[Dossier Quartiers Bas Carbone] #6 - Projet Quartier E+C- ou l’application de l’analyse de cycle de vie à l’échelle quartier

Le projet de recherche Quartier E+C-, qui a débuté en septembre 2018 et qui est financé par l’ADEME, va permettre de développer une méthodologie de mise en œuvre d’une Analyse de Cycle de Vie (ACV) sur un projet d’aménagement. Ce développement s’inscrit dans une dynamique déjà présente au sein des acteurs de l’aménagement urbain pour évaluer les performances énergie-carbone de leurs projets. Des outils existent déjà mais il est nécessaire aujourd’hui d’aller plus loin.  

Le développement opérationnel de l’ACV

L’objectif de l’ACV est de quantifier les impacts environnementaux réels et potentiels d’un système en considérant l’ensemble des étapes de son cycle de vie, de l’extraction des matières premières à la gestion de la fin de vie, tout en considérant les phases de distribution et d’utilisation des composants du système. Depuis les années 1990, l’ACV suit différentes étapes de normalisation (comme la norme ISO 14 040) qui se sont accompagnées en parallèle de construction de bases de données environnementales exploitées par des outils de référence comme SimaPro ou GaBi permettant de modéliser et d’évaluer tout type de système dans l’industrie comme dans les services.  

Par la suite, dans les années 2000, des outils d’aide à la conception adaptés aux bâtiments, comme des outils d’ACV ou de Simulation Energétique Dynamique (SED), se sont développés en France. Leur utilisation par les bureaux d’études a alors été démocratisée par les certifications environnementales du bâtiment (HQE, BREEAM, BBCA, …). L’expérimentation du label E+C- Bâtiment lancée fin 2016 a marqué une nouvelle étape en préfigurant la prochaine règlementation thermique de 2020 des bâtiments. Il sera alors obligatoire au même titre que le calcul thermique règlementaire de réaliser une ACV pour les constructions neuves.

Les outils d’ACV appliqués aux projets d’aménagements

Cependant, à l’échelle des projets d’aménagement, du fait de leur complexité et de leur hétérogénéité, il n’existe pas encore de méthode ACV qui se soit imposée selon une approche standardisée, au travers par exemple d’un label, d’une certification, d’une norme ou d’un référentiel technique reconnu. Cela se traduit par une application très faible d’une évaluation en ACV des projets d’aménagement. Lotteau (2017) recense ainsi dans la littérature scientifique 14 cas d’applications d’ACV sur des projets d’aménagement menés entre 2004 et 2014 et considérant par ailleurs des périmètres d’évaluation différents. L’approche en ACV à l’échelle des projets d’aménagement reste donc encore de l’ordre de la recherche – et ce malgré un intérêt marqué de la part des professionnels pour un outil un outil d’aide à la décision sur les enjeux environnementaux des projets urbains (Mailhac, 2019) – et il en va de même pour les outils qui la mettent en œuvre.

Les outils d’ACV permettent notamment de réaliser la production de l’inventaire du cycle de vie du projet étudié. Cela consiste à recenser les flux entrants et sortants du système (flux énergétique, matières, transport, etc.) selon un périmètre défini comme, par exemple, pour le sujet qui nous intéresse, le périmètre géographique du quartier. Pour utiliser ces outils, l’utilisateur doit renseigner les données de premier plan de son projet qui sont celles connus par le porteur de projet (l’aménageur par exemple) et sur lesquelles ce dernier a un potentiel levier d’action (par exemple, la surface de plancher construite sur le projet). Les outils permettent ensuite d’associer ces données quantitatives de premier plan à des données environnementales afin de calculer l’impact du projet. Ces données environnementales peuvent embarquer des procédés de second plan non connus directement par le porteur de projet (par exemple l’impact de la construction des infrastructures des réseaux électriques est inclus dans l’impact lié à la consommation d’électricité du quartier).

L’approche ACV n’étant aujourd’hui pas normée à l’échelle des projets d’aménagements, les outils, périmètres et méthodes d’évaluation utilisés diffèrent selon les acteurs. Par exemple, certains bureaux d’études peuvent avoir développé leur propre outil interne tandis que d’autres vont utiliser des outils adaptés à l’échelle bâtiment mais en répètent plusieurs fois l’usage pour modéliser tout un quartier. GES Opam du Cerema paru en 2012 sous forme d’un Excel met en œuvre la méthode Bilan Carbone@ de l’ADEME (scope 3) de façon adaptée aux projets d’aménagement. L’outil propose ainsi une approche simplifiée mais exhaustive en évaluant les principaux contributeurs d’un projet d’aménagement : les bâtiments, les espaces extérieurs et la mobilité. Enfin, du côté des laboratoires et instituts de recherche, le CES Mines Paris Tech, Efficacity, et NOBATEK/INEF4 financent tous trois des thèses et des travaux respectifs autour de l’ACV quartier. Ces travaux de recherche alimentent le développement de leurs outils d’ACV quartier que sont respectivement NovaEquer, Urban Print et Nest.

Les outils de simulation dynamique énergétique appliqués aux projets d’aménagement

La méthode Quartier E+C- souhaite prendre en compte différents phénomènes dynamiques dans le calcul des consommations énergétiques d’un quartier. Il y a, par exemple, la volonté d’intégrer dans la méthode les effets de masquage solaire entre bâtiments, les transferts énergétiques possible entre bâtiments ou encore la prise en compte du comportement des usagers. Les outils de SED qui permettent de modéliser ces phénomènes sont aujourd’hui démocratisés à l’échelle du bâtiment, toutefois ceux adaptés à l’échelle quartier sont encore souvent au stade de la R&D. Ces derniers réalisent un calcul de besoins thermiques sur un grand nombre de bâtiments de façon dynamique (heure par heure par exemple) en prenant en compte une météo donnée et une description géométrique, technique et des usages de chaque bâtiment. Le projet Quartier E+C- a permis de faire un état des lieux de ces outils dont les niveaux de développement sont variables et qui commencent à émerger sur le marché comme par exemple : City Energy Analyst, CitySim Pro, Pleiades+Comfie, PowerDis (Dimosim), Smart-E ou encore UMI (liste non-exhaustive).

Les grandes étapes d’une Analyse de Cycle de Vie : Exemples d’outils logiciels et de bases de données environnementales

Un article signé Emmanuel Peteuil, Ingénieur d’études et de recherche chez Efficacity, et Morgane Colombert, Chef de projet R&D et Responsable du programme « Evaluation environnementale des projets urbains » chez Efficacity.

 Crédit photo :  Patrick Tomasso via Unsplash

Références :

LOTTEAU, Marc (2017). Développement d’une approche d’intégration des questions de morphologie urbaine dans l’évaluation environnementale des projets d’aménagement à l’échelle du quartier basée sur l’analyse de cycle de vie. Thèse. Chimie analytique. Université de Bordeaux. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01677273/

MAILHAC, Adélaïde (2019). Contribution au développement d'une méthodologie d'évaluation environnementale aux échelles urbaines. Thèse. Génie Civil. Université de Toulouse.

Consulter l'article précédent :  #5 - Atlantech : une démarche bas carbone exemplaire à l’échelle du quartier

           

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