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L’énergie dans le développement de la Nouvelle-Calédonie

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Yves Le Bars
, 
Elsa Faugère
, 
Philippe Menanteau
, 
et al.

La maîtrise de l’énergie : un enjeu majeur pour le développement durable de la Nouvelle-Calédonie et sa sécurité énergétique

La maîtrise de l’énergie dans le domaine du bâtiment et des équipements

Texte intégral

1La question de la maîtrise de la demande d’énergie et de l’efficacité énergétique dans le bâtiment est fondamentale, compte tenu de l’importance des gisements évalués et, surtout, du champ d’action possible. En effet, grâce à la disponibilité immédiate de technologies et de techniques matures, le secteur du bâtiment peut contribuer efficacement à résoudre les défis environnementaux auxquels nous devons faire face. Toutefois, c’est un secteur réputé lent à évoluer à cause de la durée de vie des bâtiments et de l’inertie du monde du bâtiment.

ÉTAT DES LIEUX DE LA MDE DANS LE DOMAINE DU BÂTIMENT ET DES ÉQUIPEMENTS EN NOUVELLE-CALÉDONIE

Les éléments climatiques

2Située en plein océan Pacifique, la Nouvelle-Calédonie se positionne sur une latitude moyenne de -21,5° et une longitude de -165°. La course solaire (hauteur et azimut) est quasiment identique à celle de la Réunion (-21° de latitude sud et 55°30’ de longitude est).

3Un observateur en Nouvelle-Calédonie voit le soleil à 12 h une grande partie de l’année en façade nord, et une autre partie en façade sud (mois de décembre). Tout au long de l’année, le parcours du soleil s’effectue à une hauteur relativement élevée.

4Le rayonnement moyen journalier annuel est de l’ordre de 5,4 kWh/m2/jour. En saison chaude, il peut dépasser 7 kWh/m2/jour et, en saison « fraîche », il descend un peu plus bas autour de 3,5 kWh/m2/jour. Le rayonnement diffus contribue de l’ordre de 40 % au rayonnement global reçu. À titre de comparaison, l’ensoleillement annuel reçu est légèrement plus élevé qu’à la Réunion et quasiment identique qu’aux Antilles.

5Les températures sont particulièrement clémentes en Nouvelle-Calédonie : une moyenne annuelle de 23 et 24 °C, avec un écart très faible entre la zone nord et la zone sud de l’île, soit pratiquement la température idéale d’ambiance pour un être humain.

6L’étude du positionnement annuel de l’ensemble des conditions d’ambiance extérieure dans le diagramme de l’air humide permet de caractériser le confort thermique en espace extérieur. Le nuage de points est encadré sur sa valeur par une température minimale absolue de l’ordre de 16 °C, une température maxima absolue de 33 °C et une humidité relative minimale de l’ordre de 45 %. Statistiquement, les sources d’inconfort proviennent de périodes liées à une sensation de fraîcheur (6 % au-dessous de 19 °C), de chaleur (10 % au-dessous de 28 °C) ou d’excès d’humidité (5 % au-dessus d’une humidité relative de 95 %). Si l’on exclut ces zones d’inconfort, on constate qu’un être humain est 83 % du temps dans des conditions de confort acceptables (à l’ombre).

Figure 3. Le confort thermique en espace extérieur
La ligne d’enthalpie maximale du nuage de points est de l’ordre de 85 kJ/kg as. Cette valeur est significative pour le dimensionnement des installations de climatisation. Elle correspond à un couple température/humidité de 31 °C pour 70 % d’humidité.

Potentiel et gisement naturel pour couvrir les besoins d’un bâtiment

Produire du confort thermique naturellement

7Le confort hygrothermique est lié à l’influence combinée de la température de l’air, de la température radiante (en particulier, la surchauffe des parois générée par les rayonnements solaires), de la vitesse d’air et du niveau hygrométrique. L’humidité est une contrainte subie qui contrarie la sudation, c’est-à-dire le processus de réfrigération de l’être humain. En revanche, la vitesse d’air facilite ce processus et crée une sensation équivalente à une réduction de 4 à 5 °C de température pour un niveau de vitesse de 1 m/s. Il est donc important d’aborder l’ensemble de ces données dans l’analyse climatique.

8Les températures élevées sont, bien sûr, fortement corrélées au rayonnement solaire. Cependant, ici, la nature a bien fait les choses, puisque les heures les plus chaudes correspondent également aux heures les mieux ventées. La vitesse extérieure du vent est de 5 m/s aux heures les plus chaudes : on dispose donc, au moment où on en a le besoin, d’un fabuleux potentiel pour évaluer les apports de chaleur par ventilation naturelle et générer des vitesses d’air de 1 m/s dans les locaux. Pour évacuer correctement les apports solaires, un débit de renouvellement d’air de 10 à 15 Volume/heure (Vol/h) est souhaitable. Compte tenu du niveau de vent, ce type de renouvellement d’air est relativement facile à obtenir. En général, un ratio d’ouvrant de 3 à 4 % de surface Shon est suffisant pour évacuer la charge interne des locaux.

9En revanche, pour obtenir des vitesses de l’ordre de 1 m/s dans les habitations (pour faciliter le processus de sudation), le challenge est plus difficile. Le niveau de porosité nécessaire est plus important, de l’ordre de 20 % sur les façades. Mais le fait de ne pas atteindre ce critère n’est pas déterminant pour rafraîchir naturellement les locaux puisque la mise en œuvre de brasseurs d’air permet de pallier une vitesse d’air insuffisante dans les locaux. Notons d’ailleurs que la consommation électrique de ce type d’appareil (étiquette A) est très faible comparée à une solution de climatisation.

Climatiser : un besoin réel

10Comme pour le chauffage, le degré heure climatisation est un indicateur des besoins théoriques de climatisation. Le débat sur la nécessité ou non de climatiser doit être abordé par secteurs.

