Projet ANR-08-VILL-0011 – ACV Quartiers : Aide à l'éco-conception des quartiers par l'analyse de cycle de vie
Programme : Villes Durables (VD)
Année de financement : 2008
Coordinateur du projet : Bruno PEUPORTIER (ASSOCIATION POUR LA RECHERCHE ET LE DEVELOPPEMENT DES METHODES ET PROCESSUS INDUSTRIELS (ARMINES))
Partenaires : PME; Association pour la recherche et le développement des méthodes et processus industriels; TPE; Entreprise autre que TPE ou PME
Montant : 377758.0 euros
Date de début : 2009
Durée : 36 mois
Résumé : ACV-QUARTIERAIDE A L’ECO-CONCEPTION DES QUARTIERS PAR L’ANALYSE DE CYCLE DE VIE
Vers un outil de mesure de la performance environnementaleLa sensibilisation des collectivités locales aux problématiques environnementales a induit la création d’« éco-quartiers », sans que ce concept soit précisément défini. Or l’importance des risques, du niveau local au niveau planétaire, demanderait une gestion plus rigoureuse de ces problèmes. Dans ce contexte, l’analyse de cycle de vie (ACV) constitue un apport méthodologique pour aider les décideurs à réduire les impacts environnementaux des projets grâce à une démarche de conception appropriée.Le présent projet vise à améliorer les outils existants, et à tirer parti de ces outils pour mieux répondre aux besoins des utilisateurs. Il convient en particulier d’étudier les concepts de quartier à énergie positive en considérant leurs implications en termes de morphologies urbaines, de transports et de réseaux d’énergie. L’intermittence des productions et des consommations d’électricité doit être prise en compte, car les moyens de production et donc aussi les impacts environnementaux évoluent dans le temps. L’énergie représente une part importante de certains impacts comme le changementclimatique, l’épuisement des ressources, la santé et la biodiversité. Mais le projet concerne également les aspects liés à la consommation d’eau, l’occupation des sols, la fabrication des matériaux, leur traitement en fin de vie et leur recyclage éventuel.
L’analyse de cycle de vie, nouvel outil pour accompagner l’éco-conception des quartiersQuelques premières expériences d’éco-quartiers ont été analysées afin de recenser les questions posées aux décideurs, d’identifier des problématiques auxquelles l’ACV peut contribuer à répondre, les paramètres à prendre en compte, les frontières pertinentes du système à étudier en fonction des objectifs de l’analyse. Un modèle a alors été élaboré, incluant les bâtiments, les espaces publics (voiries, espaces verts…) et les réseaux (eau, chauffage urbain…). La variation horaire du mix de production et de consommation d’électricité a été intégrée.Des données ont été collectées sur les impacts environnementaux des principaux matériaux et procédés mis en œuvre sur un quartier.Afin de pouvoir étudier des quartiers à énergie positive, les besoins et productions énergétiques des bâtiments sont évalués heure par heure par simulation dynamique. Les résultats de ces simulations sont ensuite transférés à l’outil d’ACV des bâtiments. Les résultats d’ACV des bâtiments sont alors transmis à l’outil à l’échelle des quartiers. Des indicateurs environnementaux sont calculés de manière à exprimer une performance environnementale multi-critères. Pour faciliter l’interprétation des résultats, ces indicateurs sont normalisés sur une échelle unique en équivalents habitants. Plusieurs variantes peuventalors être comparées, ce qui constitue une aide à la décision.
