05 oct 2015

De la fonte des glaces aux bâtiments à énergie positive

Atelier animé par Claude Haegi

Le meilleur endroit pour prendre la mesure de l’urgence à agir contre le réchauffement climatique et la fonte des glaces ? Face aux cimes enneigées et aux glaciers majestueux qu’on voudrait voir toujours, jusqu’à la fin des temps, mais qui sont menacés d’extinction. 

Voilà pourquoi, Claude Haegi, Président de la Fondation Européenne pour le Développement durable des Régions (FEDRE), avait décidé de parler des bâtiments à énergie positive, si prometteurs dans la lutte contre la production de CO2, à 2 500 mètres d’altitude au-dessus de Chamonix.

Compte-rendu de cet atelier au sommet. 
 

La fonte des glaces en haute montagne  : le Mont-Blanc perd de la hauteur

« Le milieu de haute montagne est particulièrement sensible aux variations climatiques », annonce le géomorphologue Ludovic Ravanel, chercheur associé au laboratoire EDYTEM CNRS à l’Université de Savoie. 

Les 2°C de hausse de température terrestre prévus d’ici à 20 ans s’observent déjà avec la fonte des glaces en haute montagne. La température moyenne annuelle y a augmenté de 2°C en 75 ans. La preuve en comparant le massif du Mont-Blanc tel qu’il apparaît en ce 21 septembre 2015 à des cartes anciennes. Le paysage a changé. Des éboulements de roches par mètres cubes l’ont redessiné. « La présence de glace dans les fissures des rochers les faisait tenir en altitude. Depuis quelques années, cette glace fond et les rochers s’écroulent », remarque Ludovic Ravanel, qui craint le pire pour l’avenir. 
Et pour cause : « ces éboulements ont tous eu lieu durant des périodes chaudes, ce qui atteste de l’impact du climat sur les hautes cimes ». Des forages ont permis de constater qu’entre 3 100 et 3 500 mètres, les roches dégelaient en surface chaque année et s’érodaient. Sur le versant sud de l’Aiguille du Midi, la roche dégèle jusqu’à 6 mètres de profondeur, contre 1,50 mètre sur le versant nord. Résultat de la fonte des glaces : le terrain devient instable, les pylônes bougent de plus en plus, les avalanches et éboulements de terrain sont plus fréquents. Inquiétant. Sans compter les neiges éternelles qui ne le sont plus pour longtemps...

Il fut une époque où le Mont-Blanc était appelé mont Maudit par les habitants de la vallée de Chamonix, car après chaque hiver, la langue de ses glaciers était plus grande et se rapprochait des villages. Aujourd’hui, elle est révolue. Deux conséquences à la fonte des glaces : 
  • Non seulement le toit de l’Europe rapetisse : de nouvelles mesures ont établi que le Mont-Blanc culminait désormais à 4 803 mètres contre 4 810 mètres en 2013. 
  • Mais les glaciers du massif se rétractent : 10 mètres d’épaisseur perdus depuis 2003. « Moins épais, les glaciers ne glissent plus autant et ne drainent plus les débris de la montagne », explique Luc Moreau, glaciologue, chargé de recherche au laboratoire EDYTEM CNRS de l’Université de Savoie. En conséquence, leur partie terminale s’amalgame aux débris et noircit. Le temps des beaux glaciers blancs est en voie d’extinction.  

La fonte des glaces complique le captage d’eau sous-glaciaire

Depuis les années 1960, EDF utilise l’eau de la fonte des neiges sous la Mer de Glace. Le principe est simple : il s’agit de récupérer l’eau qui ruisselle sous le majestueux glacier du Mont-Blanc pour l’acheminer vers une centrale de production hydraulique, la centrale des Bois qui produit chaque année 115 millions de kWh, ce qui représente la consommation domestique de 50 000 habitants (environ la ville d'Annecy). 

« Au lieu d’avoir un barrage visible qui défigure le paysage, on a un trou sous le glacier sans impact pour l’environnement », précise François-Régis Chevreau, chef de groupement Unité de production Alpes chez EDF. Mais le recul du glacier s‘est accéléré avec la fonte des glaces, menaçant le captage sous-glaciaire. En 2008, le creusement d’une galerie de dérivation du captage vers l’amont du glacier, sous 100 mètres de glace, dans des conditions difficiles liées à l’accès et à la glaciologie, a été entrepris. 

Entre 2008 et 2011, une solution transitoire a été mise en œuvre, avec le percement d’une galerie de quelques dizaines de mètres débouchant sous le glacier, qui a assuré l’alimentation en eau de l’usine jusqu’en 2011. Au printemps 2011, une nouvelle installation, qui permet à la France de faire une économie de plus de 100 000 tonnes de CO2 par rapport à une centrale au charbon, a été inaugurée. « Au total, on est remonté plus d’un kilomètre au-dessus du captage historique qui est désormais sous les cailloux », souligne François-Régis Chevreau. Le retrait du glacier laisse toutefois augurer qu’il faudra sans doute monter plus haut encore dans un avenir pas si lointain.