  • Pour le résidentiel, le faible niveau de charges internes (moins de 5 W/m2 en moyenne journalière), combiné à une bonne maîtrise des apports solaires (par une bonne conception de l’enveloppe selon la démarche Ecocal) permet de réduire les apports totaux à moins de 40 W/m2.

  • Pour le tertiaire, les apports internes de la bureautique et de l’éclairage sont souvent supérieurs à 20 W/m2, compte tenu de la densification de l’occupation des locaux (1 occupant/10 m2, voire moins). Si l’on ajoute les apports climatiques, on atteint dans le meilleur des cas des apports totaux de 50 à 60 W/m2. Avec une ventilation de l’ordre de 15 Vol/h, la surchauffe moyenne pendant la journée est de l’ordre de 4 à 5 °C. Pour des conditions de travail acceptables, c’est-à-dire en limitant à 2 °C la surchauffe, outre une bonne conception bioclimatique, il est nécessaire de réduire la densité de l’occupation (on se heurte alors au problème du coût du foncier), de travailler sur la lumière naturelle pour limiter les apports éclairage, d’augmenter l’efficacité des appareils de bureautique et de prévoir une ventilation naturelle plus importante. Le niveau de renouvellement de l’air à atteindre est plutôt de 20 à 30 Vol/h.

11Envisager une alternative à la climatisation dans le tertiaire se heurte malgré tout à trois obstacles : celui de la rentabilité pour l’investisseur, celui de la productivité des personnes qui y travaillent (la climatisation apporte une réponse de confort constant, alors que la climatisation naturelle produit un confort moyen avec des possibilités de dérive quelques heures dans l’année) et celui des stéréotypes comportementaux (port de la cravate, image positive de la climatisation).

  • Dans le secteur de l’enseignement, le profil thermique est impacté essentiellement par l’apport interne dû aux élèves : un élève pour 1,5 m2 en primaire et un élève pour 2,7 m2 en secondaire, mais sur une plage d’occupation moins importante que pour le bâtiment tertiaire. Les heures de cours ayant lieu aux meilleures heures du jour, l’éclairage artificiel – si le bâtiment est bien conçu – est peu sollicité. L’apport moyen dû à l’occupation pendant la journée est de l’ordre de 15 W/m2. Avec une bonne ventilation traversante (de 20 Vol/h à 30 Vol/h) et une bonne conception bioclimatique, la surchauffe moyenne peut être limitée à 2 à 3 °C et procurer des conditions de confort acceptables.

12Le besoin énergétique étant conditionné par le profil d’occupation selon la période de l’année, il est intéressant de questionner l’intérêt d’un décalage saisonnier des rythmes de vie. En zone tropicale, il est réduit compte tenu de la faible évolution de la durée du jour au cours de l’année. Cependant, la Nouvelle-Calédonie se situe à la limite de la zone tropicale humide et la variation de la durée du jour est appréciable puisqu’il y a 2,6 h entre le jour le plus court et le jour le plus long.

13L’enjeu principal du décalage horaire se situe au moment de la saison chaude pour récupérer une heure d’ensoleillement naturel le matin et faire fonctionner une heure de moins la climatisation en fin de journée. Étant donné que la rentrée scolaire a lieu au moment le plus chaud de l’année, des établissements commencent à équiper les classes de climatisation. Or, donner aux élèves une image positive de la climatisation peut avoir des conséquences catastrophiques, immédiates, en suscitant le désir de retrouver chez soi le même équipement et, à terme, en créant un nouveau besoin pour de futurs adultes. La pénétration systématique de la climatisation dans les établissements d’enseignement est une ligne rouge à ne pas franchir car elle enlèverait toute crédibilité à des campagnes de sensibilisation aux aspects environnementaux et d’économie d’énergie.

14Certains pays chauds déterminent le niveau d’activité en fonction des contraintes climatiques. En Nouvelle-Calédonie, les mois les plus chauds sont également les plus longs en durée de jour. Des activités pourraient donc adapter leurs horaires pour profiter des heures les plus fraîches et bénéficier davantage de l’éclairement naturel. Certains prônent ainsi la réhabilitation de la sieste de l’après-midi (30 minutes en début d’après-midi), à l’instar de pays, comme le Vietnam, où cette pratique est courante.

15Le code vestimentaire a également une influence néfaste en matière de MDE, notamment lorsqu’il se réfère à la tenue européenne (cravate et veston). L’action principale du vêtement est de contribuer à « conserver » la chaleur dégagée par le corps en augmentant la température ambiante autour du corps d’environ 8 °C, pour une tenue européenne de demi-saison, et de 3 à 4 °C, pour une tenue tropicale légère.

L’intérêt du stockage de frois

16Il est d’abord économique : effacer les pointes de charge quotidiennes caractérisées par une utilisation courte de puissances maximales. Le stockage de froid peut permettre de réduire la puissance d’un groupe frigorifique (jusqu’à - 40 %), de réduire également la puissance tarifaire souscrite et de profiter du tarif des heures creuses du réseau. Sa rentabilité dépend du système de tarification des puissances de pointe. Quant au bilan environnemental, notamment en émissions de CO2, il dépend de la nature des moyens mis en œuvre aux heures de pointe pour produire de l’énergie électrique.

La climatisation solaire : état des lieux

17Climatiser en utilisant le soleil, sans consommer de l’énergie fossile, est désormais possible, mais la filière est loin d’être mature. Les avantages principaux de la climatisation à absorption solaire sont qu’elle consomme vingt fois moins que les climatisations traditionnelles et que les fluides utilisés sont inoffensifs pour l’environnement. Dans ce domaine, la Nouvelle-Calédonie possède un fort potentiel de développement car le rayonnement solaire y est très élevé aux heures les plus chaudes.

18Il serait particulièrement intéressant de réaliser plusieurs opérations expérimentales afin de mieux cerner les performances réelles d’un tel système dans les conditions de climat du territoire étudié. Son surcoût, de l’ordre de 50 % par rapport à un système classique, varie selon le niveau de puissance et sa limite physique est la surface de captation du bâtiment par rapport au volume à climatiser.

