Système de gestion de l'énergie des bâtiments

Description

Selon la directive sur la performance énergétique des bâtiments (EPBD), les bâtiments sont responsables d'environ 40 % de la consommation d'énergie et de 36 % des émissions de CO2 dans l'UE. À l'heure actuelle, environ 35 % des bâtiments de l'UE ont plus de 50 ans et près de 75 % du parc immobilier est inefficace sur le plan énergétique. Les bâtiments sont donc le plus grand consommateur d'énergie en Europe et offrent un vaste potentiel de gains d'efficacité énergétique. Actuellement, seul 1 % environ du parc immobilier est rénové chaque année. La rénovation des bâtiments existants peut être responsable d'importantes économies d'énergie, puisqu'elle pourrait réduire la consommation totale d'énergie de l'UE de 5 à 6 % et diminuer les émissions de CO2 d'environ 5 %. L'un des moyens d'améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments consiste à mettre en place un système de gestion de l'énergie dans les bâtiments (BEMS).

Les systèmes de gestion de l'énergie dans les bâtiments sont des systèmes informatiques centralisés qui assurent une surveillance en temps réel et un contrôle intégré des services et des équipements du bâtiment afin d'optimiser l'utilisation de l'énergie. Ils contrôlent généralement l'éclairage, l'électricité, l'eau chaude et les systèmes CVC (chauffage, ventilation et climatisation). Le système surveille les informations reçues de divers capteurs dans le bâtiment (compteurs intelligents, capteurs d'occupation, de température, de dioxyde de carbone et d'humidité, etc.) et optimise la consommation d'énergie tout en maintenant la sécurité et le confort.

Ces systèmes peuvent également être utilisés pour améliorer la santé et la sécurité des habitants en contrôlant et en surveillant l'environnement, les interventions d'urgence et les programmes d'entretien régulier. La technologie peut être appliquée à la fois aux bâtiments résidentiels et commerciaux et à des échelles variées, allant de petits bâtiments indépendants à des sites complexes comprenant plusieurs bâtiments.

(Commission européenne)

Problèmes à résoudre

Modèle de valeur

Outre les avantages susmentionnés, l'autoconsommation dans les bâtiments dotés de systèmes d'énergie renouvelable peut être maximisée grâce aux BEMS. Des services auxiliaires au réseau peuvent également être fournis, avec l'intégration des capacités véhicule-réseau (V2G) et véhicule-maison (V2H).

Exigences légales

Il existe deux directives principales dans l'UE couvrant la réduction de la consommation d'énergie dans les bâtiments : La directive sur l'efficacité énergétique et la directive sur la performance énergétique des bâtiments. Ces deux directives ont été modifiées en 2018 dans le cadre du paquet "Une énergie propre pour tous les Européens" :

Directive 2018/2002 sur l'efficacité énergétique

L'élément clé de la directive modifiée (2018/2002) est la mise à jour du cadre politique jusqu'en 2030 et au-delà, avec un objectif d'efficacité énergétique d'au moins 32,5 % d'ici à 2030, par rapport à l'objectif précédemment indiqué de 20 % d'ici à 2020.

La directive prévoit la possibilité d'une révision à la hausse de l'objectif en 2023, en cas de réduction substantielle des coûts due à des évolutions économiques ou technologiques. Elle prévoit également une extension de l'obligation de réaliser des économies d'énergie dans l'utilisation finale, introduite dans la directive de 2012. En vertu de la directive modificative, les pays de l'UE devront réaliser de nouvelles économies d'énergie de 0,8 % par an de la consommation d'énergie finale pour la période 2021-2030, à l'exception de Chypre et de Malte qui devront réaliser 0,24 % par an.

