Aide à l'éco-conception des quartiers par l'analyse de cycle de vie – ACV Quartiers

Quelques premières expériences d’éco-quartiers ont été analysées afin de recenser les questions posées aux décideurs, d’identifier des problématiques auxquelles l’ACV peut contribuer à répondre, les paramètres à prendre en compte, les frontières pertinentes du système à étudier en fonction des objectifs de l’analyse. Un modèle a alors été élaboré, incluant les bâtiments, les espaces publics (voiries, espaces verts…) et les réseaux (eau, chauffage urbain…). La variation horaire du mix de production et de consommation d’électricité a été intégrée.
Des données ont été collectées sur les impacts environnementaux des principaux matériaux et procédés mis en œuvre sur un quartier.
Afin de pouvoir étudier des quartiers à énergie positive, les besoins et productions énergétiques des bâtiments sont évalués heure par heure par simulation dynamique. Les résultats de ces simulations sont ensuite transférés à l’outil d’ACV des bâtiments. Les résultats d’ACV des bâtiments sont alors transmis à l’outil à l’échelle des quartiers. Des indicateurs environnementaux sont calculés de manière à exprimer une performance environnementale multi-critères. Pour faciliter l’interprétation des résultats, ces indicateurs sont normalisés sur une échelle unique en équivalents habitants. Plusieurs variantes peuvent
alors être comparées, ce qui constitue une aide à la décision.

Une chaîne logicielle a été développée et certains outils sont déjà diffusés par un éditeur de logiciels. Ces outils ont été appliqués à titre expérimental dans plusieurs études de cas, en particulier pour évaluer des concepts correspondant aux meilleures pratiques (quartier Vauban à Fribourg, Allemagne). Un projet concernant la Cité Descartes (Champs sur Marne) a ensuite été étudié.

Dans cet exemple, des choix adaptés en termes de morphologie urbaine et de technologies permettent d’obtenir une performance environnementale au niveau des meilleures pratiques. Ces premières études de cas ont montré la faisabilité d’appliquer l’ACV comme aide à l’écoconception des quartiers.

Le projet ACV Quartiers est un projet de recherche industrielle coordonné par ARMINES. Il associe également VINCI Construction France, IZUBA Energies et ACT Consultants. Le projet a commencé en janvier 2009 et a duré 36 mois. Il a bénéficié d’une aide ANR de 377 757 € pour un coût global de l’ordre de 687 000 €.

Les développements menés dans ce projet ont donné lieu à 4 communications dans des
conférences internationales, et un article dans une revue scientifique. Le modèle de quartier a été présenté lors de la Conférence Sustainable Building d’avril 2010 à Madrid. Une étude de cas a fait l’objet d’une communication lors de la Conférence CISBAT de Lausanne en septembre 2011. Deux communications ont été envoyées pour la Conférence Life Cycle Assessment and Construction de Nantes, prévue en juillet 2012. Un article a été envoyé à la revue Building and Environment.

La sensibilisation des collectivités locales aux problématiques environnementales a induit la création d'« éco-quartiers », sans que ce concept soit précisément défini. Or l'importance des risques, du niveau local au niveau planétaire, demanderait une gestion plus rigoureuse de ces problèmes. L'analyse de cycle de vie (ACV) répond à ce questionnement, en constituant une aide méthodologique pour aider les décideurs à réduire les impacts environnementaux des projets grâce à une démarche de conception appropriée. Une des propositions du Grenelle de l'environnement consiste à développer le concept de bâtiment à énergie positive, voire même d'imposer celui-ci d'ici à 2020 sur les bâtiments neufs. Cette démarche pourrait inciter à privilégier des sites très ensoleillés, ou des bâtiments de faible hauteur, la consommation d'énergie augmentant avec le nombre de niveaux. Ces choix pourraient favoriser l'étalement urbain, avec des conséquences en termes de transport. Il serait intéressant d'étudier des synthèses ou des optimisations basées sur l'ACV. D'autre part, l'intégration de bâtiments à énergie positive a un impact sur la gestion du réseau électrique, et il est utile de prendre en compte cet aspect dans un outil d'analyse global. En basant l'évaluation sur un ensemble d'indicateurs environnementaux, l'analyse de cycle de vie fournit une image plus globale de la performance environnementale que des approches mono-critère comme le bilan carbone ou l'empreinte écologique. La sensibilité de l'évaluation à de nombreux paramètres fournit une aide à la décision à différentes étapes d'un projet, en impliquant différents acteurs : municipalités, SEM, promoteurs, architectes, réalisateurs, utilisateurs. Cette méthode est appliquée dans de nombreux pays à l'échelle du bâtiment : le projet européen PRESCO a permis de recenser différents outils, qui ont été comparés entre eux sur des études de cas. Un outil été développé en Allemagne à l'échelle d'un quartier, mais plus pour des études globales que pour l'aide à la conception. Le présent projet propose alors de développer un outil d'éco-conception à l'échelle du quartier. Le programme de travail inclut les phases suivantes. 1.Etablissement d'un cahier des charges Quelques premières expériences d'éco-quartiers seront analysées afin de recenser les questions posées aux décideurs, d'identifier des problématiques auxquelles l'ACV peut contribuer à répondre, les paramètres à prendre en compte, les frontières pertinentes du système à étudier en fonction des objectifs de l'analyse. 2.Collecte de données Il sera utile d'actualiser les données concernant les impacts environnementaux des matériaux et procédés, et de les compléter en ce qui concerne, entre autre, la variation horaire du mix d'électricité, les émissions des chaudières bois récentes, et les impacts des systèmes photovoltaïques utilisés dans les bâtiments à énergie positive (fabrication et fin de vie / recyclage). 3. Méthodologie - Modélisation L'analyse de cycle de vie permet d'estimer une série d'indicateurs d'impact, mais certains aspects ne sont pas encore pris en compte, par exemple la variation du mix d'électricité. Cette approche conduit à développer une analyse dynamique, ce qui est innovant par rapport aux pratiques actuelles où des données moyennes, fixes, sont considérées. Cette analyse dynamique sera étendue à d'autres éléments comme la variation au cours du temps du rendement des chaudières et des propriétés des isolants. 4. Développements logiciels Les modèles développés seront mis en œuvre dans un ensemble logiciel incluant Pléaides-Comfie (simulation dynamique), Equer (ACV des bâtiments) et ARIADNE (ACV des quartiers). Le format de données des SIG sera analysé dans le cadre de l'étude de cas, afin d'étudier la faisabilité d'un chaînage. 5. Applications – Etudes de cas Les sites retenus pour mettre en œuvre l'outil de simulation /évaluation des impacts environnementaux d'un projet urbain sont - le quartier « Centre » de la Ville d'Aubervilliers. La ville va mettre en application un Plan Local d'Urbanisme intégrant des aspects environnementaux. A partir de données collectées sur la morphologie de ce quartier et les techniques constructives existantes, des scénarios de réhabilitation seront comparés. Les résultats seront utilisés pour aider la collectivité locale à améliorer son cahier de recommandations architecturales et urbaines attaché au Plan Local d'Urbanisme. - la ZAC de Rungis (Paris 13eme) Des objectifs environnementaux très volontaristes ont été formulés, il serait intéressant d'étendre cette démarche aux indicateurs issus de l'analyse de cycle de vie. Ces travaux seront menés en lien avec des réseaux européens de recherche dans ce domaine, par exemple le projet ENSLIC Building concernant l'analyse de cycle de vie des bâtiments.