ACV dynamique vs ACV statique (2/3) : étude de cas pour des logements collectifs

 

D’après le communiqué de presse du Ministère de la Transition Energétique de novembre 2020, il semblerait que la méthodologie d’analyse de cycle de vie (ACV) retenue pour le calcul de l’impact sur le réchauffement climatique des bâtiments concernés par la RE2020 soit la méthodologie d’ACV dynamique. Si la méthode d’ACV statique proposée par le référentiel E+C- est maintenant bien connue des passionnés de carbone, la méthode dynamique inquiète le secteur, car contrairement à la méthode statique, peu de retours d’expérience sont disponibles. Fait peu discuté, la RE2020 intègre également une méthodologie de calcul statique. Dans le cadre de la préparation à la RE2020, des experts participant au groupe de travail (GT) “Modélisateur” ont réalisé des calculs comparatifs des différentes méthodes.

Dans ce contexte, nous avons souhaité contribuer au débat en tant qu’expert·e·s impliqué·e·s, en réalisant une étude technique. Nous choisissons de partager les résultats de cette étude avec vous, dans le sillage de la dynamique que nous créons avec notre communauté d’utilisateur·rice·s Vizcab.

Nous avons fait le choix d’aborder le sujet en 3 étapes : d’abord un premier article d’introduction, puis cette approche générale de comparaison des méthodologies d’ACV avec l’étude d’un bâtiment de logements collectifs. Enfin dans un article à paraître fin février 2020, nous détaillerons les impacts des lots et des composants en fonction des méthodologies proposées par la RE2020.

Vous trouverez dans cet article :

  • une étude comparative d’un bâtiment de logements collectifs en structure bois lamellé croisé (CLT pour Cross-Laminated Timber) et sa version en structure béton armé, qui pointe les différences entre les impacts calculés avec l’ACV statique et avec l’ACV dynamique.

Si vous avez besoin d’un petit rappel sur la méthodologie d’ACV dynamique avant de vous lancer dans le grand bain, c’est ici.

Dynamique vs statique : à l’échelle du bâtiment, ça donne quoi ?

Parce qu’au-delà des débats actuels, nous souhaitions comprendre la méthodologie proposée par la RE2020 en profondeur, ainsi nous avons calculé les impacts carbone d’un bâtiment de logements collectifs. Trois méthodes de calcul sont comparées : la méthode statique proposée dans E+C- et les méthodes statique et dynamique proposées dans la RE2020.

Le projet : un immeuble de logements collectifs en R+7, présente deux variantes :

  • une variante en structure dalles et voiles de béton armé, incluant des balcons en béton armé également, sans production d’énergie.
  • une variante en structure porteuse en bois lamellé croisé (CLT pour Cross-Laminated Timber), avec RDC et noyau en béton armé, incluant des balcons sur bac acier sec portés par une structure désolidarisée, sans production d’énergie.

Les variantes de ce projet ont été réalisées par un bureau d’économistes afin d’être au plus près des quantitatifs exacts relatifs à chaque mode constructif. Et oui, chacun sa spécialité, nous c’est le carbone.

Les indicateurs : EgesPCE

Les émissions de gaz à effet de serre (GES) sont caractérisées par l’indicateur EgesPCE, défini dans le label E+C-. C’est l’impact sur le réchauffement climatique des émissions de GES dues aux produits de construction et équipements (PCE) du bâtiment pendant la période d’études, auquel on retire les bénéfices liés à la valorisation des PCE au-delà du cycle de vie. En bref, ces bénéfices permettent de prendre en compte, dans le cas du bois par exemple, l’énergie non consommée du fait de la valorisation énergétique en fin de vie, ou dans le cas de l’acier, sa grande recyclabilité. EgesPCE est alors ramené à une surface de référence du bâtiment, et exprimé en kgCO2/m²Sréf.

Source : Méthodologie E+C-

Dans les trois méthodes comparées ici, le calcul de EgesPCE n’est donc pas le même, soit parce que le calcul des bénéfices n’est pas le même, soit parce que le calcul de l’impact n’est pas le même, soit parce que la surface de référence n’est pas la même. Un petit coup d’oeil au tableau ci-dessous vous permettra de mieux le comprendre.

Tableau : Vizcab 05/02/2021

La modélisation ACV :

Les lots de l’ACV modélisés de manière détaillée sont les lots 2 à 7 (lots de l’ACV définis par la méthodologie E+C-), c’est-à-dire les lots incluant les fondations, la superstructure, la couverture, l’étanchéité et l’isolation, les lots de second-oeuvre ainsi que les finitions intérieures.

