Concept

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1 Concept Jean-Philippe Bacher, Ecole d ingénieurs et d architectes de Fribourg Werner Halter, Climate Services Version Introduction Périmètre d analyse Bilan CO2 d un bâtiment / d un quartier Emissions liées à l exploitation du bâtiment Emissions liées à l énergie grise Bilan CO2 du bois Bilan carbone d une entreprise Evolutions et définitions du concept zero-carbon Rôle des réseaux et du stockage Concept bluefactory Objectifs Structure des données Principe de mesure et de quantification Saisie des données, monitoring, incitations Compensation ou "amortissement" du CO Conclusion... 10

2 1. Introduction bluefactory est un projet de quartier d innovation qui va devenir pour les années à venir un moteur pour l'économie fribourgeoise. Il profile Fribourg comme centre d innovation d importance nationale et favorise son rayonnement. Il véhicule également un message, à savoir l'engagement de la ville et du canton dans un développement durable. L expression "zero-carbon" fait référence aux émissions de gaz à effet de serre - GES (ou greenhouse gaz GHG en anglais) - induites par les activités humaines. L analyse de cycle de vie est l outil utilisé pour déterminer les émissions de GES induites par un matériau ou un vecteur énergétique donné. Ainsi, la construction du site de bluefactory, la fabrication des matériaux de construction, l'exploitation du site et les activités des entreprises sur le site génèrent des GES. Parmi les principaux gaz à effet de serre, on peut citer le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), le dioxyde d azote (N2O). La réduction de ces émissions est nécessaire et urgente pour limiter le changement climatique. Mais ce simple constat n'est pas suffisant pour générer des actions concrètes. Le concept "zéro-carbone" suppose que l'on trouve un équilibre entre : les émissions induites par le site (liées à la construction, aux énergies utilisées, aux occupants) une compensation équivalente d'émissions en dehors du site o par une surproduction d énergie thermique ou électrique à faibles émissions de GES (qui se substituent, par exemple, à des énergies fossiles) o par des achats de certificats de réduction d'émissions (en dernier recours). Le but de concevoir un site "zero-carbon" est évidemment la protection du climat, mais pas seulement. Il doit aussi démontrer qu'un tel engagement accroît la compétitivité des entreprises du site, limite leurs charges, leurs risques ou leur donne la possibilité de développer de nouvelles approches. Le concept "zerocarbon" doit donc accompagner le développement du site et fixer les règles qui apportent cette plus-value à long terme. Le concept présenté ci-dessous prévoit l'établissement d'un bilan CO2eq ou simplement "bilan CO2", soit la somme de toutes les émissions de GES exprimée en équivalent CO2 et qui sera utilisé comme tableau de bord. Sa structure doit permettre d'identifier les principales sources d'émissions, de définir des responsabilités et de mesurer les effets des actions entreprises pour la réduction de ces émissions. Le concept prévoit également que les données nécessaires à l'établissement d'un bilan CO2 soient disponibles et de qualité, tout en minimisant la charge de travail. Finalement il vise à inciter les acteurs du site à participer à l'effort de réduction. 2. Périmètre d analyse Différentes approches peuvent être utilisées lorsque l on s intéresse aux émissions de GES. Le point fondamental de toute démarche d analyse du bilan CO2 est de

3 bien définir le périmètre d analyse choisi. En effet, il est possible d analyser des émissions de GES : dans une fenêtre temporelle donnée (p.ex. annuelle) ; pour l ensemble du cycle de vie d un produit ou une seule phase (p. ex. son exploitation) ; dans un périmètre géographique donné (p.ex. un bâtiment) ; liées aux activités d une organisation ou d une personne. Pour le quartier bluefactory, deux principaux périmètres d analyse nous intéressent : géographique (le quartier et les bâtiments qui le composent) et organisationnel (l entreprise qui «exploite» le site ainsi que les entreprises locataires du site). Ces deux approches, on le verra, pourraient donner des résultats différents. Il s agit également de deux approches structurées par un groupe distinct de normes. 