Mode sombre

Démonstrateur Celsius Energy

Une réalisation proposée par AFEP

Bâtiments Réseaux

Contributeur

Référent :  Nicolas Boquet, Directeur Environnement-Energie - Afep
Contact : 

Descriptif

25% de nos émissions carbone proviennent du chauffage et de la climatisation de nos bâtiments (source IEA)!
La réalisation décrite dans ce document démontre la possibilité pour un bâtiment existant, construit en 1960 de diviser par 10 l’empreinte carbone de sa production thermique en se connectant à l’énergie de la Terre : la géo énergie.

La Terre est un accumulateur thermique géant apte à donner des calories l’hiver, les restocker l’été, les rendre l’hiver suivant.

14m2 de foncier suffisent désormais à connecter un bâtiment à l’énergie de la Terre, la géo énergie, permanente et locale à partir pour diviser par 10 l’empreinte de son chauffage et de sa climatisation

Résultat, une solution pour la rénovation thermique

  • Plus écologique : -90% d’impact carbone. 10 fois moins qu’un chauffage gaz, pas de contribution aux ilots de chaleur urbains
  • Plus économique : -40% de coût d’exploitation , -60% d’énergie primaire consommée
  • Plus simple : clé en main, implémentée avec une vision systémique des enjeux techniques, sociétaux et de gouvernance.
Thématiques : 
  • Rénovation / Réhabilitation
  • Qualité du logement
  • Énergie
Échelle : 
  • Bâtiment

Fiche d'identité

marker  Île-de-France / Clamart
Type de territoire : 
  • > 20 000 < 100 000 habitants
Date de livraison :  01/12/2020
Surface bâtie :  3000 m2
Coût du projet :  500 000 euros
Maîtrise d'ouvrage :  Schlumberger (Études et Production Schlumberger)
Maîtrise d'oeuvre :  Celsius Energy ; [email protected]
Partenaires associés :  CEA – Sauter – SDEEC – Schlumberger – IFPEB – AFPG

Distinctions

Labels / certifications :  Efficient Solution by the Solar Impulse Foundation (Bertrand Piccard)
Concours / récompenses :  Hub des prescripteur bas carbone Carbone 4 / IFPEB, Lauréat de la plateforme SEKOYA

Médias

Vidéo:  202012~1

 

Évaluation du projet*

sur la base du déclaratif du contributeur

Critère n°1 : SOBRIÉTÉ

 

L’impact foncier est une caractéristique clé du démonstrateur Celsius Energy qui divise par 100 l’emprise au sol et donc la perturbation des écosystèmes, réduisant l’artificialisation des sols et les besoins d’intervention sur la durée de vie du bâtiment.

Alors que les solutions existantes qui permettent d’accéder à la géoénergie requièrent un foncier équivalent à un terrain de tennis et/ou un contexte géologique particulier, ce démonstrateur s’affranchit du contexte géologique et ne nécessite que 14m2 pour connecter le bâtiment à la géoénergie.

L’écoconception est au cœur de la démarche de Celsius Energy et de ce démonstrateur. Une Analyse de Cycle de Vie (ACV) a été menée pour déterminer de manière systémique ses impacts environnementaux sur l’ensemble de son cycle de vie, de l’extraction des matières premières à sa fin de vie, et d’évaluer le risque de transfert d’impact.

Avec l’aide du cabinet EVEA S.A.S coopérative spécialiste en ACV et en éco-conception de produits, cette analyse exhaustive a considéré 17 indicateurs d’impact environnementaux au total, et a permis d’avoir une vue d’ensemble sur l’empreinte environnementale de la solution de géoénergie de chauffage et de rafraichissement implémentée dans ce bâtiment.

L’analyse de l’ensemble de ces critères montrent par exemple un impact minimal sur la biodiversité.

Le réemploi de matériaux en deuxième vie (conteneur notamment) permettent encore de réduire la pression sur ces indicateurs.
Nous avons notamment réalisé une analyse comparative entre la solution Celsius Energy et un système conventionnel [chaudière gaz + groupe froid], avec un focus particulier sur l’indicateur « Réchauffement Climatique » ou rejet de tonne équivalent de CO2.

L’analyse montre que les émissions de la solution Celsius Energy liées à la phase travaux sont compensées en 10 mois par rapport à ce système de référence, avec un potentiel de réchauffement climatique 7.5 fois plus faible au bout de 50 ans d’exploitation !
En usage, ce sont 90% des émissions carbone qui sont éliminées par kilowatt-heure produit par rapport à cette référence gaz + groupe froid.

