scénario de production en Ep-R basé sur les productions observées localement. Cette démarche se distingue de celles d’autres labels dont les estimatifs de productions sont purement théoriques.
Par exemple, attribuer à un panneau solaire un score de production égal de jour comme de nuit amène une promesse erronée. Il est évident qu’en l’absence de soleil, il ne faut pas compter sur un apport énergétique en provenance de ce panneau.

L’utilisation du facteur Ep-R dans le logiciel PHPP

Les réseaux d’énergie sont fortement influencés par des décisions politiques à petite et grande échelle, ce qui rend leur évolution de court terme incertaine. Le concept du facteur Ep-R s’affranchit de cette incertitude en modélisant les réseaux d’énergie à l’échelle régionale, en fonction de profils de consommation et de gisements d’énergie renouvelable. Tout cela en considérant que les régions sont reliées entre elles (par des réseaux de transport de gaz et d’électricité).

Les facteurs Ep-R à utiliser dans le logiciel PHPP ne sont donc pas basés sur des calculs locaux individuels mais plutôt sur une interpolation regroupant des résultats calculés pour plus de 700 sites dans le monde.

L’illustration ci-dessous présente les profils de consommation types utilisés pour calculer les facteurs Ep-R : on y voit plusieurs usages (ECS, chauffage, climatisation, déshumidification), plusieurs niveaux d’efficacité (Bâtiment Passif, bâtiment conventionnel) et plusieurs climats.

Profils de consommation annuels pour différents usages et différents climats, utilisés pour le calcul du facteur Ep-R.

Profils de consommation annuels pour différents usages et différents climats, utilisés pour le calcul du facteur Ep-R.

L’illustration ci-dessous présente les facteurs d’Ep-R pour différentes zones climatiques dans le monde :

Facteurs Ep-R dans quatre zones climatiques différentes.

Facteurs Ep-R dans quatre zones climatiques différentes.

Le facteur Ep-R pour l’ECS peut être inférieur à 1 si le bâtiment recourt au solaire thermique : dans ce cas on compare l’installation solaire thermique à un champ photovoltaïque équivalent alimentant une PAC produisant l’ECS. Pour des systèmes de petite dimension, le solaire thermique est plus efficace que le recours au réseau via un système photovoltaïque.

Dans la pratique, la version 9 du logiciel PHPP intègre une nouvelle feuille « Ep-R », entièrement dédiée au calcul de ce facteur. L’aide interactive à la saisie vous facilite le travail et vous permet de vérifier, à l’aide de graphiques, la classe énergétique (Classique, Plus ou Premium) de votre bâtiment.

Diagramme de résultat en consommation et production

Diagramme de résultat en consommation et production

Le facteur Ep-R favorise-t-il l’utilisation d’électricité ?

Oui et non. Cette question, appliquée à la France, pose la question de l’électricité nucléaire, puisque celle-ci est prédominante dans la production électrique nationale. Alors, la prise en considération du facteur Ep-R favorise-t-elle le nucléaire ? Il est vrai que le but du système Ep-R est de valoriser les énergies renouvelables, qui sont essentiellement électriques.

Mais c’est surtout faux, car le PHPP prévoit d’utiliser d’abord la biomasse disponible localement dans son entièreté pour couvrir les 15 premiers kWh/m².
De plus dans cette approche les réseaux d’électricité fourniront aux réseaux gaziers du gaz de synthèse lors des excès de production renouvelable en été. Ces réseaux stockeront l’énergie renouvelable jusqu’à l’hiver où elle sera turbinée à nouveau en électricité. Les réseaux électriques et gaziers seront ainsi amenés à être fortement interconnectés.

En conclusion…

L’évaluation fondée sur l’énergie primaire renouvelable (Ep-R) est un nouveau concept et il est normal de prendre du temps pour s’y habituer, que l’on soit utilisateur du logiciel PHPP ou Concepteur certifié Bâtiment Passif.
Il est également important de comprendre que cet ajout ne change en rien la définition du Bâtiment Passif : les exigences relatives à la demande d’énergie utile restent inchangées.
Le facteur Ep-R est tout simplement une approche supplémentaire, efficace et détaillée pour évaluer la durabilité globale d’un bâtiment (comprenant la technologie utilisée) du point de vue de l’approvisionnement en énergie.