Le photovoltaïque et l’efficacité énergétique : vers des Bâtiments Nets Zéro-Énergie
Selon les statistiques, 40 % de la consommation d’énergie en Europe provient du secteur du bâtiment. En France, ce secteur représente 44 % de l’énergie consommée et émet plus de 123 millions de tonnes de CO2.
Ces chiffres ont poussé la Commission européenne à créer de nouvelles directives visant à améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments (EBPD), en introduisant le concept de NZEB ou Nearly Zero-Energy Buildings.
Depuis 2021, tous les nouveaux bâtiments doivent être construits en tenant compte de la durabilité, avec une exigence particulière pour les bâtiments publics depuis 2019. Cependant, malgré l’ambition du cadre législatif de la Commission européenne, la définition des bâtiments à énergie quasi nulle (NZEB) varie d’un pays européen à l’autre. En décembre 2021, la Commission a également proposé une révision de la directive en vue de transformer les bâtiments actuels à énergie quasi nulle (NZEB) en bâtiments à émissions nulles (ZEB pour Zero-Emission Building en anglais).
Quatre catégories, définies au niveau national par des experts, peuvent en effet être retenues pour qualifier une construction de bâtiment NZEB :
- Bâtiments à énergie nette zéro / Bâtiments à énergie positive (dit BEPOS)
- Bâtiments à énergie quasi nulle selon les définitions nationales (Quasi Zéro Energie ou Q-ZEN)
- Bâtiments dont la performance énergétique est supérieure aux exigences nationales en 2012
- Bâtiments construits/rénovés selon les exigences minimales nationales en 2012
Dans cet article, nous souhaitons apporter quelques éléments d’informations sur la quantité d’énergie photovoltaïque dont un bâtiment a besoin pour devenir NZEB. Nous nous appuierons sur trois exemples réels afin de mieux comprendre comment mesurer cette donnée.
Dans le cadre de notre étude de cas, nous considérerons un NZEB comme un bâtiment à énergie nette zéro, c’est-à-dire un bâtiment dont la consommation d’énergie est nulle. Cela signifie que la quantité totale d’énergie consommée par le bâtiment sur une base annuelle est égale à la quantité d’énergie renouvelable produite sur place.
Le fait que le calcul soit effectué sur une base annuelle est très important. En effet, il est possible de compenser une plus faible production d’énergie renouvelable en hiver par la production en été si celle-ci est plus élevée. Cela implique également que si le bâtiment est connecté au réseau, il n’a donc pas besoin de l’installation sur place d’un système de stockage de l’énergie.
Six raisons de soutenir les modèles de construction NZEB
Les avantages de la construction ou de la rénovation d’un bâtiment selon la définition NZEB sont d’ordres économique et écologique :
- Leur consommation d’énergie est plus faible, ce qui réduit les coûts d’exploitation.
- Ils ont une plus grande indépendance vis-à-vis du réseau électrique, ce qui réduit l’impact de l’augmentation des prix de l’électricité.
- Ils peuvent générer des revenus grâce à la vente du surplus d’électricité.
- La réduction de la demande d’électricité en période de pointe entraîne une baisse de leur coût d’électricité.
- Les émissions de carbone du bâtiment sont réduites.
- L’interaction entre le bâtiment et le réseau électrique est meilleure.
Mais rénover ou construire un bâtiment dans le respect de la norme NZEB implique de travailler sur deux fronts :
- Réduire la consommation d’électricité du bâtiment
- Installer des systèmes d’énergie renouvelable sur place
Il existe de nombreuses façons de réduire la consommation d’énergie dans les bâtiments. Mais la production de l’énergie renouvelable est principalement rendue possible par l’installation d’un système photovoltaïque sur le site, placé dans la plupart des cas sur le toit du bâtiment.
À leurs débuts, les systèmes photovoltaïques intégrés aux bâtiments étaient dimensionnés pour maximiser la production d’électricité sur place. Toutefois, l’échange d’énergie entre le bâtiment et le réseau électrique est de plus en plus souvent pris en compte lors du dimensionnement d’un système PV.
Les fluctuations de la production des énergies renouvelables peuvent constituer un défi pour le réseau électrique qui cherche à équilibrer en permanence la production et la consommation d’énergie. Cela pourrait expliquer pourquoi la plupart des incitations financières pour l’installation de systèmes photovoltaïques encouragent progressivement l’autoconsommation d’énergie au lieu de mettre l’accent sur la maximisation de la production d’énergie. Dans les faits, le tarif de rachat de l’électricité photovoltaïque produite ne cesse de diminuer alors que le tarif du réseau électrique ne cesse d’augmenter.
Mais à quoi ressemble un bâtiment NZEB ? Quelle est la quantité de panneaux photovoltaïques nécessaire pour compenser la consommation d’énergie annuelle d’un bâtiment ? Et d’un point de vue plus global, comment le réseau énergétique et le bâtiment interagissent-ils tout au long de l’année ?
Pour répondre à ces questions, nous examinerons trois études de cas générées grâce au module Building Energy Modelling (BEM) de Spacewell Energy (Dexma), un module visant à générer des profils de charges synthétiques (mais réalistes) de consommation et de production d’énergie d’un bâtiment (...)
Etude de cas : lire la suite