Toitures actives au sud de l'Europe (Active RoofTops South Europe)
Acronyme : aRTes
Programme : Appel à projets Européen DUT 2023 (Driving Urban Transition Partnership)
Mots-clés : Urbanisme / Bâtiment
Contexte : Le projet aRTes s'inscrit dans une dynamique internationale de transformation des villes vers des environnements urbains plus verts, résilients et inclusifs. Depuis plusieurs décennies, les institutions européennes et internationales appellent à des villes plus durables, capables de répondre aux enjeux de résilience climatique, d’efficacité énergétique, de réduction de la pollution et d'amélioration du bien-être des citoyens. Le Nouveau Bauhaus Européen, en particulier, joue un rôle central dans cette réorientation des espaces urbains en prônant des espaces fonctionnels, esthétiques et durables. Le projet aRTes répond à ces ambitions en se concentrant sur le potentiel inexploité des toitures urbaines, un domaine stratégique pour la transition vers des villes plus résilientes et intelligentes. Les villes méditerranéennes, caractérisées par un espace urbain consolidé, présentent une opportunité unique pour ce type de transformation. Le projet se positionne dans une démarche de recherche appliquée et de développement expérimental , visant à tester et à valider des technologies de rénovation des toitures, tout en s'inscrivant dans un cadre réglementaire et économique national et territorial. En effet, l’approche de aRTes est en lien avec des politiques territoriales comme le SRCAE (Schéma Régional du Climat, de l’Air et de l’Énergie), le PDPGDND (Plan Départemental de Prévention et de Gestion des Déchets Non Dangereux) et l'Agenda 21, qui promeuvent la réduction des émissions carbone, la gestion durable des ressources et l’amélioration de la qualité de vie urbaine. Le cadre juridique et technique local est également un enjeu majeur dans le projet, en raison des nombreuses contraintes liées à la réglementation de l’urbanisme et de la rénovation des bâtiments dans les zones urbaines denses. aRTes prend en compte les particularités réglementaires de chaque territoire participant, afin de proposer des solutions conformes aux cadres nationaux et européens tout en favorisant l'innovation technologique et sociale. Ce projet est également porté par des partenariats stratégiques avec des pôles de compétitivité et des communautés de recherche reconnues à l’international, assurant ainsi un alignement avec des initiatives de recherche locales et régionales. État de l'art scientifique et caractère innovant du projet Le projet aRTes se distingue par son approche intégrée et multidisciplinaire, combinant des innovations technologiques, sociales et environnementales pour la transformation des toitures urbaines en espaces multifonctionnels. Cette démarche repose sur une série de défis techniques et scientifiques visant à répondre à des problématiques variées, allant de l’adaptation au changement climatique à l'amélioration du bien-être social en passant par la production d'énergie renouvelable. Positionnement par rapport au contexte général Dans le cadre général décrit précédemment, aRTes se positionne comme une initiative pionnière en matière de rénovation des toitures, une thématique peu explorée dans les projets de recherche actuels bénéficiant de financements publics. Le projet dépasse l’état de l’art en intégrant des solutions telles que les pergolas photovoltaïques bioclimatiques , qui ne se contentent pas de produire de l’énergie mais contribuent également à la création d'espaces de convivialité et à la cohésion sociale entre voisins. De plus, les murs périmétriques multifonctionnels , qui intègrent des systèmes d’éclairage, de prises électriques et de solutions fondées sur la nature, illustrent l’innovation que le projet entend apporter à la conception des toitures. Un des principaux apports d’aRTes est la combinaison de ces technologies avec des solutions basées sur la nature, telles que les toits verts et bleus , qui permettent de répondre aux enjeux climatiques en réduisant les îlots de chaleur urbains, en captant l’eau de pluie et en renforçant la biodiversité. Actuellement, peu de villes adoptent de telles solutions dans leurs réglementations. L'approche d’aRTes vise à intégrer ces technologies dans un cadre de réglementation urbaine innovant , adaptable aux villes