Convergence Bâtiments-Transports

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1 Convergence Bâtiments-Transports Les Bâtiments Basse-Consommation Les Bâtiment Producteurs/Stockeurs d Energie (ENR) Les Véhicules Electriques : nouveaux équipements des bâtiments? SEEDS Grenoble 8 juin 2009 Daniel QUENARD CSTB / Enveloppe et Revêtements / Physique des Matériaux /08/2008 CSTB- Dpt Enveloppe & Revêtements Div. Matériaux PAGE 1

2 Dérèglement de l effet de serre Transport + Bâtiment : 45 % GES

3 CO 2 : combustion des énergies fossiles Bâtiment + Transport ~ 70 % consommation énergie finale Bâtiment ~ 70 % Chauffage (chaudières) 40 % 29 % 21 % Transports ~ 50 % VP (moteurs)

4 Chauffage et Transports / Combustion 2006 Chaudières COMBUSTION Moteurs Énergies renouvelables et développement local L intelligence territoriale en action Rapport d information de M. Claude BELOT, sénateur de la Charente-Maritime et M. Jean-Marc JUILHARD, sénateur du Puy-de-Dôme

5 Energy Use in the New Millennium Trends in IEA Countries Consommation d énergie dans l habitat

6 C Consommation d énergie dans les logements en France Source ALE - Lyon BBC-Effinergie

7 Les principaux labels en Europe Des périmètres différents (CVC, ECS, ECL ) Des méthodes de calcul différentes (Shon ) Des règles de conversions différentes CVC : Chauffage Ventilation Climatisation ECS : Eau Chaude Sanitaire ECL : Eclairage EM : Electroménager - MM : MultiMedia France Danemark Basse Energie Classe 1 C < /A kwh/m².an CVC ECS 2,5 Suisse C < 42 kwh/m².an CVC ECS C < 50 kwh/m².an CVC ECS ECL C < 120 kwh/m².an CVC ECS ECL EM MM 2 2,58 2,70 Allemagne Maison Passive & < 15 kwh/m².an Chauffage 2,70 R=C ep /C Energie Primaire Source : Présentation Effinergie «Enjeux et référentiel», March 2007, and EuroACE. Energie Finale Ratio : énergie primaire//énergie finale pour l électricité

8 Consommation d électricité dans le résidentiel en France 2004 Source : Bilan prévisionnel de l équilibre offre-demande de l électricité en France RTE 2007

9 Objectifs du Grenelle aller vers des bâtiments à énergie positive? oui mais «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 dans le mouvement d étalement urbain» Source : CAS : Centre d Analyse Stratégique - Commission Énergie - Avril 2007 Voitures : talon d Achille des BEPos Source : Rolf Disch - PlusEnergieHaus Freiburg

10 Les Principaux Postes de Consommation d Energie pour une Famille 1: Chauffage + Voiture : > 80 % 2: surestimation des consommations électriques? Source :

11 La voiture, un nouvel équipement du bâtiment?

12 La voiture, un nouvel équipement du bâtiment? La voiture, un équipement oublié? un atout mal utilisé?

13 3 personnes 100 m² Gaz Naturel Source Lille Métropole Reste :Boire & Manger PAGE 13

14 Les consommations du secteur tertiaire et les transports qu'il génère (en 2003) Pour une gestion efficiente de l énergie au niveau communal - Guide Pratique MRW, Mémento énergie Secteur Tertiaire, Mai ICEDD (2005), Bilan énergétique de la Wallonie

15 UK - Emissions de CO : 1,16 tonnes/personne Meeting the Energy Challenge : A White Paper on Energy Department of Trade and Industry - May 2007

16 Courbes-histogrammes Coûts de réduction des émissions CO2 Source : Mc Kinsey - Vattenfall

17 Pollution : impact sur la santé Ile de France Émissions du trafic routier et pollution urbaine : une contribution substantielle Contribution en % des différents secteurs d activités aux émissions de polluants en Île-de-France (estimations faites pour l année 2000) [Source : Airparif] 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

18 Energies Renouvelables Source : IRENA Les énergies renouvelables produisent de la chaleur et de l électricité

19 (Source NREL : Image originale - Dean Armstrong Terry Penney) Nouveau Paradigme? ENR + BBC (PE) + VE

20 Effort énergétique Bâtiment : Bilan énergétique global BBC + Véhicules Situation actuelle: Prédominance du chauffage ~260 kwh/m².an La voiture: Second poste de consommation Situation future: Vers des bâtiments 50 kwh/m².an (BBC) Production locale Utilisation d appareils électriques performants Remplacement du Vth par VE ~93 kwh/m².an Facteur 3 Source : Rapport Stage - la voiture un nouvel équipement du bâtiment IEG- Yves Marcoux PAGE 20

21 CESI-VESI : 2 systèmes hybrides? 3-5 m² 15-20m² Production Stockage 2300 kwh/an CESI Chauffe-eau Solaire Individuel Consommation *Pour un VE avec une consommation de 150Wh/km parcourant km/an 2000 kwh/an* VESI Véhicule Electrique Solaire Individuel

22 Source : Jérome PERRIN RENAULT Pôle MOVEO Normandy Motors Meeting 04/02/2009 Autonomie : un problème?

23 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 Autonomie annoncée : - 100/200 km (VE) km (VHR) dont 60 km E PAGE 23

24 Temps de recharge? Les voitures ne sont utilisées que 5 % du temps, reste donc 95 % du temps pour les recharger, le temps de recharge est-il un problème? Source : Lille Métropole PAGE 24

25 Quelles infrastructures de recharges? 2009 Source : EPRI - Mark Duvall Recharges en Heures Creuses 1912 Source : Hermes 1996 La voiture comme cogénérateur mobile La voiture, comme système de chauffage CSTB Magazine n 98, oct. 1996

