Solutions énergétiques d’Intérêt Général

/
/
/
Solutions énergétiques d’Intérêt Général

Solutions énergétiques d’Intérêt Général

/
/
/
Solutions énergétiques d’Intérêt Général

Vers l’autonomie et la sobriété énergétique,

des résultats évalués et des solutions transmissibles,

 des techniques innovantes, respectueuses et durables, 

la neutralité carbone en 5 ans.

Une expérience grandeur nature pour 

cheminer vers l’autonomie énergétique 

 des habitants de l’Oasis et du Territoire, 

dans une démarche de sobriété heureuse, 

dans le respect des enjeux 

environnementaux et sociaux.

Ce dossier présente les solutions émergeant de notre volonté d’atteindre une autonomie énergétique, pour les habitants de l’éco-hameau et pour le Territoire.

En tant qu’êtres humains bien imprégnés de leur époque, nous portons un regard sur le monde par le prisme de la démarche scientifique : observer et expérimenter ! 

Après constatation de l’urgence environnementale et sociale, nous sommes animés par un élan de faire autrement, d’expérimenter des solutions nouvelles, de nous réapproprier la maîtrise des flux d’énergies qui sous-tendent notre vie.

L’enracinement de cet élan nécessite un lien étroit entre l’habitant et la collectivité. Il puise sa force dans une intention commune d’avancer vers une cohabitation des activités humaines et des écosystèmes. Il a pour valeurs la préservation et la régénération du Vivant, l’indépendance vis-à-vis des ressources non-renouvelables, la co-responsabilité de nos décisions et de nos actes pour la pérennité des générations futures.

Pour ce faire, nous décidons de restaurer la qualité de notre rapport à la nature, de mesurer les résultats de notre réflexion, de nos choix et de nos actions. Dans un esprit de partage et de coopération, à notre échelle citoyenne, nous voulons contribuer à une évolution de nos modèles de sociétés vers un mieux vivre sur cette planète qui nous accueille.

Cette intention qui nous rassemble, nous l’avons co-écrite.

  1. Un projet d’intérêt général

NOTRE RÉFLEXION 

Le climat de la planète est en transformation, un très grand nombre d’espèces vivantes ont disparu depuis les 60 dernières années ; les océans, les mers et les cours d’eau sont asphyxiés par du plastique et des substances chimiques de synthèse ; les sols s’appauvrissent au détriment de la biodiversité ; la qualité de l’air se dégrade, l’eau potable se raréfie ; les relations humaines peinent à s’améliorer ; etc.

Une transition énergétique et écologique a été déclarée nécessaire et amorcée. A chacun de s’en saisir pour que les résultats attendus soient au rendez-vous…

La pensée populaire attribue à Albert Einstein la phrase “La folie est de toujours se comporter de la même manière et d’en attendre un résultat différent”, et à Mahatma Gandhi “Sois le changement que tu veux voir dans le monde”.

En s’inspirant des ces pensées qui marquent notre époque, osons quelque chose de différent par nous-mêmes. Et si nous tentions de mettre en oeuvre un mode de vie plus résilient au vu de l’urgence actuelle ?

Pour ce faire, nous ressentons la nécessité de nous repositionner, de nous ancrer dans un comportement en cohérence avec les valeurs qui nous apparaissent évidentes : l’harmonie et le respect de l’environnement, la co-responsabilité de tous les êtres humains envers la pérennité de l’écosystème planétaire, emprunter un chemin vers la sobriété heureuse. 

Par cet élan, nous proposons un projet fondé sur ces valeurs, 

Quelle participation à notre échelle citoyenne ?

Quelle organisation systémique et cohérente ?

Quelles solutions explorer ?

NOS CHOIX, NOS INTENTIONS

Afin de concrétiser ces engagements, nous décidons de revisiter nos choix en terme de production, de stockage et de consommation de l’énergie. Nous considérons ces choix comme une opportunité de contribuer à la transition vers des solutions durables (voir annexe 5 : Manifeste pour une frugalité heureuse). Cette contribution se décline de trois façons :

  • En réduisant notre impact dû à nos besoins en énergie et en eau, à nos productions de déchets et aux traitement de nos eaux usées, en explorant des alternatives pour la production, les modes de consommation, la mobilité, nous aspirons à un mode de vie indépendant des énergies fossiles et dont l’impact permet à la nature de se régénérer.
  • En soutenant la transmission des compétences acquises par nos habitants dans différents domaines liés à la production, au stockage et à la consommation d’énergie, nous rendons possible la montée en compétence des citoyens hors du village, et de ce fait, leur propre impact sur le Territoire. 
  • En expérimentant et en comparant rigoureusement des solutions techniques innovantes mais en manque de validation empirique, surtout à l’échelle de plusieurs foyers, nous contribuons au développement des technologies à faible impact. 

Explorons ces trois points plus en détails.

  1. Réduction de l’impact

Les démarches NégaWatt et Zéro déchet ont été fondamentales dans la conception de notre projet et établissent une partie de ses objectifs principaux.
 

La démarche NégaWatt

Partant du principe que l’énergie la moins polluante est celle que l’on ne consomme/produit pas, NégaWatt propose de repenser notre vision de l’énergie en s’appuyant sur une démarche en trois étapes illustrée ci-dessus. L’idée n’est pas de « revenir à la bougie » mais de réduire à la source la quantité d’énergie nécessaire pour un même service, à qualité de vie constante.

La démarche zéro déchet : la règle des “5 R”

99 % des ressources prélevées dans la nature sont reléguées au rang de déchets en moins de 42 jours. En cela, réduire très fortement notre génération de déchets, et tous les problèmes de gestion qui en découlent, permet de limiter notre lourde empreinte environnementale. Très proche idéologiquement de NégaWatt, la démarche zéro déchet s’applique à la réduction du déchet et du gaspillage en s’appuyant sur cinq principes illustrés ci-après :

  1. Transmission de compétences

De par leur participation active à l’ensemble du processus de design et de construction de l’éco-hameau, les habitants vont pouvoir acquérir un ensemble de compétences dans le domaine de l’autonomie énergétique. Ces connaissances seront transmises au moyen d’ateliers de formation, de participation à des évènements ponctuels (par ex. Printemps du Bourgailh) et via l’organisation de chantiers participatifs. Nous constituons également une base de connaissance, synthétisant notre savoir et nos expériences sur le sujet, sous la forme d’un wiki (site web collaboratif pouvant être consulté, modifié et complété par son public). 