Résumé de la soumission : La sensibilisation des collectivités locales aux problématiques environnementales a induit la création d'« éco-quartiers », sans que ce concept soit précisément défini. Or l'importance des risques, du niveau local au niveau planétaire, demanderait une gestion plus rigoureuse de ces problèmes. L'analyse de cycle de vie (ACV) répond à ce questionnement, en constituant une aide méthodologique pour aider les décideurs à réduire les impacts environnementaux des projets grâce à une démarche de conception appropriée. Une des propositions du Grenelle de l'environnement consiste à développer le concept de bâtiment à énergie positive, voire même d'imposer celui-ci d'ici à 2020 sur les bâtiments neufs. Cette démarche pourrait inciter à privilégier des sites très ensoleillés, ou des bâtiments de faible hauteur, la consommation d'énergie augmentant avec le nombre de niveaux. Ces choix pourraient favoriser l'étalement urbain, avec des conséquences en termes de transport. Il serait intéressant d'étudier des synthèses ou des optimisations basées sur l'ACV. D'autre part, l'intégration de bâtiments à énergie positive a un impact sur la gestion du réseau électrique, et il est utile de prendre en compte cet aspect dans un outil d'analyse global. En basant l'évaluation sur un ensemble d'indicateurs environnementaux, l'analyse de cycle de vie fournit une image plus globale de la performance environnementale que des approches mono-critère comme le bilan carbone ou l'empreinte écologique. La sensibilité de l'évaluation à de nombreux paramètres fournit une aide à la décision à différentes étapes d'un projet, en impliquant différents acteurs : municipalités, SEM, promoteurs, architectes, réalisateurs, utilisateurs. Cette méthode est appliquée dans de nombreux pays à l'échelle du bâtiment : le projet européen PRESCO a permis de recenser différents outils, qui ont été comparés entre eux sur des études de cas. Un outil été développé en Allemagne à l'échelle d'un quartier, mais plus pour des études globales que pour l'aide à la conception. Le présent projet propose alors de développer un outil d'éco-conception à l'échelle du quartier. Le programme de travail inclut les phases suivantes. 1.Etablissement d'un cahier des charges Quelques premières expériences d'éco-quartiers seront analysées afin de recenser les questions posées aux décideurs, d'identifier des problématiques auxquelles l'ACV peut contribuer à répondre, les paramètres à prendre en compte, les frontières pertinentes du système à étudier en fonction des objectifs de l'analyse. 2.Collecte de données Il sera utile d'actualiser les données concernant les impacts environnementaux des matériaux et procédés, et de les compléter en ce qui concerne, entre autre, la variation horaire du mix d'électricité, les émissions des chaudières bois récentes, et les impacts des systèmes photovoltaïques utilisés dans les bâtiments à énergie positive (fabrication et fin de vie / recyclage). 3. Méthodologie - Modélisation L'analyse de cycle de vie permet d'estimer une série d'indicateurs d'impact, mais certains aspects ne sont pas encore pris en compte, par exemple la variation du mix d'électricité. Cette approche conduit à développer une analyse dynamique, ce qui est innovant par rapport aux pratiques actuelles où des données moyennes, fixes, sont considérées. Cette analyse dynamique sera étendue à d'autres éléments comme la variation au cours du temps du rendement des chaudières et des propriétés des isolants. 4. Développements logiciels Les modèles développés seront mis en œuvre dans un ensemble logiciel incluant Pléaides-Comfie (simulation dynamique), Equer (ACV des bâtiments) et ARIADNE (ACV des quartiers). Le format de données des SIG sera analysé dans le cadre de l'étude de cas, afin d'étudier la faisabilité d'un chaînage. 5. Applications – Etudes de cas Les sites retenus pour mettre en œuvre l'outil de simulation /évaluation des impacts environnementaux d'un projet urbain sont - le quartier « Centre » de la Vi
Résultats : Une chaîne logicielle a été développée et certains outils sont déjà diffusés par un éditeur de logiciels. Ces outils ont été appliqués à titre expérimental dans plusieurs études de cas, en particulier pour évaluer des concepts correspondant aux meilleures pratiques (quartier Vauban à Fribourg, Allemagne). Un projet concernant la Cité Descartes (Champs sur Marne) a ensuite été étudié.
Dans cet exemple, des choix adaptés en termes de morphologie urbaine et de technologies permettent d’obtenir une performance environnementale au niveau des meilleures pratiques. Ces premières études de cas ont montré la faisabilité d’appliquer l’ACV comme aide à l’écoconception des quartiers.
Perspectives : Le projet ACV Quartiers est un projet de recherche industrielle coordonné par ARMINES. Il associe également VINCI Construction France, IZUBA Energies et ACT Consultants. Le projet a commencé en janvier 2009 et a duré 36 mois. Il a bénéficié d’une aide ANR de  377 757 € pour un coût global de l’ordre de 687 000 €.
Publications et brevets : Les développements menés dans ce projet ont donné lieu à 4 communications dans des
conférences internationales, et un article dans une revue scientifique. Le modèle de quartier a été présenté lors de la Conférence Sustainable Building d’avril 2010 à Madrid. Une étude de cas a fait l’objet d’une communication lors de la Conférence CISBAT de Lausanne en septembre 2011. Deux communications ont été envoyées pour la Conférence Life Cycle Assessment and Construction de Nantes, prévue en juillet 2012. Un article a été envoyé à la revue Building and Environment.