S’éclairer naturellement

19L’éclairage est un poste énergétique important, notamment dans le tertiaire où les exigences sont élevées. En Nouvelle-Calédonie, le besoin d’éclairage peut être pourvu en grande partie par la lumière naturelle dont le gisement est particulièrement important, sous réserve d’une bonne conception du niveau de couverture.

Produire de l’eau chaude

20Le réchauffement à 55 °C d’un m3 d’eau froide nécessite une quantité d’énergie de l’ordre de 37 kWh par m3 et par jour en Nouvelle-Calédonie, soit sensiblement 30 % de moins qu’une installation en métropole. Le climat calédonien permet d’assurer en grande partie les besoins en eau chaude par une installation solaire. C’est pourquoi, lorsque l’on dispose de surface suffisamment bien exposée pour produire de l’eau chaude, les pompes à chaleur sont d’une efficacité moindre qu’un système solaire bien dimensionné, notamment pour les particuliers. Les seules indications pour l’usage éventuel de pompes à chaleur sont l’impossibilité d’installation de panneaux solaires thermiques bien exposés.

Autres besoin domestiques

21Mis à part la cuisson, la plupart des usages domestiques nécessite de l’énergie sous forme électrique : éclairage, cuisine, ventilation, froid, télévision, ordinateur, lavage du linge et de la vaisselle, etc. Pour ces deux derniers postes, le réchauffage de l’eau peut s’effectuer en bonne partie sous forme thermique solaire. Hors cuisson et chauffage de l'eau chaude sanitaire, l’ensemble de ces consommations est en métropole de l’ordre de 3 000 kWh par an pour un ménage. Avec des appareils économes et adaptés au développement durable, cette consommation peut être réduite à moins de 2 000 kWh par an.

22Pour compenser la consommation en énergie fossile de ces appareils électriques, on peut envisager une production équivalente d’énergie solaire sous forme photovoltaïque. L’orientation optimale en Nouvelle-Calédonie est l’orientation nord inclinée à 20°.

23Autre mode de compensation de l’énergie d’origine fossile : la production éolienne en milieu urbain. Avec une vitesse moyenne du vent de l’ordre de 5,5 m/s à Nouméa, on peut envisager une productivité intéressante de l’ordre de 1 500 à 2 000 kWh/kW (variable selon les marques et les technologies).

24Les technologies les plus adaptées à la forte rugosité urbaine sont les éoliennes à axe vertical qui captent l’énergie turbulente. Néanmoins, pour développer cette filière, plusieurs obstacles sont à surmonter :

  • les produits ne sont pas matures en matière de sécurité, de procédures de certification et de standardisation ;

  • la rentabilité économique est faible (coût du kWh produit supérieur à 15 c/kWh) ;

  • au plan local, cela suppose de caler le prix de rachat du kWh par le réseau et de développer un réseau de professionnels.

La cuission

25Les plaques de cuisson et le four classique utilisent traditionnellement le gaz ou l’électricité. La source d’énergie actuelle, électrique, étant particulièrement polluante, on peut facilement envisager d’utiliser l’énergie solaire pour une partie de ces usages. Dans tous les cas, le gaz doit être privilégié à la cuisson électrique compte tenu du contenu en énergie primaire du kWh électrique (1 kWh électrique équivalant à 3 kWhep). La question de l’organisation d’une vraie concurrence – ou d’une régulation du marché par les pouvoirs publics – pour la distribution, s’avère ici être un enjeu fondamental.

26D’abord considérée comme un gadget, la cuisine solaire ne se limite plus à quelques convaincus de l’autoconstruction. L’offre commerciale pour le particulier commence à s’étoffer dans le monde et il existe également quelques grands projets de cuisine collective, notamment en Inde, qui ont prouvé l’efficacité du procédé. Le principe de base – concentrer l’énergie solaire – se décline selon différents matériels : four, barbecue, autocuiseur, cuisine vapeur, etc. L’emprise nécessaire pour ce type de système est d’environ 1 m2 orienté horizontalement et légèrement incliné vers le nord selon les saisons.

Utiliser l’énergie solaire pour le transport

27Pour les petits déplacements urbains, la bicyclette électrique est le mode de déplacement idéal. Avec une consommation électrique de 10 Wh/km, la recharge solaire d’une bicyclette pour un déplacement moyen de 30 km nécessite une quantité d’énergie de 300 Wh, soit la production d’un panneau photovoltaïque de 1 m2.

28Avec une automobile électrique rechargée par une installation photovoltaïque, sur la base d’un parcours quotidien de 40 km et à raison d’une consommation de 0,15 kWh/km, on obtient une consommation moyenne journalière de 6 kWh. Une installation de 13 m2 bien orientée, autour de 15° nord, permettra de recharger une voiture électrique en énergie solaire. L’énergie fossile ainsi économisée est de l’ordre de 3 litres d’essence par jour, avec une hypothèse de 7 litres/100 km.

Quelle est la surface captante nécessaire pour obtenir des bâtiments à énergie positive ?

Dans le résidentiel

29La faisabilité de couverture solaire des différents besoins énergétiques d’un ménage calédonien (4 personnes, 100 m2), avec un logement bien conçu sur un plan bioclimatique, aboutit à une surface de captage solaire d’environ 60 m2 pour un ménage fortement équipé (climatisation, 2 voitures). Le même ménage « sensible au développement durable », équipé d’une seule voiture et se climatisant naturellement, a besoin d’une surface captante solaire moitié moindre.

30En théorie, une grande partie des besoins peut donc être couverte par l’énergie solaire ; avec le risque que le modèle actuel d’hyperconsommation ne nécessite de couvrir la toiture de capteurs solaires et contraigne à une architecture de plain-pied pour maximiser la captation en toiture…

31Même pour un habitat non climatisé, avec un ménage économe, les surfaces nécessaires sont très importantes au regard des possibilités physiques du parc. Il est probable que les logements ayant vocation à devenir positifs atteignent difficilement 50 % du parc. Par conséquent, l’objectif d’une ville à énergie positive nécessite une révision globale des règles d’urbanisme.

