Bâtiments Net Zéro Énergie

Alors que les bâtiments jouent un rôle majeur dans la consommation énergétique mondiale, ils représentent environ 34 % de la demande globale d'énergie et 37 % des émissions de CO2 liées à l'énergie et aux processus en 2022. Face à ces chiffres, l'adoption de bâtiments Net-Zéro Énergie n'est pas seulement une innovation; c'est une nécessité pour réduire significativement notre impact environnemental et répondre aux défis du changement climatique. Cet article explorera ce que sont réellement les bâtiments Net Zéro Énergie, les innovations technologiques et stratégies de construction permettant d’atteindre leurs objectifs et enfin les cadres réglementaires et incitations pour ces bâtiments.

Définition et principes

Qu'est-ce qu'un bâtiment Net-Zéro Énergie (NZEB) ?

Dans le contexte de la construction durable, le terme NZEB est souvent utilisé mais peut prêter à confusion en raison de ses deux interprétations possibles : Net Zero Energy Building et Nearly Zero Energy Building. Bien que similaires, ces concepts ont des implications légèrement différentes en termes de performance énergétique :

• Net Zero Energy Building (NZEB) : Ce terme désigne un bâtiment qui, sur une année, produit autant d'énergie qu'il en consomme, grâce à l'énergie renouvelable produite sur site ou à proximité. L'objectif est une balance énergétique nette de zéro, marquant une autonomie complète vis-à-vis des sources d'énergie non renouvelables.

• Nearly Zero Energy Building (NZEB) : Plus courant dans la réglementation européenne, ce terme fait référence à un bâtiment avec une consommation d'énergie très faible, dont la quasi-totalité est couverte par des sources d'énergie renouvelables produites sur place ou à proximité. Ce standard est encouragé par la directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments, visant une réduction significative de l'usage énergétique.

Pour le cadre de cet article, et afin d'éviter toute ambigüité, nous utiliserons le terme NZEB pour un bâtiment Net Zéro Énergie. 

Principes clés de conception et de fonctionnement

Pour comprendre les bases de l’efficacité énergétique, de la conservation énergétique et de la production d’énergie dans la conception des bâtiments Net Zéro Énergie et bâtiments durables, allez visionner notre vidéo explicative sur Youtube ici !

Efficacité énergétique : Le premier pilier des bâtiments NZEB est la réduction de la demande énergétique au minimum. Cela est souvent réalisé par une isolation efficace, des fenêtres performantes et une étanchéité à l'air optimale pour minimiser les pertes de chaleur. De plus, l'emploi de technologies de gestion intelligente de l'énergie et d'éclairage LED par exemple contribue à réduire la consommation électrique.

Production d'énergie renouvelable : Pour atteindre l'équilibre énergétique net, ces bâtiments sont équipés de systèmes produisant de l'énergie renouvelable sur site, tels que des panneaux solaires photovoltaïques. Certains bâtiments intègrent également des systèmes de chauffage et de refroidissement géothermiques, exploitant l'énergie stockée sous la surface de la Terre. Pour en apprendre davantage sur l'intégration des énergies renouvelables aux bâtiments durables, lisez notre article dédié ici.

Les bâtiments NZEB jouent un rôle crucial dans la lutte contre le changement climatique. En réduisant drastiquement la consommation d'énergie et en produisant de l'énergie propre, ils contribuent à diminuer les émissions de gaz à effet de serre. Selon le Programme des Nations Unies pour l'environnement (PNUE), les bâtiments sont responsables de près de 40% des émissions de CO2 dans le monde, rendant les initiatives comme les NZEB essentielles pour atteindre les objectifs de réduction de ces émissions. En outre, les NZEB peuvent améliorer la résilience des infrastructures urbaines face aux fluctuations des prix de l'énergie et aux perturbations des réseaux électriques, tout en offrant des conditions de vie plus saines et plus confortables pour leurs occupants. Les bâtiments NZEB, en incorporant des pratiques de construction durable et des technologies avancées, deviennent ainsi des modèles pour le futur du bâtiment durable.

