Efficacit nergtique des btiments, mesures, performances et consquences sur la gestion des rseaux lectriques, par Didier Roux

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    18-Nov-2014

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Didier Roux, Directeur de la recherche et de linnovation de Saint-Gobain et membre de lAcadmie des Sciences, a prsent une rflexion originale sur le paradigme actuel de lefficacit nergtique des btiments. Il a notamment mis en exergue les dfauts de mesures dans le domaine mais galement les incohrences dans le financement de la rnovation nergtique en France. Ce powerpoint a t utilis pour la prsentation de Didier Roux aux Ateliers du Shift du 16.09.2014 organiss par The Shift Project.

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  • 1. Efficacit nergtique des btiments, mesures, performanceset consquences sur la gestion des rseaux lectriques www.theshiftproject.org
  • 2. Didier Roux, Directeur de la recherche et de linnovation de Saint-Gobain et membre de lAcadmie des Sciences Efficacit nergtique des btiments, mesures, performances et consquences sur la gestion des rseaux lectriques
  • 3. Efficacit nergtique des btiments, mesures, performances et consquences sur la gestion des rseaux lectriques Didier Roux Dr R&D et Innovation 3
  • 4. Efficacit Energtique des btimentsGnralitsComment fonctionne un btimentConsquences statiquesConsquences dynamiques Didier Roux 20 mai 2014
  • 5. Agenda Les enjeux globaux Pays dvelopps Pays en voie de dveloppement La thermique dune maison Consquences de la rnovation du parc Statique (consommation) Dynamique (gestion des rseaux) Quelques considrations sur le cot 5
  • 6. Agenda Les enjeux globaux Pays dvelopps Pays en voie de dveloppement La thermique dune maison Consquences de la rnovation du parc Statique (consommation) Dynamique (gestion des rseaux) Quelques considrations sur le cot 6
  • 7. Lnergie et lenvironnement en pays dvelopps Dpenses nergtiques en Europe 42% 28% 32% Millions Tonnes quivalentptrole France 45,4 %
  • 8. 8 Le cadre rglementaire : neuf essentiellement Europe U n but commun mais une vitesse diffrente Arriver rapidement zro nergie pour le neuf Acclrer la rnovation en profondeur passer de 1% 3 ou 4% par an Des Leaders Danemark, Sude, Allemagne, Autriche, Suisse Des pays la traine Europe du sud Des pays qui rattrapent vite UK, France USA Un enjeu identifi mais une rglementation complexe tous les niveaux Fdral, Etats, Ville Chine, Asie Un cadre rglementaire qui se durcit mais un vrai enjeu pour le faire respecter
  • 9. 9 Et lancien Clairement le parent pauvre Principalement des incitations Efficacit assez grande Effets pervers Choix technologiques guids essentiellement par les rductions dimpts Quelques essais de labellisation BBC Effinergie Rnovation Passiv Haus : incluant des lments passif Passant par des acteurs des filires professionnelles Certificat dnergie Ou la valorisation des biens Diagnostique de performance nergtique Avec obligation daffichage. Mais quel fiabilit?
