Pozytywna energia budynek (czasami w skrócie jako „ BEPOS ”) jest budynek, który produkuje więcej energii ( elektrycznej , cieplnej ) niż zużywa do jego funkcjonowania. Tę różnicę w zużyciu ogólnie rozważa się za wyrównany okres jednego roku. Jeśli okres jest bardzo krótki, mówimy bardziej o budynku autonomicznym (na przykład w przypadku domów z ostatnich części eko- dzielnicy Eva Lanxmeer w Holandii, które mają tylko „nadwyżkę” przez dziewięć miesięcy w roku - prąd jest nadal trudny) . można przechowywać przez kilka miesięcy w skali dzielnicy).
Jest to generalnie bardzo wydajny budynek pasywny i dobrze wyposażony pod względem produkcji energii w stosunku do jego potrzeb energetycznych. Dachy, ściany, a nawet okna lub inne elementy (szklane dachy werandy lub balkonu, ściany obwodowe, dachy garaży lub wiaty, fundamenty itp.) Mogą służyć do gromadzenia i uwalniania ciepła lub wytwarzania energii elektrycznej. Na nadwyżkę energii („pozytywną”) pozwalają konstruktywne i bioklimatyczne zasady, ale także zachowanie użytkowników (efektywne zarządzanie użytkowaniem, zużycie sprzętu AGD i IT, mobilność itp.). Ilość energii wytwarzanej na dachu, ścianach, roletach itp. Musi co najmniej kompensować sumę średniego rocznego zużycia energii pod dachem.
Według ADEME (Czerwiec 2012), opinie z doświadczeń dostępnych dla około stu pozytywnych projektów energetycznych we Francji (65% w sektorze usługowym; 29% w domach jednorodzinnych i 6% w budownictwie zbiorowym 55% budowanych w północnej części Francji) pokazuje, że zużycie tych budynków wynosi około 50 kWh / m 2 / rok (poziom równoważny z konwencjonalnymi budynkami o „niskim zużyciu” ), ale parametry te mogą nadal ulec poprawie, a cel 3x20 na 2020 r. jest możliwy według ADEME, w szczególności przez uogólnienie diod LED i oświetlenia podporządkowane wykrywaniu obecności i potrzeb.
Budowanie pozytywnej energii to technologiczny i koncepcyjny przełom w ruchach architektonicznych HQE (1990), zwłaszcza w linii „ domu pasywnego ” opracowanego w latach 70., ale sformalizowanego w 1988 r. Przez P r Bo Adamsona z Uniwersytetu w Lund ( Szwecja ) i Wolfganga Feista ( Institut für Wohnen und Umwelt / Institute for Housing and the Environment ).
Wśród pierwszych odniesień możemy wymienić dom Hölken we Freiburg-im-Beisgau, całkowicie niezależny energetycznie dom z 1994 roku. Koncepcja została również odrzucona w ekonomicznie opłacalnych realizacjach architekta Rolfa Discha w postaci Plusenergiehaus i Solarsiedlung („Dom o pozytywnej energii” i „dzielnica słoneczna”) oraz zgodnie z koncepcją Maisons France Confort MFC 2020.
Koncepcja ta jest częścią dobrych praktyk w zarządzaniu zasobami naturalnymi , w szczególności w kontekście transformacji energetycznej , która integruje się do przejścia ekologicznego .
Od 2008 do końca 2013 roku badacze z dziewiętnastu krajów ( Australii , Austrii , Belgii , Kanady , Danii , Finlandii , Francji , Niemiec , Włoch , Korei , Nowej Zelandii , Norwegii , Portugalii , Singapuru , Hiszpanii , Szwecji , Szwajcarii , Wielkiej Brytanii) , Stany Zjednoczone ) współpracowali we wspólnym projekcie badawczym Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA): Solar Heating and Cooling Program (SHC), zadanie 40 / Energy in Buildings and Communities (EBC) Annex 52 „ Towards Net Zero Energy Solar Buildings ”. Celem było sprawienie, aby koncepcja Net ZEB, odpowiednik BEPOS poza Francją, była dostępna na rynku. Wspólny projekt został podzielony na podzadania:
W ramach zadania zbadano nowe i używane budynki, zarówno mieszkalne, jak i niemieszkalne, położone w strefach klimatycznych krajów uczestniczących.
