Environ un quart de l’énergie consommée dans les bâtiments tertiaires et d’habitation est perdu en énergie dite « fatale ». Issue de nos activités, cette source récupérable se retrouve dans l’air, sous forme d’eaux usées chaudes, ou dans nos déchets.
«Les énergies de récupération sont désormais qualifiées d’énergies renouvelables, le contexte est donc favorable et balisé », note Christian Cardonnel, président de Cardonnel Ingénierie. En effet, l’amendement proposé par la commission « énergies renouvelables et bâtiment » du Syndicat des énergies renouvelables (SER) a été retenu (titre V, art. 23 A) dans le projet de loi sur la transition énergétique. Il permet d’inscrire la production d’énergie de récupération dans l’ensemble des textes relatifs à la construction et à l’urbanisme, en particulier dans les réglementations thermiques, énergétiques et environnementales des bâtiments - y compris les labels - au même titre que la production d’énergie renouvelable.
Une source majeure de chaleur de récupération se trouve dans l’air vicié évacué par le système de ventilation. Selon l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe), cela représente en moyenne 20 % des pertes énergétiques d’un bâtiment. Ce principe de récupération a conduit à la mise au point des systèmes de ventilation double flux, où le flux d’air vicié échange ses calories avec l’air frais entrant avant d’être rejeté. La ventilation double flux thermodynamique ajoute à ce principe simple l’effet thermodynamique pour compléter l’apport calorique sur l’air entrant.
En outre, des millions de kilowattheures d’énergie thermique s’évadent toute l’année par les canalisations d’eaux usées. Or leur récupération est possible. Peu répandue en France, la pratique est connue, des pays comme la Suisse ou le Canada ayant acquis une longue expérience en la matière. « La vie d’une goutte d’eau, c’est moins de 10 secondes entre la pomme de douche à 38°C et son arrivée à l’écoulement à 35°C, illustre Christian Cardonnel. Il y a là environ 15 kWh/[m2.an] d’énergie récupérable, l’enjeu est important. »
Eaux usées
On distingue deux technologies : l’une à échangeur à plaques (Biofluides) [lire le focus page suivante] ; l’autre basée sur le principe d’un enroulement de cuivre autour de la tuyauterie. Toutes deux sont utilisables dans le neuf (titre V de la RT 2012) et en rénovation. « On fait baisser la température des eaux grises de 10 à 20°, l’équivalent de 50 % de la chaleur disponible dans ces eaux, indique Gérard Galleron, chez Solenove qui commercialise le système. L’efficacité est meilleure avec l’échangeur à plaques mais, revers de la médaille, il y a un peu plus de maintenance et le coût à l’achat est supérieur. » Solenove revendique un temps d’amortissement de moins d’un an et demi pour un gymnase comptant 12 douches et avec l’installation d’une batterie de 6 Power-Pipe. Le fabricant évalue le résultat à 25 à 35 % d’économies (selon l’installation et le type de générateur de chauffe).
Ce principe peut être mis en œuvre au niveau d’un écoquartier : l’échangeur, souvent en forme de demi-cylindre sur plusieurs dizaines de mètres, est situé sur la canalisation d’égout et couplé à une PAC. C’est le cas de l’écoquartier Boule-Sainte-Geneviève, à Nanterre (Hauts-de-Seine), du fait d’une densité urbaine adaptée, et qui sera chauffé à 39 % par la valorisation des eaux usées.
Ce type de projet a déjà été mis en place avec succès à Bâle (Suisse) et fonctionne parfaitement depuis bientôt trente ans.
Troisième volet important, bien que moins visible : la récupération et la valorisation énergétique de nos déchets liquides et solides. Traditionnellement, un système de cogénération va permettre la valorisation du biogaz issu de la méthanisation des déchets en énergie électrique et/ou thermique. Mais il est possible d’aller jusqu’à une prise en compte complète de la problématique : à la fois dépolluer les eaux usées et traiter les déchets organiques, tout en produisant de l’énergie au sein, ou à proximité du ou des bâtiments.
C’est ce que réalise la société française Ennesys, en proposant de petites unités de dépollution au plus près des activités, avec des systèmes intégrables en façade ou toiture. Le principe est simple : dans un photobioréacteur (cylindre en verre), du phytoplancton (algues) est mis en culture dans un substrat liquide constitué d’eaux usées, de déchets et de CO2 ; puis il est exposé au soleil. Au bout de 48 à 72 h, la concentration en algues (3 %) est satisfaisante et la filtration se met en marche. Les algues sont ensuite méthanisées par le système et sont transformées en biogaz, réutilisé pour produire de l’énergie. L’eau en sortie peut ensuite servir pour le lavage ou l’arrosage.
« Notre procédé s’applique aussi bien aux bâtiments et îlots urbains qu’aux industries polluantes [brasseries, papeteries], ou aux sites isolés [sans accès à de l’eau douce et propre] », précise Pierre Tauzinat, président d’Ennesys. Exemple en site isolé : aux Maldives, il est prévu l’installation de 75 unités avec la réalisation d’un premier site autonome en énergie d’ici avril. L’objectif est le recyclage de 75 m3 d’eau par jour et de 600 m3 de déchets organiques pour une population de 500 personnes. Avec, à la clé, un amortissement de l’investissement prévu à 36 mois.
En France, la récupération de l’énergie fatale et la dépollution au plus près de la source ne sont pas encore tout à fait d’actualité. « Nous espérons que la loi sur la transition énergétique contribuera à changer la donne, notamment en autorisant la méthanisation en zone urbaine », conclut Pierre Tauzinat.
Le bâtiment de demain sera donc économe en énergie, producteur d’énergie renouvelable et récupérateur d’énergies fatales. Un tryptique indispensable pour atteindre les objectifs de performance énergétique de 2020.