3. Bilan CO2 d un bâtiment / d un quartier Cette approche vise à connaître le bilan des émissions de GES induites tout au long du cycle de vie d une construction ou d un groupe de constructions. Elle vise donc à établir le bilan CO2 d'un produit (la ou les constructions) et intègre l'ensemble des émissions de GES générées au cours du cycle de vie. Deux principales sources sont analysées : d une part, les émissions liées à l exploitation du bâtiment et d autre part, les émissions liées à l énergie grise, soit l'énergie nécessaire pour la fabrication, la construction et la démolition des bâtiments. Dans cette approche, on ne s intéresse pas à qui appartiennent les bâtiments ou les installations, le périmètre de l analyse est géographique. 3.1 Emissions liées à l exploitation du bâtiment Pour les émissions liées à l exploitation du bâtiment, l analyse se base sur la consommation d énergie primaire annuelle totale et l émission de gaz à effet de serre correspondante, pour la fourniture de toutes les prestations dans le bâtiment, notamment : chaleur (chauffage, eau chaude sanitaire), ventilation, refroidissement éclairage, équipement des locaux, installations diverses (par exemple ascenseurs). Les deux normes SIA 380/1 (L énergie thermique dans les bâtiments) et 380/4 (L énergie électrique dans les bâtiments) et le cahier technique SIA 2031 (Certificat énergétique des bâtiments), sont le cadre normatif permettant de faire le bilan des besoins énergétiques d un bâtiment. Du côté de l énergie thermique, il est tenu compte du chauffage, du chauffage de l eau chaude sanitaire et des pertes de chaleur du système de chauffage et de chauffage de l eau chaude sanitaire et on distinguera l origine de l énergie nécessaire à couvrir les besoins énergétique. La norme 380/4 détaille pour sa part, le bilan de l utilisation d énergie électrique dans un bâtiment. L énergie électrique peut être utilisée pour le chauffage (pompe à chaleur), le chauffage de l eau chaude sanitaire, l éclairage, les équipements

4 d exploitation des locaux (pour un bureau : ordinateurs, imprimantes, machines à café, ), la climatisation et la ventilation. Pour obtenir le bilan CO2eq de la couverture des besoins énergétiques, la quantité d énergie obtenue (exprimée en MJ ou kwh sachant que 1 kwh = 3,6 MJ) doit être convertie en un équivalent CO2. Il s agit de facteurs de conversion entre la consommation des agents énergétiques et les émissions de gaz à effet de serre. Ainsi, le mazout aura un coefficient d émission de 82g/MJ, le courant photovoltaïque un coefficient de 25g/MJ et les plaquettes de bois un coefficient de 3g/MJ. On obtient ainsi les émissions de gaz à effet de serre liées à la couverture des besoins énergétiques du bâtiment pendant l exploitation du bâtiment. Mais le travail ne s arrête pas là. 3.2 Emissions liées à l énergie grise Le bilan CO2 d'un produit, tel qu'un bâtiment, intègre l ensemble du cycle de vie du produit. Il faut donc intégrer les émissions liées à la production et au transport des matériaux de construction ainsi que celles liées à la construction proprement dite et enfin, celles liées à la fin de vie du bâtiment. L ensemble de ces facteurs compose l énergie grise. La SIA propose une méthode de calcul (le cahier technique SIA 2032) permettant d élaborer le bilan en énergie grise d un bâtiment. De manière plus globale et afin d intégrer en particulier l impact de la mobilité sur les besoins énergétiques et les émissions de GES, la SIA a publié le cahier technique 2040 intitulé «Objectifs de performance énergétique SIA». 