L’impact des lots techniques (produits et équipements liés au CVC, Éclairage, installations sanitaires) peut être compté de manière forfaitaire d’après la méthodologie E+C-. Hors ces valeurs forfaitaires, qui dépendent de la surface de référence, ne sont pas connues pour l’ACV de la RE2020 à ce jour. Nous décidons de garder les valeurs statiques des lots forfaitaires proposées par E+C- et de les adapter en fonction de la surface de référence.

Quelques précisions sur les données utilisées : afin de ne privilégier aucune solution constructive dans le choix des données, nous avons principalement modélisé les composants par des données collectives qui sont représentatives des filières car mises à disposition par les syndicats de professionnels.

La complétude de saisie du projet est plutôt élevée avec 92% de produits saisis sur la totalité des produits décrits par l’estimation économique.

 

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Graphique : Vizcab 05/02/2021

ACV statique : quels changements pour la RE2020 ?

L’analyse de l’ACV dynamique, c’est pas encore pour tout de suite ! D’abord, quel est l’impact de la nouvelle méthode de calcul statique proposée par la RE2020 ?

Lorsque l’on regarde l’indicateur EgesPCE, l’écart entre les deux méthodes de calcul est plus importante pour la variante en CLT avec 3% de diminution de l’impact avec la méthode statique RE2020 par rapport à la méthode statique E+C-, contre une augmentation de 5% pour la variante en béton.

C’est le calcul des bénéfices qui favorise la variante CLT dans ce nouveau calcul statique de la RE2020. Pour la variante CLT, les bénéfices gagnent ainsi 54 kgCO2eq/m²Sréf pour 18 kgCO2eq/m²Sréf dans la variante en béton armé. En effet, le calcul des impacts est le même entre les deux méthodes, seuls changent le calcul des bénéfices et la surface de référence. La surface de référence explique l’existence d’une différence entre les EgesPCE, mais pas entre le CLT et le béton.

Ce que l’on note, c’est que l’ACV statique de la RE2020 accentue l’écart de la variante en CLT par rapport à la variante en béton armé.

 ACV statique ou ACV dynamique : enfin des résultats !

Ca y est, on compare vraiment l’ACV statique (RE2020) à l’ACV dynamique (RE2020 aussi, vous l’avez compris).

L’ACV dynamique est favorable aux deux variantes, mais la diminution pour la variante en CLT est plus importante (21%) que celle pour la variante en béton armé (4%).

Encore une fois, plongeons-nous dans le détail du calcul. Les lots forfaitaires ayant la même valeur peu importe la variante ou le mode de calcul (cf. plus haut), nous avons détaillé les impacts par étape du cycle de vie uniquement pour les lots dont nous avons réalisé un calcul détaillé (statique et dynamique).

Quelle que soit la variante étudiée, les différences observées entre les deux méthodologies RE2020 statique et dynamique se manifestent sur la prise en compte des impacts d’exploitation, de fin de vie et sur les bénéfices. Ainsi on observe une diminution identique des impacts de fin de vie (logique à la vu du coefficient de pondération) de 42% pour la variante CLT et pour la variante béton armé. Pour l’étape d’exploitation on observe une diminution de 19% pour les logements collectifs en CLT et de 26% pour sa variante en béton armé. Du côté des bénéfices, c’est une diminution de 41% pour la variante CLT et de 39% pour la variante en béton armé.

On observe bien une diminution des émissions de gaz à effet de serre (EgesPCE) entre la version statique et la version dynamique du calcul des impacts, mais cette diminution n’est pas la même pour la variante de logements collectifs en CLT et la variante en béton armé.

Allons creuser un peu cette disparité. Comment s’explique-t-elle ?

Bois vs Béton : round 2#

Pour répondre à cette question, nous avons calculé l’écart d’impact de la variante en CLT par rapport à la variante en béton armé, pour les trois méthodes de calcul d’ACV (statique E+C-, statique RE 2020, dynamique).

On comprend que l’écart de la variante CLT avec la variante béton armé est nettement plus importante avec l’ACV dynamique (31%) qu’avec l’ACV statique proposée par la RE2020 (15%). On confirme aussi ce que nous montrions plus haut, à savoir que le calcul statique proposé par la RE2020 creuse déjà l’écart entre la variante CLT et la variante béton armé par rapport au calcul proposé par E+C- (8%).

 

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Si on regarde le détail des phases du cycle de vie, on voit que la différence d’écart se situe uniquement dans le calcul des impacts de l’exploitation et des bénéfices. Pas dans le calcul de la fin de vie, ni des autres phases d’ailleurs. En effet pour l’impact de la fin de vie, le calcul dynamique n’est qu’une version du calcul statique pondérée, avec le même coefficient quelle que soit la variante, cette différence ne se retrouve donc pas dans l’écart.