Une approche systémique a été conduite afin de

1- Réduire la consommation énergétique du bâtiment en abaissant les températures de circulation de fluide dans les réseaux de chauffage. Nous passons de 65 à 50 degrés, ce qui veut dire moins d’énergie « brulée » pour le même résultat.

2- Réduire la dépendance énergétique du bâtiment en le connectant à l’énergie de son sous-sol :

Diminution de 60% de la consommation d’énergie primaire : désormais connecté à l’énergie de son sous-sol , le démonstrateur possède un coefficient proche de :
– 4 pour la chaleur [1kWh consommé pour 4kWh de chaleur produite]
– 6 pour la climatisation [1kWh consommé pour 6kWh de chaleur produite]

Diminution de 90% des émissions carbone soit 40teqCO2 / an
Ce démonstrateur passe d’une consommation de 100% de ses besoins de chaleur au gaz (énergie fossile) à une consommation 60% ENR + 40% électrique.
Considérant le mix énergétique français basé sur les chiffres de l’ADEME, ce démonstrateur permet d’économiser 65TeqCO2 par an en moyenne, soit une économie de 3250 tonnes sur 50 ans.

La logique de sobriété est prise dans une approche globale, de la conception à l’exploitation du système. Un jumeau digital est développé afin de suivre les performances énergétiques du système lors de toute sa durée de vie.

Ce système permet :
– La visualisation de la consommation et de la performance énergétique du système ;
– La maintenance prédictive des équipements ;
– L’amélioration continue des performances énergétiques par apprentissage en data learning des modes d’usages du bâtiments combinés aux prédictions météo.

Ce système digital est mis à disposition de la maitrise d’ouvrage, des occupants du site ainsi qu’une version technique à disposition des équipes d’exploitation.

La beauté de ce système réside dans la quasi absence de maintenance des ouvrages souterrains. Le local technique repose sur des technologies connues et optimisées pour en réduire la maintenance.

Critère n°2 : INCLUSION

Le projet a été mis en œuvre sur le campus de Schlumberger, entreprise privée. Les employés du campus ainsi que l’équipe de direction de l’entreprise ont été mises à contribution afin de co construire ce démonstrateur : séance de présentation aux employés, contribution au programme de développement durable du site, séances de travail technique.

Lors de la phase de réalisation des travaux, un travail avec les collectivités ainsi que les riverains a été fait à des fins pédagogiques (panneaux d’affichage, discussions avec les voisins et services administratives des collectivités voisines, communication sur les réseaux sociaux). Des visites ont également été organisées avec les acteurs locaux.

Le projet a une double fonctionnalité : générer du chaud et du froid, renouvelable et économique.

Ce démonstrateur permet de mettre en commun les productions de chaud et de froid, de lier ces deux besoins fonctionnels en une seule installation.

Il est également possible de mettre en commun les besoins thermiques d’un campus complet ou quartier avec mise en commun d’usage énergétique divers : résidentiel, commercial, bureaux etc. Ce sera l’objets de futurs projets.

Les besoins en froid vont tripler d’ici 2050 (source : IEA) et avec eux les besoins d’énergie. Apporter une source de rafraîchissement renouvelable aux populations vulnérables est un des enjeux de la ville résiliente.

Une étude sur le site a par ailleurs montré les limites de fonctionnement des systèmes de climatisation classiques lorsque la température extérieure atteignait les 37 degrés et donc un impact sur le confort des usagers. Cette conclusion est d’autant plus alarmante que le nombre de jours consécutifs de canicule est appelé à se multiplier dans les années à venir avec un impact sur les populations vulnérables (crèches, écoles, maisons médicalisées, EHPAD). Dans ce projet nous démontrons, à partir d’une emprise foncière de 14m2 la possibilité , en milieu urbain et dense

– de fournir une climatisation renouvelable ;
– de garantir un confort d’été efficace en période de canicule prolongée ;
– de fournir un rafraîchissement naturel quasi passif avec une consommation énergétique jusqu’à 6 fois meilleure que les groupes froids traditionnel en utilisant l’énergie de la Terre, la géoénergie ;
– d’éliminer la contribution aux îlots de chaleurs urbains de la climatisation, problème sanitaire en croissance pour les populations vulnérables (explications en vidéo).

Avec ce projet, grâce à la géoénergie, nous arrêtons de privatiser le confort d’été en rejetant l’air chaud du bâtiment dans l’espace public.

Nous travaillons actuellement sur de nouveaux projets à suivre pour des établissements médicalisés et crèches avec des acteurs privés et public.

Les usagers du bâtiment profitent d’un confort thermique excellent. Ce projet est vu comme une grande fierté sur le campus par les employés et les équipes opérant sur le site.