3.3 Bilan CO2 du bois Les émissions de GES du bois peuvent être calculées de la même manière que pour les autres matériaux. Le bois de construction massif émettra pour sa fabrication et son élimination des émissions de GES allant entre 85 et 130 g/kg ; un bois lamellécollé entre 500 et 600 g/kg 1. Un des avantages du bois est qu il s agit d une ressource renouvelable, mais ceci n influence pas son bilan CO2. L utilisation du bois de construction ne permet pas de compenser des émissions de GES, mais il est vrai que le bois de construction crée un stock de CO2, qui sera libéré lors de sa fin de vie. 4. Bilan carbone d une entreprise L approche de quantification des émissions de gaz à effet de serre qui prend comme périmètre d analyse une organisation est aujourd hui relativement commune et les méthodes d analyse sont bien spécifiées. Au contraire du bilan CO2 d'un produit, le bilan d'une entreprise comptabilise les émissions générées par les activités de l'entreprise sur une année. Il ne s'agit donc pas d'une analyse cycle de vie, mais d'une image "instantanée" des activités. Le cadre normatif utilisé est celui des normes ISO (en particulier ISO «Gaz à effet de serre : Spécification et lignes directrices, au niveau des organismes, pour la quantification et la déclaration des émissions et des 1 Données KBOB eco-bau

5 suppressions des gaz à effet de serre»). Les spécifications sont données dans ces normes pour décrire les sources et moyens de réductions des émissions de gaz à effet de serre. Parmi les sources, on distingue : les émissions directes liée à la combustion d'énergies fossiles par l'entreprise (mazout, véhicule d'entreprise) scope 1 ; les émissions indirectes liées à l énergie "importée" par l'entreprise (émissions induites par la production d'électricité ou par un réseau de chauffage à distance) scope 2 ; les autres émissions indirectes (émissions liées au transport des marchandises ou des personnes par des tiers, émissions générées par le traitement des déchets, par l utilisation et l élimination de produits, par les déplacements des employés, par les activités des entreprises soustraitées ) scope 3. Cette comptabilité inclut donc certains éléments, comme la consommation en électricité, qui sont également repris dans le bilan du bâtiment dans le cadre d'une analyse de cycle de vie. Le concept développé pour le site bluefactory prendra garde à ne pas comptabiliser ces éléments à double. 5. Evolutions et définitions du concept zero-carbon Dans le domaine de la construction, les normes et labels ont longtemps visé une baisse des besoins énergétiques des constructions (Minergie, Passivhaus, ). Plus récemment, l intérêt c est davantage porté sur la manière de couvrir ces besoins réduits à partir de ressources renouvelables. Toute une série de définitions ont émergées. Parmi celles-ci, on peut citer : Net (parfois nearly) zero-energy building : un bâtiment qui sur une moyenne annuelle produit autant d énergie (normalement d origine renouvelable) qu il n en consomme (label Minergie A par exemple); Life-cycle zero-energy building : un bâtiment qui sur sa durée de vie, produit autant d énergie (d origine renouvelable) que l énergie primaire nécessaire à son fonctionnement à laquelle on additionne l énergie grise utilisée pour la construction du bâtiment ; Net zero-carbon building : un bâtiment pour lequel les émissions de CO2 induites par l énergie «importée» sont compensées par les émissions évitées par l exportation d énergie à faible impact carbone produite par le bâtiment, ceci calculé sur un bilan annuel. La vision de bluefactory est d arriver à un ensemble de bâtiments (le quartier) dont le cycle de vie serait «zero-carbon» (life-cycle zero-carbon building). Pour cela, plusieurs objectifs doivent être suivis simultanément : une conception passive des bâtiments (très faibles besoins énergétiques) ; une forte intégration de sources d énergies renouvelables à faible impact carbone sur site ; dans la mesure du possible, une production d énergie (à faible impact carbone) supérieure aux besoins sur une moyenne annuelle, permettant d'exporter de l'énergie renouvelable et ainsi à terme de compenser l énergie grise des bâtiments ;

