De plus en plus d'énergie pour le refroidissement des bâtiments
En raison du changement climatique, la température moyenne va augmenter au cours des prochaines décennies. Cela devrait également augmenter de manière significative le nombre de degrés-jours de refroidissement. Ils mesurent le nombre d'heures pendant lesquelles la température ambiante est supérieure à une valeur seuil à partir de laquelle un bâtiment doit être refroidi pour maintenir la température intérieure à un niveau confortable. L'augmentation de ces valeurs peut conduire à l'installation de plus d'équipements de refroidissement dans les maisons privées. Cela pourrait encore accroître la demande d'énergie pour le refroidissement des bâtiments, qui est déjà appelée à augmenter en raison du changement climatique et de la croissance démographique.
La course au coude à coude entre le chauffage et le refroidissement
Pour mieux comprendre l'ampleur de cette augmentation en Suisse, les chercheurs de l'Empa ont analysé les besoins en chauffage et en refroidissement du bâtiment de recherche et d'innovation NEST. "En tenant compte des températures ambiantes, nous avons pu faire une projection de la future demande en énergie thermique des bâtiments sur la base des scénarios climatiques pour la Suisse. Outre le changement climatique, nous avons également tenu compte de la croissance démographique et de l'utilisation croissante des équipements de refroidissement", explique Robin Mutschler, postdoc au Laboratoire des systèmes énergétiques urbains de l'Empa.
Les résultats prévoient une forte augmentation de la demande en énergie de refroidissement : Dans l'hypothèse d'un scénario extrême dans lequel toute la Suisse serait dépendante de la climatisation, il faudrait presque autant d'énergie pour le refroidissement que pour le chauffage au milieu du siècle. Exprimé en chiffres, cela correspond à environ 20 térawattheures (TWh) par an pour le chauffage et 17,5 TWh pour le refroidissement. L'énergie de refroidissement nécessaire a été calculée indépendamment de la technologie : Si le refroidissement est assuré par l'inversion d'un processus de pompe à chaleur, par exemple avec un COP 3, la demande en électricité pour 17,5 TWh d'énergie de refroidissement s'élève à environ 5,8 TWh.
La demande en chauffage des modules occupés dans le bâtiment NEST est comparable à celle d'un immeuble d'habitation moderne. Les chiffres calculés sont donc représentatifs si l'on suppose que le parc immobilier suisse moyen correspond au bâtiment NEST. Le moment où cela sera le cas dépendra du taux de rénovation du parc immobilier. Même dans un scénario plus modéré, la demande en refroidissement en Suisse augmentera considérablement. Dans ce scénario, les chercheurs supposent une demande énergétique supplémentaire de 5 TWh par an.
Un fort impact sur le système énergétique suisse
La demande énergétique des bâtiments suisses représente aujourd'hui environ 40 % de la demande énergétique totale. La majeure partie de ces dépenses est imputable au chauffage. Cela devrait rester le cas au moins jusqu'au milieu du XXIe siècle, mais la demande en énergie pour le refroidissement des bâtiments devrait augmenter fortement. Si l'énergie thermique est fournie par des pompes à chaleur qui peuvent également refroidir, cela peut avoir un impact important sur le système énergétique global et en particulier sur l'électricité en tant que vecteur énergétique.
Actuellement, on estime que seule une petite partie des ménages suisses dispose de la climatisation, mais le nombre de ménages équipés de pompes à chaleur est en augmentation. Les chercheurs estiment que le nombre de ménages équipés d'appareils de refroidissement pourrait augmenter de plus de 50 % en raison de l'augmentation des degrés-jours de refroidissement. Cette augmentation pourrait entraîner des pics de demande importants les jours de grande chaleur. Une demande d'énergie supplémentaire de 5 TWh pour le refroidissement équivaudrait à environ 2 % de la demande en électricité actuelle si le refroidissement est assuré par des pompes à chaleur. Dans un scénario extrême, la demande de refroidissement pourrait même approcher 10 % de la demande totale d'électricité actuelle. Toutefois, cette consommation ne sera pas répartie uniformément tout au long de l'année, mais correspondra aux périodes de chaleur, ce qui peut entraîner des pics de la demande. Un avantage est que la demande de refroidissement peut être relativement bien couverte par la production d'électricité à partir de systèmes photovoltaïques. L'impact du refroidissement des bâtiments résidentiels sera nettement plus élevé que celui des immeubles de bureaux, car les bâtiments résidentiels représentent environ deux tiers de la surface des bâtiments.
Sur la base de ces résultats, il est clair pour les chercheurs que ces évolutions doivent être prises en compte lors de la construction de nouveaux bâtiments et que les possibilités de refroidissement passif doivent être pleinement exploitées. "Dans l'architecture des bâtiments, l'accent ne doit plus être mis sur l'optimisation des pertes de chaleur, notamment en hiver, mais également sur la réduction des gains de chaleur en été", explique Robin Mutschler. Cela pourrait se faire, par exemple, par des mesures d'urbanisme pour l'adaptation au climat au niveau des quartiers, la mise en œuvre de programmes de réduction de la chaleur ou la réduction de la proportion de vitrage des bâtiments. "En outre, il est crucial que les décideurs politiques se penchent également sur cette évolution et étudient la meilleure façon de répondre à la demande croissante en énergie de refroidissement tout en minimisant l'impact sur le futur système énergétique décarboné", déclare Robin Mutschler. Une contribution possible au refroidissement des bâtiments peut provenir des systèmes de refroidissement urbain, qui ont déjà été mis en œuvre avec succès en Suisse, par exemple à Genève. D'autres sont en cours de réalisation, par exemple à Zoug.