26 Véhicules électriques & Consommation électrique USA 1 million de VE rechargés entre 2h et 8h Source : EPRI Mark Duvall France

27 Convergence Bâtiments/Transports 30 millions de logements 31 millions de véhicules (dont 17 millions de MI) (dont moins de 1% de VE) Bâtiments Economes et Producteurs d Energie Electricité (PV-micro-éolien) Recharges pour VE? Objectif: Vers une intégration forte de VE VE = nouvelle contrainte pour l utilisateur? Infrastructures Information Smart-Grids 2 verrous Autonomie des VE Nouvelles générations de Batteries Electrochimiques H2PAC Proposer des infrastructures (recharges ) dans l environnement bâti (bâtiments, garages, parkings ) associées à des moyens de communication pour faciliter l utilisation des VE. (voir Etude ARUP) PAGE 27

28 Exemple d application sur le site de l INES Yves Marcoux / CSTB Franck Barruel / CEA INES Recharge sur le lieu de travail Une production au plus proche du lieu de consommation: Pour éviter 10% de pertes dues au transport de l électricité Pour dimensionner une installation de production d électricité en fonction des besoins Pour limiter l impact sur le réseau Pour atteindre une réelle autonomie énergétique pour se déplacer Hypothèses: - Puissance constante - Evolution linéaire de l état de charge - Energie stockée: 28 KWh - Tps de recharge min: 80% 6h (16A 230 V, 3.7 kw) - Prod PV: 1120 kwh/kwc par an Source : Rapport Stage - la voiture un nouvel équipement du bâtiment IEG- Yves Marcoux PAGE 28

29 Application au cas de l INES 13 x 3,7 kw = 47,8 kw Recharge sans modification Recharge avec gestion intelligente Impact limité sur le réseau PAGE 29

30 Contexte: Simulation sous TRNSYS Yves Marcoux / CSTB Décalage dans le temps entre production PV (offre) et présence du VE au domicile (demande) Trajet domicile travail = Part importante des trajets quotidiens Distance médiane domicile-travail = 8 km Intérêts: Utilisation de données précises, simulation dynamique sur une année (ou plus) Pouvoir tester plusieurs scenarii (économiques, énergétiques, ) Système complémentaire: Production PV (Maison + Travail) + VE + Stockage stationnaire (?) Gestion énergétique globale: Possibilité de corréler par la suite avec la gestion thermique du bâtiment Objectifs: Viabilité/intérêt d utiliser le VE comme unité de stockage supplémentaire, avec production EnR Permettre le bon dimensionnement du stockage stationnaire et de la centrale PV Quel degré d autonomie envisageable et complémentarité avec recharge sur lieu de travail? PAGE 30

31 Détails du système final P pv_bat 1 P pv_conso P pv_ve 2 1 P bat_ve 1 bis 3 P res_ve P pvwork_ve Distance domicile-travail? 2 P bat_conso DC/AC -1 VE - 2 lieux de production PV (et de recharge) - Présence (ou non) d un stockage stationnaire - Soutien du réseau électrique P pv_res P pvwork_res PAGE 31

32 Exemple de résultats (sans recharge sur le lieu de travail) Journée en semaine début mars (P PV = 4,5 kwc) Charge VE par Batteries Etat de charge VE Conso Maison Charge VE par réseau (consigne) Absence du VE Puissance (W) Etat de charge Batteries Support réseau Prod PV SOC (%) Autonomie Rationalisation de la production PV Diminution de la contribution du réseau Déplacements (plus) proche du «zéro-émission» Recharge sur le lieu de travail permettrait de diminuer encore la part du réseau électrique PAGE 32

33 Trois convergences 1 : Bâtiment/Transport : les véhicules sont souvent stockés près ou dans les bâtiments, donc le meilleur endroit pour faire le «plein», au domicile, au travail, voire au centre commercial ou au cinéma Nécessité de développer des infrastructures dans l environnement bâti pour favoriser le développement des véhicules électriques (voir étude ARUP). Le VE : un nouvel équipement du bâtiment (mobilité, stockage, secours) et un complément au TC (parkingrelais, gares )

34 Trois convergences 2 : Energie/Information : Les énergies renouvelables produisent de l électricité d une manière intermittente et dispersée. Production et stockage «dispersés» au plus près des besoins dans les bâtiments et les véhicules voire dans les équipements électriques (batteries des PC portables, télévisions, réfrigérateurs ) Incitations financières en Allemagne à consommer localement ce qui est produit localement. Adapter la demande à l offre : nécessité d une information entre le fournisseur et l utilisateur. Information & services pour rassurer l utilisateur

35 Trois convergences 3 : Transport en Commun / Véhicules Particuliers : Les VE comblent le «chaînon manquant» entre les TC et le domicile ou le lieu de travail, les commerces et le loisirs Les VE pour faciliter le développement des TC!! Déplacements plus longs (3%) : week-end, vacances??

36 Merci de votre attention Courbe de la puissance mondiale de combustion des carburants fossiles. Source : Revue 3EI n 36 mars 2004 SOURCE : «métaphore de l allumette», SITUATION ÉNERGÉTIQUE MONDIALE À L AUBE DU 3ème MILLÉNAIRE. P. CREOLA, «Space and the Fate of Humanity», Symp. Space of PERSPECTIVES OFFERTES PAR LES RESSOURCES RENOUVELABLES. service to Humanity, 5-7 feb. 96, Strasbourg., pp.3-14 Bernard MULTON, Gael ROBIN, Marie RUELLAN, Hamid BEN AHMED Antenne de Bretagne de l'école Normale Supérieure de Cachan SATIE (UMR CNRS 8029) - Campus de Ker Lann BRUZ

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