Un edificio de energía positiva (a veces abreviado como " BEPOS ") es un edificio que produce más energía ( electricidad , calor ) de la que consume para su funcionamiento. Esta diferencia en el consumo generalmente se considera durante un período suavizado de un año. Si el período es muy corto, hablamos más de un edificio autónomo (por ejemplo, para las casas de los últimos tramos del ecodistrito Eva Lanxmeer en los Países Bajos que solo son "excedentes" durante nueve meses al año - la electricidad sigue siendo difícil almacenable durante varios meses a la escala de un distrito).
Generalmente es un edificio pasivo muy eficiente y altamente equipado en términos de producción de energía en relación a sus necesidades energéticas. Los techos, paredes, incluso ventanas u otros elementos (techos de vidrio de veranda o balcón, muros perimetrales, techos de garaje o cobertizos, cimientos, etc.) se pueden utilizar para acumular y liberar calor o producir electricidad. El excedente de energía ("positivo") está permitido por principios constructivos y bioclimáticos, pero también por el comportamiento de los usuarios (gestión eficiente de usos, consumo de electrodomésticos e informática, movilidad, etc.). La cantidad de energía producida en el techo, paredes, cortinas, etc. debe compensar al menos la suma del consumo medio anual de energía bajo el techo.
Según ADEME (junio 2012), la retroalimentación de la experiencia disponible para alrededor de un centenar de proyectos energéticos positivos en Francia (65% en el sector terciario; 29% en viviendas unifamiliares y 6% en viviendas colectivas 55% construidas en la mitad norte de Francia), muestra que el El consumo de estos edificios ronda los 50 kWh / m 2 / año (un nivel equivalente al de los edificios convencionales de “bajo consumo” ), pero estos rendimientos aún pueden mejorar y el objetivo 2020 de 3x20 es posible según ADEME, en particular por el generalización de leds e iluminación esclava a la detección de presencia y necesidades.
La construcción de energía positiva es un avance tecnológico y conceptual en los movimientos arquitectónicos de la HQE (1990), especialmente en la línea de la " casa pasiva " desarrollada en la década de 1970, pero formalizada en 1988 por el P r Bo Adamson de la Universidad de Lund, ( Suecia ) y Wolfgang Feist ( Institut für Wohnen und Umwelt / Instituto de Vivienda y Medio Ambiente ).
Entre las primeras referencias, podemos mencionar la casa Hölken, en Freiburg-im-Beisgau, una casa completamente independiente de energía que data de 1994. El concepto también fue declinado en realizaciones económicamente viables por el arquitecto Rolf Disch en la forma de Plusenergiehaus y Solarsiedlung. (“Casa de energía positiva” y “distrito solar”) y por el concepto de Maisons France Confort MFC 2020.
Este concepto es parte de las buenas prácticas de manejo de recursos naturales , particularmente en el contexto de la transición energética , que se integra a la transición ecológica .
Entre 2008 y finales de 2013 , investigadores de diecinueve países ( Australia , Austria , Bélgica , Canadá , Dinamarca , Finlandia , Francia , Alemania , Italia , Corea , Nueva Zelanda , Noruega , Portugal , Singapur , España , Suecia , Suiza , Reino Unido , Estados Unidos ) colaboró en un proyecto de investigación conjunto de la Agencia Internacional de Energía (AIE): Programa de calefacción y refrigeración solar (SHC) tarea 40 / Energía en edificios y comunidades (EBC) Anexo 52 “ Hacia edificios solares de energía neta cero ”. El objetivo era comercializar el concepto Net ZEB, el equivalente de BEPOS fuera de Francia. El proyecto conjunto se dividió en subtareas:
La tarea investigó edificios nuevos y usados, tanto residenciales como no residenciales, ubicados en zonas climáticas de los países participantes.
En septiembre de 2016, como parte de la estrategia nacional de bajas emisiones de carbono y la aplicación de la Ley de transición energética para el crecimiento verde (TECV), se pone a disposición una nueva etiqueta de "energía-carbono" para los edificios que serán tanto de "energía positiva" como de "bajo consumo". carbono " . Preparado durante un año con las asociaciones HQE , Effinergie y BBC , se beneficiará de un período de experimentación sobre "edificios piloto" , con "rangos de umbral" adaptados a diferentes tipos de edificios ( individual , vivienda colectiva , edificio del sector terciario , etc.) y presagia futuras normativas medioambientales (que en 2018 deberían imponer un cálculo de las emisiones de gases de efecto invernadero y el consumo de energía y recursos a lo largo de todo el ciclo de vida, así como un incentivo al uso de energías renovables para cubrir y compensar las necesidades de los edificios, requisitos que deberían incorporarse en futuras normativas medioambientales.