6 en cas d achat d énergie à l extérieur du site, achat d une énergie lowcarbon certifiée ; en dernier recours, l achat de certificats. 5.1 Rôle des réseaux et du stockage Pour atteindre des bâtiments de type zero-energy ou zero-carbon, le raccord au réseau électrique (et si possible thermique) est important. En effet, ceux-ci permettent «d exporter» une production renouvelable excédentaire à certaines périodes et de compenser un manque d énergie à d autres périodes. Une autonomie complète du bâtiment supposerait une adaptation permanente des besoins à la production d énergie, ce qui est impossible pratiquement avec la forte variabilité des sources d énergies renouvelables. Cependant, la question du stockage pose un problème qui ne doit pas simplement être reporté sur le réseau. En effet, dans une vision d un réseau fortement décentralisé qui intègre de multiples sources d énergies et de multiples consommateurs (smart-grid), des stockages décentralisés doivent être prévus dans la mesure où les technologies existent et sont raisonnablement intégrables. Ces stockages doivent être pensés à différentes échelles de temps (jour/nuit, saisonnier, ). 6. Concept bluefactory 6.1 Objectifs Pour atteindre l'objectif zero-carbon, il est important que tous les acteurs participent au processus. D'une part en limitant au maximum les émissions, et d'autre part en contribuant à la réduction des émissions en dehors du site. Le concept décrit ci-dessous vise donc plusieurs objectifs : responsabiliser tous les acteurs du site ; chaque entreprise est responsable de ses émissions et de leur réduction ; mettre en place les instruments de mesure et de contrôle nécessaire pour quantifier les émissions de chacun ; mettre en évidence le potentiel d'amélioration, les efforts et les succès ; permettre la quantification de la compensation. 6.2 Structure des données Afin de responsabiliser tous les acteurs du site et pour mettre en évidence les efforts entrepris, les émissions CO2 du site doivent être attribuées aux entités qui les génèrent. Le choix est donc fait de mettre en place un modèle mixte pour le site : 1. Une approche de bilan d'un produit pour toutes les émissions liées à l'énergie grise des bâtiments 2. Une approche de bilan d'entreprise pour toutes les émissions liées à l'exploitation.

7 La somme des émissions comptabilisées sous les scopes 1 et 2 des entreprises inclut les émissions générées par les bâtiments lors de leur exploitation dans le modèle d'une analyse de cycle de vie d'un bâtiment. La structure des données proposée cidessus permet une responsabilisation des acteurs du site qui peuvent agir sur la réduction des émissions. A ceci, il faut ajouter les émissions du scope 3 pour les entreprises. Elles ne font pas partie du périmètre géographique du site et ne rentrent pas dans le concept "life-cycle zero-carbon building". Mais elles sont générées par les activités du site et sont donc comptabilisées. Ainsi, les émissions du site seront divisées en petites unités qui correspondent aux zones d'influence de chaque acteur (p.ex., une entreprise, un producteur d'énergie, un partenaire académique, bluefactory SA). Chaque acteur doit donc être en mesure d'établir le bilan CO2 de ses activités sur le site et comprendra les éléments prévu par la norme ISO et le Greenhouse Gas Protocol Ce bilan se limite par contre aux activités de l'entreprise sur le site. Les succursales en dehors du site ne sont, par exemple, pas comptabilisées. Le bilan diffère donc d'un bilan CO2 d'entreprise selon ISO si l'entreprise a des entités en dehors du site. Ces critères s'appliquent à tous les acteurs du site, y compris les entreprises de production d'énergie qui pourraient livrer l'énergie dans le cadre d'un modèle de contracting. Il peut s'agir entre autre d'énergie photovoltaïque ou d'énergie thermique et électrique issue d'une géothermie profonde. La société bluefactory SA est soumise aux mêmes critères que les autres entreprises. Les espaces communs ou non-loués seront comptabilisées dans le bilan de bluefactory SA, seule capable d'intervenir pour réduire les émissions (les espaces commun sont un service externe acheté pas les entreprises à bluefactory SA). De plus, les énergies grises de la construction, des rénovations ou de la démolition (en éq. CO2) des bâtiments sont attribuées à bluefactory SA qui décide de la construction et de la rénovation des bâtiments. Selon ce modèle, les émissions de GES liées au chauffage/rafraichissement sont attribuées aux entreprises qui peuvent réduire le besoin, bien que la source de chaleur soit de la compétence de bluefactory SA. En effet, elle peut agir pour réduire l'ensemble des émissions liées au chauffage/rafraichissement de manière homogène en choisissant une source d énergie appropriée. 