03/04/2012| CSTB- Dpt Enveloppe & Revêtements | Div. Matériaux PAGE 1

Se loger, Se déplacer … vers la discrétion énergétique ?

Daniel QUENARD

CSTB / Enveloppe et Revêtements / Physique des Matériaux

daniel.quenard@cstb.fr - 04 76 76 25 46

Congrès Eco-technologies 2012 Lille Grand Palais 12-13-14 juin 2012

Ménages dépenses de consommation

& émissions de CO2

Source : INSEE – Tableau de l’Economie Française - juin 2010 65 Millions d’habitants

33 Millions de Logements 28 Millions Résidences Principales 16 Millions Maisons Individuelles

31 Millions Véhicules Particuliers

T+L : 39% T+L : 66 %

Dépenses énergétiques des ménages 2006

2006 : 8,4 % budget (précarité : 10%) 4,8 % énergie du logement 3,6 % carburant automobile. LOGEMENT Chauffage Eau Chaude Sanitaire Cuisson Equipement électrique de la maison DEPLACEMENT Carburant pour les véhicules. Logement : surface d’habitation et source d’énergie utilisée pour le chauffage. Transport : éloignement des villes-centres est le facteur clé en terme de dépenses en carburant.

Source : http://www.lefigaro.fr/conso/2010/10/12/05007-20101012ARTFIG00753-energie-les-francais-depensent-2300euros-par-an.php

Le Consommateur

Ignorant ou

Mal Informé ?

Foyer

UN-ONU-WESS-2011

Augmentation de la consommation d’énergie depuis la première révolution industrielle,

1850-2000

Chauffage-Transport = Combustion Chaudières /Moteurs CI

1 : Epuisement des ressources

40 %

29 %

21 %

Bâtiments + Transports ~ 70 %

Consommation Finale d’Energie

Bâtiments

~ 70 % Chauffage/ECS

Chaudières : fioul-gaz-bois

( + électricité)

Transports

~ 50 % VP

Moteurs Combustion Interne

(98% pétrole)

Chiffres 2006

Uranium Hydraulique

Combustion 2 : Emission de GES / Climat

Transport + Bâtiment : 45 % GES – en hausse

Combustion 3 : Emissions Polluants / Santé

Source : Impact sanitaire de la pollution atmosphérique urbaine Estimation de l’impact lié à l’exposition chronique aux particules fines sur l’espérance de vie – AFSSE – 2005 Source : ZAPA – Ministère - AirParif

Ile-de-France / Airparif /Estimations 2000

Contribution en % des différents secteurs

d’activités aux émissions de polluants

« La pollution de l’air diminue l’espérance de vie de 9 mois pour chaque Français et l’exposition aux particules fines causerait 40 000 décès chaque année. C’est un enjeu de santé public » Nathalie KOSCIUSKO-MORIZET - décembre 2010

Particules (PM10) : B+T 60 % NOx : B+T 60 %

Des Bâtiments Economes & Producteurs d’Energie … mais des usagers qui restent « énergivores »

RT 2020

Manque l’Energie Grise des Equipements Electrodomestiques et de la Mobilité

2 autres usages + 1 impact

Conso.

Source : Enertech - Olivier SIDLER

Electroménager / MultiMedia

… des bâtiments BBC, voire BEPOS … oui mais

Maison Zen - Cythelia Maison Air&Lumière - VELUX Maison Alliance Soleil

« Un effort de 80 kWh/m².an est annulé par 20 km parcouru en véhicule particulier par jour, ce qui pose le problème du lien urbanisme/transport …» (Source : Centre d’Analyse Stratégique - Commission Énergie - Avril 2007)

Source : Rolf Disch - PlusEnergieHaus Freiburg

Emissions (tCO2/pers/an)

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

1970 1980 1990 2000 2010

Chauffage

Voiture particulière

Source : JP Traisnel

Économie + Nucléaire

98 % pétrole

Source : Lille Métropole

Famille : 3 personnes - 100 m² - Gaz naturel

L’enjeu de la Localisation

Energies de stocks - disponibles et concentrées … mais qui s’épuisent (Centrales/Chaudières/MCI …)

Passage des Energies de stocks à des Energies de flux

Energies de flux - dispersés & variables Convertisseurs/Stockage

Consommation annuelle mondiale

Pétrole

Gaz

Uranium

Charbon

Hydraulique

Eolienne

Photosynthèse

En

erg

ie s

ola

ire

an

nu

ell

e

Resso

urc

es

én

erg

éti

qu

es

tota

les

SURFACE

Source ; http://www.stats.environnement.developpement-durable.gouv.fr/acces-thematique/territoire/occupation-des-sols-et-paysages/indicateurs-cle-occupation-des-sols.html

France : 543 965 km² 1,5 % Sols Bâtis 8142 km² 9,4 % Zones Artificialisées 51 447 km²

Consommation électrique française : 550 TWh/an - Energie solaire reçue par un carré de notre sol d'environ 25 km sur 25 km - PV : 10 % rendement - 5000 km²

5000 km² : 61 % Sols Bâtis 9.72 % Zones Artificialisées

Production locale / Surface disponible Occupation / Utilisation des sols

Europe : Surface au sol des bâtiments 22 000 km² (carré de 150 km de coté).