Dans le tertiaire

32Les possibilités de réduire les apports solaires dans le cadre d’une bonne conception climatique se situent autour de 40 W/m2. La principale difficulté réside dans le compromis entre l’apport de lumière pour optimiser les apports de lumière et la limitation des apports solaires. Les progrès importants dans les protections solaires et en matière de verre pour filtrer le rayonnement infrarouge proche permettent d’envisager des transmissions lumineuses importantes avec un facteur solaire faible.

33Pour des locaux conçus sans climatisation, la plus grande difficulté est de bien les ventiler, notamment pour obtenir des vitesses d’air suffisantes par ventilation traversante. Il est plus facile d’envisager une bonne évacuation des apports solaires par ventilation traversante et de compter sur des brasseurs d’air pour réaliser le niveau de vitesse d’air requis.

ÉTAT DE L’ART DE LA MDE DANS LE DOMAINE DU BÂTIMENT ET DES ÉQUIPEMENTS, EN DEHORS DE LA NOUVELLE-CALÉDONIE

Les réglementations thermiques en zone intertropicale

Le cas de l’Australie

34En 1999, une stratégie nationale de lutte contre l’effet de serre fixe l’objectif de produire des bâtiments de meilleure performance énergétique, au moyen de l’encouragement aux « bonnes pratiques » volontaires dans la conception, la construction et l’exploitation des bâtiments, et en intégrant un standard simple d’exigences minimum de performance dans le Building code of Australia (BCA).

35Selon ce standard, la performance thermique des logements s’obtient essentiellement par les transferts de chaleur dus à l’enveloppe, tandis que la priorité est donnée, pour les autres catégories de bâtiments, aux charges internes, ce qui peut modifier les niveaux d’isolation recommandés.

36Les niveaux de performance sont définis par la consommation d’énergie, son coût et les émissions de CO2, et ramenés aux valeurs unitaires de la surface de plancher, du nombre d’occupants et du nombre de chambres. Enfin, une démarche en trois étapes est proposée pour établir les niveaux de performance requis :

  • développer une liste de mesures appropriées localement, par consensus d’experts ;

  • sélectionner les mesures qui sont économiquement performantes ;

  • déterminer les niveaux de performance sur la base d’exemples qui incluent ces mesures.

Le cas de pays de l’ASEAN

37La méthode ASHRAE Standard est également utilisée et adaptée aux différents pays de l’ASEAN qui doivent répondre aux exigences d'une réglementation thermique basée sur des coefficients globaux de transfert thermique d'enveloppe dénommés Overall Thermal Transfer Value (OTTV). La charge de climatisation est ensuite estimée au moyen de degrés-jour.

Le cas des départements d’outre-mer

38Au terme d’une dizaine d’années de gestation, la réglementation thermique DOM vient enfin, en avril 2009, de faire l’objet d’un décret ministériel. Elle prévoit notamment la modification du code de la construction et de l’habitation (CCH) pour les logements neufs, avec la création d’un chapitre « Dispositions particulières relatives aux départements de Guadeloupe, Guyane, Martinique et Réunion » qui définit les principes et orientations et renvoie aux arrêtés adaptant les réglementations aux spécificités des DOM, en matière de thermique, d’aération et d’acoustique. L’objectif principal est d’améliorer la qualité thermique et les performances énergétiques des logements neufs dans des limites de coûts acceptables.

39Le projet d’adaptation définit, dans une première étape réglementaire, des niveaux d’exigences homogènes aux quatre départements, modulés en fonction des spécificités climatiques locales (zonage climatique particulier pour la Réunion). Les exigences sont exprimées en performances par éléments d’ouvrage (toitures, murs extérieurs, baies, pare-soleil) afin de faciliter l’appropriation par les professionnels et de vérifier la conformité aux niveaux fixés (avec peu ou pas de calcul).

Caractéristiques thermiques minimales des parois

40Le niveau de protection solaire de l’enveloppe est évalué au moyen du facteur solaire (S) qui traduit la capacité d’une paroi à limiter l’énergie solaire sous forme de chaleur. Le calcul du facteur S est défini par la formule : S = (0,074 x Cm α) / (Rth + 0,20), où Cm est le coefficient de réduction correspondant aux pare-soleil, α le coefficient d’absorption de la paroi dont les valeurs sont fonction de la couleur et Rth la résistance thermique de la paroi.

Caractéristiques thermiques minimales des baies

41À l’exception des bâtiments d’habitation construits à la Réunion à une altitude supérieure à 800 m, les baies transparentes ou translucides des logements en contact avec l’extérieur sont interdites dans le plan des parois horizontales.

42Le niveau de protection solaire des baies est évalué au moyen du facteur solaire (S) qui traduit sa capacité à limiter l’énergie solaire. Le calcul du facteur prend en compte le type de baie (jalousie, vitrage), la couleur des lames lorsqu’il y en a, et la présence de pare-soleil. Le facteur solaire S de toutes les baies en contact avec l’extérieur doit vérifier : S ≤ Smax. Les baies des pièces de services dont les surfaces sont inférieures à 0,5 m2 sont exclues.

Ventilation de confort et ventilation d’hygiène

43Afin d’assurer une vitesse minimale d’air, les logements sont conçus de telle sorte que les pièces principales puissent être balayées par un ou des flux d’air provenant de l’extérieur du logement. Ces écoulements d’air doivent pouvoir transiter dans les parois externes et internes par des baies pouvant rester en position ouverte et qui participent ainsi à la ventilation naturelle de confort.

44À l’échelle du logement, les ouvertures doivent être prévues sur au moins deux parois en contact avec l’extérieur ayant des expositions différentes. À l’échelle d’un local, les ouvertures sont percées sur des parois opposées ou latérales.