  1. Expérimentation technique et recherche

Il n’existe encore, à l’heure actuelle, aucune des méthodes de production, stockage et consommation qui soit sans impact sur la nature. Malgré le foisonnement d’idées et de techniques proposées, la mise à l’épreuve empirique et la comparaison de ces différentes solutions restent nécessaires. Pour ce faire, nous nous organisons pour contribuer à des programmes de recherche pour développer des solutions d’avenir, s’appuyant sur la synthèse de nos pratiques et connaissances. L’accent sera mis sur les techniques “low-tech”, c’est à dire inspirées par la sobriété, auto-productibles, accessibles à tous (à la fois en terme de budget et de compétences), et qui s’inscrivent dans une économie circulaire (ressources renouvelables, sans déchet ultime). 

Pour ces programmes de recherche, l’éco-hameau prend la forme d’un Laboratoire vivant (Living labs), lieu de coopération entre chercheurs et utilisateurs. Ces programmes sont pilotés par un Comité scientifique, composé de personnalités émanant de diverses disciplines scientifiques et techniques. Leur mission est à la fois le développement de nouvelles techniques, la quantification de leur impact écologique et l’évaluation de leur bénéfice en terme de confort et de qualité de vie (voir 5. p.28).

  1. Un projet intégré dans son cadre légal

Les textes législatifs ci-dessous reprennent les objectifs de transition fixés par les gouvernements européens à plus ou moins long terme, pour des déclinaisons à tous les niveaux des territoires.
Le comparatif détaillé de ces objectifs avec ceux du projet peut être consulté en annexe 1.

Européen

  • DIRECTIVE 2009/28/CE DU PARLEMENT EUROPÉEN ET DU CONSEIL du 23 avril 2009 relative à la promotion de l’utilisation de l’énergie produite à partir de sources renouvelables et modifiant puis abrogeant les directives 2001/77/CE et 2003/30/CE

National

  • La RE2020 (RT2020) : réglementation thermique applicable pour tout projet de construction à partir du 1er janvier 2021.
    • Le BEPOS : Bâtiment à Énergie POSitive

Consommation conventionnelle d’énergie primaire à ne pas dépasser :

15 kWhep/m²/an – production d’énergie  

  • Le Grenelle de l’environnement
  • Le code de l’énergie
  • LOI n° 2015-992 du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte (LTECV)

Objectif : se préparer à l’après pétrole et à instaurer un modèle énergétique robuste et durable face aux enjeux d’approvisionnement en énergie, à l’évolution des prix, à l’épuisement des ressources et aux impératifs de la protection de l’environnement.

  • Décret n° 2014-928 du 19 août 2014 : relatif aux Déchets d’Equipements Electriques et Electroniques (DEEE ou D3E) et aux équipements électriques et électroniques usagés qui codifie en droit français la directive européenne DEEE 2012/19/UE
  • C’est confirmé : l’Assemblée Nationale a voté pour l’interdiction de la vente de voitures thermiques, qui interviendra officiellement en 2040. Les véhicules hybrides seraient également concernés par cette loi.

Régional

  • Néo Terra : la feuille de route régionale dédiée à la transition énergétique et écologique « accélérer et accompagner »

Départemental

  • Avec les engagements à rendre compte au regard des 17 ODD
  • Avec l’Agenda 21

Intercommunal et Communal 

S’inscrit dans le projet territoire 

  • en application du Schéma de Cohérence Territoriale avec
    • le Plan d’Aménagement et de Développement Durable (PAD)
    • et le Document d’Orientation et d’Objectifs
  1. L’énergie au quotidien : oui… mais laquelle ?

Il existe plusieurs sources d’énergies disponibles : l’énergie solaire, éolienne, hydraulique, nucléaire, la géothermie, les énergies fossiles, la biomasse, qui peuvent être mobilisés sous diverses formes : atomique, radiative, chimique, cinétique, mécanique, électrique, etc. 

Dépendre d’une seule source d’énergie issue de ressources non-renouvelables pour subvenir à nos besoins, comme le pétrole au niveau mondial, ne permet pas de nous projeter sur le long terme sereinement. Le mix énergétique français d’électricité est majoritairement nucléaire (78 %), très peu émetteur de gaz à effet de serre. Cependant de nombreuses problématiques d’approvisionnement, de sécurité et d’éthique, qui ne sont pas modélisables à travers l’Analyse du Cycle de Vie (ACV) sont encore à résoudre.  La diversification des sources d’énergie assure plus de résilience et permet de limiter l’impact en choisissant la solution la plus adaptée à l’usage.

De nos jours, le secteur du bâtiment représente 44,4 % de l’énergie consommée en France, ce qui en fait le plus énergivore loin devant celui des transports (32,4 %). Ils représentent ensemble les trois-quart de la consommation du pays. L’habitat et la mobilité sont donc les premiers postes requérant des améliorations significatives quant à l’énergie et aux ressources employées. 

  1. Nos habitats : Bâtiments à Énergie POSitive (BEPOS)

Nous avons choisi pour nos habitats de diversifier nos moyens de production et de consommation par la mise en place d’un mix énergétique sur-mesure, 100 % local et renouvelable. Ce mix associe des systèmes “high-tech”, tels que les panneaux solaires photovoltaïques, pour combler une partie de nos besoins électriques et des systèmes “low-tech”, tels que les éoliennes domestiques, la méthanisation, le solaire thermique, pour nos autres besoins.

Le choix des technologies de production est déterminé par le coût, l’impact environnemental et la difficulté de mise en œuvre de l’installation. Ce choix est aussi guidé par le lieu de notre implantation et des ressources accessibles sur le terrain. A partir des technologies actuelles, voici ce que nous pouvons commencer à installer dans un habitat type de l’éco-hameau. 