El diseño de un hábitat de energía positiva generalmente utiliza los principios fundamentales de la casa pasiva, agregando elementos de producción de energía:
El exceso de energía se puede suministrar a los edificios vecinos, pero normalmente se inyecta en redes eléctricas o de calefacción , privadas o públicas.
En Francia, se especifica, para los edificios bajo poder adjudicador público, por un decreto que implementa la ley de transición energética: un edificio de energía positiva debe encontrar un "equilibrio entre su consumo de energía no renovable (para todos los usos energéticos del edificio) y su producción de energía renovable o recuperada inyectada en la red (incluso por espacios contiguos al edificio), cuyo balance energético se encuentra por debajo de un umbral definido por decreto. Este umbral puede ajustarse según la ubicación, las características y el uso de la nueva construcción ” . También se puede considerar que un edificio público tiene un alto desempeño ambiental si obtiene una certificación ecológica que respete al menos dos criterios de desempeño, entre ellos: recuperación de los desechos del sitio; reducción de la huella de carbono del edificio mediante el uso de materiales de base biológica ; mejora de la calidad del aire interior mediante el uso de materiales que emiten compuestos orgánicos de baja volatilidad y la calidad de la implementación de los sistemas de ventilación , con umbrales que se establecerán por decreto. Todos los edificios bajos en carbono también deben tener bajas emisiones de gases de efecto invernadero durante todo su ciclo de vida (con un umbral que se fijará por decreto) (otros requisitos como un menor consumo de agua y el tratamiento de aguas pluviales in situ desaparecieron del texto final).
En la Unión Europea, los edificios son un abismo de energía primaria (40% de la energía total consumida) por delante del transporte (30%) y la industria (30%). Es responsable de más del 40% de las emisiones totales de CO 2. El ahorro de energía es un problema económico y ecológico importante para este sector. Según Ademe, en Francia, donde los edificios absorben el 46% del consumo energético (por delante del transporte: 25% y la industria: 23%), para cada hogar, alcanzar el “Factor 4” representa entre 15.000 y 30.000 € de inversión a realizar antes de 2050. La construcción de energía positiva y las soluciones de tipo inversor externo nos permiten esperar que este tipo de inversión pueda rendir el doble.
Las casas pasivas (y más raramente la “energía positiva”) ya existen por miles en Alemania y Suiza, y han demostrado que existen las soluciones técnicas. Queda por generalizarlos para cumplir con el objetivo del factor 4 , o del factor 9 ( dividir el consumo por 9 para un servicio equivalente) ... mientras que los precios del petróleo y la energía deberían aumentar inevitablemente (Cf. falta de petróleo ).
Una Directiva europea sobre el rendimiento energético de los edificios tiene como objetivo reducir su consumo de energía en un 22% para 2010. Los ahorros potenciales en edificios antiguos son significativos, pero más difíciles, por otro lado, un nuevo edificio de energía positiva puede compensar las pérdidas de varios viejos edificios periféricos que están menos aislados y son menos eficientes.
Este concepto debería utilizarse como base en las futuras normativas medioambientales 2018 (RE2018) así como en las normativas térmicas francesas de 2020 (RT 2020). El edificio de energía positiva sería obligatorio para todas las viviendas nuevas a partir de 2020 (previsión de RT 2020).
Para potenciar el potencial que aporta el sol en invierno, primavera y otoño, es necesario captar su calor, almacenarlo y restaurarlo. La energía solar es captada por las partes de vidrio de la casa. Estas unidades de acristalamiento aislante se dimensionan según la orientación del edificio: 40 a 60% de superficie acristalada en la fachada sur, 10 a 15% en la norte y menos del 20% en las fachadas este y oeste. La energía solar, que entra por las ventanas, es almacenada en el interior por materiales con alta inercia. El calor acumulado en la masa del edificio se recupera por convección y radiación, con un desplazamiento de fase (ligado a la inercia de los materiales calentados) a lo largo del tiempo. Para evitar las molestias provocadas por el sobrecalentamiento en verano, se reduce la luz solar directa del acristalamiento mediante una protección solar desbordante (toldo, visera solar, persiana, etc.) y acristalamientos con factor solar suficiente para limitar la ingesta energética. Estas medidas constructivas se pueden complementar con persianas y protección vegetal.