Au-delà de l’entreprise, c’est la collectivité qui s’est emparée du sujet en le mettant en lumière dans ses communications publiques, dans son journal municipal et qui travaille sur 5 projets pour de futures implémentations dans des bâtiments municipaux.

Le projet est cité lors de nombreux forums nationaux et internationaux:
– plateforme SEKOYA de Eiffage, Covivio,
– plateforme des solutions bas carbone de Carbone 4 et de l’IFPEB
– communications dans les médias nationaux de Bertrand Piccard sur France Inter, le Figaro, France 24 , Investir etc..
– articles dans journaux nationaux : Les Echos, La Croix, journaux spécialisés
– ouverture des journées de la Transition de Berlin aux côtés d’Ursula Van der Leyen et de Bertrand Piccard
– sélectionnée par les Nations Unies pour le programme des 50 Climate Leaders

De nombreuses visites ont régulièrement lieu sur le site du projet : 94 visites, 276 personnes, 80 entreprises, 9 collectivités, 8 associations. Nous avons entre autres reçu un cofondateur du Manifeste pour un réveil écologique ainsi que le directeur et le président du SHIFT Project, de Carbone 4 et de l’IFPEB.

Des visites virtuelles sont désormais organisées en lien avec le contexte sanitaire.

Critère n°3 : RÉSILIENCE

Le projet s’est nourri d’études locales sur les ilots de chaleur urbains menées par le CNRS et la ville de Paris montrant une augmentation de 1 à 6 degrés dans certains quartiers liée à la morphologie urbaine combinée aux rejets anthropiques (circulation automobile et rejets d’air chaud des climatiseurs).

Une étude sur le site a également montré les limites de fonctionnement des systèmes de climatisation en période de chaleur extrême lorsque la température extérieure atteignait les 37 degrés et donc un impact sur le confort des usagers.

Nous avons rédigé un manifeste de la ville résiliente pour rendre compte de nos ambitions, nos solutions et comment elles s’alignent avec les enjeux territoriaux.
Ces analyses et conclusions sont particulièrement appréciées et vues comme un outil supplémentaire par les collectivités avoisinantes qui construisent ou revoient leurs plans de résilience climat.

Le projet a été menée dans une vision holistique [ressource de géoénergie / usage du bâtiment / confort des usager / vie du site existant].
Des modèles physiques ont été développés par les équipes travaillant sur le projet pour modéliser les données du sous sol à grand renfort d’expertises en géoscience (caractérisations des lithologies, minéralogies, réponses thermiques, analyses d’échantillons) et en efficacité énergétique du bâtiment (enveloppe, lois d’eau, monotone de chauffage, usages etc..) et de savoir faire industriel (capacité de forage inclinés, rationalisation, implantation des plateformes de forage) pour:
1- optimiser le dimensionnement de l’installation
2- minimiser l’impact sur la vie du site
3- assurer la fonctionnalité de confort des usagers.

Nous avons également développé l’analyse de cycle de vie complet du projet ainsi qu’un bilan carbone spécifique.

Critère n°4 : CRÉATIVITÉ

Ce projet a été l’occasion de la création de 42 emplois pérennes dans les  départements des Hauts de Seine (37), du Gard (3) et aux États-Unis (1). Ces emplois directs et les prochains seront pérennisés par la réalisation de futurs projets en France et au moyen terme à l’étranger. Des emplois indirects sont également concernés à travers nos collaborations avec les acteurs académiques (CEA à Grenoble), les grands groupes, les startups et le tissu industriels de PMEs avec lesquels nous collaborons.

Nous avons également voulu faire naître ce projet au sein d’un écosystème éclaté et le rassembler au sein de l’initiative « Nous Sommes Prêts ». Cette initiative promeut l’utilisation de la géoénergie sur le plan national regroupant plus de 50 acteurs de la chaine de valeur engagés pour le bâtiment durable et la place que doit y prendre la géoénergie : Engie Solutions, Dalkia Smart Building, Vinci Construction, Rabot Dutilleul , Groupama Immobilier, l’Institut Français de la Performance Écologique du Bâtiment, Artelia, et les acteurs de la géoénergie. La structuration de cette filière est essentielle pour atteindre les ambitions de la SNBC, du PPE et du Plan Bâtiment Durable.

Ce projet est né de la volonté d’innover au sein d’un grand groupe

Innovations techniques avec une approche systémique : plusieurs brevets ont été déposés sur les innovations technologiques et digitales. La grande innovation est de détourner les technologies et savoir faire du monde pétrolier combinés à de nouvelles briques technologiques pour les mettre au service d’une ville durable.