  1. L’électricité : une alliée indispensable

D’après Prix-elec du groupe Selectra, comparateur d’énergie n°1 en France, un foyer français consomme en moyenne 13 kWh d’énergie électrique par jour. En outre, l’ADEME nous renseigne sur la répartition des différents postes d’usage de l’énergie électrique moyenne, illustrée dans le graphique suivant :

Un foyer de l’Oasis par rapport à la moyenne française

L’histogramme ci-contre montre la différence de consommation entre la moyenne française (en bleu, total 13 kWh) et un foyer de l’oasis (en vert, total environ 2,7 kWh). On prévoit une baisse d’environ 80 %, soit une différence de consommation de près de 10 kWh par jour. La consommation d’énergie pour l’eau chaude sanitaire (ECS) reste importante avec 1/4 de pertes thermiques du ballon d’eau chaude. Ces déperditions peuvent être réduites en isolant le ballon. Substituer l’appoint électrique par l’utilisation de la chaleur du poêle à bois ou bien au gaz, permettra de diminuer l’impact global du système.
Le détail des calculs pour la consommation électrique des habitants de l’oasis est expliqué en annexe 2.

Explications de la baisse de la consommation d’électricité rendue possible au sein de l’éco-hameau

Cette économie prévue de notre besoin en électricité, à hauteur de 80 %, s’explique par la suppression des appareils disposant de résistance électrique de chauffe, ainsi que l’optimisation du choix des appareils électriques,  permettant de réduire considérablement la consommation du ménage. Ce pourcentage tient compte : i) de la mutualisation des lave-linges qui reportent leur consommation sur celle du bâti commun (voir 3.2. p.21) et, ii) du recours au chauffage solaire et au bois, soit près de 55 % de cette économie. Les “appareils essentiels” correspondent au matériel informatique (ordinateur fixe et écran, routeur wifi, ordinateur portable, chargeur de téléphone) et à un aspirateur “éco”, un rasoir électrique ou autres petits appareils qui sembleraient essentiels pour un foyer et qui ne fonctionnent pas avec une résistance électrique de chauffe (recours au sèche-cheveux éventuellement).

Un ménage français raccordé au réseau de distribution

L’électricité consommée par un foyer est d’abord produite via plusieurs technologies différentes à grande échelle qui engendrent un mix énergétique. Cette électricité est ensuite distribuée par le réseau dont les pertes avoisinent les 10 %. Un ménage, de par ses différents usages électriques, consomme alors une certaine quantité d’énergie électrique puisée sur le réseau et comptabilisée grâce au compteur. 

Difficile pour un foyer d’avoir une conscience précise de sa consommation et de maîtriser son impact.

Un foyer de l’Oasis non raccordé au réseau électrique

Le choix des habitants d’élaborer un système électrique dit « hors-réseau » est avant tout un choix de résilience, de cohérence et de sobriété. Retrouver la responsabilité de la production de l’énergie électrique entraîne une réappropriation des techniques et connaissances qui en dépendent, ainsi qu’une prise de conscience des postes de consommation, de leur pertinence d’usage et de leur efficacité. De là, les habitants décident des technologies de productions les plus pertinentes à mettre en place afin d’assurer au mieux leur autonomie. Pour ce faire, des éléments de stockage, ou plus exactement de déphasage, sont prévus et dimensionnés afin d’assurer l’autonomie de chaque foyer sur une durée déterminée. Dans un premier temps, il s’agira de batteries électrochimiques.

  1. Le bois : se chauffer efficacement et durablement

Chaque conversion d’énergie entraîne des pertes et, de fait, réduit l’efficacité énergétique d’une application. En partant de ce principe,  utiliser l’énergie électrique, elle-même déjà issue d’une conversion d’énergie (nucléaire, solaire, mécanique (éolienne), …), pour produire de la chaleur est une solution non-efficiente allant à l’encontre de nos objectifs.

Voilà pourquoi nous avons décidé d’utiliser le bois comme ressource principale pour maintenir une température de vie agréable dans nos foyers, pour sa facilité et durabilité d’approvisionnement, sa simplicité de mise en oeuvre et son efficacité/rendement énergétique.

Une attention toute particulière sera portée sur les principes d’architecture bioclimatique, combinés à une isolation efficace des bâtiments et à l’utilisation de matériaux à grande inertie thermique. Cette combinaison permet de réduire considérablement les besoins en énergie “ajoutée” pour chauffer un foyer, voire les supprimer totalement pour certains types d’habitats, en utilisant uniquement le rayonnement solaire comme source de chaleur. Ces principes sont expliqués et détaillés dans le dossier “Habiter notre écosystème”.


Un foyer de l’Oasis par rapport à la moyenne française

Alors que les besoins en chauffage d’un ménage français composé de 2,2 habitants et  occupant en moyenne 91 m2, atteignent près de 8300 kWh par an, les habitations BEPOS, telles que nous envisageons de les construire, consomment environ 1050 kWh par an (moins de 15 kWh/m² par an) pour une maison de 70 m². 

De plus, un foyer de l’Oasis sera composé en moyenne de 2,5 habitants. Cette plus grande densité augmente encore l’efficience du bâtiment.


Avec un pouvoir calorifique du bois de 3,5 kWh/kg, pour des bûches de bois à 25 % d’humidité, les besoins de chaque foyer s’élèveraient donc à 300 kg de bois par an, c’est à dire un peu plus d’un demi stère de bois sec. Nous pouvons couvrir les 6 tonnes de bois (12 stères) nécessaires à l’ensemble des 20 foyers à l’aide d’un à deux hectares de forêt en exploitation durable avec la volonté de prélever sans appauvrir.

  1. Le biogaz : faire à manger avec ce qu’on a mangé ?!


Le biogaz est un produit de la fermentation de biodéchets appelé méthanisation.

Industriellement, il est issu des bio-déchets ménagers, des boues d’épuration, des effluents et des déchets agricoles ou industriels. Ces bio-déchets se transforment en partie en biogaz (60 % de méthane dans des conditions favorables) suite à leur fermentation. Si le méthane était rejeté dans l’atmosphère, il participerait 11 fois plus que le CO² à l’effet de serre. Il est donc doublement intéressant de pouvoir le valoriser en le substituant à l’énergie d’origine fossile (gaz naturel).