La energía solar pasiva también se utiliza para calentar agua, como en el caso de los calentadores de agua solares , que pueden implicar que el agua se caliente directamente a través de tuberías en los techos o que se caliente a través de un segundo circuito cerrado. sobre el techo. También es posible hacer pasar las tuberías de transferencia de calor a través de paneles fotovoltaicos, lo que permite acoplar la producción de electricidad y agua caliente en un mismo colector.
Existe un coste adicional inicial en comparación con una construcción tradicional que a menudo se compensa al menos parcialmente con ayudas fiscales o deducciones ; este coste adicional es tanto mayor cuando el objetivo es un exceso de producción significativo (especialmente si es totalmente fotovoltaica). En las condiciones actuales de compra de electricidad en Europa Occidental, el inversor puede recuperar sus costes en 5 a 10 años gracias al ahorro energético conseguido y la venta de energía sobrante.
La construcción de edificios de energía positiva implicaría un coste adicional medio estimado entre el 8 y el 11%. El coste medio de construcción de una casa BEPOS en Francia sería de 1.200 € / m² de media. Sin embargo, los costes adicionales, en comparación con una construcción tradicional, varían entre la ciudad y el campo, donde son en promedio cuatro veces más bajos que en París.
Uno de los frenos es la falta de artesanos y arquitectos calificados capacitados en estos estándares y el aumento de costos causado por la demanda que excede la oferta.
Para reducir el consumo de energía de los edificios en un 22% para 2010 en Europa, desde 2007 se está transponiendo a la legislación nacional una directiva sobre el rendimiento energético de los edificios, que posiblemente podría fomentar la formación.
Se están realizando estudios para comprender mejor los impactos de este concepto en términos económicos, energéticos y ambientales, para mejorar su eficiencia, para promover la difusión, particularmente en Francia, con el programa de investigación PREBAT ).
El exceso de producción de energía transmite una imagen positiva de alta calidad ambiental , pero no necesariamente impone calidad ambiental o social (materiales utilizados - toxicidad, origen -, salud y seguridad en el trabajo, trato de los trabajadores).
Este tipo de solución puede parecer difícil de generalizar, ya que requiere una importante inversión inicial, y además, las posibilidades de producción fotovoltaica, geotérmica, etc. podrían desalentar el uso de técnicas pasivas (optimización de la inercia del edificio, ventanas, etc. .) que son útiles y complementarios para reducir la energía consumida por el funcionamiento del edificio y la energía incorporada de los equipos activos.
El primer edificio de viviendas de energía positiva en Francia se construyó en Lyon, en el distrito ecológico de La Confluence .
El primer edificio de oficinas que recibió la etiqueta BEPOS-Effinergie 2013 fue construido en 2014 en Toulouse , en la región de Occitania, por la constructora y promotora inmobiliaria GA Smart Building.
En 2011, varios arquitectos ofrecieron soluciones de vivienda de energía positiva (Arquitectos, Arteco, etc. ) y oficinas (Arquitectos, Armoes, Natekko, etc. ) en Francia.
Los métodos de construcción de energía pasiva y positiva están bien implantados en Alemania y el norte de Europa , pero los proyectos de construcción de energía positiva para el sector terciario aún son escasos y están por desarrollar.
El uso del exceso de energía también podría optimizarse y compartirse directamente con los vecinos en lugar de devolverlo a la red general (especialmente para la calefacción, ya que las redes de calefacción urbana no están diseñadas para recibir pequeñas cantidades de calor). El concurso " Solar Decathlon " lanzado en 2007 por el Departamento de Energía de los EE. UU. Para casas de energía solar pasiva, por ejemplo, requería que la casa se autoabasteciera de energía, pero también que produjera en exceso suficiente electricidad para abastecer las baterías de la energía solar. sistema de energía. 'un vehículo lo suficientemente potente para manejar los viajes diarios de sus habitantes. El desafío fue asumido por veinte equipos universitarios con construcciones realizadas en campus, transportadas y expuestas en forma de “aldea solar”, del 12 al20 de octubre de 2007en Washington . Una casa estadounidense hidroliza el agua y almacena el hidrógeno producido para alimentar una caldera y / o un vehículo.