45Le dispositif définit également les surfaces minimales admissibles des ouvertures des parois en contact avec l’extérieur. Ces « surfaces d’ouverture libre », exprimées en pourcentage de la surface de la paroi de la pièce, ne peuvent être inférieures à 1 m2. La surface des ouvertures des parois internes doit être supérieure à la plus petite des deux surfaces des ouvertures en contact avec l’extérieur.

46Pour permettre de compléter la « ventilation naturelle » lorsqu’elle est inopérante ou insuffisante, le dispositif prévoit des dispositions relatives aux brasseurs d’air. En matière de ventilation d’hygiène, la ventilation peut être assurée pièce par pièce. La cuisine est dans tous les cas pourvue d’une ouverture sur l’extérieur. Pour les autres pièces de service, si elles ne disposent pas d’ouvertures suffisantes sur l’extérieur, des débits d’extraction minimum sont assurés au moyen d’une ventilation mécanique. Dans le cas des logements climatisés, une disposition d’extraction est imposée pour toutes les pièces de service.

Équipements

47L’eau chaude sanitaire étant obligatoire pour tous les logements neufs, le dispositif vise le recours aux énergies renouvelables (en particulier les installations solaires) et, à défaut, il prescrit des principes de production économes en énergie, excluant notamment les appareils de production spontanée. Il propose également l’installation de thermostats sur les équipements dans chaque pièce climatisée afin de limiter les consommations énergétiques.

Les démarches MDE et/ou environnementales dans le bâtiment

La méthode BREEAM (Building Research Establishment’s Environmental Assessment Method) du Royaume-Uni

48La méthode d’évaluation d’un projet consiste à comptabiliser des crédits basés sur un certain nombre de critères, comme les émissions de CO2 liées à la consommation d’énergie, la déplétion d’ozone, la valeur écologique du site, la préservation des ressources naturelles, etc.

49La démarche Green Globes Design, dérivée de la méthode BREEAM Green Leaf, a pour objectif d’intégrer un certain nombre de principes écologiques dans l’architecture et, cela à travers un protocole d’évaluation qui se présente sous la forme d’un questionnaire. Elle permet de concevoir un bâtiment efficace en gestion énergétique et plus sain.

La méthode LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) des États-Unis

50Celle-ci est fondée sur cinq rubriques principales : le développement durable du site, la gestion de l’eau, l’efficacité énergétique, la sélection des matériaux et la qualité de l’environnement intérieur. Elle a donné lieu à plusieurs déclinaisons, dont celle de la méthode indienne Teri’s Green Building Rating Systems (TGBRS) qui s’intéresse notamment aux moyens de transport autour du site, à l’éclairage extérieur, à la gestion de l’eau et des déchets et à la qualité de l’environnement intérieur.

La démarche de haute qualité environnementale (HQE®) en France

51Le référentiel d’exigences de la HQE définit 14 cibles, 7 relevant de la maîtrise des impacts extérieurs et 7 de la maîtrise des impacts intérieurs. En outre, trois autres référentiels détaillent en profondeur la démarche au niveau opérationnel :

  • la définition explicite de la qualité environnementale (objectifs et indicateurs correspondants pour définir et prioriser les exigences d’un maître d’ouvrage) ;

  • le système de management environnemental (ensemble de l’organisation, des procédures et des pratiques spécifiques à une opération de construction) ;

  • la certification : les deux procédures de certification mises en place concernent les bâtiments tertiaires et le secteur du logement. La certification tertiaire (organisme certificateur Certivea) peut s’appliquer aux zones tropicales sous réserve d’adaptation, notamment sur la cible énergies.

Les démarches environnementales et de MDE dans les DOM

52Jusqu’en 2009, l’absence de réglementation thermique, la restriction de la réglementation acoustique métropolitaine et le concept de HQE sont à l’origine de plusieurs outils opérationnels, programmes ou labels, développés sur les territoires des DOM dans le cadre du Programme régional de maîtrise de l’énergie (PRME) de la Région d’outre-mer. Un objectif commun guide ces démarches : améliorer la qualité de la conception, en particulier de l’enveloppe, pour augmenter le confort, diminuer les charges de climatisation et préparer les acteurs à la future réglementation thermique.

53Sur le volet MDE, le thème prédominant est la maîtrise du développement de la climatisation dont le taux de croissance est préoccupant. Une série de démarches et d’outils a été mise en route pour animer les filières professionnelles et mieux dimensionner les installations (NDLR : on pourra consulter dans le CD-ROM annexé au rapport un tableau présentant l’ensemble de ces outils).

