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CGS4 - L'autosuffisance énergétique5

Statut

L'autosuffisance énergétique5 - 2016_...

2016_RIGAL

Sujet : Autosuffissance énergétique : de l'utopie à la réalité

Auteur : C. COURTY - A. GUEZI - M. SAINT-JALMES

Diffusion : RIGAL Salomé

INFORMATION : Les diagrammes/schémas/croquis sont en cours de réalisation, ils vous seront présentés demain matin sur place

" Sous le poids de la nécessité, les utopies deviennent réalisables " écrivait Yona Friedman dans son plaidoyer pour l'autosuffisance locale Alternatives énergétique.
Cette citation, d'apparence bénigne, résume parfaitement le paradoxe mondiale concernant le rapport à l'énergie et à sa consommation que l'humanité perpétue depuis la première révolution industrielle. En effet, dans un contexte actuel de Cob 21 et d'Habitat III, où une double-problématique d'une part, de sobriété énergétique ainsi que de recherches de nouvelles sources d'énergie pour faire face à une future crise et, d'autre part, de pollution menant à un désastre écologique, sont misent en exergue par la communauté internationale : peu de réponses, souvent classées comme alternatives, sont exprimées pour solutionner le problème. En outre, ces questions de sociétés, fondamentales pour notre pérénité, se concentrent en grande partie dans le rapport à l'habitat et la question urbaine soit, en deux mots : l'architecture et l'urbanisme.
De ce constat, nombreuses générations d'architectes, chercheurs, industriels, promoteurs et autres personnes averties cherchèrent réponses possibles pour solutionner le problème. De cette recherche naquit l'idéal de l'autosuffisance. Dans cet article, nous ne développerons que la question de l'autosuffisance énergétique à une seule dimension : l'échelle de la ville.
Néanmoins qu'est-ce que l'autosuffisance, à ne pas confondre avec autarcie ? En quoi consiste-t-elle ? Quels modèles et essais furent envisagés par les chercheurs et y'a-t-il eu des réalisations concrètes des systèmes avancés ? Au final : l'autosuffisance énergétique : utopie ou réalité ?

L'autosuffisance est un concept géopolitique et géostratégique qui s'opposent au phénomène de mondialisation, basé sur une économie et un fonctionnement libéralisé. De facto, l'autosuffisance suppose la production suffisante d'une ressource par une entité pour subvenir à ses propres besoins et une économie tournée vers l'intérieur, profitant à tout à chacun. Cela peut induire une redistribution équitable des ressources pour favoriser une indépendance des ses constituantes vis-à-vis de l'extérieur. Néanmoins l'autosuffisance peut également avoir comme conséquence une production plus importante que nécessaire, sous-tendant alors une exportation de produits mais un non-investissement de l'entité dans les réseaux mercantiles d'imports, n'étant pas nécessaires. Ainsi, bien que l'étude sémantique du terme d'autosuffisance rattache ce dernier par synonymie au terme d'autarcie, notamment de part un signification tenté d'utopisme, l'autosuffisance induit un caractère plus social n'excluant des relations avec l'extérieur que les marchandes ou celles se rattachant à un échange mercantile de toute nature, contrairement à l'autarcie, stipulant un repli sur soi et une annihilation des tout types de flux d'échanges.
Par ailleurs, la question de l'autosuffisance sous-tend la question sociale et son organisation, impliquant un renouvellement des pratiques et des modes de vie. En effet, une modification de l'accès et de la distribution des ressources (ainsi que de ses échelles) implique nécessairement une nouvelle approche et éducation à ces dernières et plus largement, un nouveau modèle sociale
De plus, la question de l'autosuffisance induit la question fondamentale de l'échelle, se décomposant en quatres dimensions pour ce qui est du domaine architectural et urbanistique. La première est la micro-échelle, consistant en l'échelle du bâtiment et de son entourage proche (entre 1 et 100m). Cette dernière, s'attachant à l'étude d'une entité ou plus rarement de plusieurs entités, est souvent l'échelle mise en avant et développée pour des problématiques factuelles de sobriété énergétique, d'empreinte écologique et de durabilité.[EXEMPLES] La deuxième échelle concerne, elle, l'échelle locale, soit l'échelle du quartier. C'est souvent cette échelle qui elle, est mis en avant pour les questions d'autosuffisance (e.g. : le quartier Bed-Zed, avec l'autonomie énergétique d'un quartier, d'une communauté). La troisième échelle quant à elle se rapporte à l'échelle urbaine ou macro-échelle alors que la quatrième et dernière échelle stipule le domaine territorial et national.