En France, environ 170 kg de bio-déchets potentiellement valorisables sont générés par personne et par an au niveau des ménages, dont près de 50 kg de gâchis alimentaire. 

Dans des conditions optimales, la méthanisation produit l’équivalent de 30 minutes de cuisson par biogaz pour 1 kg de matière organique dégradée.

Dans la logique de l’approche écologique et durable de notre projet, cela représente, pour un foyer de l’oasis,  un potentiel de 215 heures de cuisson, soit 70 % du besoin annuel  (sachant que le temps de préparation en cuisine est d’environ 50 min. par jour en moyenne dans l’Oasis). L’implantation du projet sur des terres agricoles permet d’utiliser les effluents d’élevage et les bio-déchets maraîchers pour atteindre l’autonomie totale sur ce poste de consommation.  

Les habitants privilégient un mix énergétique afin de réduire de 100 % la demande en énergie fossile sur ce poste de consommation : biogaz, électricité autoproduite, fours solaires, fours à bois etc.

De plus, le digestat et le lixiviat, en sortie du bio-méthaniseur, sont d’excellents intrants fertilisants pour l’agriculture. Une initiative coopérative peut également être proposée quant à la récupération des biodéchets au niveau local et la redistribution des fertilisants liquides et solides. 

En termes de rentabilité énergétique, un ménage français consomme en moyenne près de 790 kWh par an, dont 420 kWh hors usage électrique, pour cuisiner. Le besoin en énergie utile, celle réellement transmise au récipient sans déperdition, pour la cuisson des aliments est estimé à 135 kWh par an. 

A partir de ces informations, nous estimons qu’un foyer de l’Oasis du Coq à l’Âme utilisera environ 230 kWh pour cet usage, en utilisant des plaques de cuisson au biogaz (rendement de 58 % du fait des déperditions) et en appliquant des gestes économes en énergies, tels que l’utilisation de marmites norvégiennes . 

  1. L’Eau : source de vie

L’équilibre naturel de la planète est assuré par un élément singulier : l’Eau. Tellement abondante et en même temps tellement précieuse. En effet, les sources d’eau rendues potables par la nature se raréfient alors que leur consommation par l’Homme, pour tous types d’usages, reste encore importante dans les pays occidentaux.

Selon l’ADEME, chaque français consomme en moyenne 143 litres par jour, soit 315 litres d’eau par jour par ménage. Seulement 7 % de ce total est dédié à l’hydratation et à la préparation en cuisine, les 93 % restant étant consacré à l’hygiène corporelle, au nettoyage et à l’entretien du lieu.

Un foyer de l’Oasis par rapport à la moyenne française

Dans notre Oasis, les pratiques économes et les techniques employées  entraînent une baisse d’environ 62 %, soit une différence de besoin de 196 litres/foyer/jour par rapport à la moyenne française. 

C’est à dire qu’un foyer de l’oasis, composé en moyenne de 2,5 habitants, a besoin de 119 l/jour : 107 l consommés dans son habitat et 12 l dans les bâtis communs par la mutualisation des lave-linges (en buanderie par exemple). Cette quantité d’eau est captée, utilisée et restituée à l’environnement après avoir été assainie par phytoépuration, ce qui ancre notre besoin en eau dans un rapport respectueux au cycle naturel de l’eau. Le détail des calculs pour la consommation d’eau dans l’oasis est expliqué en annexe 3.

Explications de la baisse de la consommation en eau rendue possible au sein de l’éco-hameau

Cette économie de 62 % s’explique par la mise en place d’habitudes économes en eau et l’utilisation de technologies simples (voir annexe 3) : la douchette économe, les toilettes sèches, l’installation de réducteurs de pression sur les robinets… 

En explorant les systèmes de douche à recirculation, nous expérimenterons de nouvelles techniques afin de réduire encore par deux notre consommation en eau. En effet, la performance du système de filtration doit encore être éprouvée.

Un ménage français raccordé au réseau de distribution

Le service d’eau potable prélève l’eau brute et la traite par des procédés de filtration et de désinfection. L’importance des traitements dépend de l’eau brute prélevée. Une usine potabilise l’eau qui est ensuite stockée dans des infrastructures spécialisées avant d’être distribuée par un réseau de canalisations.

Les eaux usées, que sont les eaux ménagères et les eaux vannes, sont collectées via le “tout à l’égout” pour être ensuite épurées dans des stations de traitement afin de pouvoir être réinjectées dans les cours d’eau.

Un foyer de l’Oasis non-raccordé au réseau de distribution

La toiture du bâti collecte l’eau de pluie, stockée ensuite dans une cuve spécifique. L’eau est potabilisée par une série de filtres avant d’être acheminée aux différents points d’eau de la maison.

Les eaux usées sont collectées par des canalisations et atteignent 2 bassins de phytoépuration. Le premier bassin vertical  sert de premier filtre. Le second bassin, horizontal, épure et reminéralise l’eau avant de la relâcher dans l’environnement ou de l’envoyer dans la cuve de stockage pour un nouveau cycle. 

La récupération d’eau de pluie et l’assainissement des eaux usées par phytoépuration permet d’éviter le recours à d’importantes infrastructures d’épuration et assure une réduction de l’impact sur le Territoire.

Dimensionnement des installations

Avec 963 mm de précipitations par année en Gironde, la toiture de notre habitat type de 70 m² permettra de capter près de 185 litres d’eau par jour, sur une moyenne annuelle. Ainsi, un foyer de l’Oasis pourra, par ce moyen, remplir 170 % de ses besoins via la collecte d’eau de pluie.

Les relevés météorologiques dans la région indiquent une période maximum de 26 jours sans pluie : nous choisissons de nous garantir une autonomie en eau de 30 jours. Avec notre besoin estimé à 107 l/jour nous prenons la précaution de le majorer de 30 %, soit 140 l/jour pour un foyer de l’Oasis. On constate alors qu’une surface de 70 m² de captation et un volume de cuves de 10 500 l, permettent de maintenir un stock d’eau suffisant.

