Eco conception des quartiers : Analyse de Cycle de Vie. Gregory Herfray Bruno Peuportier Mines Paristech CEP

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Coralie Émond
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1 Eco conception des quartiers : Analyse de Cycle de Vie Gregory Herfray Bruno Peuportier Mines Paristech CEP 1

LE CEP (Centre Energétique et Procédés): Laboratoire crée en 1976, dans un contexte de

thèmes de recherche se sont aujourd hui diversifiés (élargissement au génie des

CEP/Paris - Thermique et thermodynamique des systèmes. - Cycle de vie bâtiment.

Par Fontainebleau CEP / CPI - Synthèse de particules CEP/TEP - Thermodynamique et

2 LE CEP (Centre Energétique et Procédés): Laboratoire crée en 1976, dans un contexte de crise énergétique, activités alors axées sur le solaire et le stockage d énergie Les thèmes de recherche se sont aujourd hui diversifiés (élargissement au génie des procédés) Travail mené au sein de l équipe Eco conception et Thermique du Bâtiment CEP/Paris - Thermique et thermodynamique des systèmes. - Cycle de vie bâtiment. - Maîtrise de la demande d énergie. - Systèmes de climatisation. Par Fontainebleau CEP / CPI - Synthèse de particules CEP/TEP - Thermodynamique et Équilibre entre phases CEP/Sofia - Énergies renouvelables - Énergétique, Matériaux et Procédés - Procédés de conservation par voie plasma Sofia 2

3 Sommaire : I Evaluation des impacts environnementaux d un dun quartier, ACV II Méthodologie de l ACV, réduction de modèle III Perspectives de la thèse 3

4 Contexte : Réduire les impacts environnementaux liés aux activités humaines et en particulier aux quartiers Mieux cerner les relations entre les décisions i et les impacts Évaluer les impacts environnementaux d un projet (ressources, climat, santé, biodiversité, déchets ) Objectifs : Développer un outil d aide daide à léco conception l éco conception des quartiers (architectes, urbanistes, aménageurs ) Comparer des variantes et étudier de nouveaux concepts (énergie positive) 4

5 Plusieurs outils existent aujourd hui : Etudes d impact (niveau local) Mass Flow Accounting Calcul Cl l des besoins en énergie Méthode des coûts externes Empreinte écologique Résultats intermédiaires Plus synthétiques mais plus subjectives ACV (plus exhaustive mais non localisée), méthode utilisée dans l outil Equer, qui permet une Analyse de Cycle de Vie des bâtiments 5

6 Méthodologie choisie : Analyse de Cycle de Vie Evaluation des impacts environnementaux d un quartier (pour la plupart hors du quartier) au niveau planétaire (climat, ozone) au niveau régional (acidification, eutrophisation ) au niveau local (smog, déchets ) Dommages : santé, biodiversité, ressources (énergie, eau, matières premières, sol) 6

7 Analyse de Cycle de Vie, méthodologie Permet la prise en compte des phases du cycle de vie d un quartier et des éléments qui le composent 7

8 Unité fonctionnelle, caractéristique de référence pour le quartier : Quantités : surfaces de logements, bureaux, espaces publics, ou résidants (habitation, travail ) Fonctions : logement, emploi, loisirs Qualité des fonctions : confort (thermique, acoustique, visuel ), qualité de vie Durée : par exemple un an 8

9 L ACV du quartier, définition des frontières du système : Que doit on inclure dans l analyse lanalyse? Interactions ti avec le territoire i : production d énergie, transports, t eau, déchets 9

10 Modélisation d un quartier, exemple : Lyon Confluence 10

11 Saisie graphique d un îlot (logiciel ALCYONE), prise en compte des interactions entre bâtiments D C A B 11

12 Ilot A, Masques engendrés par les bâtiment A, B et C sur la façade sud du bâtiment D azimut, 0 = sud 90 = ouest hauteur 0 = horiz. 90 = vert. C B A 12

13 Sommaire : I Evaluation des impacts environnementaux d un dun quartier, ACV II Méthodologie de l ACV, réduction de modèle III Perspectives de la thèse 13