Ainsi, nous nous attacherons dans cet article à developper la question de l'autosuffisance énergétique à la troisième échelle : l'échelle urbaine. Néanmoins, bien avant les réalisations concrètes se trouvent les théories : nombreuses, variables et divergentes à ce propos. Ainsi, quand est-il du passif théorique du mouvement ? Comment la réflexion a-t-elle pu amener à la création matérielle ? Comment se processus s'est-il diversifié et développer au fil des années ?

Au niveau urbain, l'autosuffisance énergétique n'est pas sans rappeler les systèmes des polis grecques, Cité-Etats indépendantes qui, après leur implantation, étaient capable d'autosuffisance par la production de bois de chauffage grâce à l'abbatage des arbres des forêts alentours. Néanmoins avec l'augmentation démographique et le développement techniques et techonologiques au fil des âges, les échanges, relatifs aux besoins des différentes civilisations, augmentèrent et firent perdre aux villes leur caractères autosuffisant.
Ce n'est qu'au début des années 1970, au coeurs des tumulteuses années fric, que des groupuscules d' ingénieurs, architectes et urbanistes commencèrent à effectuer études, recherches et expériences sur l'autosuffisance (pour la majeure partie pour l'université de Cambridge). Ces dernières, presque avant-gardiste, précurseures du mouvement de l'autosuffisance, étaient principalement axées sur la conception et le développement d'unités indépendantes en terme énergie et de nourriture, soit en quelques mots : la maison autonome. Les études, très hétéroclites, s'appelaient AHP ( Autonomous House Project ), Prototype 1, Ecol House ou encore Minimum Cost Housing group, classées a posteriori selon leur coût de construction et d'entretien via une échelle de trois niveaux : "Hautement autonome, très sophisitqué et chère", "Modulaire et compacte" et " Bas coûts".
Ainsi, comme nous pouvons le constaster : les études réalisés au sortir des années 1960 furent quasi-exclusivement focalisé sur l'unité architecturale d'habitation minimum : la maison. Néanmoins, ces recherches, de trop basés sur la technique, étaient peu regardante de l'adaptabilité des concepts aux différents environnements (rural, semi-urbain et urbain) et n'aboutissaient pas à des solutions de grandes échelles.
C'est le contexte économique alarmant de 1973 avec le premier choc pétrolier, mettant fin au rêve d'une Terre sur laquelle l'énergie serait illimitée et peu coûteuse qui aura l'effet d'une bombe dans le milieu de la recherche mais aussi de catalyseurs pour études futures. Les chercheurs veulent en effet réfléchir à l'autonomie d'une cité selon des facteurs multiples, notamment morphologique ainsi que sur le dévelopement économique des micro-économies domestiques potentiellement engendrées selon les modèles et systèmes d'autosuffisance présentés. En effet, les solutions en terme d'autosuffisance et de déconnexion doivent pouvoir s'adapter à tout contexte urbain ( bien que rapidement, les études montrèrent que l'efficacité des modèles seraient maximum sur une trame urbaine serrée, notamment concernant la collecte énergétique, le développement de l'agriculture urbaine ou encore la réinsertion du végétal ) et engendrés une véritable économie pour pouvoir être réellement des villes énergético-suffisantes.
C'est cette pensée croissante qui permit de faire sortir l'autosuffisance de son caractère artisanal et alternatif pour l'élever au rang des universitaires, entreprises et institutions publiques permettetant enfin de repenser le système de production et de distribution de manière plus réaliste et efficace, dans une pensée globalisante et à toutes échelles confondues.
Néanmoins, les premières esquisses théoriques seront, presque de façon rhédibitoire, tournées vers l'échelle moindre.
Un premier exemple est celui des Bioshelters total energy system (1973) de Day Chahroudi et Sean Wellesleu-Miller (codirecteur du laboratoire d'énergie solaire du Massasuchetts Institue of Technology ou MIT ) . Ces derniers se présentent comme un conglomérat d'unité d'habitation placé sous une forme évolué d'une dôme géodésique de Füller qui, telle une serre en verre ou plastique non-inflammable ( d'une durée de 25 ans), créé un environnement fertile et luxuriant. Ce milieu est réalisable à l'aide de grandes innovations techniques tels le Cloud Gel ( permettant une réduction de chaleur due aux toits ) ou tensegrity Climate Envelope développé par Suntek dont Chahroudu et Miller sont aussi les directeurs. De plus, on pourra dénotter la présence d'automobile électrique pour se déplacer qui se recharge sur des points éolienns ou de tout un appareillage technique produisant, stockant ou recyclant l'énergie (cf. Diagramme).
Au final, ce projet, qui connaîtra un fort succès à la New Alchemy Institut, sera considéré par ses concepteurs comme empreint d'une grande immaturité technique (malgré les solides études technico-technologiques).