Innovations technologiques et stratégies de construction

Technologies émergentes dans la construction NZEB

Les bâtiments Net-Zéro Énergie tirent parti de plusieurs technologies avancées pour atteindre leur efficacité énergétique et leur autonomie énergétique. Voici quelques-unes des innovations les plus impactantes :

Panneaux solaires photovoltaïques : L'une des technologies les plus répandues pour les NZEB est le solaire photovoltaïque (PV). Ces systèmes convertissent la lumière solaire en électricité, qui peut être utilisée immédiatement ou stockée pour une utilisation ultérieure. En 2020, les systèmes solaires photovoltaïques (PV) résidentiels ont représenté environ 40% de toute la capacité solaire installée dans l'Union Européenne selon Eurostat. Le principal avantage de l'énergie solaire réside dans son abondance et sa disponibilité presque illimitée. Contrairement aux combustibles fossiles, elle n'émet pas de CO2 lors de la production d'électricité, ce qui la rend essentielle pour réduire les émissions globales de gaz à effet de serre. De plus, l'énergie solaire peut être produite localement, réduisant ainsi la dépendance aux importations d'énergie et favorisant la sécurité énergétique pour les bâtiments durables.

Pompes à chaleur géothermiques (PAC géothermiques) : ces systèmes représentent une technologie clé en offrant une solution très efficace pour le chauffage et le refroidissement. Ces systèmes exploitent la température relativement constante du sol, qui reste entre 10 et 16 °C toute l'année, pour transférer la chaleur vers ou depuis le bâtiment, selon les besoins. En hiver, la PAC géothermique extrait la chaleur du sol grâce à un circuit de fluide caloporteur circulant dans des boucles enterrées. Cette chaleur est ensuite concentrée et transférée à l'intérieur du bâtiment. En été, le processus est inversé : la chaleur intérieure est captée et transférée vers le sol, ce qui refroidit le bâtiment. Les PAC géothermiques sont non seulement très efficaces, mais aussi économiquement avantageuses à long terme. Elles peuvent réduire la consommation d'énergie de 50 % en comparaison avec les systèmes traditionnels de chauffage et de refroidissement. Cette réduction substantielle de la consommation énergétique contribue également à diminuer les coûts opérationnels associés au maintien des températures intérieures des bâtiments.

Stratégies de construction 

L'intégration des technologies NZEB avec les principes de construction passive maximise l'efficacité énergétique des bâtiments. En se concentrant sur une enveloppe de bâtiment ultra-performante, la construction passive réduit encore davantage les besoins énergétiques pour le chauffage et le refroidissement. Les stratégies comme l'orientation optimale du bâtiment, l'exploitation maximale de l'isolation et l'étanchéité à l'air sont des éléments clés partagés avec l'architecture bioclimatique, favorisant une approche holistique du design énergétique.

Pour approfondir comment ces stratégies sont appliquées dans la pratique, visitez notre article détaillé sur la construction passive et l'architecture bioclimatique ici.

Cadre réglementaire pour les bâtiments Net-Zéro Énergie

Politiques et objectifs internationaux

Les bâtiments Net-Zéro Énergie sont cruciaux pour atteindre les objectifs de durabilité fixés à l'échelle mondiale. L'Union européenne s'est particulièrement engagée à réduire ses émissions de gaz à effet de serre d'au moins 55% d'ici 2030 par rapport aux niveaux de 1990, et vise la neutralité carbone d'ici 2050.