Il faut sauvegarder le massif du Mont-Blanc : le bon exemple de la Compagnie du Mont-Blanc

Le domaine du Mont-Blanc est un territoire qui attire chaque année des milliers de skieurs et d’alpinistes. « Pour qu’il continue à faire rêver avec ses cimes blanches et son air minéral, la Compagnie du Mont-Blanc, qui l’exploite, doit donner l’exemple », affirme Mathieu Dechavanne, PDG de la Compagnie du Mont-Blanc. De nombreuses actions sont entreprises pour produire moins de CO2, amoindrir les impacts négatifs sur le climat et donc la fonte des glaces : développement de transports publics électriques à Chamonix (déjà six bus hybrides et deux navettes 100 % électriques dans le centre-ville) ; moins de remontées mécaniques dans le domaine skiable, mais mieux situées. 

« Avant, c’était la course à la station qui développerait le plus de remontées mécaniques dans son domaine skiable », se souvient Mathieu Dechavanne. « Aujourd’hui, on réfléchit sur la meilleure manière de remplacer deux remontées mécaniques par une télécabine débrayable pour limiter à la fois la production de carbone et la fonte des glaces, mais aussi la quantité de câbles et de pylônes qui nuisent au vol des oiseaux, notamment aux Grands Tétras ». 

Autre mesure : impliquer les professionnels du domaine skiable, notamment les dameurs, dans une réflexion sur la protection de l’environnement. Ceux-ci ont participé à des stages d’éco-conduite et à l’analyse des pistes pour ne damer que les indispensables. « Ces professionnels sont attachés à leur territoire, ils sont donc ouverts pour remettre leurs pratiques en question ».  

Bref, les idées de la Compagnie du Mont-Blanc en faveur de l’environnement ne manquent pas : on peut citer encore le travail de nettoyage des montagnes (400 tonnes de déchets ramassés par an, 250 tonnes de vieilles ferrailles récupérées) et la sensibilisation des jeunes générations à la préservation des paysages, qui passe par celle de la faune et de la flore. « Nous avons convaincu le conseil départemental de nous soutenir dans la construction d’un centre d’étude sur les glaciers, la fonte des glaces et le climat, d’un budget de 5 millions d’euros, à destination notamment des écoles de Haute-Savoie », se réjouit Mathieu Dechavanne. Ce lieu d’exposition de 370 m2 devrait ouvrir ses portes d’ici à 2018. 
 

Bepos : un refuge à énergie positive au sommet 

L'ascension du Mont-Blanc attire chaque année des milliers d’alpinistes. Jusqu’en 2013, beaucoup faisaient une halte à 3 817 mètres, dans l’ancien Refuge du Goûter qui était chauffé et où on cuisinait au charbon et qui rejetait ses eaux usées dans la montagne. 

Depuis 2013, ils peuvent s’arrêter dans le nouveau, le Refuge du Goûter, bâtiment à énergie positive (bepos) situé 200 mètres plus au sud, à 3 835 mètres, qui avec ses 250 m2 de panneaux photovoltaïques pour capter l’énergie solaire, sa capacité à utiliser la neige pour ses besoins en eaux, à recycler la chaleur et à traiter ses eaux usées. L’énergie thermique y est couverte à 86 % par les capteurs solaires thermiques, et à 14 % par un groupe de cogénération bi-énergies, fuel/huile de colza, régulé en fonction des besoins électriques.

Dans ce nouveau bâtiment à énergie positive, l’énergie électrique est, quant à elle, assurée à 59 % par le photovoltaïque et à 41 % par la cogénération. « Les caractéristiques du refuge, dues à son altitude (températures extérieures pouvant descendre jusqu’à – 30°C, rafales de vent pouvant dépasser les 300 km/h, absence d’eau à l’état liquide, 40 % de pression atmosphérique en moins et 40 % d’oxygène en moins par rapport au niveau de la mer), ont nécessité la mise en œuvre de solutions, dont plusieurs sont des premières mondiales », relève Pierre Stremsdoerfer, ingénieur fluides et énergies du Refuge du Goûter. 

Un exemple ? Les WC dits « humides », car ils sont à aspiration sous vide et équipés d’une unité compacte de traitement biologique à filtration membranaire, dérivée de technologies employées dans la marine. 

En résumé, le bilan carbone de ce Bepos d’altitude, de 700 m2, qui peut accueillir 120 personnes est exemplaire. « En 50 ans, il le bâtiment à énergie positive du Mont-Blanc ne produira pas plus de CO2 qu’un petit pavillon de quatre pièces, exploitation et transport des matériaux compris », se réjouit Pierre Stremsdoerfer. 