Pour la phase d’exploitation au contraire,

l’écart entre les variantes est de 11% pour le calcul statique, et passe à 0% pour le calcul dynamique, défavorisant la variante béton. Cela est dû à la prise en compte de la carbonatation du béton. C’est la réaction chimique du béton avec le CO2, qui lui permet de piéger du CO2 pendant sa durée de vie, et donc de présenter des impacts négatifs sur la phase d’utilisation du produit, puisqu’il capte du CO2 (comme le bois durant sa phase de production). Dans le calcul statique, la carbonatation du béton est agrégée sur la période d’étude du bâtiment (50 ans) alors que le calcul dynamique permet d’étaler la carbonatation du béton sur la totalité de sa durée de vie (100 ans). Ce phénomène est donc décrit de manière plus juste dans la méthode dynamique, au-delà des pondérations.

En ce qui concerne les bénéfices,

le calcul statique E+C- valorisait de manière conventionnelle un tiers des bénéfices à l’échelle du composant (appelés Module D). Le calcul statique de la RE2020 valorise entièrement ces bénéfices mais introduit également la notion de remplacement, qui était déjà présente dans E+C- pour le calcul des autres phases du cycle de vie. Le remplacement permet de prendre en compte qu’à l’échelle de la période d’étude du bâtiment, un produit de construction va être remplacé et de compter alors les impacts de tous les produits installés dans le bâtiment et pas uniquement ceux installés à la construction (plus d’infos, par ici). En tout cas, la prise en compte de cette réalité permet de valoriser la variante CLT par rapport à la variante béton armé dans le calcul des bénéfices de la version statique RE2020, par rapport à la version statique E+C-. Dans la version dynamique, c’est le lissage des bénéfices sur la durée de vie des éléments bétons (comme pour la carbonatation), ainsi que le facteur de pondération, qui expliquent l’écart entre les bénéfices pour le calcul statique RE2020 et le calcul dynamique.

 

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And the winner is…

Cette courte étude (mais longue explication) permet de vérifier ce qui était pressenti (et déjà décrié) : le calcul des impacts sur le réchauffement climatique via la méthode d’ACV dynamique creuse l’écart déjà présent entre les solutions structurelle bois et béton armé. Mais pas uniquement pour la raison que l’on croyait, à savoir la diminution de l’impact de fin de vie via les coefficients de pondération. Aussi parce que le nouveau calcul des bénéfices au-delà du cycle de vie, plus ajustée à la réalité des matériaux intégrés dans le projet, favorise la solution bois. Et parce que la carbonatation du béton est également mieux répartie sur la durée de vie du projet.

Nous ne le redirons jamais assez : ce n’est pas le béton qui pose problème mais son utilisation systématique dans les bâtiments pour des usages qui pourraient s’en passer, alors que des matériaux moins émetteurs en CO2 apportent les mêmes performances. Et si la RE2020 peut emmener tous les acteurs vers une utilisation plus rationnelle du béton, c’est une avancée pour l’environnement mais aussi pour le secteur de la construction.

Et les seuils alors ?

Pour l’instant, aucun seuil lié au calcul de l’impact dynamique des produits de construction et équipements (PCE) n’a été divulgué, et le communiqué ministériel, même couplé aux informations transmises aux éditeurs de logiciel, laisse le flou sur l’existence même d’un seuil pour l’ACV dynamique, vu que la méthodologie de calcul des impacts environnementaux pour la RE2020 propose également un calcul statique (comme largement discuté dans cet article).

Le changement de surface de référence, qui a un sens pour la complémentarité entre études thermiques et études environnementales, empêche d’une part la capitalisation des retours d’expérience en faisant évoluer les ordres de grandeur des indicateurs calculés. Pour répondre aux problématiques de changement climatique, il est important de proposer des seuils ambitieux qui tirent le secteur vers une construction plus respectueuses de l’environnement, et maintenant !

Si vous êtes intéressés pour en savoir (encore) plus, vous avez sûrement remarqué que cet article s’intitule “ACV dynamique vs ACV statique (2/3)” et que vous pouvez donc espérer un troisième volet, où nous continuerons d’explorer les différences entre méthodologies statique et dynamique avec nos deux variantes : restez connecté·e·s !!

L'étude et l'article ont été réalisés par Margot Compañy, consultante bâtiment durable chez Vizcab, avec le soutien de toute l'équipe !

A propos de Vizcab

Vizcab est une start-up dédiée au développement de solutions numériques pour la transition environnementale du bâtiment. Notre ambition : devenir le partenaire numéro 1 des acteurs de l’immobilier et de la construction dans leurs enjeux de maîtrise carbone en choisissant de rendre accessible et de multiplier le recours à l’analyse de cycle de vie bâtiment.

www.vizcab.io

 

Découvrez dès à présent l'article "ACV dynamique vs ACV statique (1/3) : mais de quoi parle-t-on ?" publié sur Construction21.

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  • Dernière modification de l'auteur le 09/02/2021 - 15:25

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