Les meilleures techniques disponibles et labels sur les équipements

L’éclairage

Améliorer le service de l’éclairage public
L’éclairage public représente de l’ordre de 50 % de la consommation électrique des communes. Cette consommation, produite à partir d’énergie fossile en Nouvelle-Calédonie, génère de fortes émissions de gaz à effet de serre.
Les impacts environnementaux de l’éclairage public
L’éclairage public participe à la sécurisation de l’espace public et au développement social et économique de nos sociétés. Il n’est, bien entendu, pas question de remettre en cause ces avantages indéniables, mais d’examiner ses impacts pour mieux en maîtriser les nuisances environnementales.
Quels sont les impacts environnementaux de l’éclairage public que l’on retrouve en Nouvelle-Calédonie ?
■ Impact sur la faune et la flore : fragmentation des écosystèmes par la création de barrières lumineuses permanentes, reproduction déréglée de certaines espèces, modification de l’équilibre prédateurs/proies, migrations altérées pour les oiseaux qui voyagent la plupart du temps la nuit, migrations stoppées de poissons dues à l’illumination des ponts, etc.
■ Impact sur la santé des êtres humains : le non-respect du cycle jour/nuit déséquilibre le cycle circadien et peut être à l’origine de perturbations de la qualité du sommeil, du fonctionnement hormonal voire de pathologies plus lourdes.
■ Développement du halo lumineux qui empêche l’observation du ciel étoilé.
■ Émissions de gaz à effet de serre à raison de 800 g CO2 par kWh consommé, car l’éclairage nécessite de l’électricité.
La MDE, une réponse pour tendre vers un développement durable
Seule une démarche de maîtrise de la demande d’électricité (MDE) et de sobriété énergétique permet de réduire concomitamment la consommation d’énergie et les nuisances environnementales. Les technologies actuelles permettent d’évoluer aisément d’un facteur 2 par rapport aux pratiques habituelles.
La mise en œuvre d’éclairage public à base d’énergies renouvelables est également très prometteuse surtout en Nouvelle-Calédonie, où le soleil et le vent sont disponibles toute l’année. Ces technologies, très concurrentielles dans les zones non électrifiées, demandent encore une maturation économique en zone urbaine électrifiée.
Les gisements en efficacité énergétique sont considérables sur les réseaux existants. Ils peuvent atteindre 48 %, si l’on remplace les lampes à mercure par des lampes à sodium (14 %), si l’on régule la tension et si l’on améliore le cos phi (9 %), si l’on remplace les « vieux » sodium (5 %) et si l’on installe un variateur de puissance (20 %). À titre d’exemple, ce type d’actions a permis d’économiser, après la rénovation complète de l’éclairage public, 42 % d’énergie de la ville de Lille. Il est possible d’aller plus loin encore en engageant des technologies nouvelles, comme à Biarritz, avec l’opération démonstrative de télégestion et de sources lumineuses innovantes.
Comment agir en pratique ?
Une mairie ou une collectivité désirant agir sur ses installations d’éclairage public doit définir d’abord un plan d’aménagement lumière, intégrant la maîtrise des consommations énergétiques et la protection de l’environnement. La réflexion sur l’aménagement en lumière est l’occasion de bien clarifier les compétences de la collectivité en matière d’éclairage public, par la constitution d’un comité de pilotage et de groupes de travail thématiques incluant le thème du développement durable et de la MDE. La participation des usagers et la concertation est une des conditions de réussite du projet d’aménagement pour bien définir les besoins en éclairage. L’analyse des besoins doit être complétée par le diagnostic technique et urbain de l’éclairage public.
Pour réaliser ce diagnostic technique, la collectivité peut s’appuyer sur des prestataires spécialisés et outillés qui établiront un inventaire complet de l’état du patrimoine – points lumineux, matériel, lampes, réflecteurs, ballast, armoires de commandes, horloges, systèmes de télégestion, etc.
L’inventaire doit être complété par des mesures de l’éclairement des voies et de l’efficacité énergétique. Une fois les besoins définis, l’établissement d’un cahier des charges pour définir la réalisation des travaux est une étape essentielle, au cours de laquelle les aspects de MDE et environnementaux doivent être décrits de façon explicite et concrète. En particulier, le suivi des objectifs de performances énergétiques et environnementales doit être basé sur des indicateurs vérifiables et quantifiables. À cette étape délicate, l’assistance d’un expert en éclairage public et d’un expert MDE et environnemental apporte la garantie d’une réussite dans la conduite des opérations.

54Dans le secteur résidentiel, les lampes à basse consommation se substituent lentement et progressivement aux lampes à incandescence. Le climat chaud est idéal pour leur fonctionnement, comme en atteste le succès des campagnes de diffusion LBC dans les départements d’outre-mer.

55Dans les bureaux, les tubes T8 sont progressivement remplacés par les tubes T5 plus efficaces. Une bonne conception doit permettre une puissance installée inférieure à 10 W/m2. Mais ce sont les progrès en matière de gradation et de détection de présence qui apporteront une économie d’énergie substantielle. Il est en effet important de corriger le comportement des usagers qui n’éteignent pas la lumière artificielle, lorsque la lumière naturelle est suffisante ou lorsqu’ils quittent une pièce.

56L’offre commerciale pour le résidentiel commence à s’étoffer et, dans le secteur tertiaire, de grands projets de bureaux commencent à être équipés entièrement en LED, cette technologie d’avenir qui équivaut à présent aux meilleures lampes fluo-compactes, avec l’avantage d’être cinq fois plus durables. Cette évolution est d’ailleurs loin d’être terminée, d’autant plus que se profile déjà une autre révolution avec les Oled (Organic light-emitting diode).

La bureautique

57En matière de bureautique, l’écran plat a apporté un énorme progrès avec une consommation 4 fois moindre que les vieux tubes cathodiques. L’industrie progresse également en matière de consommation des microprocesseurs et d’alimentation. Mais c’est surtout la gestion des veilles qui est essentielle, notamment par l’activation de la gestion d’énergie (label energy star). Par ailleurs, comme pour les autres appareils – photocopieuses, imprimantes, télécopieurs –, le plus gros gisement d’énergie concerne le fonctionnement en mode « veille ».

Appareils électriques domestiques

58L’étiquette énergie UE, obligatoire pour certains appareils, permet de classer l’efficacité énergétique, mais donne également d'autres informations utiles au client, en l'aidant dans son choix entre différents modèles. Ce label peut servir de support précieux en matière de réglementation ou d’actions MDE.

59En matière d’amélioration des performances, la proposition européenne sur les veilles domestiques pour les téléviseurs, magnétoscopes ou chaînes hi-fi, dont l’essentiel de la consommation se situe hors usage permettra de faire un saut quantitatif en matière d’efficacité énergétique. Les nouvelles contraintes imposeront, par exemple, que la consommation des appareils en veille ne dépasse plus 1 Watt d’ici à 2010 (2 Watts, si l’appareil en question possède un système d’affichage d’informations, tel un écran LCD). Ce niveau de consommation électrique admissible sera ensuite abaissé à 0,5 W en 2013 – des mesures qui permettront d’économiser 73 % de l’énergie utilisée en mode veille.

