Qu'est-ce que « passivhaus » et comment pouvons-nous optimiser les systèmes énergétiques pour protéger la planète ?
Thomas et Heike vivent dans une maison sans radiateurs. Nous leur avons rendu visite un jour où il faisait moins 0°C à Aix-la-Chapelle, en Allemagne. Comment font-ils ? Ils vivent dans une maison passive. « La température est conservée par une isolation thermique performante et une ventilation mécanique contrôlée, qui ventile sans avoir à ouvrir les fenêtres », explique Thomas Mokelbur. Le chauffage est assuré par une pompe à chaleur partiellement alimentée par des panneaux solaires, lorsque le temps le permet.
« Adolescent, je rêvais de vivre dans une maison écologique, avec une consommation d'énergie nulle », confie Thomas. Vivre dans une maison passive permet de réaliser d'importantes économies d'énergie. Ils paient cinq fois moins qu'un ménage ordinaire.
Mais son rêve de jeunesse ne profite pas seulement à son portefeuille, il profite aussi à la planète.
Les bâtiments représentent 40 % des dépenses énergétiques totales de l'UE et 36 % des émissions de gaz à effet de serre. Un chiffre que des projets européens tels qu'Urban Energy Lab 4.0, financé par le Fonds européen de développement régional, tentent de réduire.
Développer de nouveaux systèmes énergétiques
À l'université technique de Rhénanie-du-Nord-Westphalie à Aix-la-Chapelle (RWTHAachen), un banc d'essai pionnier a été déployé pour étudier les systèmes énergétiques du futur et l'interconnexion entre les différents éléments : les utilisateurs, les bâtiments, les systèmes énergétiques et le réseau électrique.
En laboratoire, ils peuvent simuler les conditions climatiques et énergétiques d'une pièce ou d'une ville entière. « Nous essayons de comprendre l'interaction entre l'utilisateur, son comportement, le bâtiment, le système énergétique et l'impact sur le réseau électrique afin d'optimiser les systèmes du futur et de les rendre plus efficaces », explique Rita Streblow, coordinatrice d'Urban Energy Lab 4.0.
« Comme nous ne pouvons pas ramener un quartier dans notre laboratoire, nous devons le diviser et étudier les différents composants séparément ». L'un de ces composants est l'utilisateur. Souvent, les parties les plus techniques du système ou du bâtiment sont analysées, mais l'utilisateur n'est pas impliqué.
Le banc d'essai le plus remarquable est la pièce climatisée qui est surveillée par une caméra infrarouge. Une salle expérimentale - qui peut être transformée en bureau, en salon ou en chambre - recrée les conditions climatiques d'un bâtiment réel. Elle peut être portée à des températures extrêmes comprises entre 18°C et 45°C. Les chercheurs y analysent les besoins des utilisateurs et leurs interactions avec le système énergétique selon différents scénarios.
Que fait l'utilisateur en fonction de sa perception du froid ou de la chaleur ? S'il fait froid, enfilent-ils un pull ? Ou augmentent-ils le chauffage ? Cela aura un impact sur leur consommation d'énergie.
La salle climatisée est équipée d'un réseau complexe de tuyaux pour la chauffer. Ce chauffage est assuré par la pompe à chaleur du laboratoire. Les chercheurs étudient également les moyens de rendre sa conception plus durable.
Les pompes à chaleur seront à l'avenir la principale technologie pour chauffer nos bâtiments, selon Christian Vering, coordinateur du laboratoire des pompes à chaleur. Mais elles produisent des émissions polluantes à cause des réfrigérants. « Le défi consiste à utiliser des réfrigérants naturels, mais ils sont inflammables, alors nous analysons quel fluide serait le plus adapté.
Urban Energy Lab 4.0 dispose également d'un banc d'essai permettant d'analyser l'impact des conditions météorologiques extrêmes sur les façades et l'intérieur des habitations. Ils analysent également l'impact des systèmes énergétiques sur le réseau électrique.
Ce projet a coûté 5,5 millions d'euros. Il a été financé à 45 % par le Fonds européen de développement régional, à 45 % par l'État fédéral allemand de Rhénanie-du-Nord-Westphalie, qui ont versé chacun près de 2,5 millions d'euros, et les 10 % restants par des centres de recherche allemands.