  • 10. 10 Des enjeux diffrents selon les pays Europe Un enjeu limit sur le neuf Beaucoup plus fort sur le bti Parc vieillissant Amrique du Nord Dans le pass : un intrt limit pour lefficacit nergtique Rcemment : une prise de consciencemais une mise en oeuvre difficile Asie Une urbanisation rapide En 2015 50% des btiments en Chine auront moins de 15 ans Inde
  • 11. Un cerclevertueux 11 Mesures Contrle Diagnostic Prescription
  • 12. Agenda Les enjeux globaux Pays dvelopps Pays en voie de dveloppement La thermique dune maison Consquences de la rnovation du parc Statique (consommation) Dynamique (gestion des rseaux) Quelques considrations sur le cot 12
  • 13. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Les caractristiquesde l'enveloppe C'estuneestimation pas unemesure Et dansla vie relle? Performances infrieuresde 40% en moyenne Jusqu'120% d'cart* *Rapport LEEDS sur32 maisonsrnoves
  • 14. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Comment mesurerla performance nergtiquedun btiment? Mesurede la quantitd'nergiepar unitde temps (puissance) ncessairepour maintenirla diffrencede tempratureentre l'intrieuret l'extrieur Test de chauffagecombin(Co Heating) Impossible effectueravec prcisionsurun vraibatiment chauffagecombin: beaucoup d'autressources de chaleur(solaire, appareils, persones) Le batimentn'estjamaisdansun tatsable (la tempratureextrieurechange tout le temps) De nouvellesmthodessontncessaires Test QUBat(Brevet Saint-Gobain) Des progrsintressants: mesurespossiblesen quelquesheures
  • 15. CONFIDENTIAL - Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Pourquoi cela n'est pas simple La temperature extrieure volue en permanence et la maison n'est jamais dans un tat stable 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 -500,00 500,00 1500,00 2500,00 3500,00 4500,00 T PP amb T PP amb board T Cham mur T Cham mur board Temps ext Jour 1 Jour 2 Jour 3 Jour 4
  • 16. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Comment la maisonragit-elleau changementde temprature? CapacitThermique: C = Cp* masse des matriaux Pertes K = U * Surface de l'enveloppe Characteristiquede temps* : Le rapport t = C / K = temps caracteristique Typiquementplusieursjours * Largest time constant 2 contributions Modification de la tempraturedes matriaux(capacitthermique, ouinertie) Compenseles pertesthermiques(isolation : valeurU)
  • 17. CONFIDENTIAL - Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Comment la maison ragit-elle au changement de temprature? Refroidissement : DT = DT0 (1 - t/t) t = C / K, t = temps Rchauffement : DT = P/C t P : Puissance du chauffage 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 -500,00 500,00 1500,00 2500,00 3500,00 4500,00 T PP amb T PP amb board T Cham mur T Cham mur board Temps ext t mn T
  • 18. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Unecooperation avec deuxUniversits: University of SalfordManchester Un outilunique : the Energy HouseLeeds Metropolitan University De solidescomptencesen Science du Btiment
  • 19. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. L'Energyhouse de l'universitde Salford: unemaisonvictoriennejumeleen environnementcontrl Un environnemententirementcontrl
  • 20. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. L'Energyhouse de l'universitde Salford: chelle1 Un environnemententirementcontrl Temprature(-2C +30C) avec uneprcisionde +/-0.5C Humidit(10% -100 %) avec uneprcisionof 1% Pluie: jusququivalent 200mm par heure Vent lger Neige
  • 21. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Grandes lignes Objectifs du projet Rsum du programme de tests Rsultats Enseignements / tests ultrieurs Marketing
  • 22. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Full Retrofit Full Retrofit without Floor Insulation Solid Wall Insulation Performance Glazing Loft Insulation Reference Acoustic Test Energy House Programme de tests Renovation complte Rnovationsans isolation du sol Isolation des murs(extrieurs) vitrage Isolatindes combles Rfrence Test acoustique
  • 23. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
  • 24. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
  • 25. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
  • 26. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
  • 27. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
  • 28. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Grandes lignes Objectifs du projet Rsum du programme de tests Rsultats Enseignements / tests ultrieurs Marketing
  • 29. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Mesuressurquelquesjours(stable)
  • 30. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. QUbat 0,3C / hour 1 C / hour