14 L ACV du quartier intègre l ACV des différents bâtiments (logiciel Equer) Simulation du cycle de vie, pas de temps d un an 14

15 L ACV d un bâtiment nécessite l évaluation des besoins énergétiques Simulation thermique dynamique multizones du bâtiment : logiciel COMFIE 15

16 Objectifs de la thèse : Réduire le modèle d ACV d un bâtiment pour faciliter la production de données (matériaux) et l extension à l échelle du quartier Validation de la réduction Intégrer les énergies renouvelables lbl pour modéliser les bâtiments à énergie positive Développer une ACV dynamique pour évaluer les impacts des pointes de demande d énergie Appliquer le modèle à une étude de cas 16

17 La réduction de modèle de l ACV repose sur deux aspects : Au niveau du quartier, la simplification de la description du système La réduction des inventaires des substances puisées et émises dans l environnement, sur lesquels se basent les calculs d impacts 17

18 Il existe aujourd hui plusieurs bases de données : La base de données Ecoinvent La base de données ELCD européennes Des bases de données nationales (INIES, EnvPro, IVAM, RT Environmental Declaration, ) Bases de données Ces bases de données présentent différents niveaux de détail dans les inventaires (entre 10 et plusieurs centaines de substances) 18

19 Influence des valeurs des facteurs de caractérisation : Pi Principe i de la réduction d inventaire i 19

20 Exemple : indicateur simplifié (volume critique) et inventaire i simplifié selon la méthodologie éh des FDES Calcul des m3 d air dair pollués à partir de données Ecoinvent Question : l indicateur et l inventaire réduits permettent t ils une ACV pertinente? 20

21 Influence des valeurs des facteurs de caractérisation : 21

22 Conclusion : La réduction de l inventaire linventaire ne modifie pas dans ce cas là la tendance des résultats fournis par l ACV Il existe néanmoins des différences quantitatives notables entre les valeurs d indicateurs obtenus Cette analyse devra être généralisée aux autres matériaux pour vérifier ces résultats dans d autres dautres cas de figure Proposition : affiner le calcul de l indicateur en tenant compte des substances particulièrement toxiques? 22

23 Figure 1 : Calcul de l'indicateur AFNOR m3 d'air pollués pour les phases de production et d'incinération d une dalle PVC 23

24 Influence des valeurs des facteurs de caractérisation : validité de la réduction d inventaire dans le cas d indicateurs di complexes. Le cas du DALY 24

25 Conclusion : La réduction de l inventaire reste problématique, en particulier dans le cas du calcul ld d un indicateur impliquant la prise en compte de nombreuses substances : des substances à facteur d impact élevé comme les dioxines doivent figurer à part dans les inventaires 25

26 Sommaire : I Evaluation des impacts environnementaux d un dun quartier, ACV II Méthodologie de l ACV, réduction de modèle III Perspectives de la thèse 26

27 ACV horaire : prise en compte du mix énergétique heure par heure, afin d affiner l allocation ll d impact aux différents usages de l électricité Démarche : Mix horaire : permet de connaitre les impacts globaux de la production d électricité Ce mix horaire concerne différents co produits : kwh chauffage, ECS, éclairage, autres usages résidentiels, usages industriels Allocation des impacts globaux entre les co produits Chercher des corrélations en fonction des usages, de la température 27

28 ACV dynamique Chercher à simuler la variation des caractéristiques des composants d un quartier au cours du temps : isolants chaudières réseauxé 28

29 Conclusions, perspectives La simplification des inventaires est possible mais agréger dans une même catégorie des substances dont les facteurs d impact sont très différents entraîne des erreurs Les développements en cours vont aider à affiner la base de données française sur les matériaux L ACV permet d étudier des aspects inter sectoriels (bâtiment énergie transport agromatériaux ) 29

30 Planning Fin du développement de l ACV «horaire» : Avril 2010 Développement de l aspect dynamique et probabiliste bbili de l ACV, version «béta» de l outil, fin : septembre 2010 Test de l approche sur des études de cas : octobre 2010 avril

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