Climatisation

60Après une longue stagnation, les groupes froids centralisés progressent en matière de performance (EER). Les appareils terminaux, notamment les ventilo-convecteurs, bénéficient en effet de nouvelles technologies de moteurs à commutation électronique qui permettent de diviser par 3 la consommation électrique. Pour connaître les réelles performances d’un équipement, l’organisme Eurovent certifie les performances des climatiseurs, groupes froid et centrales de traitement d’air.

61En matière de fluides frigorifiques, les plus utilisés sont les HFC, inoffensifs vis-à-vis de la couche d’ozone, mais qui contribuent à l’effet de serre (GWP, Global Warming Potential). Les systèmes traditionnels à eau glacée limitent la quantité de fluides en mouvement, cependant il n’en est pas de même pour les VRV techniques en fort développement qui ont un potentiel important de fuites. En outre, la climatisation individuelle pose la question de la diffusion et de la récupération de ces fluides en fin de vie. Face à cette problématique, de « nouveaux » fluides zéro ODP et zéro ou faible GWP apparaissent, comme l’eau (le R-718 en langage de frigoriste) et le CO2.

62Concernant la climatisation solaire, malgré un potentiel de développement important, force est de constater que toutes les réalisations actuelles demeurent expérimentales et sont fortement subventionnées. Trois technologies émergent : les machines à absorption (ratio efficacité/énergie primaire : 0,6 à 0,65 ; coût 1 400 et 600 €/kW selon la taille), les machines à absorption simple effet (ratio : 0,6 à 0,7) et les machines à absorption double effet (ratio : 1 à 1,1 ; coût 600 et 300 €/kW selon la taille).

63Le coût d’investissement initial et l’absence d’un réseau de professionnels sont les freins à lever pour que cette filière se développe. Notons cependant que le climat de Nouvelle-Calédonie se prête bien à l’application de ce type de technologie qu’il serait intéressant d’expérimenter.

Ventilation

64La RT2005 limite à 0,25 W/(m3/h) d’air véhiculé la consommation des ventilateurs. Les meilleures technologies permettent actuellement de descendre en dessous de 0,13 W/(m3/h) avec des moteurs à commutation équipés de roues et de transmission optimisées. La conception du réseau aéraulique (limitation des pertes de charges) et la maîtrise des fuites (13 % en moyenne) sont également déterminantes. Enfin, la modulation des débits grâce à la variation de vitesse permet d’ajuster précisément les débits aux besoins détectés par des indicateurs appropriés (sonde humidité, CO2, présence, niveau d’activité). L’installation d’une commande d’horloge permet aussi des économies substantielles dans les installations existantes.

Circulateurs

65Les pompes de circulation d’eau, notamment pour la circulation d’eau glacée, sont également un gros poste de dépenses électriques. Elles sont souvent surdimensionnées et fonctionnent en permanence. Le remplacement des moteurs asynchrones par des moteurs à commutation, couplés à des aubes optimisées, permet une baisse de la consommation d'électricité annuelle des circulateurs de l’ordre de 60 % ou plus.

Les démarches environnementales à l’échelle urbaine

66Il n’existe pas à proprement parler de méthodologie développée spécifiquement pour les zones tropicales insulaires, mais deux outils sont néanmoins transposables pour ce qui concerne l’audit environnement et la conception durable à l’échelle urbaine.

L’analyse environnementale urbaine (AEU)

67C’est une méthode développée par l’ADEME depuis 1996 qui permet d’intégrer les préoccupations environnementales et énergétiques dans les projets de planification territoriale et d’urbanisme opérationnel. Elle repose sur une analyse globale du territoire, organisée autour des différentes thématiques que sont l’énergie, le climat, les déplacements, le bruit, les sites et sols pollués, la biodiversité et le paysage, les déchets, et l’eau et l’assainissement.

68Elle se compose d’un diagnostic pluridisciplinaire puis de préconisations permettant de répondre aux objectifs du projet, tout en tenant compte des potentialités et contraintes du site. La méthode constitue un bon outil d’aide à la décision et permet de bien identifier les différents enjeux avant de se prononcer sur un futur projet d’aménagement.

La Maximisation Method for Sustainable Urban Design

69Cette méthode de conception élaborée aux Pays-Bas peut être transposée aux climats tropicaux. Il s’agit d’une démarche qui passe de l’analyse au concept, à partir de plusieurs thèmes structurants comme le paysage, le sol et la nature, l’eau, les déplacements, l’énergie et l’archéologie.

Le Bilan Carbone™ ou la mesure de la décarbonisation

70Le module de la méthode Bilan Carbone™ de l’ADEME adaptée aux collectivités territoriales évalue les émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre générées par les activités présentes sur le territoire, concernant les habitants, les entreprises et les administrations.

71Les secteurs d’activités considérés sont l’industrie, le tertiaire, le résidentiel, l’agriculture et la pêche, et le transport. Les résultats obtenus permettent d’identifier des actions relatives à l’organisation des activités sur le territoire étudié : relocalisation de filières de production, organisation des modes d’échanges, aménagement du territoire, etc.

Le Sustainable Built Environnement, SB Tool

72SB Tool résulte d’une initiative canadienne de 1996 qui consiste en une méthode fondée sur un tableur composé de trois modules : la définition du contexte et des pondérations propres au projet, les informations sur le site et les caractéristiques du projet, et les auto-évaluations basées sur les données des deux premiers. Un certain nombre d’exigences sont prises en compte, notamment pour la sélection du site, comme la proximité de lignes de transports en commun, le respect des densités de développement et de diversité fonctionnelle, ou la possibilité de solutions alternatives de gestion de l’eau et de ressources d’énergies renouvelables.

73Le système offre un cadre de notations à partir d’une boîte à outils et se transforme en crédits seulement lorsque l’utilisateur le calibre pour la région d’application, en pondérant les différents critères. La méthode, modulaire, est considérée comme flexible, puisqu’elle permet d'intégrer des données de référence en fonction des valeurs régionales et peut ainsi s'appliquer à une échelle locale.