Face à ces contraintes matérielles (techniques, technologiques, coût de production...), de coût (ces bioshelters coûtent chers à la construction, à l'achat et d'entretiens) et d'échelle (ce n'est pas une réponse efficace qui peut être globalisante), d'autres penseurs cherchèrent des solutions plus écologiques, applicables à bien plus de typologie de plus grande échelle et ayant une véritable approche sociale.

C'est le cas de Yona Friedman, architecte et sociologue français d'origine hongroise qui, dès 1958 dans "Architecture mobile", critique a rigidité des structure et appelle les architectes à libérer les habitations des réseaux.
Rapidement, à l'aube des années 80, profitant d'une remise en cause de la consommation énergétique mondiale (où la crise énergétique avait fait vaciller les priorité de rentabilité industrielle, révélant des coûts de production de masse importants pour la création, la concentration, le stockage ou la distribution qui étaient insignifiant avec une énergie à bas prix), le penseur commença à décrire le concept idéaliste d'un urbanisme radical global qu'il nomme la "civilisation paysane modernisée". Cette recherche d'un nouveau modèle politique, économie et social, interrogeant la gande échelle, passe donc par la réévaluation de l'ensemble des valeurs politiques et économiques (dépassement du socialisme et du capitalisme pour promouvoir une société fondée sur la primauté agricole et la production non-marchande) permettant de multiples réformes technologiques induisant une réformation des méthodes de production et de distribution (comme véritable stratégie industrielle et agricole) et permettant d'aboutir à l'idéal d'une "civilisation paysanne modernisée que l''autosuffisance locale rendrait indifférente aux crises traversées par économie internationale et peu vulnérables au chômage" sic Y. F. .
Par ailleurs, Yona Friedman tend par ailleurs à réfléchir de manière simultanée à la récupération et la réutilisation de matériaux et à une société où l'architecte n'est plus un concepteur mais un consultant fournissant des connaissances structurelles et environnementales et un médiateur arrivant à transcrire sur papier les desideratas des commanditaires, incapables d'exprimer de réaliser de façons concrètes leur envies.
Cette utopie se caractérise donc par un urbanisme indéterminé (autoplanification), une production industrielle, agricole et énergétique décentralisée et dispersée de façon équitable sur un territoire donné (autonomie énergétique, alimentaire et de production) et une transition vers une politique autarcique que Y. Friedman considère comme véritable clef de subsistance pour réaliser le passage d'une société industrielle à une société de subsistance.
Par ailleurs, la décentralisation prônée par l'architecte doit véritablement s'accompagner d'une projet de société (puisque ce type de réforme à de lourde conséquences économiques, politiques et sociales) : il faut développe un programme d'économie domestiques interrogeant le juste équilibre entre économie de subsistance et économie industrielle et de décentralisation territoriale où il n'y aura plus de territoires dits "greniers" (comme la Beauce en France) mais une fragementation teritoriale induisant le concept de régions autosuffisante où la petite échelle serait privilégiée. En effet, la modification du système d'aménagement en créant par exemple un tissu agro-urbain remplaçant dans villes et campagnes une manière d'habiter très dense ( environ 5000hbts/km² de moyenne nationale voire plus avec des villages urbains qui se juxtaposent ) permettrait la création de petites aglomérations quasi-autonomes (création d'une multitude de Cité-Etats).
Dans les faits, le sociologue imagine une société avec un système mixte de travail où 20 heures par semaines seraient alouées au travail normal (pour avoir des conditions classiques de rémunérations) et 12 heures par semaines seraient des heures dites "complémentaires" pour permettre la production de revenu en nature (pour les productions des biens et des services réservé à notre consommation propre ou à celle de notre voisinage proche). Ce système permettrait la libération des travailleurs d'une part de leur servitudes et la garantie d'une sécurité alimentaire et énergétique ne dépendant pas d'une fluctuation quotidiennes des prix et des offres d'emplois.
De plus, l'architecte propose une réduction de consommation d'énergie de production de -60%, d'énergie liée aux transport de -70% et d'énergie domestique de -50%.