  • 31. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Performance globale du btiment Renovation complte Rnovationsans isolation du sol Isolation des murs Vitragesperformants Isolation des combles Rfrence Isolation des combles X X X Isolation des murs X X X Fentres3G X X X Sol X UBAT statique(W/m2/K) 0.51 0.02 0.57 0.02 (Floor T17) 0.7 0.03 1.26 0.06 1.280.07 1.330.07 SG Quick-U-Bat 0.53 0.05 Failed 0.74 0.07 1.310.05 1.350.05 1.460.06 Consommationnergtique(kWh/m/an) 69 82 100 174 180 187 Amlioration 2,7 2,3 1,9 1,08 1,04 1 Le haut rendement de la rnovation est prouv Tous les lments doivent tre rnovs pour le confort thermique
  • 32. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Performance des lments pris sparment EWI et l'isolation du plafond sont peu performantes. Le montage peut tre amlior Le calcul prdictif de l'isolation du sol n'est pas conforme aux rsultats obtenus La prvision de performance du vitrage et de l'IWI est bonne Les calculs ne sont pas suffisants ! Certains lments peuvent tre amliors! U W/m2/K EWI IWI Vitrage Sol Plafond Calcul 2,1 2,1 2,5 0,59 0,4 Avant 1.68 0.24 1.58 0.21 2.46 0.3 0.61 0.03 0.34 0.08 Aprs 0.34 0.03 0.25 0.06 1.3 0.16 0.14 0.03 0.21 0.1 Calcul 0.29 0.24 1.33 0.17 0.12
  • 33. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Diversitdes temps caractristiques House Bungalow Beaucouz BioCocoon Salfordold SalfordNew Mrignac C MJ/K 1,18 50 / 10 20 20 20 110 K W/K 30 109 / 30 132 228 80 450 tdays 0.4 5,3 / 3,8 1,75 1 2,7 3 Temp/time (DT = 20C) 2 C/h 0,2C/h 0,5C/h 1C/h 0,3C/h 0,3C/h
  • 34. Agenda Les enjeux globaux Pays dvelopps Pays en voie de dveloppement La thermique dune maison Consquences de la rnovation du parc Statique (consommation) Dynamique (gestion des rseaux) Quelques considrations sur le cot 34
  • 35. Parc nergtique Franais Moyenne du parc Francais : 280 kWh/an Etat nergtique du parc 0% 3% 18% 31% 22% 9% 15% A < 50 B 51 90 C 91 150 D 151 230 E 231 330 F 331 450 G > 450 Pourcentage de rpartition des tiquettes
  • 36. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Lnergie et lenvironnement en pays dvelopps Dpenses nergtiques en Europe 42% 28% 32% Millions Tonnes quivalentptrole France 45,4 %
  • 37. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Consommation nergtique des btiments kWhep/m2/an
  • 38. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Economie potentielle > 500 MTep (25%) MTep
  • 39. Agenda Les enjeux globaux Pays dvelopps Pays en voie de dveloppement La thermique dune maison Consquences de la rnovation du parc Statique (consommation) Dynamique (gestion des rseaux) Quelques considrations sur le cot 39
  • 40. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Utilisationdes batimentspour conomiserl'nergie/ lectricitsurun rseau Si le systmede chauffageutilisel'lectricit Convertisseurthermiquedirect Pompe chaleur En fonctiondu temps charactristiquedes maisons/appartements En estimantqu'unepertede 1C peuttreacceptable Arrterle chauffagependant unecertainedure 1h if t = 1 day 4h if t =4 days
  • 41. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Jour d'hivertype (France)
  • 42. Consommationlectriqueen France Heating
  • 43. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited.
  • 44. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. 44
  • 45. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Quelqueschiffres 36% des systmesde chauffagesontlectriques Pic en hivers (100 GW) 2,3 GW par C Amplitude de pic 10 GW (19h) Pour un jour d'hivertype 40 GW pour le chauffage 30 GW residentiel 10 GW Tertiaire Si 25% des chauffagessontcoups pendant 3-4 heures, le pic esteffac
  • 46. Agenda Les enjeux globaux Pays dvelopps Pays en voie de dveloppement La thermique dune maison Consquences de la rnovation du parc Statique (consommation) Dynamique (gestion des rseaux) Quelques considrations sur le cot 46
  • 47. Cot Objectif 500 000 logements rnovs / an 100 m en moyenne Gain de 200 kWh/m/an (de 280 80 kWh/m/an) 20 000 (surcot de rnovation thermique) Cots 10 Mdpour -10 TWh/an Total Cot de lnergie 60-80 du MWh* Comparaison nuclaire EPR Cot 8,5 Md(Flamanville) pour + 10 TWh/an Production Cot de lnergie 70-90 du MWh* *Amortissement sur 30 ans taux dactualisation de 3% 47
  • 48. Conclusions 1/2 : un cerclevertueux 48 Mesures Contrle Diagnostic Prescription
  • 49. Conclusions 2/2 La mesure permet le contrle et la confiance La rnovation Elment cl de la transition nergtique Le cot de lconomie dnergie De lordre de grandeur du cot de productionPlus vertueux Limportance de bien connaitre son parc de btiment Un parc connect permet de mieux grer la production 49
  • 50. Back-up 50
  • 51. 51
  • 52. 52
  • 53. CONFIDENTIAL -Disclosure or reproduction without prior written permission of Saint-Gobain Recherche is prohibited. Saint-Gobain: a short presentation Didier Roux R&D and Innovation Vice President 55

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