W wrzesień 2016, w ramach krajowej strategii niskoemisyjnej i stosowania ustawy o transformacji energii na rzecz zielonego wzrostu (TECV), nowa etykieta „energetyczno-węglowa” staje się dostępna dla budynków, które będą miały zarówno „pozytywną energię”, jak i „niskie węgiel ” . Przygotowywany przez rok we współpracy ze stowarzyszeniami HQE , Effinergie i BBC , będzie korzystał z okresu eksperymentów na „budynkach pilotażowych” , z „przedziałami progowymi” dostosowanymi do różnych typów budynków (mieszkalnictwo indywidualne , zbiorowe , budownictwo sektora usługowego , itp.) i zapowiada przyszłe regulacje środowiskowe (które w 2018 roku powinny narzucić kalkulację emisji gazów cieplarnianych oraz zużycia energii i zasobów w całym cyklu życia, a także zachęcić do korzystania z odnawialnych źródeł energii w celu pokrycia i zrównoważenia potrzeb budynków, wymagania, które powinny zostać uwzględnione w przyszłych przepisach środowiskowych.
Projekt siedliska o pozytywnej energii generalnie wykorzystuje główne zasady domu pasywnego, dodając elementy produkcji energii:
Nadmiar energii może być dostarczany do sąsiednich budynków, ale zwykle jest dostarczany do sieci elektrycznych lub ciepłowniczych , prywatnych lub publicznych.
We Francji w odniesieniu do budynków będących przedmiotem zamówienia publicznego określono dekret wdrażający ustawę o transformacji energetycznej: budynek o dodatnim zużyciu energii musi znaleźć „równowagę między zużyciem energii nieodnawialnej (dla wszystkich zastosowań energetycznych budynku) oraz jego produkcję energii odnawialnej lub odzyskanej wprowadzonej do sieci (w tym przez przestrzenie przylegające do budynku), której bilans energetyczny jest poniżej progu określonego w dekrecie. Próg ten może być dostosowywany w zależności od lokalizacji, charakterystyki i przeznaczenia nowej konstrukcji ” . Budynek publiczny można również uznać za posiadający wysoką efektywność środowiskową, jeśli uzyska ekocertyfikację spełniającą co najmniej dwa kryteria wydajności, wśród nich: odzysk odpadów z terenu budowy; zmniejszenie śladu węglowego budynku dzięki zastosowaniu materiałów pochodzenia biologicznego ; Poprawa jakości powietrza w pomieszczeniach dzięki zastosowaniu materiałów emitujących mało lotnych związków organicznych oraz jakości wykonania systemów wentylacyjnych , których progi zostaną określone w drodze dekretu. Wszystkie budynki niskoemisyjne muszą również charakteryzować się niską emisją gazów cieplarnianych w całym ich cyklu życia (z progiem, który zostanie określony w drodze dekretu) (inne wymogi, takie jak mniejsze zużycie wody i uzdatnianie wody deszczowej na miejscu, zniknęły z ostatecznego tekstu).
W Unii Europejskiej budynki stanowią przepaść energii pierwotnej (40% całkowitej zużywanej energii) przed transportem (30%) i przemysłem (30%). Odpowiada za ponad 40% całkowitej emisji CO 2. Oszczędności energii są głównym problemem ekonomicznym i ekologicznym w tym sektorze. Według Ademe, we Francji, gdzie budynki pochłaniają 46% zużycia energii (przed transportem: 25% i przemysłem: 23%), dla każdego gospodarstwa domowego osiągnięcie „współczynnika 4” oznacza od 15 000 do 30 000 EUR inwestycji do 2050 r. Rozwiązania takie jak budynki o dodatniej energii i inwestorzy zewnętrzni pozwalają mieć nadzieję, że tego typu inwestycja zwróci się dwa razy więcej.
Domy pasywne (a rzadziej „pozytywna energia”) istnieją już tysiące w Niemczech i Szwajcarii i pokazały, że istnieją rozwiązania techniczne. Pozostaje je uogólnić, aby osiągnąć cel 4 lub czynnik 9 ( podzielenie zużycia przez 9 dla równoważnej usługi) ... podczas gdy ceny ropy i energii powinny nieuchronnie wzrosnąć (por. Brak ropy ).