Ainsi de prime abord, ce nouveau modèle proposé par Yona Friedman, intéressans sur différents points, pourrait être support à une nouvelle transition énergétique. Néanmoins, vers le milieu des années 70, un propos nuancé est émis face à ce genre de proposition : du fait du contexte économique et social mondial et des interdépendances internationales au niveau des échanges, de l'économie et des finances , l'autosuffisance ne peut être que partielle. De plus, il n'est pas ou plus possible de penser l'autosuffisance au niveau local ou régional mais au niveau territorial : ce processus doit surtout est applicable parfaitement à toutes échelles pour pouvoir à la rigueur créer des différents noyaux primitifs qui pourront étendre leur modèle et principes à plus grande échelle si le reviremment de grande ampleur n'est pas possible. Pour ces raisons, l'utopie de la civilisation paysanne modernisée n'est pas possible. Néanmoins cette dernière (parmis d'autre utopies) permettèrent de préciser l'enjeux de renouvellement des pratiques énergétiques : en effet, les nouveaux modèles qui peuvent être proposés doivent impérativement être pensés de manière systémique et à une échelle très large : l'échelle territoriale.

C'est ainsi que Georges Alexandroff procéda pour développer un modèle alternatif de portée territorial basé sur l'énergie solaire. Cette personnalité, figure incontournable du solaire en France grâce à la société qu'il a lui même fondée et développé : Sofretes.
En parallèle d'expériences menées avec sa société ( un ensemble de dix maisons solaires ou un immeuble de stockage d'énergie intersaisonnier à Blaigner en 1978 ), l'entrepreneur developpa toute une utopie sur l'énergie solaire en espérant faire changer les mentalités pour en bousculant l'ordre énergétique et l'immobilisme institutionnel. En effet, dès 1970, le penseur défends les approches prospectives, voyant les technologies alternatives et leur mode de gestion comme un nouveau vecteur de gestion et de sociabilité. Plus tard, en 1978, en dénoncant l'intégration sommaire de l'énergie solaire dans l'habitat individuel ou tout bâtiment de petites échelles, G. Alexandroff milite pour son utopie qu'il nomme la "cité auto-énergétique", qualifiant celle-ci de "pendant de la société autogestionnaire", actant ainsi son engagement pour l'autonomie éerngétique. Au délà de son engagement, l'entrepreneur met à jour les liens invisibles et tenus mais puissants entre son oeuvre à un système énergétique qui dépend de la structure énergétique et politique qui la sous-tend en stipulant que l'économie et la politique sont à l'image du pouvoir de la monocéphalie française : il est centralisé. Il montre ainsi qu'il en est de même pour l'énergie et que cette dernière à des racines plus politiques que géologiques et que l'utilisation de telle ou telle énergie n'est pas anodine (charbon, prétrole, gaz de schiste, nucléaire...) et que l'utilisation d'une énergie dans une architecture rend solidaire cette dernière avec un circuit économique et un système politique particulier*.
Ainsi, Georges Alexandroff propose une rénovation énergétique à grande échelle en plusieurs points : un premier lieu, l'utilisation d'aérogénérateurs en terrasse ( couplé via l'énergie produite à des pompes à chaleurs), un deuxième, la présence de chauffes-eau solaires de grandes dimensions dont plusieurs foyers pourraien bénéficier simultanéments, puis le développement de jardin clos à vocation horitcoles et enfin la création de tampons climatiques sous forme de bow-windows.
De part ces quatres point pour une société ernégivore durable, Alexandroff remarque que si le tissu est de faible densité, ces derniers sont certes plus favorables pour le captage actif d'énergie, ces derniers sont désastreux sur le plan de l'économie spatiale et énergétique. En effet, "l'extension à l'échelle des grands nombres d'unités autonomes consommerait rapidement l'espace et s'avèrerait d'un coût énergétique global nettement prohibitif par rapport à des structures semi-urbaines établissant leur cohérence dans l'utilisation collective de moyens autonomes de captage et de stockage d'énergie à échelle moyenne " dira-t-il un jour le penseur. Ainsi pour Alexandroff, la maison autonome n'est plus le témoin ou la base expérimentale idéale. En effet, l'intégrations des systèmes énergétiques étant trop tributaire des différents types de tissus et de bâtiments, il faudrait travailler l'adaptabilité des systèmes, ré-évaluer le degré d'autonomie de chaque bâtiment en regardant voir si l'on peut pas faire des associations et/ou des compensations énergétiques entre ces derniers et enfin chercher où l'on peut trouver des potentialités énergétiques (comme les grandes surfaces industrielles ou commerciales ou encore les parkings).
Ainsi, pour le penseur, l'agglomération semi-dense permettrait de minimisr les déperditions énergétique en maximisant les possibilités d'intégration de moyens de l'autonomie permettant à terme, après applications de ses principes, une profusion inépuisable d'énergie favorisant l'apparition de climats favorables pour créer des complexes agro-artisanaux et même de véritables cités solaires auto-énergétiques. De cette idée, Alexandroff créant moult dessins et organisations de projets urbain utopique pour voir comment capter au maximum la lumière solaire sous un principe architectural relevant du thème de la réunion (organisation formelle en hémycycles, sphères, paraboles, permettant une juxtaposition et une densification énergétique). On pourra noter que la multiplication et densification structurelle présente dans ses esquisses et croquis montre un désir de performance énergétique ainsi qu'un renouveau technique formel où chaque édifice peut produit pour lui ou ses voisins. Ainsi, dans cet imaginaire, nous pouvons observer un renversemment du réseau énergétique urbain, ce dernier ne se trouvant plus sous la terre, caché à la vue de tous mais bien visible voire avex éxagération, comme une représenation réaliste de la ville tant dans ses usages que ses réseaux.