méditerranéennes et européennes. Comparaison avec d’autres projets Les projets similaires bénéficiant de financements publics ont souvent une approche mono-dimensionnelle, centrée sur un seul aspect de la rénovation des toitures (par exemple, la production d’énergie ou la réhabilitation thermique). En revanche, aRTes adopte une approche multidimensionnelle et multidisciplinaire, intégrant à la fois des solutions énergétiques (ex : BIPV - Bâtiment Intégré Photovoltaïque), des solutions sociales (ex : co-conception participative des espaces avec les citoyens) et des innovations techniques (ex : plateformes de modélisation et de gestion des toitures via des outils numériques tels que les jumeaux numériques et les maquettes 3D navigables). Le projet se démarque également par son système modulaire et réversible de planchers surélevés , qui offre une solution flexible et durable pour la transformation des toitures en espaces piétonniers ou agricoles. Contrairement aux solutions existantes, souvent irréversibles et rigides, le système développé par aRTes permet une adaptation future aux besoins changeants des villes, tout en intégrant des technologies d’agriculture urbaine et de récupération d’énergie renouvelable. Articulation avec la littérature internationale et innovation au-delà de l'état de l'art Sur le plan de la recherche internationale, les études sur la rénovation des toitures se concentrent principalement sur les solutions techniques comme l’isolation thermique ou la récupération d’énergie solaire. Cependant, peu de travaux abordent les toitures comme des espaces sociaux, énergétiques et environnementaux intégrés, où ces dimensions coexistent de manière harmonieuse et interconnectée. aRTes dépasse cet état de l’art en proposant une conception collaborative et holistique des toitures , associant tous les acteurs du processus (administrations locales, citoyens, entreprises privées) autour d’un environnement numérique interactif et évolutif. L’intégration d’un cadre d’indicateurs sociaux , mesurés en temps réel grâce à des capteurs de toiture, est une autre innovation clé. Ce système permet de suivre et d’évaluer en continu les bénéfices sociaux et environnementaux des toitures rénovées, comme la réduction de la pollution, l’amélioration de la qualité de vie, ou encore l’impact sur la santé mentale des utilisateurs. Cela va bien au-delà de la simple rénovation énergétique, en intégrant des paramètres sociétaux rarement pris en compte dans ce type de projets. État de la propriété industrielle En termes de propriété industrielle, aRTes mobilise une série de technologies brevetées par les partenaires du projet. Par exemple, les solutions photovoltaïques intégrées aux murs périmétriques et les systèmes de planchers modulaires font l'objet de plusieurs brevets nationaux et européens. Les technologies développées par aRTes s'appuient également sur des logiciels d’ analyse de cycle de vie (ACV) et d’indice de circularité, qui permettent d’évaluer et d’optimiser la durabilité des matériaux utilisés dans la rénovation des toitures. Ces innovations garantissent que les solutions proposées respectent les exigences environnementales tout en maximisant leur impact social et économique. Les résultats préliminaires attendus incluent des prototypes de murs périmétriques, de pergolas photovoltaïques et de systèmes de planchers surélevés testés dans des projets pilotes. Ces technologies seront également simulées à travers des modèles microclimatiques et des outils de visualisation SIG, renforçant ainsi leur validation scientifique avant une phase de déploiement à plus grande échelle. Enfin, la bibliographie internationale soutenant le projet s'appuie sur des études récentes dans les domaines de la résilience urbaine, des toitures vertes et de la production énergétique décentralisée. aRTes complète ces travaux en offrant une approche intégrée et scalable, capable d’être adaptée à différents contextes urbains et climatiques dans toute l'Europe. Ainsi, le projet aRTes se positionne clairement à la pointe de l'innovation dans le domaine de la transformation des toitures urbaines, avec des solutions qui vont bien au-delà des pratiques actuelles et qui répondent aux défis majeurs de notre époque : le changement climatique, la transition énergétique, et l'amélioration de la qualité de vie en milieu urbain.