Innovations de gouvernance : instauration d’un modèle d’intrapreneuriat et d’open innovation, partenariats , incubation à l’incubateur HEC à Station F, participation à l’émergence d’une branche de transition dans un grands groupe de services pétroliers.

Innovations sociales : co construction et open innovation avec l’écosystème avec l’initiative « Nous Sommes Prêts ».

Nous avons également tenu à ce que le design dans son sens anglo-saxon de dessein soit présent avec la participation de Matali Crasset, designer professionnelle internationale qui a mis en valeur cette ressource méconnue qu’est la géoénergie. Matali a mis en scène notre installation autour de la Ville résiliente symbolisée par des éléments urbains de couleurs gaies représentant la ville de demain, la ville inclusive et durable, nourrie par la Terre et son énergie. Un foyer autour duquel se rencontrer, échanger et co-construire de nouveaux paradigmes. Cette dimension culturelle et engagée entre à part entière dans ce projet emblématique de la ville de demain.

Elle sera inaugurée ce Printemps en compagnie des usagers du bâtiment, de l’équipe de Celsius Energy, les acteurs de la filière et des collectivités locales.

Critère n°5 : POTENTIEL DE RÉPLICABILITÉ

Par essence, ce projet prend une forme clé en main simple : 14m2 pour connecter les bâtiments à la Terre et à la géoénergie afin d’en assurer la réplicabilité.

2 Nouveaux projets sont en cours pour connecter des bâtiments à la géoénergie en n’utilisant que 14m2 de foncier : un bâtiment industriel en Bourgogne et un bâtiment tertiaire en région parisienne.

Au total, 40 projets sont à l’étude en France soit un total de 484 000 m2 de bureaux, bâtiments de santé, établissements scolaires ou ensembles résidentiels. Un projet d’envergure est également en cours d’analyse sur le campus d’une prestigieuse université américaine pour établir le potentiel de géoénergie du campus afin de mutualiser les besoins énergétiques de ce campus multi-activités et diviser par 10 ses émissions carbones.

Une équipe de R&D de 10 personnes travaille sur l’industrialisation des procédés afin de maximiser encore la simplicité d’implémentation et donc la réplicabilité du projet.

Formée aux affaires internationales et européennes entre l’Angleterre et la France dans le cadre d’un double diplôme Sciences-Po Lille / Université du Kent, Marion a débuté sa carrière en plaidoyer et relations institutionnelles des organisations non gouvernementales, dans le secteur du commerce équitable (Label Max Havelaar France). Ses expériences sont aussi en lien avec les territoires, avec un passage en coopération décentralisée à l’échelle d’un conseil départemental.

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Issue des sciences sociales, de l’histoire de l’art et de l’architecture, après diverses expériences dans la gestion de projets culturels et la production audiovisuelle, Camille a travaillé dans la communication au sein du groupe VINCI : depuis les grands projets à l’international jusqu’à La Fabrique de la Cité, think tank dédié à la prospective urbaine

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Carla DONCESCU

Diplômée d’un master 2 en Economie du Développement à Panthéon-Sorbonne, et actuellement en formation alternance du Master 2 Relation Internationale et Action à l’Etranger dans la même Université, c’est à travers ces différents prismes et ses expériences à l’internationale qu’elle approche les problématiques de villes et territoires durables.

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Manon EXBALIN

Diplômée d’un Master en sociologie de la communication, Manon a travaillé précédemment pour Greenpeace, la Mairie de Paris (en particulier pour venir en aide aux étudiants), et le Ministère de la Transition Ecologique (DGALN – Mission Communication).

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Géographe de formation (Université d’Etat de Saint-Pétersbourg), elle a débuté au poste de géographe économiste à l’Académie d’Économie Agricole (Russie), avant de poursuivre sa carrière en France, en tant qu’assistante administrative et comptable (Air Liquide, Association TGV Provence Côte d’Azur, COFHUAT, Groupe Hervé)

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Avant de rejoindre l’équipe FVD, il a occupé plusieurs postes dans la gestion des collectivités  locales. Allant d’élu et adjoint au maire de sa ville natale Besançon, chargé des relations universitaires et de la coopération internationale puis Directeur du Développement économique de la Ville de Pantin, pour ensuite être directeur de cabinet à Montreuil où il a notamment piloté la refonte en profondeur du projet urbain vers davantage d’écologie et de développement durable, Il continue son parcours en tant que Haut Responsable de la Résilience de la Ville de Paris.

Il promeut une vision holistique et systémique du développement durable et apporte son expérience/expertise en résilience territoriale et en transition écologique et sociale.

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