Europejska Dyrektywa w sprawie charakterystyki energetycznej budynków ma na celu zmniejszenie zużycia energii o 22% do roku 2010. Potencjalne oszczędności w starych budynkach są znaczące, ale trudniejsze, z drugiej strony, nowy budynek pozytywna energia może zrekompensować straty z kilku starych budynki peryferyjne, które są gorzej izolowane i mniej wydajne.
Koncepcja ta powinna zostać wykorzystana jako podstawa w przyszłych przepisach środowiskowych 2018 (RE2018), a także we francuskich przepisach termicznych z 2020 r. (RT 2020). Budynek o dodatniej energii byłby obowiązkowy dla wszystkich nowych mieszkań od 2020 r. (Prognoza RT 2020).
Aby wzmocnić potencjał, jaki daje słońce zimą, wiosną i jesienią, konieczne jest wychwytywanie jego ciepła, magazynowanie i przywracanie. Energia słoneczna jest wychwytywana przez szklane części domu. Wymiary tych szyb zespolonych izolacyjnych są dobrane zgodnie z położeniem budynku: 40 do 60% powierzchni przeszklenia na elewacji południowej, 10 do 15% na północy i mniej niż 20% na elewacji wschodniej i zachodniej. Energia słoneczna, która dostaje się przez okna, jest magazynowana wewnątrz materiałów o dużej bezwładności. Ciepło zgromadzone w masie budynku jest przywracane przez konwekcję i promieniowanie, z przesunięciem fazowym (związanym z bezwładnością ogrzanych materiałów) w czasie. Aby uniknąć dyskomfortu spowodowanego przegrzaniem w lecie, bezpośrednie nasłonecznienie przeszklenia jest ograniczone przez przepełnienie osłony przeciwsłonecznej (markiza, osłona przeciwsłoneczna, żaluzja itp.) Oraz przez oszklenie z wystarczającą ilością czynnika słonecznego, aby ograniczyć jego dopływ. Te konstruktywne środki można uzupełnić żaluzjami i ochroną roślin.
Pasywna energia słoneczna jest również wykorzystywana do podgrzewania wody, jak w przypadku słonecznych podgrzewaczy wody , co może wiązać się z tym, że woda jest podgrzewana bezpośrednio przez rury na dachach lub w drugim obiegu zamkniętym. nad dachem. Możliwe jest również prowadzenie rur ciepłowniczych przez panele fotowoltaiczne, dzięki czemu możliwe jest sprzężenie produkcji energii elektrycznej i ciepłej wody na tym samym kolektorze.
Istnieje początkowy dodatkowy koszt w porównaniu z tradycyjną konstrukcją, często przynajmniej częściowo kompensowany przez pomoc podatkową lub odliczenia ; ten dodatkowy koszt jest tym wyższy, gdy celem jest znaczna nadwyżka produkcji (zwłaszcza jeśli jest to całkowicie fotowoltaika). W obecnych warunkach zakupu energii elektrycznej w Europie Zachodniej inwestor może odzyskać swoje koszty w ciągu 5 do 10 lat dzięki uzyskanej oszczędności energii i sprzedaży nadwyżki energii.
Budowa budynków o dodatnim zużyciu energii wiązałaby się ze średnim dodatkowym kosztem szacowanym na 8–11%. Średni koszt budowy domu BEPOS we Francji wyniósłby średnio 1200 euro / m². Dodatkowe koszty w porównaniu z tradycyjną budową różnią się jednak w zależności od miasta i wsi, gdzie są średnio cztery razy niższe niż w Paryżu.
Jednym z hamulców jest brak wykwalifikowanych rzemieślników i architektów przeszkolonych w tych normach oraz wzrost kosztów spowodowany popytem przewyższającym podaż.
Aby zmniejszyć zużycie energii w budynkach o 22% do 2010 r. W Europie, dyrektywa w sprawie „charakterystyki energetycznej budynków” (EPBD) jest w trakcie transpozycji do prawa krajowego od 2007 r., Co może zachęcić do szkoleń.
Prowadzone są badania mające na celu lepsze zrozumienie skutków tej koncepcji w kategoriach ekonomicznych, energetycznych i środowiskowych, poprawę jej efektywności, promowanie rozpowszechniania, szczególnie we Francji, w ramach programu badawczego PREBAT ).