Les variations du niveau de pluie pour une consommation moyenne constante imposant des stocks bien pensés :

Ce graphique représente l’évolution du volume d’eau présent dans 10,5 m³ de cuves suivant la consommation du foyer de l’oasis du Coq à l’Âme et la quantité d’eau récupérée par une surface de captation de 70 m² en fonction de la pluviométrie.

  1. Le soleil : l’inépuisable énergie solaire thermique

Le soleil est l’énergie primordiale de la vie sur Terre. Une partie de son rayonnement est déviée par le champ magnétique terrestre, une autre est absorbée par l’atmosphère, le reste du rayonnement qui perce cette couche gazeuse atteint la surface de la planète avec une intensité moyenne d’environ 1025 W/m² en cas de ciel dégagé et 550 W/m² en cas de ciel nuageux.

La densité énergétique solaire annuelle est estimée en Gironde à environ 1300 kWh/m2. L’écart d’irradiation varie de manière importante en fonction des saisons, ce qui engendre une amplitude d’énergie surfacique solaire, en Gironde, d’environ  0,875 kWh/m2 par jour en hiver jusqu’à près de 6,3 kWh/m2 en été.

Gardons ces valeurs à l’esprit quant à nos choix d’efficience des techniques utilisées et des besoins pouvant être assurés par la captation de l’énergie solaire.

Construction bioclimatique : du confort grâce aux rayons du soleil

Les principes d’architecture bioclimatique, à partir desquels sont conçus les habitats BEPOS, cherchent à profiter des flux naturels d’énergie, comme le rayonnement solaire, pour chauffer l’habitat et ainsi minimiser l’emploi traditionnel des énergies de combustion ou de l’électricité pour cet usage. 

Dès lors, l’objectif est d’optimiser la captation des rayons du soleil de façon à la maximiser en hiver, lorsque les besoins de chauffage sont élevés et à la minimiser en été, lorsqu’il n’est plus nécessaire d’apporter de la chaleur dans l’habitat. Cette approche, combinée à une isolation efficace du bâtiment et au stockage de la chaleur dans des matériaux de grande inertie thermique, permet de couvrir l’essentiel des besoins de chauffage. Ces techniques sont détaillées dans le dossier “Habiter notre écosystème”. 

Dans nos habitats BEPOS, qui peuvent requérir un complément en énergie maximum de 1050 kWh/an, nous compenserons, par exemple, par un poêle à bois (voir 3.1.2. p.14) (la consommation moyenne d’un foyer français en habitat classique est d’environ 9600 KWh/an).

De l’eau chaude sanitaire grâce au soleil ?!

Outre l’utilisation directe du rayonnement solaire pour chauffer l’habitat, on peut également le capter grâce à des panneaux dits “solaires thermiques”. Ceux-ci sont constitués d’un isolant et d’une vitre qui prennent en tenaille un capteur solaire parcouru par un fluide caloporteur restituant la chaleur absorbée à un ballon d’eau chaude.

Dans notre cas, le capteur solaire est constitué d’un serpentin de cuivre.  L’isolant,  pouvant être récupéré sur des portes de réfrigérateurs hors d’usage, est recouvert d’une peinture sombre et mate qui va absorber les rayons solaires et faire monter la température du caisson. La vitre est récupérée sur du double vitrage de récupération que l’on peut aisément trouver chez des verriers.

Malgré que l’inclinaison du panneau soit optimale à 40° par rapport à l’horizon, le placer à 60° ou encore verticalement, comme le montre l’image ci-dessus, permet d’obtenir une densité énergétique optimale en hiver lorsque le soleil est au plus bas dans le ciel et que le besoin en eau chaude est plus important. 

Dans l’Oasis, par les économies d’eau réalisées (voir 3.1.4. p.16), le besoin en eau chaude sanitaire (ECS) est estimé aux alentours de 27 l/foyer par jour (sur la globalité des besoins d’un foyer de 107 l/jour), soit 1220 kWh/an d’énergie à fournir pour les chauffer. En Gironde, un système de chauffe-eau solaire, bien dimensionné, peut couvrir plus de 60 % de ces 1220 kWh. 

Comme vu au chapitre “3.1.1. L’électricité ; une alliée indispensable”, l’appoint nécessaire pour combler les 40 %, soit 520 kWh/an, se fera à l’aide, par exemple, d’un poêle à bois.

Cuire au soleil, c’est possible !

Le principe de fonctionnement des fours solaires consiste à augmenter la température d’un corps en captant et en concentrant, grâce à des réflecteurs, l’énergie solaire sur une surface de chauffe d’un caisson isolé extérieurement. 

D’après l’intensité d’irradiation en Gironde (voir plus haut), un capteur de 2 m2 peut théoriquement fournir 2 kW de puissance. En tenant compte des limites d’efficacité énergétique (autour de 50 %), 4 m2 sont nécessaires pour atteindre une puissance équivalente à un four électrique de 2000 W. La majorité des fours solaires présentent des surfaces nettement plus petites et sont donc utilisés pour réaliser des cuissons lentes plutôt que pour cuire à haute température. Ainsi, nos fours solaires, auto-construits dans un concept low tech, devraient réduire d’environ 30 % les besoins de cuisson d’un foyer de l’éco-hameau.    

  1. Les bâtis communs : une production intégrée à son Territoire

Le bâti commun exploite les mêmes sources d’énergie que nos habitats privés. En revanche, bien que disposant de suffisamment d’éléments de production pour garantir son autonomie la plupart du temps, il est raccordé au réseau de distribution d’électricité et d’eau. La consommation quotidienne pouvant varier énormément en fonction de l’activité du lieu, l’électricité produite est consommée directement et le surplus est injecté sur le réseau. Cela évite l’investissement dans des batteries de stockage qui ne seraient pas efficacement adaptées.

Lors de périodes de fréquentation et d’utilisation intenses, l’énergie consommée qui ne sera pas produite sur le lieu sera achetée à un producteur d’électricité renouvelable. Cette fourchette d’usage est estimée aux alentours de 15 à 70 kWh par jour en tenant compte des usages mutualisés par les foyers et de l’équivalent de consommation de 10 habitants de l’éco-hameau.