En Francia, a pesar de un cierto retraso en comparación con los vecinos suizos o del norte, ya podemos mencionar:
Cabe destacar el proyecto Abalone Énergie, un edificio terciario autónomo de energía positiva que acaba de ser inaugurado en Saint-Herblain , cerca de Nantes . El grupo Abalone acaba de construir allí su sede, que puede ser visitada y reproducida por todos . Es hasta la fecha el primer edificio autónomo con energía positiva y sin emisiones de gases de efecto invernadero . Está destinado a no estar conectado a la red eléctrica nacional, gracias a su red energética “propia”: tres aerogeneradores de quince metros, tres aerogeneradores de techo de tres metros, solar térmica y fotovoltaica, pozos canadienses , hidrógeno, pila de combustible . La originalidad e innovación del proyecto será el uso de hidrógeno y una pila de combustible para producir y almacenar energía a tiempo para ser 100% autónomo de la red eléctrica nacional.
Para Francia, el más antiguo de los proyectos importantes se encuentra en Mayenne y alberga la sede de la empresa Isore Bâtiment. Se trata de un edificio terciario de energía positiva que se creó en septiembre de 2007 con el apoyo financiero de ADEME y la región Pays de la Loire . Combina todas las técnicas conocidas y probadas: aislamiento grueso desde el exterior (200 mm en capas cruzadas) de los muros verticales, aislamiento perimetral, aislamiento de techo reforzado, pozo canadiense, sistema avanzado de regulación térmica y producción de electricidad fotovoltaica.
En operación desde hace 6 años, los resultados muestran que la producción está en línea con el nivel esperado, pero que por otro lado el consumo es mayor debido principalmente a los meses de invierno cuando la temperatura interior de confort esperada a 20 ° C es demasiado baja. trabajo sedentario en oficinas. Por tanto, parece que los estudios deben realizarse con una temperatura de confort de 22 ° C en invierno. En definitiva, después de 5 años de uso, el edificio consume 44 kW / m 2 y produce 29 kW / m 2 .
La futura sede del INPI, en Courbevoie , presenta una originalidad adicional, es de madera, con fachadas de vidrio y entramados de madera a la vista, y dotada de un atrio con vegetación.
En 2016, hubo 78.000 operaciones certificadas con la etiqueta BEPOS-Effinergie en Francia.
La transición energética , especialmente a través de redes inteligentes, permite a los residentes, empresas y comunidades poner en común sus recursos para que una comunidad o un territorio en sí se vuelva positivo en términos de energía (térmica o eléctrica). Es una dimensión de la sostenibilidad del desarrollo y de la “excelencia ambiental”.
Esta dinámica ha sido alentada en Francia por septiembre 2014a través de una convocatoria nacional de proyectos titulada "Territorios de energía positiva" (Tepos) que tiene como objetivo seleccionar y ayudar "territorios de energía positiva para el crecimiento verde" y "territorios de energía positiva en proceso" (aquí la expresión "a la energía positiva" debe ser entendido en sentido amplio: estos proyectos pueden referirse al ahorro energético en los edificios, la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, la reducción y mejor gestión de los residuos, el apoyo a las energías renovables, la preservación / restauración de la biodiversidad y la educación ambiental y la participación ciudadana ). Cinco meses después (10 de febrero de 2015) entre 528 solicitudes presentadas por municipios, EPCI , consejos generales , países y parques naturales regionales (más del 75% de los PNR solicitados), 216 territorios ganadores fueron seleccionados por el Ministerio de Ecología, que les da derecho a una ayuda de 500.000 euros (suma lo que debería ayudar a una media de diez comunidades por región a desarrollar un proyecto técnico o de gobernanza que les permita avanzar hacia la autonomía energética, siendo la región Midi-Pyrénées la más asistida con 18 proyectos / aplicaciones seleccionados).
La Guayana , Reunión , Guadalupe y Martinica son objeto de ayudas que podrían permitirles obtener el estatus de "islas de energía positiva".
Todas estas comunidades podrán unir de manera colaborativa sus esfuerzos y comentarios a través de un sitio dedicado creado por el ministerio. Estos esfuerzos se centrarán en la introducción de tecnologías suaves y limpias (energía eólica, solar, geotérmica, etc., pero también en el desarrollo de la sobriedad energética (por ejemplo, alumbrado público económico y establecimiento de cortocircuitos y una economía más circular ) . Se sugirió que los proyectos no seleccionados podrían denominarse "territorios de energía positiva en proceso" y podrían beneficiarse de otras formas de apoyo a través, por ejemplo, de contratos regionales de transición energética. "Territorios rurales de energía positiva" (TEPOS) reúne a las comunidades locales y territorios rurales, líderes de proyectos y estructuras de apoyo.
En Mayo de 2016, 500 territorios han sido definidos como territorios de energía positiva por parte del Ministerio de Medio Ambiente, Energía y el mar .