[Dossier énergies renouvelables] #23 - Le pilotage numérique au service d'un bâtiment et d'une ville plus verts
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Pas de bâtiment vertueux sans ville intelligente. Si le bâtiment souhaite devenir plus durable, sa performance et son mix énergétique doivent être pilotés à l’échelle de la ville. Des outils numériques existent pour permettre aux bâtiments et à la ville de consommer la meilleure énergie au meilleur coût, au moment où ils en ont le plus besoin. Dalkia fait ici part de son expérience.
Contexte
Augmentation des températures, dégradation de la faune et de la flore, envolée des émissions de gaz à effet de serre,... Les conséquences du réchauffement climatique n’ont jamais été aussi perceptibles que ces dernières années. Les gouvernements de nombreux pays, dont celui de la France, font ainsi de la décarbonation des territoires leur priorité. Il faut dire que les villes consomment 78 % de l’énergie mondiale et produisent plus de 60 % des émissions de CO2. Pour lutter efficacement contre le réchauffement climatique, elles doivent changer leurs façons de consommer, grâce à la mise en place d’installations plus performantes et en privilégiant le recours aux énergies bas carbone.
L’un des premiers leviers pour y parvenir est d’agir sur les bâtiments résidentiels et tertiaires, responsables de 43 % de l’énergie consommée. Le bâtiment est en effet le secteur le plus consommateur d’énergie en France, et à l’origine d’un quart des émissions de gaz à effet de serre (GES). La performance énergétique des bâtiments et leur décarbonation sont donc devenues une priorité, et ne peuvent se penser qu’à l’échelle du territoire. C’est l’objet des évolutions des différents labels et réglementations qui encadrent les performances énergétiques et environnementales tant aux niveaux européens que français.
Mutualiser les énergies du territoire pour décarboner les bâtiments
La meilleure énergie est celle qu’on ne consomme pas. Le travail sur la consommation, la rénovation énergétique et la mise en place d’installations plus performantes sont donc une priorité pour les bâtiments. Pour autant, même après avoir mis en œuvre ces optimisations, les bâtiments auront toujours une consommation individuelle qui dépendra des usages de chaque bâtiment et donc pourra être différente au cours de la journée.
Il est ainsi possible de traiter le sujet bâtiment par bâtiment, dans un ensemble où chaque unité semble performante sur un bilan annuel, mais l’ensemble est anarchique et non optimisé.
Si l’utilisation de ressources renouvelables pour produire notre énergie est essentielle, leur meilleur usage et leur coordination est la clé de la transition énergétique. Ce meilleur usage est dépendant de nombreux facteurs dont, en premier lieu, la géographie.
En effet, selon les régions, les énergies renouvelables à valoriser pourront être différentes : par exemple thalassothermie pour les régions côtières, biomasse pour les régions forestières, ou encore géothermie pour les grands bassins comme l’Ile-de-France. Ainsi, puisqu’au sein d’un même territoire, une même énergie renouvelable peut être disponible pour alimenter l’ensemble des bâtiments, il sera plus écologique et plus économique de mutualiser ses coûts afin de bénéficier des effets d’échelle et de foisonnement, en intégrant chaque bâtiment dans un système plus global, au sein d’un quartier, d’une ville ou d’un territoire.
À cette échelle, les réseaux de chaleur sont devenus des outils clé pour décarboner les territoires dans la mesure où ils permettent d’alimenter en chaleur verte, à partir d’une unique source de production, un nombre important de bâtiments. Dalkia a développé cette expertise et exploite 340 réseaux de chaleur en France. La Fédération des Services Energie Environnement (Fedene) estime d’ailleurs que l’empreinte carbone de ces réseaux a diminué de 44 % entre 2009 et 2019, leur contenu moyen en CO2 s’élevant à seulement 0,107 kg /kWh.
L’échange d’énergie entre les bâtiments.
Mais les énergies renouvelables ne sont pas les seules à avoir des vertus. Depuis plusieurs années déjà, l’ADEME accorde son soutien aux projets valorisant les énergies renouvelables, mais aussi les énergies dites de « récupération ». Ces énergies, qui gagnent de plus en plus d’importance, consistent à récupérer de l’énergie produite et jusque-là non utilisée, pour la redistribuer aux bâtiments à proximité.
Parmi ces énergies, on peut citer la chaleur issue de data centers, celle des eaux usées, ou encore celle issue de process industriels – toutes récupérées pour chauffer des bâtiments. À Charleville-Mézières, par exemple, Dalkia récupère la chaleur perdue des fours PSA pour chauffer les habitants de la ville. L’ADEME estime d’ailleurs qu’on pourrait chauffer plus d’un million d’équivalents logements grâce à ce type d’énergie.