Nadmierna produkcja energii daje pozytywny obraz wysokiej jakości środowiska , ale niekoniecznie narzuca jakość środowiskową lub społeczną (użyte materiały - toksyczność, pochodzenie -, bezpieczeństwo i higiena pracy, traktowanie pracowników).
Tego typu rozwiązanie może wydawać się trudne do uogólnienia, ponieważ wymaga znacznej inwestycji początkowej, a ponadto możliwości produkcji fotowoltaicznej, geotermalnej itp. Mogą zniechęcać do stosowania technik pasywnych (optymalizacja bezwładności budynku, okien itp. .), które są przydatne i uzupełniają się w celu zmniejszenia zużycia energii podczas eksploatacji budynku oraz energii szarej sprzętu aktywnego.
Pierwszy budynek mieszkalny o pozytywnym zużyciu energii we Francji powstał w Lyonie, w eko-dzielnicy La Confluence .
Pierwszy budynek biurowy, który otrzymał znak BEPOS-Effinergie 2013, został zbudowany w 2014 roku w Tuluzie , w regionie Occitanie, przez firmę Builder and Real Estate Developer GA Smart Building.
W 2011 r. Różni architekci zaproponowali rozwiązania mieszkaniowe o pozytywnym zużyciu energii (architekci, Arteco itp. ) I biura (Architekci, Armoes, Natekko itp. ) We Francji.
Metody budowy pasywnych i pozytywnych źródeł energii są dobrze stosowane w Niemczech i Europie Północnej , ale projekty budowlane z pozytywną energią dla sektora usługowego są nadal rzadkie i wymagają opracowania.
Wykorzystanie nadwyżki energii można również zoptymalizować i udostępnić bezpośrednio sąsiadom, zamiast zwracać ją do ogólnej sieci (zwłaszcza w przypadku ciepła, ponieważ sieci ciepłownicze nie są zaprojektowane do odbierania niewielkich ilości ciepła). Konkurs „ Solar Decathlon ” uruchomiony w 2007 r. Przez Departament Energii USA dla pasywnych domów zasilanych energią słoneczną wymagał na przykład samodzielnego zaopatrzenia domu w energię, ale także nadprodukcji wystarczającej ilości energii elektrycznej do zasilania akumulatorów słonecznych. system energetyczny. ”pojazd wystarczająco mocny, aby sprostać codziennym podróżom jego mieszkańców. Wyzwanie podjęło dwadzieścia zespołów uniwersyteckich, których konstrukcje wykonano na kampusach, przetransportowano i wyeksponowano w formie „słonecznej wioski”, od godz.20 października 2007w Waszyngtonie . Amerykański dom hydrolizuje wodę i przechowuje wodór wytwarzany do zasilania kotła i / lub pojazdu.
We Francji, pomimo pewnego opóźnienia w porównaniu do szwajcarskich czy północnych sąsiadów, możemy już wspomnieć:
Warto zwrócić uwagę na projekt Abalone Énergie, autonomiczny budynek wyższego szczebla energetycznego, który właśnie został otwarty w Saint-Herblain , niedaleko Nantes . Grupa Abalone właśnie zbudowała tam swoją główną siedzibę, którą wszyscy mogą odwiedzać i kopiować . Jest to do tej pory pierwszy autonomiczny budynek z pozytywną energią i bez emisji gazów cieplarnianych . Ma nie być podłączany do krajowej sieci elektroenergetycznej dzięki „własnej” sieci energetycznej: trzem piętnastometrowym turbinom wiatrowym, trzem trzy metrowym turbinom wiatrowym dachowym, kolektorom słonecznym i fotowoltaicznym, studniom kanadyjskim , wodorowi, ogniwu paliwowemu . Oryginalność i innowacyjność projektu polegać będzie na wykorzystaniu wodoru i ogniwa paliwowego do produkcji i magazynowania energii na czas, aby uzyskać 100% niezależność od krajowej sieci elektroenergetycznej.