PROPOSITIONS D’AMÉLIORATION EN MATIÈRE DE MDE DANS LE DOMAINE DU BÂTIMENT ET DES ÉQUIPEMENTS EN NOUVELLE-CALÉDONIE

Les outils de l’efficacité énergétique1

Faire connaître, sensibiliser

74Différents modes de communication peuvent être mis en œuvre : des campagnes grand public (par exemple, des spots publicitaires), la sensibilisation en milieu scolaire, les incitations fiscales, l’organisation de séminaires et salons sur les économies d’énergies, une campagne de sensibilisation à destination de certains secteurs ou maîtres d’ouvrage, des visites d’opérations exemplaires, des voyages d’études, etc.

Convaincre

75Un deuxième niveau d’information consiste à aller sur le terrain de la raison. Il s’agit de montrer, preuves à l’appui, que les intérêts de la collectivité et du décideur final coïncident, lorsque ce dernier propose des solutions permettant des économies d’investissement et de fonctionnement ou des solutions à moindre coût de fonctionnement, mais nécessitant un surinvestissement initial.

76Pour sa diffusion, ce type d’information peut utiliser des fiches ou brochures, des argumentaires économiques et techniques, des guides de conception, des opérations de démonstration, des émissions ou reportages thématiques audiovisuels, etc.

Inciter

77Pour engager un réel mouvement dans un marché et créer des conditions de compétitivité sur des nouvelles filières, il est nécessaire dans un premier temps de combler tout ou partie du surcoût d’une action de maîtrise de l’énergie. Les incitations peuvent être d’ordre financier pour l’aide à la décision ou pour supporter une partie du surinvestissement, tarifaire ou indirecte par la mise en place de labels permettant éventuellement d’obtenir des compensations. Ces incitations n’ont en général pas vocation à perdurer au-delà de l’atteinte d’une certaine maturité de marché devenu concurrentiel.

Contraindre

78La puissance publique peut imposer aux concepteurs de bâtiments l’obligation de respecter des règles de conception précises, interdire certaines catégories d’appareils et prescrire des comportements (consignes de climatisation). C’est le monde d’action le plus efficace car il s’impose à tous. Ce type de démarche nécessite de faire la preuve de la pertinence économique des règles imposées et requiert un consensus des acteurs impliqués : il s’agit souvent d’entériner des bonnes pratiques et de les imposer au plus grand nombre. On peut aussi inciter les maîtres d’ouvrages à investir dans des actions de MDE par l’obligation d’un affichage énergétique, attesté par un diagnostic de performance énergétique.

La réglementation thermique2 : une étape fondamentale

  • 2 Un tableau présentant les différentes étapes du chantier d’une réglementation figure dans le CD-ROM (...)

79La colonne vertébrale d’une politique de maîtrise de l’énergie repose sur la mise en place d’une réglementation thermique. Le chantier d’une réglementation nécessite une connaissance précise des tenants et aboutissants, c’est-à-dire du climat, des consommations, des consommateurs et des acteurs. Cette connaissance fine, traduite en indicateurs et en niveaux de référence à atteindre, constitue un référentiel pour toutes les actions à entreprendre, y compris pour les labels ou certifications. Par exemple, le label Bâtiment basse consommation (BBC) se définit comme un niveau de consommation 50 % moindre que le niveau de référence imposé par la réglementation. C’est donc un instrument incontournable qui oblige à déterminer des objectifs clairs et précis sur le long terme.

Les actions transversales

Agir à l’échelle urbaine

80C’est à l’échelle urbaine que se joue une bonne partie des enjeux énergétiques globaux. Une conception urbaine, non attentive aux problématiques MDE et environnementale, peut obérer considérablement le développement de solutions environnementales. La définition du plan d’urbanisme directeur (PUD), la détermination des master-plans et la définition des morphologies et volumes doivent être accompagnées par des spécialistes.

81Pour n’occulter aucun enjeu et traiter les problématiques dans leur intégralité, nous recommandons deux actions :

  • l’élaboration d’un guide pointant les problématiques environnementales particulières de la Nouvelle-Calédonie à l’échelle urbaine ;

  • la mise au point de cahiers des charges types pour mieux prendre en compte le volet environnemental à l’échelle urbaine et les études préalables à réaliser : bilan carbone, simulation du vent dans le contexte urbain pour optimiser la ventilation traversante, simulation de l’ensoleillement, optimisation des surfaces captantes pour le photovoltaïque, simulation pour le développement de l’éolien urbain.

Former

82La taille de la Nouvelle-Calédonie ne lui permet pas d’avoir des compétences techniques pointues dans tous les domaines couverts par la MDE ou l’approche environnementale du bâtiment. Pour réduire ce frein au développement de l’efficacité énergétique, une évaluation des besoins de formation en matière de maîtrise de l’énergie et d’énergies renouvelables doit être réalisée. L’absence de compétences dans certains domaines pourra être vite comblée, à partir du moment où une demande émergera (par exemple, sur des audits énergétiques). Une fois ce besoin connu, des formations ad hoc, en partie subventionnées, ont été organisées en partenariat avec le CTME et les acteurs importants du secteur (par exemple, une formation HQE).

Notes

1 Pour les pistes d’action pour améliorer l’efficacité énergétique, se reporter aux tableaux synthétiques du CD-ROM : « La maîtrise de l’énergie en Nouvelle-Calédonie ».

2 Un tableau présentant les différentes étapes du chantier d’une réglementation figure dans le CD-ROM : « La maîtrise de l’énergie en Nouvelle-Calédonie ».

Table des illustrations

Légende Figure 3. Le confort thermique en espace extérieurLa ligne d’enthalpie maximale du nuage de points est de l’ordre de 85 kJ/kg as. Cette valeur est significative pour le dimensionnement des installations de climatisation. Elle correspond à un couple température/humidité de 31 °C pour 70 % d’humidité.
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Fichier image/jpeg, 209k

© IRD Éditions, 2010

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