Description : Les toits représentent une ressource largement inexploitée dans l'infrastructure urbaine des villes du sud de l'Europe, où ils sont nombreux en raison de climats favorables, d'une culture urbaine riche et de facteurs historiques. Ces espaces pourraient offrir des possibilités considérables d'amélioration de la durabilité et de la résilience des villes. En servant d'éléments isolants et en offrant des espaces verts et ouverts, les toits peuvent réduire de manière significative les émissions de carbone, atténuer l'effet d'îlot de chaleur urbain et le ruissellement des eaux pluviales, et accueillir des activités sociales dynamiques. Les espaces actifs sur les toits pourraient également permettre des livraisons de marchandises innovantes par drones, favoriser la biodiversité et, grâce à des initiatives d'agriculture urbaine, créer de nouvelles opportunités commerciales. Dans la lignée des initiatives European Renovation Wave et New European Bauhaus, le consortium vise à redéfinir l'utilisation des toits au Portugal, en Espagne, en France, en Italie, en Grèce, en Finlande et à Chypre. Ce projet s'attaque aux principaux défis liés à l'adaptation des toits en développant des solutions innovantes en matière de conception et d'ingénierie, qui feront l'objet de prototypes et d'essais approfondis. La mission est de transformer ces espaces en zones accessibles, efficaces, sûres et multifonctionnelles qui améliorent la vie urbaine et s'intègrent parfaitement au paysage social et écologique de la ville. Ce projet s'inscrit dans le cadre de plusieurs objectifs de développement durable des Nations unies - promotion de l'énergie propre, des villes durables, de la consommation responsable, de l'action en faveur du climat, et bien d'autres choses encore - qui favorisent une approche globale du développement urbain durable. Le projet aRTes sera mis en œuvre selon le plan de travail illustré dans le schéma suivant, qui est organisé en neuf Work Packages (WP). Le WP1 effectuera des recherches et des analyses du cadre réglementaire et technique existant au niveau de l'UE pour la rénovation des toits dans l'UE et élaborera un atlas des solutions existantes, des besoins et des obstacles, ainsi qu'une boîte à outils pour les études de faisabilité préliminaires. Une méthodologie de participation des principales parties prenantes garantira l'engagement et la contribution continue à la co-conception et aux essais dans tous les WP, en particulier pour : ● Identification des besoins et des exigences, collecte de données locales (WP2, WP3, WP4, WP5). ● Échange d'informations sur les bases de données disponibles, les modèles 3D et la fourniture de données sociales pour la population d'outils numériques et les tests (WP3, WP5) ● Informations locales pour adapter la collecte des entrées pour les modèles de calcul (WP2 et WP4) ● Leçons tirées des processus de test, avantages acquis et impact obtenu (WP6) ● Soutien à la diffusion et à la sensibilisation, tant au niveau national qu'au niveau de l'UE ; validation des hypothèses des modèles d'exploitation (WP7) Sur la base du cadre et des besoins identifiés dans le WP1, le WP2 développera les installations physiques pour faire des toits de nouveaux espaces capables de créer des espaces verts pour les loisirs et de nouvelles entreprises, comme la production alimentaire et la logistique urbaine. BIPV sera conçu pour être sûr, efficace et esthétiquement bien intégré dans le nouvel espace. WP3 exploite des technologies informatiques avancées pour compléter les solutions physiques par des services de configuration et de surveillance basés sur les données, capables d'assurer la sécurité des nouveaux espaces et de présenter les toits rénovés pour une adoption et une mise à l'échelle ultérieures. Le WP4 effectuera des recherches et des études de faisabilité pour évaluer la possibilité d'utiliser des espaces sur les toits pour le transport de marchandises par drone dans les zones urbaines. Transformer les espaces de bâtiments inutilisés, et les toits en particulier, pour la production alimentaire locale est la mission du WP5 qui développera des services de conseil et une plateforme numérique pour créer un écosystème d'agriculteurs urbains distribués et coopératifs. Plusieurs pilotes urbains soutiendront le projet (WP6) en proposant des emplacements, des données et l'engagement des parties prenantes pour valider les produits physiques, les outils numériques et les méthodologies dans une variété de contextes urbains de l'UE. Les KPI collectés et les leçons apprises seront utilisés pour concevoir des plans d'évolutivité aRTes. aRTes dispose d'un plan de communication et de diffusion désigné dans le WP7 qui gérera la « traduction » d'un langage expert en contenu compréhensible pour un public beaucoup plus large et des groupes cibles clés. La stratégie de communication utilisera différents canaux et favorisera les synergies au niveau de l'UE, la mise en réseau avec les activités internationales en cours, et en particulier avec les initiatives du partenariat DUT, par le biais d'actions spécifiques dans le cadre du WP8. Le WP9 assurera une gestion, un suivi et une coordination efficaces tout au long du projet. Organisation Type de Organisation2 Pays/ Organisme subventionnaire3 Personne de contact Coordinateur de projet / Demandeur principal Universidad Politécnica de Madrid (UPM) Université Espagne/AEI Ester Higueras Co-demandeur Université d'Aveiro (UA) Université Portugal/CCDR-C Victor Ferreira Co-demandeur Université de Chypre (UCY) Université Chypre/RIF Nadia Charalambous Co-demandeur Urbanismo Visual (VUrb) PME Espagne / CDTI Pablo Cereijo Co-demandeur Ecómetro (Eco) PME Espagne / CDTI Irina Tumini Co-demandeur Roofscapes Studio (RSS) PME France/ADEME Eytan Levi Co-demandeur AlgoWatt SpA (ALWA) PME Italie/MIMIT Stefano Bianchi Co-demandeur Solution R2M (R2M) PME Italie/MIMIT Eva Coscia Co-demandeur Infodim (InfoD) PME Grèce/GSRI Giorgos Oikonomopoulos Co-demandeur Jardin Blok (BKG) PME Finlande/BF Tuomas Ilander
Objectifs et résultats attendus : Objectifs scientifiques et techniques Le projet a pour objectifs scientifiques et techniques de répondre aux défis énergétiques et environnementaux des environnements urbains en Europe, en particulier dans les villes pilotes où les solutions seront testées. Il s'agit notamment de développer et d'implanter des solutions innovantes pour la rénovation de toits urbains, permettant de générer des gains significatifs en termes d'efficacité énergétique et de réduction des émissions de carbone. L'utilisation de solutions photovoltaïques, comme les murs périphériques solaires et l'isolation avancée des surfaces, contribuera à produire de l'énergie verte tout en réduisant les coûts énergétiques. L'un des principaux verrous techniques que ce projet ambitionne de lever est la transformation des bâtiments en communautés énergétiques positives (PED), ce qui permettra non seulement de générer et stocker de l'énergie, mais aussi de redistribuer celle-ci entre les résidents. Un autre verrou technique réside dans l'intégration de matériaux durables et recyclés dans la rénovation des toits. Les solutions de conception s'appuieront sur des indicateurs de circularité afin de maximiser l'usage de ces matériaux, en ligne avec les principes de conception pour la circularité. L'outil d'évaluation de l’Analyse du Cycle de Vie (ACV) et de circularité développé dans le cadre du projet sera essentiel pour mesurer l'impact de ces choix et optimiser la conception des solutions constructives. Les résultats attendus comprennent non seulement une réduction des pertes énergétiques, mais aussi une amélioration du confort intérieur, en maintenant des températures plus stables tout au long de l'année. Cela aura pour effet d'améliorer la productivité et la satisfaction des occupants des bâtiments. De plus, le projet ambitionne de créer des toits esthétiquement améliorés, grâce à la co-conception impliquant citoyens et urbanistes, pour en faire des espaces agréables à vivre, alignés avec les principes du nouveau Bauhaus européen. En termes de produits finaux, le projet vise à fournir plusieurs outils : des modèles 3D, une boîte à outils de conseil et des indicateurs de performance pour faciliter la réplication du projet dans d'autres villes européennes. Ces outils permettront de modéliser les impacts énergétiques et environnementaux des rénovations urbaines tout en fournissant des lignes directrices aux administrations publiques et autres parties prenantes. Objectifs socioéconomiques et réglementaires Les objectifs socioéconomiques du projet sont centrés sur la création de bénéfices tangibles pour les citoyens, les communautés locales, et les parties prenantes du secteur public. En termes d'emploi, le projet pourrait avoir un impact direct et indirect en générant de nouvelles opportunités de travail autour de la construction, de la maintenance et de la gestion des espaces verts urbains, ainsi que des solutions énergétiques. Il est prévu que les solutions mises en œuvre sur les toits rénovés stimulent le marché de la rénovation urbaine et de l'agriculture urbaine, contribuant à la création d'emplois dans ces secteurs. Le projet contribue également au développement du capital humain et social, en mettant l'accent sur l'accessibilité des toits pour les résidents, y compris les populations les plus vulnérables. Les toits rénovés seront repensés comme des espaces communautaires verts, offrant des opportunités de loisirs et de détente, mais aussi des services éducatifs et sociaux. Cette approche participative, qui inclut diverses parties prenantes dans le processus de co-conception, favorisera le renforcement de la cohésion sociale et des liens communautaires. La transformation des toits en espaces partagés et accessibles à tous permettra également de créer de nouveaux liens de voisinage, souvent inexistants dans les environnements urbains densément peuplés. En termes de marché, le projet ouvre la voie à de nouvelles opportunités pour les entreprises du secteur de la rénovation urbaine et de l'agriculture urbaine. Le potentiel de pénétration de