6.3 Principe de mesure et de quantification Autant que possible, les bilans CO2 reposent sur des mesures ou des informations chiffrées. Il est donc nécessaire de disposer des instruments appropriés. Ces instruments doivent en plus permettre l'attribution des émissions selon la structure des données décrite ci-dessus. Pour les énergies grises de la construction, il s'agit d'une part de connaître la quantité et le type de matériaux utilisés et d'autre part de connaître la quantité de carburant et d'électricité nécessaire pour la réalisation des travaux. Pour les matériaux, les informations peuvent provenir des architectes qui doivent quantifier les besoins lors de la conception. Pour ce qui est de l'énergie nécessaire lors de la construction, elle doit être estimée par les entreprises mandatées et inclure tous les sous-traitant. Les équipements des bâtiments contribuent également aux énergies grises. Ces données ne sont souvent pas disponibles. De plus, elles doivent être amorties sur

8 la durée de vie de chaque équipement. Pour ces données, il faudra avoir recours à des banques de données, aux indications des constructeurs et à des estimations. Les émissions de CO2 générées par chaque acteur du site seront quantifiées principalement par des chiffres provenant de la comptabilité de chaque entité. Les émissions directes sont liées à l'éventuel achat de combustibles ou de carburants fossiles. Les émissions indirectes à l'achat d'électricité ou d'énergie thermique. Il en va de même pour le papier ou toute autre consommation de produits. Les émissions liées au chauffage seront attribuées en fonction des surfaces louées. Les émissions liées au trafic devront être comptabilisées soit dans le cadre d'un sondage dans l'entreprise (trajet des pendulaires), soit par des notes de frais (voyages d'affaires). Les cas particuliers à considérer sont entre autre les évènements ou les spectacles organisés sur le site et qui attirent des visiteurs, la vente de nourriture produite en dehors du site ou les activités de tiers sur le site. 6.4 Saisie des données, monitoring, incitations Les acteurs qui s'installent sur le site profitent d'une part de charges réduites (liée à la faible consommation en énergie des bâtiments) et d'autre part d'un gain d'image que leur procure la présence sur le site. En contrepartie, ces mêmes acteurs s'engagent à œuvrer au succès du concept et à accepter les conséquences du non-respect de certaines règles. Chaque acteur s'engage à fournir un bilan CO2 annuel de ses activités sur le site. Pour la saisie des données, il dispose d'un formulaire standard en ligne. Une fois la saisie terminée, les données sont centralisées dans une banque de données commune. La somme de ces données constituera le bilan de l'exploitation du site pour l'année en cours. Si les données ne sont pas fournies par l'entreprise, bluefactory SA se réserve le droit de prendre les renseignements directement auprès des fournisseurs de l'entreprise et de facturer le montant du travail. Le bail prévoit cette éventualité. A des fins de contrôle, les acteurs doivent également être en mesure de justifier les données envers un organisme de contrôle mandaté par bluefactory SA. Les émissions de GES de chaque entité sont publiées en ligne et dans un rapport annuel. Un benchmark permet la comparaison entre entreprises d'un même secteur d'activité ainsi qu'un classement. Les projets de réduction particulièrement efficaces font l'objet d'un article et pourront éventuellement être récompensés par un prix (bluefactory award). Un classement permet non seulement de mettre en avant les entreprises engagées, mais également de pointer les acteurs les moins respectueux du climat. Il n'y aura pas de sanction financière, mais bluefactory SA se réserve le droit de ne pas renouveler un bail en cas de non-respect de la charte. La transparence apportée par la publication des bilans a pour but de motiver les acteurs à s'engager. Leur présence sur le site les expose plus que d'autres entreprises. Plus ils agissent en faveur du climat, plus ils peuvent contribuer à l image du site et en profiter.