Parmi les autres éléments de la directive modifiée, citons

• des règles plus strictes en matière de comptage et de facturation de l'énergie thermique en donnant aux consommateurs - en particulier ceux qui vivent dans des immeubles à appartements multiples équipés de systèmes de chauffage collectif - des droits plus clairs à recevoir des informations plus fréquentes et plus utiles sur leur consommation d'énergie, ce qui leur permet également de mieux comprendre et de mieux contrôler leurs factures de chauffage
• exiger des États membres qu'ils mettent en place des règles nationales transparentes et accessibles au public sur la répartition des coûts de chauffage, de refroidissement et de consommation d'eau chaude dans les immeubles à appartements multiples et les bâtiments polyvalents dotés de systèmes collectifs pour ces services
• le contrôle des niveaux d'efficacité des nouvelles capacités de production d'énergie
• mise à jour du facteur d'énergie primaire (PEF) pour la production d'électricité à 2,1 (contre 2,5 actuellement)
• une révision générale de la directive sur l'efficacité énergétique (requise d'ici 2024).

(Commission européenne)

2018/844/UE - Directive sur la performance énergétique des bâtiments

Elle introduit de nouveaux éléments de l'engagement de l'UE à moderniser le secteur du bâtiment suite aux améliorations technologiques et à augmenter les rénovations des bâtiments. La directive EPBD couvre un large éventail de politiques et de mesures de soutien qui aideront les gouvernements nationaux de l'UE à stimuler la performance énergétique des bâtiments et à améliorer le parc immobilier existant. Par exemple, les pays de l'UE doivent mettre en place de solides stratégies de rénovation à long terme.

• Les pays de l'UE doivent établir de solides stratégies de rénovation à long terme, visant à décarboniser les parcs immobiliers nationaux d'ici 2050, avec des étapes indicatives pour 2030, 2040 et 2050. Ces stratégies devraient contribuer à la réalisation des objectifs d'efficacité énergétique des plans nationaux pour l'énergie et le climat (PNEC).
• Les pays de l'UE doivent fixer des exigences minimales en matière de performance énergétique, optimisées en fonction des coûts, pour les nouveaux bâtiments, pour les bâtiments existants faisant l'objet de rénovations importantes, et pour le remplacement ou la modernisation d'éléments de construction tels que les systèmes de chauffage et de refroidissement, les toits et les murs.
• tous les nouveaux bâtiments doivent être des bâtiments à consommation d'énergie quasi nulle (NZEB ) à partir du 31 décembre 2020. Depuis le 31 décembre 2018, tous les nouveaux bâtiments publics doivent déjà être NZEB
• descertificats de performance énergétique doivent être délivrés lors de la vente ou de la location d'un bâtiment, et des programmes d'inspection des systèmes de chauffage et de climatisation doivent être mis en place
• l'électromobilité est soutenue par l'introduction d'exigences minimales pour les parkings dépassant une certaine taille et d'autres infrastructures minimales pour les bâtiments plus petits
• un système européen facultatif d'évaluation de la "préparation intelligente" des bâtiments est mis en place
• lestechnologies intelligentes sont encouragées, notamment par des exigences relatives à l'installation de systèmes d'automatisation et de contrôle des bâtiments, ainsi qu'à des dispositifs de régulation de la température ambiante
• la santé et le bien-être des utilisateurs des bâtiments sont pris en compte, par exemple par le biais de la qualité de l'air et de la ventilation.
• Les pays de l'UE doivent établir des listes de mesures financières nationales pour améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments.

(Commission européenne)

Modèles d'exploitation

La valeur commerciale des BEMS n'est pas directement liée à la complexité de la solution. En raison de la diversité des besoins des clients et de l'infrastructure des bâtiments, différents types de BEMS peuvent être plus rentables. Le graphique ci-dessous montre les différentes complexités possibles des BEMS.

Par exemple, pour le propriétaire d'un seul bâtiment qui commence à peine à explorer les possibilités d'une gestion plus stratégique de l'énergie, un système de gestion de l'énergie qui permet de visualiser la consommation d'énergie et d'établir des rapports à ce sujet peut être l'investissement idéal. D'un autre côté, un dirigeant qui cherche à gérer l'énergie dans un portefeuille immobilier d'entreprise peut avoir besoin d'un BEMS intégré qui gère un large éventail d'équipements, aide à accélérer une équipe de maintenance centralisée et suit les progrès réalisés pour atteindre les objectifs de durabilité de l'entreprise. Dans ce cas, le BEMS le plus avantageux inclurait les fonctionnalités sophistiquées de chacune des quatre catégories : visualisation et rapports, détection des pannes et diagnostics, maintenance prédictive et amélioration et optimisation continues. En outre, un BEMS qui est initialement mis en œuvre en se concentrant sur un bâtiment ou un type d'équipement particulier, mais qui est évolutif pour ajouter de la complexité et intégrer les systèmes au fil du temps, peut générer une plus grande valeur commerciale et soutenir une approche d'investissement progressive.