Ainsi, de par ce dernier exemple, nous pouvons observer que le développement de l'utopie de la cité-autosuffisante énergétiquement s'est d'abord pensé en premier lieu à la micro-échelle pour après connaître un développement du concept à l'échelle territoriale, développement nécessaire au yeux d'Alexandroff qui considère que "les éléments [d'architecture] que nous manipulons ne sont jamais des éléments isolés mais les termes de relations complexes et vivantes", stipulant ainsi la nécessité d'une pensée globalisante et non spécifique puisque l'idéal de la maison ou du regroupement autarcique étant complètement dépassé : il y a ici une nécessité d'aborder les différentes situations morphologiques et typologiques propres à chaque territoire en vue de proposer la solution énergétique la plus adaptée.
Néanmoins, malgré l'évolution de la pensée énergétique utopiste, quand est-il de la réalité ? Alors qu'Alexandroff avait remarqué que les régions du mon de les plus coupées aux différents systèmes de réseaux étaient celle qui étaient les plus favorables à accueillir villages ou petites cités auto-énergétiques ( comme à San Luis de la Paz au mexique, aménagé par Sofretes en 1975 ou à Diré au Mali) , cette utopie connaît-elle une réalisation concrète à plus grande échelle ?

Il existe dans le monde un seul et unique exemple de réalisation concrète en terme d'autosuffisance énergétique à grande échelle : la ville de Güssing en Autriche.
Cette commune autrichienne de plus de 4300 habitants, d'une superficie de 49,61 km² (soit 88 habitants au km²) et située dans la région la plus pauvre d'Autriche (NOM ?) est en effet la première cité au monde à générer elle-même sa propre énergie pour ses propres besoins via l'utilisation des énergies inépuisables (soleil, vent, eau, croissance végétale) au détriment des énergie fossiles. Se voulant championne éuropéenne des énergies renouvelables, Reinhard Koch, le directeur du centre européen des éergie renouvelables de la ville affirme même que "Güssing est la seule ville en Europe totalement autonome en énergie [...], aucune autre ville n'a encore atteints les 100% d'autonomie grâce aux énergies renouvelables".
En effet, à partir de 199 sous l'impulsion du maire de la ville Peter Vadasz , l'Union Européene décida la création du CEER (Centre Européen des Energies Renouvelables), pour redynamiser la région, tombée en désuétude. En outre, "Il y a une quinzaine d'années, la région de Gussing était la plus pauvre d'Autriche, et la population, confrontée à des difficultés économiques, était obligée de partir chercher du travail ailleurs." indique le patron du CEER.
Le but initial était de mettre à profit la grande quantité de biomasse (les matières organiques produites par les végétaux et les animaux) disponible dans la région, afin de remplacer les énergies fossiles par des énergies renouvelables via la création d'un grand plan énergétique.
L'application de ce plan a ainsi permis la création progressive de 35 installations de production énergétique, sous forme de sociétés d'économies mixtes avec la participation des agriculteurs locaux pour l'approvisionnement des matières organiques.