Un élément clé de ces mesures est la directive sur la performance énergétique des bâtiments (EPBD), qui mandate que tous les nouveaux bâtiments atteignent des niveaux d'énergie quasi nulle dès 2021. La EPBD met en avant le DPE (Diagnostic de Performance Énergétique) comme un outil indispensable pour assurer que les bâtiments respectent les normes énergétiques élevées exigées par l'UE. Le DPE est une évaluation qui mesure la performance énergétique d'un bâtiment. Il est crucial pour les bâtiments neufs et existants, fournissant des données essentielles sur leur efficacité énergétique. D'ici 2028, l'ambition est de rehausser ces exigences, passant de bâtiments à énergie quasi nulle à des bâtiments Net-Zéro Énergie, une transition qui reflète l'évolution des technologies et des pratiques de construction durable. Cette mise à jour vise à renforcer l'efficacité énergétique à travers l'Europe, réduisant encore plus les émissions de CO2 et contribuant à la lutte contre le changement climatique.

Réglementation française et incitations

En France, la transition vers les NZEB est principalement guidée par la Réglementation Thermique 2020 (RE 2020). Cette réglementation succède à la RT 2012 et vise à améliorer les performances énergétiques des bâtiments neufs. L'accent est mis sur :

• La réduction des consommations d’énergie primaire : La RE 2020 impose des objectifs élevés de performance de l’enveloppe du bâtiment pour réduire les besoins de chauffage et climatisation pour ainsi réduire la consommation énergétique des bâtiments tout au long de leur vie.

• La réduction de l'empreinte carbone : La RE 2020 impose des limites strictes sur les émissions de CO2 pour tous les nouveaux bâtiments, encourageant l'utilisation de matériaux à faible impact environnemental et de systèmes énergétiques performants.

• L'augmentation de la production d'énergie renouvelable sur site : Elle favorise l'intégration de solutions comme le solaire photovoltaïque, la biomasse, ou la géothermie pour assurer l'autosuffisance énergétique des bâtiments.

En outre, le décret tertiaire, promulgué en juillet 2019, complète ces mesures en imposant une réduction progressive de la consommation énergétique des bâtiments tertiaires existants. Les objectifs fixés sont de réduire cette consommation d'au moins 40% d'ici 2030, de 50% d'ici 2040 et de 60% d'ici 2050, comparativement à une année de référence (méthode relative). Cette législation vise non seulement les nouveaux bâtiments mais aussi les bâtiments existants, accentuant ainsi l'effort national pour améliorer l'efficacité énergétique à travers tout le secteur.

Ces exigences sont renforcées par des incitations telles que des subventions gouvernementales, des réductions fiscales, et des prêts à taux zéro pour encourager les investissements dans les technologies vertes et la construction durable.

Normes et certifications

La certification joue un rôle clé dans la promotion et la validation des performances des NZEB en France. Parmi les standards les plus reconnus, on trouve :

• HQE (Haute Qualité Environnementale) : Ce système de certification français évalue la performance environnementale des bâtiments, incluant l'efficacité énergétique, la qualité de l'air, la gestion de l'eau et le confort acoustique.

• Label BEPOS Effinergie : Spécifique à la France, ce label certifie les bâtiments qui produisent plus d'énergie qu'ils n'en consomment, en ligne avec les objectifs de la RE 2020.

• LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) : Un système de certification créé aux Etats-Unis mais mondialement reconnu qui évalue la conception, la construction, l'opération, et l'entretien des bâtiments durables.  

Il existe d'autres systèmes de certification du bâtiment durable dans le monde comme BREEAM, EDGE ou encore WELL. Ces certifications ne mesurent pas seulement l'efficacité énergétique mais englobent également des aspects tels que la santé et le bien-être des occupants, l'impact sur l'environnement local, et la qualité des matériaux utilisés.  Vous souhaitez en apprendre davantage sur les systèmes de certification environnementale, consultez notre page dédiée ici.

Conclusion

Les bâtiments Net Zéro Énergie (NZEB) représentent une avancée cruciale pour la durabilité environnementale et l'efficacité énergétique. À travers l'adoption de technologies innovantes et de stratégies de construction avancées, ces bâtiments jouent un rôle fondamental dans la réduction des émissions de gaz à effet de serre et la consommation énergétique globale. Les réglementations internationales et locales soutiennent cette transition en imposant des standards élevés et en offrant des incitations pour encourager la construction durable.

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