À l’image des réseaux de chaleur, demain, les communautés énergétiques vont permettre la mutualisation des moyens de production d’électricité renouvelables à l’échelle locale.
Ce système, au cœur de l’économie circulaire, dessine alors un champ de possibles incroyable : la possibilité pour les bâtiments – qu’ils soient commerciaux, industriels ou résidentiels, privés ou publics – d’échanger leurs énergies entre eux en fonction de leurs besoins et moyens de production.
Faire correspondre les besoins de tous les bâtiments
Un bâtiment tertiaire n’aura pas les mêmes besoins en chaleur et en électricité qu’un immeuble locatif. Un bureau aura besoin de lumière, de chaleur et de froid pendant la journée alors que le secteur résidentiel en aura plutôt besoin tôt le matin et en soirée.
Tout l’enjeu de la transition énergétique des territoires est de rendre disponible les énergies renouvelables et de récupération à chaque instant où les consommateurs en ont besoin. Cela nécessite de nouveaux outils, de nouvelles missions de pilotage énergétique. Ces outils permettent de jouer sur la consommation instantanée des bâtiments, de coordonner les diverses productions pour assurer la meilleure performance et maximiser la substitution des énergies carbonées par des énergies vertes. Ainsi, au lieu de laisser chaque bâtiment consommer individuellement de l’énergie carbonée lors des pics de consommations, il est possible de restituer les énergies renouvelables et de récupération stockées ou produites par une source disponible.
C’est ce qui est fait à l’écoquartier Nanterre Cœur Université. Dalkia Smart Building, en partenariat avec Bouygues Immobilier et EDF, permet aux bâtiments d’échanger leurs calories. Grâce à cette solidarité énergétique, l’alimentation en chauffage, eau chaude et climatisation est assurée à partir d’énergies renouvelables. Ainsi, la chaleur dégagée lors de la production de froid pour les commerces l’été est stockée dans le sol grâce à des pieux géothermiques pour être utilisée l’hiver pour chauffer les logements. Réciproquement, les pompes à chaleur utilisées l’hiver refroidissent le sol, ainsi du froid est stocké pour mieux rafraîchir les bâtiments en été. Le surplus de production des panneaux photovoltaïques est stocké en fonction des besoins soit sous forme d’eau chaude pour accompagner la production d’eau chaude sanitaire, soit sous forme d’eau glacée pour rafraîchir bureaux et commerces.
Ces systèmes permettent de maximiser le recours aux énergies renouvelables et de bénéficier de l’énergie la plus verte possible, et la moins coûteuse, au moment où les bâtiments en ont vraiment besoin.
À Nanterre Coeur d’Université se situe le 1er Double Smart Grid de France, un projet innovant sur le plan environnemental qui valorise 5 sources d'énergies renouvelables locales et déploie une intelligence artificielle afin d'optimiser au maximum les consommations énergétiques des bâtiments.
Consulter son étude de cas
Le numérique au service de la ville intelligente
C’est à ce moment précis qu’interviennent tous les bénéfices du numérique, et la valeur ajoutée de celui qui sait les piloter.
La suite logicielle DEMix, développée par Dalkia avec la R&D EDF permet de définir automatiquement le meilleur scénario de production pour répondre aux enjeux climatiques et contractuels.
Cette suite s’appuie sur le Desc, le centre de pilotage de la performance énergétique des clients de Dalkia. Créé en 2013, il existe aujourd’hui sept antennes régionales réparties sur le territoire français. Les analystes du Desc sont en relation permanente avec les techniciens et managers sur le terrain, pour une plus grande réactivité et efficacité dans leurs interventions. Ce centre de pilotage collecte les données remontées par les compteurs et capteurs installés sur les sites, et les traite en temps réel afin d’anticiper les éventuelles dérives et prévenir les incidents.
Le Desc s’appuie sur des outils de gestion d’immenses bases de données (Big Data) qui permettent d’utiliser les bénéfices de l’intelligence artificielle. Ainsi, le système DEMix construit des prévisions de consommations des différents systèmes et de la production d’électricité renouvelable. Ces prévisions sont utilisées par un modèle numérique des installations, qui permet de simuler avec une très grande précision tous les fonctionnements possibles sur plusieurs semaines en quelques minutes. Ce jumeau numérique, grâce à des algorithmes spécialisés, identifie le meilleur scénario pour la gestion des énergies du site pour les heures et jours à venir.
Face à la complexification de la conduite des systèmes, le numérique apparaît donc comme un outil essentiel pour diminuer leur empreinte carbone et apporter une réponse concrète au défi climatique. Une façon de penser le bâtiment de manière plus intelligente, verte et connectée… au cœur de la ville de demain.
Un article signé Yannick Duport, directeur Commerce de Dalkia.
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