Feuille de route des offres BEMS (Casey Talon, 2015)

Structure des coûts

Ressources nécessaires à la mise en œuvre du BEMS (BABLE, 2021)

Potentiel du marché

En raison de l'augmentation constante des coûts de l'énergie et de l'accent mis sur la performance environnementale, l'efficacité énergétique des bâtiments deviendra encore plus importante dans les années à venir.

Selon un rapport de Navigant Research, le marché mondial des BEMS devrait passer de 2,7 milliards de dollars en 2016 à 12,8 milliards de dollars en 2025, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 18,2 %. En 2016, le matériel n'a contribué qu'à hauteur d'environ 10 % du chiffre d'affaires des BEMS, tandis que les logiciels et les services se partagent presque le reste du chiffre d'affaires, avec des contributions respectives de 44 % et 46 %, comme le montre le graphique ci-dessous.

Cette catégorie de logiciels est le véhicule qui permet de traduire l'ensemble croissant de données sur les installations en informations exploitables. Elle aide également les utilisateurs finaux à reconnaître et à saisir les opportunités d'amélioration des performances et du comportement des systèmes, qui permettent de réaliser des économies et d'améliorer l'activité de l'entreprise.

La combinaison de ces trois catégories permet d'obtenir une efficacité énergétique et des capacités de gestion telles que l'efficacité opérationnelle, l'utilisation de l'espace, la productivité, l'engagement des occupants et la durabilité.

Revenus des BEMS par type d'offre, marchés mondiaux : 2016 - 2025 (Casey Talon, 2016)

Cartographie des parties prenantes

Carte des parties prenantes pour les systèmes BEMS (résultats du projet E-LAND, 2019; BABLE, 2021)

Initiatives du gouvernement

L'initiative "Vague de rénovation

Pour atteindre l'objectif à long terme de neutralité climatique d'ici 2050, la Commission européenne a publié le 14 octobre 2020 sa stratégie Renovation Wave, qui vise à au moins doubler les taux de rénovation au cours des dix prochaines années et à s'assurer que les rénovations sont responsables d'une plus grande efficacité énergétique et d'une meilleure utilisation des ressources. La Commission prévoit que d'ici 2030, 35 millions de bâtiments pourraient être rénovés et jusqu'à 160 000 emplois verts supplémentaires créés dans le secteur de la construction. Les actions clés de la stratégie de la Commission sont les suivantes :

1. des réglementations, des normes et des informations plus strictes sur la performance énergétique des bâtiments
2. Un financement renforcé, accessible et plus ciblé, soutenu par une assistance technique
3. la création d'emplois verts, la formation et le perfectionnement des travailleurs, et l'attraction de nouveaux talents
4. Développer le marché des produits et services de construction durable
5. Développer des approches de proximité pour que les communautés locales intègrent des solutions renouvelables et numériques et créent des quartiers à énergie zéro
6. Promouvoir la décarbonisation du chauffage et de la climatisation, qui sont responsables de 80 % de l'énergie consommée dans les bâtiments résidentiels.