40% des toitures et 15 % des façades : adaptées pour l’installation de panneaux PV. Rendement : 15% Production Potentielle : 1400 TWh = 40% consommation d’électricité en Europe Source : European Photovoltaic Industry Association (EPIA),

Consommation VE vs production PV (estimations)

« Entre 2 et 4 millions de véhicules électriques devraient être mis en circulation en France d'ici à 2020, soit environ 5%-10% du parc national »

« Entre 5 et 10 GWc de systèmes PV seront installés en France d'ici à 2020, soit 1% à 2% de la production d’énergie électrique nationale »

5-10 TWh/an* 5-10 TWh/an**

** Hypothèse : 1000 Wh/Wc/an * Hypothèses : 15000 km/an

180 Wh/km

Source CEA-INES – Franck Barruel

Consommation électrique française : 550 TWh/an

Consommation VE vs production PV (ordre de grandeur)

3000 kWh/an (1)

(1) Hypothèse sur la consommation électrique pour une maison de 100m² hors ECS (2) (2) Pour une système PV de 3 kWc (3) Pour une distance de 30 km/jour pendant 365j avec une consommation de 180 Wh/km (4) Pour une place de parking de 12m² recouverte de PV (soit environ 1500 Wc)

3000 - 4500 kWh/an (2)

2000 kWh/an (3)

1500 - 2300 kWh/an (4)

Source CEA-INES – Franck Barruel

RT 2012 100 m² - 50 kWh/m².an - 2000 kWh/an ECS - 2000 kWh/an Chauffage - 1000 kWh/an Eclairage

Stockage

2300 kWh/an

2000 kWh/an*

*Pour un VE avec une consommation de 150Wh/km parcourant 13000 km/an

CESI Chauffe-eau Solaire Individuel

VESI Véhicule Electrique Solaire Individuel

15-20m² 3-5 m²

Production

Consommation

Ballon 300 - 500 l

15/25 kWh

Batterie Electrochimique H2PAC

Appoint Bi-directionnel ?

CESI & VESI ?

Autonomie : un problème ?

La moitié des salariés travaillent à moins de 10 km de leur domicile. Plus de la moitié des véhicules est utilisée pour effectuer le trajet domicile-travail Distance moyenne domicile-travail = 25,9 km Distance médiane domicile-travail = 7,9 km 87 % des personnes font moins de 60 km/jour en voiture

Stationnement : 4 à 8h

Gares Parking Relais

Source – GM-SAE

La recharge ? Où sont les véhicules ?

France : 16 Millions Maisons Individuelles 16 Millions Prises ??

Les voitures ne sont utilisées que 5 % du temps, 1 heure par jour environ … reste donc 95 % du temps pour les recharger, 23 heures à l’arrêt

… je « fais le plein » à l’arrêt, je ne m’arrête pas pour « faire le plein »

La voiture électrique : Un nouvel équipement de la maison

Aujourd’hui : Alimentation d’un téléphone ou d’un ordinateur portable.

Demain : Prise : 100 V - Puissance : 1500 W - Batterie lithium-ion : 16 kWh,

Consommation d’un ménage pour environ 1, 5 jour

Projet NISSAN-Sekisui House

La batterie lithium-ion de la Nissan Leaf est capable de stocker jusqu'à 24 kW/h d'électricité, quantité d'énergie suffisante à l'alimentation d'un foyer japonais moyen pendant environ 48 heures

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Maison exposition à Berlin

Maison MFC2020 - Saint-Priest Maison OneTonLife - Suède

Villes étalées : Consommation Transport élevée mais potentialité de production ENR élevée (PV, éolien … )

Villes denses : Consommation Transport Réduite mais potentialité de production ENR faible

Villes Denses / Villes Etalées

Réduction Consommation / Potentialité de production

Source : CERTU – Newman & Kenworthy

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Courbe de Newman et Kenworthy Ville dense + énergie fossile transport

Ville étalée = surface Production ENR + VE

Source : Raphael Ménard ECEEE – 2011

1 kWh = 3,6 MJ

Villes Denses / Villes Etalées

Réduction Consommation / Potentialité de production

Une idée déjà ancienne … !

1912

Source : Hermes

Source : Revue 3EI n°36 mars 2004 Bernard MULTON, Gael ROBIN, Marie RUELLAN, Hamid BEN AHMED - ENS Cachan

Courbe de la puissance mondiale de combustion des carburants fossiles

MERCI pour votre attention