9 6.5 Compensation ou "amortissement" du CO2 Pour toute entreprise ou pour tout produit, terme "CO2-neutre" signifie que les émissions de CO2 générées par une activé ont été compensées par une réduction du même volume de CO2 à travers le soutien matériel ou financier d'un projet de réduction d'émissions. Cette compensation se fait généralement par l'achat de certificats CO2 qui constituent un apport financier permettant la réalisation du projet de réduction. Ce type de certificats ne peut pas être généré en Suisse 2 et la compensation par le financement de projets suisses n'est dons pas possible selon la norme ISO La vision "Life cycle zero-carbon" de bluefactory implique cependant un équilibre entre des émissions ce CO2 générées lors de la construction (amorties sur la durée de vie du site) et de l'exploitation du site et la réduction d'une quantité équivalente de CO2 en dehors du site. Cet équilibre se fera en minimisant les émissions sur le site, en exportant un maximum d'énergies renouvelables en dehors du site et dernier lieu par l'achat de certificats ou d attestations. Comme la substitution d'énergies fossile en dehors du site par les énergies renouvelable produites sur le site ne peut pas être considérée comme une compensation au sens stricte, le site ne sera donc pas "CO2-neutre" au sens ISO Il satisfera toutefois les critères "life cycle zero-carbon". Nous parlerons donc d'un site "zero-carbon" et non pas d'un site CO2-neutre. De plus, nous parlerons d'un "amortissement" de la dette CO2 de la construction. La durée de l'amortissement de cette dette sera courte si la vente (l exportation) d'énergie renouvelable permet de substituer une grande quantité d'énergie fossile en dehors du site. Cet amortissement doit être quantifié avec les outils adéquats. Il se base sur la vente d'énergie ou de produits générés sur le site. Les volumes sont donc connus. La quantité de CO2 réduits en dehors du site dépend toutefois de la nature de ce qui est substitué. Le plus grand potentiel de réduction réside dans la substitution de chauffages au mazout ou au gaz par la chaleur produite sur le site de bluefactory (p.ex. géothermie profonde) et distribué par un réseau de chauffage à distance. Dans certains cas, la vente de produits fabriqués sur le site et qui se substituent à des produits avec un bilan CO2 plus défavorable pourra être également être comptabilisée dans l'amortissement de la dette CO2. L'entreprise qui fabrique le produit pourra faire valoir cette compensation dans son bilan. Dans tous les cas, la reconnaissance d'une réduction est soumise aux critères de la norme ISO Une entreprise peut être CO2-neutre au sens strict (ISO 14064) si elle compense ces propres émissions de CO2 par l'achat de certificats CO2. Elle doit alors posséder un bilan complet de l'entreprise et apporter la preuve de l'achat de certificats. La compensation des émissions générées sur le site est déduite du bilan CO2 du site. 2 Néanmoins, les prestations de réduction réalisées dans le cadre de projets menés en Suisse (projets de compensation) peuvent faire l'objet d'une attestation (OFEV) et servir à compenser les émissions. Ces attestations ne sont pas reconnues au niveau international et ne permettent donc pas de recevoir des droits d émission au sens du Protocole de Kyoto.

10 7. Conclusion Le modèle présenté ci-dessus garanti que les bilans CO2 soient complets et compatibles avec les normes en vigueurs. De plus, il permet de sensibiliser les acteurs du site et les motive à s'engager pour la réduction des émissions du site, le tout avec un minimum d'effort pour la collecte et la quantification des données. La mise en œuvre de ce concept sera donc un élément essentiel dans l'atteinte de l'objectif "life cycle zero-carbon" fixé pour le site. A notre connaissance, bluefactory sera le premier site à satisfaire des exigences aussi strictes et fera donc office d'exemple en la matière.