(Commission européenne)

Initiative "Smart Finance for Smart Buildings

Lancée dans le cadre du paquet "Une énergie propre pour tous les Européens", cette initiative propose des solutions pratiques pour mobiliser des financements privés en faveur de l'efficacité énergétique et des énergies renouvelables dans trois domaines principaux :

1. une utilisation plus efficace des fonds publics
2. Plus d'assistance pour créer des pipelines de projets
3. Réduction des risques grâce aux subventions de l'UE

(Commission européenne)

Programmes de financement de l'UE pour l'efficacité énergétique

1. Les Fonds structurels et d'investissement européens : Au total, 17,6 milliards d'euros ont été alloués à l'efficacité énergétique (dont 13,3 milliards d'euros consacrés à l'amélioration de l'efficacité énergétique des bâtiments publics et résidentiels), soit environ 2,5 milliards d'euros par an.
2. European Local ENergy Assistance (ELENA) : Géré par la Banque européenne d'investissement, il aide les promoteurs privés et publics à développer et à lancer des investissements à grande échelle (plus de 30 millions d'euros) dans le domaine de l'énergie durable, y compris dans les transports durables. ELENA couvre jusqu'à 90 % des coûts de développement des projets.
3. Assistance au développement de projets - Horizon 2020 (PDA H2020) : Elle aide les promoteurs publics et privés à développer des projets modèles d'énergie durable, en se concentrant sur les investissements énergétiques de petite et moyenne taille d'au moins 7,5 millions d'euros et jusqu'à 50 millions d'euros, en couvrant jusqu'à 100 % des coûts de développement de projet éligibles. Les secteurs couverts comprennent la rénovation de bâtiments, les énergies renouvelables dans les bâtiments, le chauffage/refroidissement urbain, l'éclairage public économe en énergie et les transports urbains propres.

(Commission européenne )

Facteurs de soutien

1. L'attention accrue portée après la pandémie à l'énergie consommée par le secteur du bâtiment.
2. Pression réglementaire croissante pour réduire le gaspillage d'énergie dans les bâtiments.
3. Politiques et stratégies gouvernementales visant à promouvoir l'utilisation de technologies intelligentes pour économiser l'énergie dans les habitations.
4. Un engagement collectif accru grâce à l'adoption d'interfaces conviviales pour faciliter la surveillance et le contrôle.

Contexte de la ville

Le contexte local, y compris la législation et les conditions culturelles, influe sur le type de BEMS idéal pour chaque ville et sur les ajustements qu'il peut être nécessaire d'apporter au modèle standard. Les facteurs clés à prendre en compte lors de la planification d'une approche sont les suivants :

1. La physiologie de la ville : Le climat et la géographie de la ville influencent la combinaison de BEMS qui peut être déployée. Un climat chaud offre de grandes opportunités pour la production d'énergie solaire photovoltaïque, mais aussi des défis, car le refroidissement mécanique est largement utilisé. Un système énergétique flexible permet donc d'équilibrer l'offre et la demande.
2. Politique, politique et réglementation : Il convient d'élaborer des mesures politiques spécifiques qui encouragent les rénovations à haut rendement énergétique tout en punissant les actions qui augmentent la consommation d'énergie. Une étude approfondie des programmes de rénovation anciens et existants et de la vue d'ensemble du parc immobilier doit être envisagée pour sélectionner des politiques qui s'alignent bien sur le contexte local.
3. Performance économique : Il convient de développer des véhicules de financement adaptés à des segments de marché spécifiques qui fournissent des sources de financement simples et commercialement attrayantes pour la rénovation en profondeur. Il convient de mettre en place des mesures de rénovation énergétique profonde de l'enveloppe des bâtiments existants, par exemple une réduction de l'impôt foncier pour les bâtiments à haute performance énergétique, ainsi que des incitations à l'adoption d'énergies renouvelables et de technologies à haut rendement énergétique.
4. Conditions sociales et culturelles : Le mode de vie, la démographie, la sécurité et le patrimoine culturel de la ville influencent le choix des technologies BEMS. Certaines villes connaissent un double pic quotidien de la demande d'électricité qui exerce une pression énorme sur le réseau de distribution et nécessite un renforcement coûteux sans déplacement de la charge et sans réduction des pics. Il faut veiller à trouver un équilibre entre le maintien du mode de vie dans une ville et la mise en œuvre de mesures d'efficacité énergétique, tout en préservant le patrimoine culturel et le caractère unique de chaque bâtiment.

(Sharing Cities Smart Booklet - Système de gestion durable de l'énergie)

Données et normes

• Norme ISO 50001 relative aux systèmes de management de l'énergie (Norme ISO)