En outre, la décision de rester connecté au réseau électrique est également due à une volonté de participer à la distribution d’une énergie électrique renouvelable locale et ainsi ancrer l’Oasis dans un rapport solide d’interaction et d’échange avec le Territoire.


En ce qui concerne la fourchette de besoins en eau, elle est également estimée par le report des usages des foyers et par l’équivalent de consommation de 10 habitants de l’Oasis, c’est-à-dire de 450 jusqu’à 2500 litres par jour lors de grandes fréquentations.

  1. La construction : des matériaux locaux et naturels

L’industrie de la construction utilise plus de matériaux, en terme de poids que toute autre industrie. Le secteur du bâtiment consomme jusqu’à 44,4 % de toute l’énergie et contribue jusqu’à 30 % des émissions annuelles mondiales de gaz à effet de serre.

L’énergie consommée au cours du cycle de vie d’un bâtiment peut être divisée en énergie opérationnelle, énergie de mise hors-service et énergie grise

  1. L’énergie opérationnelle est requise pour le chauffage, le refroidissement, la ventilation, l’éclairage, l’équipement et les appareils. 
  2. L’énergie de mise hors-service est l’énergie utilisée pour la démolition/déconstruction du bâtiment et le transport des matériaux démolis/récupérés vers les centres d’enfouissement/recyclage
  3. L’énergie grise non renouvelable est requise pour produire initialement un bâtiment et le maintenir pendant sa durée de vie utile : acquérir, traiter et fabriquer les matériaux de construction, y compris tout transport lié à ces activités.

On pensait jusqu’à récemment que l’énergie grise était faible par rapport à l’énergie opérationnelle. Par conséquent, les efforts jusqu’ici ont été concentrés sur la réduction de l’énergie opérationnelle en renforçant l’efficacité énergétique de l’enveloppe du bâtiment. La recherche a montré que ce n’est pas toujours le cas. L’énergie grise peut être l’équivalent de plusieurs années d’énergie opérationnelle. La consommation d’énergie opérationnelle dépend des occupants tandis que l’énergie grise n’est pas dépendante de l’occupant, l’énergie est intégrée dans les matériaux. Les recherches du CSIRO australien ont révélé qu’une maison moyenne contient environ ±280000 kWh d’énergie grise, incorporée dans les matériaux utilisés dans la construction. Cela équivaut à environ 15 ans d’utilisation normale de l’énergie opérationnelle. Pour une maison qui dure 100 ans, c’est plus de 10 % de l’énergie utilisée dans sa vie.

La connaissance de l’énergie grise incorporée dans un bâtiment permet d’apprécier la pression que sa construction exerce sur les ressources naturelles. Dans l’habitat, l’association NégaWatt prône le recours plus poussé aux matériaux naturels, tels que le bois. D’autres recommandent la réhabilitation de la terre crue, l’utilisation de la paille, du chanvre, du bambou local… 

Pour nos habitats, nous faisons le choix d’expérimenter un mix de ces matériaux naturels exclusivement, locaux et biosourcés (bois, mélange “terre-paille-chaux-cendre” comme béton allégé, de terre crue, béton de chanvre, bambou local etc.).

Dans les habitats passifs, ou dans les BEPOS, la performance énergétique atteint un tel niveau qu’il n’y a pratiquement plus besoin d’énergie pour chauffer ou éclairer. Les enjeux se déplacent dans ce type d’habitation vers l’énergie grise de construction et de maintenance qui représente de 25 à 50 ans de consommation de ces bâtiments.

Dans notre Oasis nous compensons largement par la plantation de centaines d’arbres (voir 4.2. p.25).

  1. Mobilité – véhicules personnels / collectifs / agricoles 

Optimisation, solutions alternatives, recherches 

Équipement automobile des ménages en France

Source INSEETaux d’équipement des ménages en voiture Part des ménages ayant une seule voiturePart des ménages ayant deux voitures ou plus
201681,3 %46,6 %34,7 %
201786,9%46,9%39,9%
  1. Nos alternatives immédiates : mutualisation, co-voiturage et navette à la demande (application en ligne pour les inscriptions/réservations à la carte)

Notre objectif, dans un premier temps, est de réduire l’équipement des ménages par la mutualisation et de tendre vers un taux de 50 %, soit 1 véhicule pour 2 foyers.

  1. Un mot sur les véhicules agricoles

Nous favorisons le travail manuel, la traction animale, la mutualisation avec les acteurs voisins, les Coopératives d’Utilisation de Matériel Agricole (CUMA), etc. (cf. dossier “Le meilleur pour la Terre et les Hommes”)

  1. Nos pistes de progression rapide
    • les vélos en bambou
    • les “S’cool Bus” (véhicule collectif à pédale assisté électrique pour les circuits courts jusqu’à 12 km)
  2. Une veille sur la recherche technologique et les possibilités à venir
    • la motorisation méthane, biogaz ou bioéthanol. En le produisant sur notre terrain, nous progressons vers un bilan carbone neutre.
    • les nouvelles technologies de stockage batterie
  3. Le besoin du territoire en mobilité

Le dynamisme d’un territoire est impacté par l’offre de mobilité. Les territoires ruraux sont souvent faiblement dotés en solutions de mobilité ce qui entraîne une forte dépendance au véhicule individuel.

Nos modes de co-voiturage et de navettes à la demande donneront un accès à une solution de déplacements. Nous pensons aussi aux seniors isolés et avec nos véhicules low tech, aux enfants pour les activités extra-scolaires, l’accès aux propositions culturelles, à nos réparations et mises à disposition de vélos…

  1. Nos types de déplacements récurrents
    • local à vélo sur les communes voisines et gare(s) dans un rayon de 10 km
    • jusqu’aux communes pôles et chef lieux, en mobilité mutualisée 
    • jusqu’à Bordeaux en train
  2. Etude d’impact
    1. Un projet en trois phases

La construction de notre écovillage, majoritairement auto-construit, s’étalera sur plusieurs années. Nous devons donc distinguer plusieurs phases de développement, correspondant à des états d’avancement distincts en terme d’impact et d’efficacité énergétique. 