« Ce refuge a valeur d’exemple. Si on peut concevoir un Bepos dans des conditions extrêmes, il n’y pas plus d’excuse pour ne pas en fabriquer en plaine », remarque Claude Haegi. 
 

Il est venu le temps des bâtiments à énergie positive

Cependant, en plaine, les Bepos restent rares. C’est rageant, quand on sait que 50 % de l'énergie électrique et de l'énergie fossile sont la conséquence du bâti. Comment bousculer cet état de fait ? En nous mettant « à penser global mais à agir local », comme le suggère Thomas Büchi, concepteur du Refuge du Goûter et ingénieur bois. C’est-à-dire en étudiant un projet de bâtiment à énergie positive dans sa globalité, production de CO2 compris, et en réfléchissant à la manière de le réaliser avec des matériaux locaux de proximité, comme le bois indigène. Car à portance égale, il consomme 10 fois moins d’énergie grise que le béton ou l’acier. 

Et bien sûr, en misant sur les enveloppes des bâtiments (façades, fenêtres et murs) ayant des indices d'isolations très performants comme les façades actives bois/verre avec une épaisseur de seulement 25 cm. Aujourd’hui, villas, immeubles, théâtre, opéras, et bien-sûr bâtiments industriels peuvent se concevoir, voire se convertir, en Bepos. « La certitude que le prix de l’énergie augmentera devrait inciter les entreprises à réfléchir Bepos. C’est la garantie de se prémunir contre la hausse de leurs charges de fonctionnement », souligne Thomas Büchi. Qui rappelle que les retours sur investissements sont immédiats. 

Le boom des façades actives

Sachant que nous n’avons besoin que de 12 % de l’énergie qui nous parvient du soleil pour vivre confortablement, et même recharger la batterie de sa voiture électrique, la construction de bâtiments à énergie positive qui capteraient et stockeraient l’énergie solaire afin de devenir énergétiquement autonomes paraît une évidence. D’autant qu’il existe des technologies astucieuses pour capter l’énergie solaire : les façades dynamiques qui utilisent le rayonnement solaire pour limiter les déperditions thermiques et apporter de l’énergie au bâtiment. 

L’architecte suisse Giuseppe Fent, passionné par les Bepos depuis les années 1990, en a inventé trois sortes :
  • La façade Lucido, en verre devant, et lames de bois derrière, qui absorbe la chaleur et favorise son accumulation dans des matériaux ad hoc (laine de bois, cellulose ou laine de roche), ce qui permet d’assurer entre 80 % et 90 % du chauffage. 
  • La façade Lucido +, en verre équipé de capteurs photovoltaïques, qui récupère l’énergie générée dans la façade pour produire les KW nécessaires aux besoins de la maisonnée.
  • La façade Solino dont le fonctionnement est sophistiqué. « On fait entrer la chaleur qui passe derrière la vitre dans un collecteur d’air chaud pour produire de l’eau chaude pour le bâtiment à énergie positive », explique Giuseppe Fent. 
Des solutions technologiques, il y en a. Reste à changer les réflexes de construction. 

Des Bepos, oui, mais par intermittence 

Pour Maxime Bousseaud, business developer Smartgrids & Smartcities chez ABB France (leader mondial dans les technologies d'énergie et d'automation), un Bepos ne doit pas être forcément un bâtiment qui ne consomme pas d’énergie, ni produit de CO2. « Car ce bâtiment coûte cher à la construction », remarque-t-il. « On peut aussi envisager un Bepos comme un bâtiment qui consomme peu d’énergie et produit peu de CO2. Il y a un équilibre à trouver ». 

Pour y parvenir, il suffit de connecter le bâtiment aux nouvelles technologies, notamment aux smartgrids. Cela permet d’établir une corrélation entre les usages, les besoins énergétiques et les ressources disponibles. Ainsi, peut-on raccorder un bâtiment au réseau électrique certains jours et le déconnecter du réseau pour le connecter au soleil certains autres jours. « Recouvrir un bâtiment de capteurs photovoltaïques durant une seule journée de soleil permet de couvrir les besoins en énergie du bâtiment pour huit jours », relève Maxime Bousseaud. Mais pour que cette alternance soit possible, il est nécessaire que les habitants/usagers soient formés à une culture énergétique et qu’ils aient conscience de leur consommation énergétique. « Pour espérer une généralisation des Bepos, trois leviers importants doivent être levés », remarque Maxime Bousseaud. « Le levier technologique, le levier sensibilisation et implication des usagers et le levier cadre réglementaire, qui doit être favorable ». À suivre donc...
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