Dans les fait, cela se concrétise par la créatino de centrales de production de biogaz pour la production de chaleur et d'électricité à partir de résidus de maïs, de trèfle et d'herbe ; de biodiesel pour la production de carburant à base d'huile de colz ;, de gazéification du bois pour la cogénération de chaleur et d'électricité (la première du genre au monde) ainsi que des installations solaires thermiques ( production d'eau chaude et chauffage), et photovoltaïque (électricité).
Seul l'éolien n'a pu être développé faute de sites suffisamment ventés.
Ainsi, en terme de résultat, les émissions de CO2 ont diminué de deux tiers et la ville est tellement autonome du point de vue énergétique qu’elle produit plus qu’elle ne consomme, revendant ainsi les surplus qui lui rapport plus de 20 millions d’euros par an. Le changement de cap énergétique est à l’origine de 1 500 nouveaux emplois et de l’installation d’entreprises attirées par la stabilité des coûts. Par ailleurs, 300 à 400 écoutouristes visitent la ville chaque semaine pour découvrir cette réussite presque insolente. De fait, le maire de la ville stipule que la ville à aujourd'hui « une avance de trois ou quatre ans sur le reste de l'Europe dans les technologies des énergies renouvelables ».

Ainsi, via cet exemple prometteur alliant réflexion énergétique, économique et politique, nous pouvons voir que l'utopie de l'autosuffisance énergétique à l'échelle urbaine est réalisable et même créatrice de bénéfices et d'emplois.

Néanmoins plusieures critique peuvent être émises.
La première est qu'à ce jour, dans un contexte de COB21, de crise écologique et économique, la nécessité d'un déploiment de plan énergétique de grande ampleur à grande échelle est plus actuel que jamais. Or aujourd'hui, l'avenir écologique de l'humanité semble encore extrêmement incertain lorsque l'on observe étude montre actuelle inadaptabilité modèle à tissus urbains actuels mais grande potentialité sur accélération crise environnementaleou économique --> Plus actuel que jamais donc ( context crise éco + COB21 )







+ création fene^tre photvoltaïquze depusi 1 semaine ( fin octobre 2015 )












* Ces thématiques sont d'ailleurs abordées plus en détail dans le livre Architecture et climat (1982) de Jeanne-Marie Alexandroff où cette dernière présente un regard retrsepctif sur l'architecutre vernaculaire et émet une critique pratique et énergétique du mouvement moderne en classifiant différente typologie de tissus urbanistiques (habitat rural dispersé, rural regroupé, urbain ancien et suburbain 19e et 20e) et en montrant que l'habitat collectif ( notamment les HLM) présentent des caractérisitiques favorables pour intégration de système énergétiques permettant l'autosuffisance . Elle propose ainsi une réhabilitation de ces derniers tels des mégamachines énergétiques habitables en concentrant la densité résidentielle en plusieurs point névralgiques, permettant à certaines terres de retouver leur fertilité passées (eg : Argenteuil, Antony ou Fontenay-sous-bois).

Voir aussi :

Groupe thématique : TD

Thème majeur : déconnexion énergétique

Notions - mots clefs : déconnexion, énergie, autosuffisance, utopie

Famille : Texte ouvrage et direction d'ouvrage, Concept tous

Échelle : M

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