  • Phase #1 : l’installation

Nous installons notre éco-hameau. Nous occupons de façon temporaire les bâtis existants, et utilisons les ressources énergétiques déjà en place. Cela implique une consommation d’énergie et un impact écologique plus importants. Les solutions décrites dans le présent dossier sont mises en place progressivement. 

  • Phase #2: le projet mature

Les techniques et le mix énergétique décrits dans le présent document sont en place. Notre impact est fortement réduit. Nous produisons 4 tonnes de CO2 par habitant, contre une moyenne de 12 tonnes en France (voir 4.2. p.25). L’efficacité des mesures en place, leur impact réel et la qualité de vie des habitants sont évalués par le comité scientifique (voir 5. p.28). 

  • Phase #3 : le développement de solutions innovantes

Pour aller plus loin, et atteindre l’objectif de la neutralité carbone, nous projetons de développer et évaluer des techniques innovantes. Ces techniques porteront à la fois sur la collecte et le stockage d’énergie, sur la mise en place d’outils low-tech auto-produits, permettant de réduire notre énergie grise (voir 5. p.28), sur la mobilité et sur une démarche de reforestation.

  1. Émissions de gaz à effet de serre

En moyenne, un français émet près de 12 tonnes de CO2 par an (en incluant les émissions liées aux importations). L’objectif, défini dans la stratégie de transition de l’Union Européenne pour rester en dessous de 1.5 °C de réchauffement d’ici 2100, serait d’atteindre la neutralité carbone d’ici 2050

Un habitant de l’Oasis par rapport à la moyenne française

Lors de la phase de maturité de notre éco-hameau, l’émission moyenne annuelle de gaz à effet de serre d’un habitant s’élèvera à 4 tonnes par an (pour le détail des calculs, voir annexe 4). 

Plus de 33 % de ces émissions regroupe l’utilisation des services publics, comme la sécurité nationale (police, gendarmerie, défense), la santé et ses infrastructures, l’éducation, la justice et bien d’autres, attribuables à tous citoyens français et qui sont donc irréductibles.

Nous arrivons à réduire nos émissions provenant des biens de consommation à 33 % de nos émissions, en prolongeant l’usage de notre matériel, en évitant de changer fréquemment de téléphone ou d’ordinateur, mais aussi en privilégiant les filières du réemploi. Une personne sur trois n’utilisera pas ou peu ces objets sur le lieu.

Les 33  % restants de nos émissions concernent les transports, le logement et l’alimentation. Ces résultats sont permis grâce à la réduction de l’usage de la voiture, ce qui est un défi en milieu rural. Plus de 80 % des habitants travaillent sur le lieu, et la part restante utilise a minima le train et le covoiturage afin de se rendre sur leur lieu de travail situé de 20 à 60 km. Des solutions de mobilités innovantes sont explorées et envisagées. Ces solutions seront aussi mises au service du Territoire (par exemple des bus-navette à la demande et ”low-tech”). Les choix faits pour nos logements nous permettent de réduire considérablement nos émissions (construction bioclimatique, démarches négawatt et zéro déchet). Finalement, l’alimentation majoritairement végétarienne, ainsi que la production locale à 80 % de nos aliments permettent de réduire d’autant les émissions liées à l’alimentation.

Pour aller plus loin et parvenir à la neutralité carbone en cinq ans, nous nous basons sur une stratégie en deux points :

  • réduire davantage nos émissions de CO2, grâce au travail de recherche et développement encadré par le Comité Scientifique (voir 4.3. p.26 et 5. p.28). 
  • contribuer à l’absorption du CO2 émis via la plantation d’arbres. Après sa première phase de croissance qui dure environ 10 ans, un arbre absorbe en moyenne 30 kg de CO2 par an. En supposant une plantation de 1100 arbres répartie sur 3 ans, nous avons réalisé un modèle d’émission pour notre éco-hameau, repris dans le graphique ci-contre, qui indique une neutralité carbone à cinq ans, et une compensation totale de nos émissions à 13 ans.
  1. Sobriété, Recyclabilité et Durabilité

Energie grise et Analyse de Cycle de Vie ?

Une source importante, mais discrète, de consommation énergétique provient de la fabrication et du transport des appareils, aliments ou vêtements que nous utilisons. Notre recyclerie (voir dossier “La richesse des Hommes solidaires”) – possiblement en partenariat avec les déchetteries locales -, permettra de recycler ou réutiliser les appareils défaillants plutôt que d’en acheter de nouveaux. Par ailleurs, certaines machines seront fabriquées et entretenues sur place, dans notre atelier (voir dossier “La richesse des Hommes solidaires”). 

L’approche de l’habitat BEPOS est empreint d’un esprit de résilience. Elle met en avant la diversité de solutions de production afin d’assurer les besoins sobres, adoptés en connaissance de cause par les habitants, en privilégiant le 100 % local et renouvelable.

Dès lors, la provenance de la technique utilisée, sa recyclabilité ainsi que sa durabilité sont des aspects des plus pertinents à considérer quant à l’évaluation de la cohérence des choix adoptés.

Photovoltaïque

Un panneau est typiquement garanti à 25 ans quant au maintien de son rendement au dessus de 80 %. Toutefois, certains tests affirment qu’un panneau peut conserver un rendement suffisant pendant près de 40 ans si l’installation (panneaux et l’onduleur) est correctement entretenue.

PV Cycle, l’éco-organisme agréé par les pouvoirs publics pour la collecte et le recyclage des panneaux solaires photovoltaïques en France, assure leur recyclage et leur valorisation à près de 95 %. 

Éolien

Le modèle d’éolienne d’Hugh Piggott est conçu dans une optique de résilience : une fabrication simple et un impact environnemental le plus faible possible. L’alternateur est l’élément qui limite le plus la durée de vie de la turbine. Seuls les aimants et la résine ne sont pas recyclables. 