ces nouveaux produits est significatif, notamment dans le cadre des objectifs de durabilité des villes européennes. En 2020, le marché de l'agriculture urbaine était estimé à 213 milliards de dollars, avec une croissance attendue de 2,8 % par an jusqu'en 2026, ce qui montre l'ampleur du potentiel économique de ces solutions. En outre, la rénovation des toits pourrait également contribuer à la réduction de la mobilité urbaine en offrant des services et des espaces verts à proximité des logements, ce qui aurait pour effet de réduire les déplacements des citoyens et, par conséquent, les émissions de CO2. Sur le plan réglementaire, le projet contribue à l'évaluation du potentiel des toits dans le cadre des réglementations existantes de l'Union européenne. Il fournira des lignes directrices basées sur les résultats des projets pilotes, facilitant ainsi la mise en conformité avec les cadres juridiques et techniques actuels. Cela inclut l'élaboration d'un atlas des solutions et d'une boîte à outils pour les administrations publiques, qui pourront s'en servir pour orienter les décisions futures en matière de rénovation des toits urbains. En résumé, ce projet permet d'allier développement socioéconomique et respect des régulations européennes, tout en soutenant la normalisation des pratiques liées à la rénovation urbaine durable. Objectifs environnementaux Les objectifs environnementaux du projet sont centrés sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre, l'amélioration de la résilience écologique et la contribution à la biodiversité urbaine. Le projet vise une réduction significative des émissions de carbone grâce à l'installation de panneaux photovoltaïques sur les toits rénovés et à l'utilisation de matériaux économes en énergie. Cette transition vers des toits à énergie positive contribuera non seulement à la réduction des coûts énergétiques, mais aussi à l'atteinte des objectifs climatiques fixés par l'Union européenne en matière de neutralité carbone. Les toits rénovés, en produisant de l'énergie verte, contribueront également à la réduction de la consommation d'énergie fossile. Un autre impact environnemental clé du projet réside dans l'atténuation des effets des îlots de chaleur urbains, grâce à la création de surfaces perméables et d'espaces verts sur les toits. Ces aménagements permettront non seulement de capter et de retenir la chaleur, mais aussi de gérer plus efficacement les eaux pluviales en les absorbant et en les réutilisant. L'installation d'une agriculture urbaine sur ces espaces verts augmentera la capacité de rétention de l'eau tout en réduisant l'impact des fortes pluies sur les zones urbaines. De plus, le projet contribuera à la création d'habitats pour les plantes et les insectes, renforçant ainsi la biodiversité urbaine et soutenant les pollinisateurs. Le projet prévoit également des gains importants en matière de circularité des matériaux. En maximisant l'utilisation de matériaux recyclés dans la rénovation des toits, et en suivant les principes de conception pour la circularité, le projet réduira la consommation de nouvelles ressources naturelles. L'outil d'évaluation de la circularité développé dans le cadre du projet permettra de mesurer avec précision ces gains et d'optimiser les choix de matériaux en fonction des critères de durabilité. Un autre objectif environnemental est l'optimisation des ressources énergétiques et matérielles dans le cadre du projet. Le bilan énergétique des bâtiments sera amélioré grâce à la réduction des pertes thermiques et à l'utilisation de matériaux isolants innovants. La mise en place d'espaces verts et de solutions d'agriculture urbaine sur les toits contribuera à l'optimisation du microclimat, en influençant des paramètres tels que la température de l'air et du sol, l'humidité, et l'ombre. Cela contribuera à améliorer la qualité de vie des habitants tout en réduisant l'empreinte environnementale des bâtiments. Enfin, le projet prévoit un plan détaillé pour la gestion des ressources naturelles utilisées, en prenant en compte les gisements mobilisables, les conflits d'usage potentiels et les critères de durabilité. Ce plan d'approvisionnement sera essentiel pour garantir que les ressources utilisées dans le cadre du projet respectent les critères de durabilité environnementale, et qu'elles sont mobilisées de manière responsable. La valorisation des produits en fin de vie sera également un aspect clé du projet, avec des solutions permettant de réutiliser ou recycler les matériaux utilisés dans la rénovation des toits. En conclusion, le projet apporte une contribution significative aux objectifs environnementaux européens en matière de durabilité, d'efficacité énergétique, et de gestion des ressources naturelles, tout en offrant des solutions concrètes pour améliorer la qualité de vie des habitants des zones urbaines.
Bénéficiaire : ROOFSCAPES STUDIO
Localisation : Paris 16e Arrondissement, Île-de-France, FRANCE
Début : 02/09/2024 — Durée : 36 mois
Budget total : 600000 € — Aide ADEME : 300000 €
Statut : Suivi du projet