We Francji najstarszy ze znaczących projektów znajduje się w Mayenne i jest siedzibą firmy Isore Bâtiment. Jest to trzeciorzędny budynek o pozytywnej energii, który powstał we wrześniu 2007 roku przy wsparciu finansowym ADEME i regionu Pays de la Loire . Łączy w sobie wszystkie znane i sprawdzone techniki: grubą izolację od zewnątrz (200 mm w skrzyżowanych warstwach) ścian pionowych, izolację obwodową, wzmocnioną izolację dachu, studnię kanadyjską, zaawansowany system termoregulacji i fotowoltaiczną produkcję energii elektrycznej.
Podczas eksploatacji przez 6 lat wyniki pokazują, że produkcja jest zgodna z oczekiwanym poziomem, ale z drugiej strony zużycie jest wyższe głównie z powodu miesięcy zimowych, kiedy oczekiwana temperatura komfortu we wnętrzu 20 ° C jest zbyt niska. siedzący tryb pracy w biurach. W związku z tym wydaje się, że badania należy przeprowadzać przy komfortowej temperaturze 22 ° C zimą. Docelowo po 5 latach użytkowania budynek zużywa 44 kW / m 2 i wytwarza 29 kW / m 2 .
Przyszła siedziba INPI w Courbevoie prezentuje dodatkową oryginalność, jest wykonana z drewna, ze szklanymi fasadami i widocznymi szachulcami oraz z atrium porośniętym roślinnością.
W 2016 r. We Francji było 78 000 przedsiębiorstw posiadających certyfikat BEPOS-Effinergie.
Transformacja energetyczna , w szczególności poprzez inteligentne sieci, umożliwia mieszkańcom, przedsiębiorstwom i społecznościom łączenie ich zasobów, dzięki czemu społeczność lub samo terytorium zyskuje pozytywny wpływ na energię (cieplną lub elektryczną). Jest to wymiar zrównoważonego rozwoju i „doskonałości środowiskowej”.
We Francji do takiej dynamiki zachęca wrzesień 2014poprzez ogólnokrajowe zaproszenie do składania projektów zatytułowanych „Terytoria o pozytywnej energii” (Tepos), które mają na celu wyłonienie i pomoc „terytoriom pozytywnej energii na rzecz zielonego wzrostu” i „tworzących się terytoriach o pozytywnej energii” (tutaj wyrażenie „do pozytywnej energii” ma być rozumiane szeroko: projekty te mogą dotyczyć oszczędności energii w budynkach, obniżenia emisji gazów cieplarnianych, ograniczenia i lepszego zagospodarowania odpadów, wsparcia dla odnawialnych źródeł energii, zachowania / przywrócenia różnorodności biologicznej oraz edukacji ekologicznej i udziału obywateli ). Pięć miesięcy później (10 lutego 2015) spośród 528 wniosków złożonych przez gminy, EPCI , Rady Generalne , kraje i regionalne parki przyrody (ponad 75% zgłoszonych PNR), Ministerstwo Ekologii wybrało 216 zwycięskich terytoriów, co uprawnia je do pomocy w wysokości 500 tys. co powinno pomóc średnio dziesięciu społecznościom z każdego regionu w opracowaniu projektu technicznego lub projektu zarządzania, umożliwiającego im przejście w kierunku autonomii energetycznej, przy czym region Midi-Pyrénées jest najbardziej wspierany w przypadku 18 wybranych projektów / wniosków).
Gujana , Reunion , Gwadelupa i Martynika są przedmiotem pomocy, która może pozwolić im na uzyskanie statusu „pozytywnych wysp energetycznych”.
Wszystkie te społeczności będą mogły wspólnie łączyć swoje wysiłki i opinie za pośrednictwem specjalnej strony utworzonej przez ministerstwo. Wysiłki te będą koncentrować się na wprowadzeniu miękkich i czystych technologii (energia wiatrowa, słoneczna, geotermalna itp., Ale także na rozwoju trzeźwości energetycznej (np. Oszczędne oświetlenie publiczne oraz ustanowienie zwarć i bardziej obiegowa gospodarka) . Zasugerowano, że projekty, które nie zostały wybrane, mogłyby zostać ochrzczone jako „powstające terytoria o pozytywnej energii” i mogłyby korzystać z innych form wsparcia, na przykład poprzez regionalne kontrakty na transformację energetyczną. i terytoria wiejskie, liderzy projektów i struktury wsparcia.
W Maj 2016500 terytoriów zostało określonych przez Ministerstwo Środowiska, Energii i Morza jako terytoria o dodatniej energii .