Stockage

Le plomb présent dans les batteries est recyclé à près de 98 %. Il est le métal le mieux recyclé au monde. De plus, 60 % de la production mondiale provient du recyclage. Contrairement aux solutions Lithium-ion qui, bien que plus performantes, ont une filière de recyclage qui n’est encore qu’en phase de tests en laboratoire.

Solaire thermique

Le modèle adopté est réalisé à partir de tuyaux de cuivre, d’isolant de réfrigérateur hors d’usage et de double vitrage. Seul le mastic polyuréthane utilisé pour le collage ne peut être considéré comme recyclable. La durée de vie du panneau dépend essentiellement de la qualité de sa réalisation  (la qualité des brasures des raccords,  l’absence de particules dans le fluide caloporteur…)

Le chauffage

Le recours au poêle à inertie, auto-construit dans une approche low-tech, permet la fabrication à partir de pièces d’acier de récupération et de matières accumulatrices naturelles (terre cuite, terre crue, céramique…). Le bois d’origine locale est utilisé comme combustible.

Méthanisation

Le biodigesteur réalisé est principalement constitué de plastique polypropylène et PVC, récupéré, revalorisé et/ou recyclé par des filières spécialisées, et d’éléments de circuit de canalisations de gaz largement recyclables. Les bio-déchets, le lixiviat ainsi que le digestat sont tous des produits naturels. Une longue durée de vie pourra être assurée par un entretien régulier de la cuve et des tuyauteries et du recours à un système anti-surpression.

Récupération d’eau de pluie

La cuve, en béton ou autre matière minérale, peut être revalorisée, l’inox du ballon du groupe hydrophore est recyclé et la tuyauterie plastique est revalorisée en filière spécialisée. Le circulateur servant à maintenir la pression dans le ballon devra être remplacé tous les 20 ans environ et pourra être désossé en déchèterie et revalorisé.

Phytoépuration

Hormis les bâches d’étanchéité des bassins et les éléments de tuyauteries en PVC, un système de phytoépuration par filtres plantés ne requiert que des matières naturelles. La durée de vie du système dépend principalement de la conservation de l’étanchéité des bâches au cours du temps. Des expériences seront entreprises dans l’optique de remplacer cette bâche plastique par une solution plus recyclable.

  1. Un pas vers l’avenir : le Comité scientifique 

La situation d’urgence écologique dans laquelle notre société se trouve nous impose de changer nos modes de vie. Plutôt que de repartir en arrière, revisitant les technologies du 19ème siècle, nous voulons au contraire marcher vers l’avenir et participer à réinventer un mode d’existence nouveau, alliant confort de vie et intégration à l’écosystème.  Pour ce faire, nous nous appuyons sur la démarche scientifique, faisant de notre éco-hameau un Laboratoire vivant, lieu d’expérimentation et d’interaction avec les chercheurs. 

Pour mesurer et communiquer nos résultats, quantifier notre impact écologique, évaluer le bien-être et le confort de nos habitants, les guider dans leurs choix et oeuvrer au développement de nouvelles techniques dépassant l’état de l’art, nous mettons en place un Comité scientifique, composé d’experts et chercheurs de différents domaines. 

Chaque année, le Comité scientifique remettra un rapport sur l’évaluation de notre projet en regard de ses objectifs écologiques et de qualité de vie. Ce rapport sera documenté par des mesures objectives et par des études ponctuelles conduites par les laboratoires partenaires (Université de Bordeaux, Université de Pau, Université de Troyes, laboratoire ATEMIS-LIR). 

Au quotidien, des groupes de travail seront impliqués dans l’interaction avec les habitants et dans le suivi de programmes de recherche. 

Dans le domaine de l’énergie, cette structure nous permettra d’évaluer et de réviser régulièrement la pertinence de nos choix, en fonction des contraintes du lieu et des résultats concrets obtenus. Elle nous permettra également de tester des techniques nouvelles (ex. production locale de combustibles au moyen des déchets, éoliennes utilisées comme source d’énergie mécanique, stockage d’énergie dans des bassins d’eau, etc.). 

Auto-production des outils et machines

Dans le domaine des biens de consommation, nous nous relions aux principes de design open source et modulaire pour permettre l’auto-construction et l’auto-maintenance de machines et d’outils performants (inspirés de ces exemples), dans une logique d’économie circulaire. Nous mettrons en place un atelier (FabLab, cf. exemple d’imprimante 3D open source dans l’image ci-contre), pour développer et produire les outils dont nous avons besoin (mobilité durable, machines agricoles, appareils de ménage, etc.). Cette approche nous permettra de réduire drastiquement la production indirecte de gaz à effet de serre, liée notamment à l’énergie grise investie dans les biens de consommation.

  1. Partenariats : un projet bien entouré

Néo Terra, la feuille de route de la transition environnementale et climatique

“Le 9 juillet 2019, les élus de Nouvelle-Aquitaine réunis en séance plénière ont adopté la feuille de route régionale dédiée à la transition énergétique et écologique : Néo Terra. Elle se fixe 11 ambitions, accompagnées d’engagements chiffrés et d’actions concrètes. L’objectif est d’accompagner l’effort de transition en termes énergétique, écologique et agricole à l’horizon 2030.”

ADEME, l’agence de la transition écologique

L’ADEME est un établissement public sous la tutelle du ministère de la Transition écologique et solidaire et du ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation. Elle est résolument engagée dans la lutte contre le réchauffement climatique et la dégradation des ressources.

Elle mobilise les citoyens, les acteurs économiques et les territoires, leur donne les moyens de progresser vers une société économe en ressources, plus sobre en carbone, durable et harmonieuse.

Dans tous les domaines, énergie, air, économie circulaire, gaspillage alimentaire, déchets, sols, etc., l’agence peut nous conseiller, faciliter et nous soutenir financièrement dans ce projet d’avenir et d’intérêt général.

Laboratoires et Instituts de recherche

Nous sommes d’ores et déjà en contact avec plusieurs partenaires scientifiques. Des projets de stages sont en cours de discussion pour permettre à des étudiants en master de venir réaliser leur travail scientifique de fin d’études au sein de notre éco-hameau. 

Partenariats scientifiques confirmés: