Les coordinations trans-scalaires de l’énergie en ville La notion de nœud socio-énergétique Gilles Debizet Uni Grenoble UMR PACTE (CNRS, IEP, UPMF, UJF) Remerciements aux chercheurs du projet NEXUS en particulier à Philippe Ménanteau et Fabrice Forest pour leurs interrogations et propositions 17/01/13 Futurs-urbains_Debizet_Noeud-socio-energetique

Futurs-urbains_Debizet_Noeud-socio-energetique Comment les systèmes énergétiques sont (et seront) fabriqués dans la ville (post-carbone) ? Développement des réseaux urbains par articulation entre logique réticulaire et logique aerolaire (Dupuy) : fiabilité du service (fourniture d’énergie au consommateur) nécessite une mise en cohérence pour faire circuler l’énergie formalisée par des conventions fonctionnelles spécifiques montage et transformation des systèmes énergétiques répartis dans des projets spatialisés : bâtiment, quartier, centrale énergétique … interconnectés pour faire circuler l’énergie Développement et/ou fabrique des territoires urbains : distribution des décisions entre des acteurs : planification rationnelle puis courant néoinstitutionnaliste assemblage de projets/objets portés par des acteurs en interaction (Latour, Farias, Bender) Quelle contribution de la ville et plus particulièrement des bâtiments et des espaces urbains ? Production dispersée Stockage compensant l’intermittence temporelle des énergies solaires et eoliennes 17/01/13 Futurs-urbains_Debizet_Noeud-socio-energetique

Les partenaires du projet Ecoquartier NEXUS Energie Projet de recherche pluridisciplinaire financé par l’ADEME dans le cadre du programme « Mettre l’innovation sur la trajectoire du facteur 4 », référente Aude Bodiguel CNRS-PACTE (CNRS, IEP, UJF, UPMF)  : Nicolas Buclet (UPMF), Gilles Debizet (coordonnateur scientifique, UJF), Stéphane Labranche (IEP), Olivier Labussière (UJF), Xavier Long (UPMF), Antoine Tabourdeau (UJF) UPMF-EDDEN (CNRS, UPMF) : Odile Blanchard (UPMF), Philippe Ménanteau (CNRS) UPMF-INNOVACS : Fabrice Forest (coordonnateur technique) CEA-LITEN-INES : Patrice Schneuwly Grenoble Ecole de Management : Sylvie Blanco, Caroline Gauthier, Céline Jullien Projet en cours (avancé au tiers sur la période 2011-2015) Etat de l’art (technologies, aménagement, modèles d’affaire…) et essai de typologie des éco-quartiers en Europe Enquêtes de terrain en cours : écoquartier de Bonne LEPII-EDDEN 17/01/13 Futurs-urbains_Debizet_Noeud-socio-energetique

Le projet Ecoquartier NEXUS Energie Finalités : mettre en lumière les champs du possible en matière de stockage de l’énergie et de lissage des intermittences aux échelles de l’ilot et du quartier en mobilisant les dimensions technologiques, sociologiques, économiques, urbaines et politiques proposer des leviers possibles pour un lissage local -faiblement émetteurs de GES- des intermittences de la production et de la consommation de l’énergie à l’horizon 2020 proposer des scénarios d’(éco)quartier capables d’absorber les intermittences selon des hypothèses de régulation institutionnelle, politique et économique, nationales et locales à l’horizon 2040 Hypothèses : Le lissage des intermittences et le stockage de l’énergie seront de plus en plus cruciaux et valorisés Traditionnellement assurées par le stockage de combustible et par les réseaux publics, les bâtiments et les espaces publics de quartier pourraient héberger davantage ces fonctions Cela suppose de nouvelles coordinations et une conception transcalaire des systèmes énergétiques combinant production, consommation et stockage aux échelles du bâtiment au quartier Noeud socio-énergétique : une nouvelle notion en cours d’application 17/01/13 Futurs-urbains_Debizet_Noeud-socio-energetique

Notion de Noeud socio-énergétique Préambule : Irréversibilité croît au cours du processus de conception et réalisation Les processus de conception et de réalisation sont pilotés par les maîtres d’ouvrage Définition (provisoire) NSE = ensemble d'éléments assurant le stockage, la conversion, le regroupement ou la répartition de flux d’énergie dont la conception a été supervisée par un même maître d’ouvrage en interagissant essentiellement avec les mêmes acteurs La conception de NSE peut être : Réglée : contrat standardisé, procédure prédéfinie et routine de conception pour les acteurs de la conception et de l’exploitation (exemple : raccordement d’une unité de consommation au réseau électrique càd le système d’alimentation électrique d’un logement ou ou des communs d’une copropriété) Innovante : implication d’un nouveau type d’acteur, processus ou méthode d’évaluation de la performance à définir, contrat à négocier … L’ensemble des systèmes énergétiques déployés dans un quartier -jusque dans les logements- constitue un assemblage de NSE. L’assemblage résulte d’un ensemble de processus de conception -successivement ou parallèlement imbriqués- supervisés par les maîtres d’ouvrage 17/01/13 Futurs-urbains_Debizet_Noeud-socio-energetique

Identification de NSE dans un cas simple Construction d’une maison individuelle panneaux solaires thermiques + Chaudière-citerne gaz panneaux photovoltaïques + Pompe à chaleur géothermique Raccordement au réseau de chauffage urbain Livraison gaz Citerne gaz Ballon eau Eau chaude Source chaude Electricité Commune (PLU) Installateur Installateur agréé + règles nationales + fournisseur Installateur + règles nationales et locales + réseau fournisseur Installateur EdF Procédure nationale Installateur agréé + règles nationales + EdF Installateur + règles locales 17/01/13 Futurs-urbains_Debizet_Noeud-socio-energetique

Noeud socio-énergétique a l’échelle d’une maison Nombre de NSE pour une maison individuelle 1 NSE pour la chaleur 1 NSE pour l’alimentation électrique + 1 si revente intégrale de l’énergie photovoltaïque produite à l’opérateur électrique (procédure spécifique) Des NSE composés de sous-systèmes dont la conception est réglée (raccordement électrique, raccordement au réseau de chauffage urbain, citerne et chaudière gaz …) ou innovante (panneux PV, panneaux solaires thermiques et ballon d’eau chaude associé à chaudière gaz …) Des possibilités de stockage à l’intérieur de la maison (ballon d’eau chaude sanitaire, inertie intérieure …) voire du logement 17/01/13 Futurs-urbains_Debizet_Noeud-socio-energetique

NSE dans le cas d’un immeuble collectif exemple : raccordt panneau PV Panneaux PV En conception : NSE à la frontière entre domaine public et bâtiment Opérateur / promoteur NSE Copro / opérateur ou NSE Opérateur / copro NSE ménage / opérateur + copro Réseau opérateur uni (opé/méncop) + uni (opé/mén) Tarification Réglementation L’opérateur d’énergie exploite lui-même les panneaux PV La copro vend l’électricité à l’opérateur La copro utilise l’électricité pour les communs La copro vend l’électricité aux ménages Le ménage vend l’électricité à la copropriété Le ménage utilise l’électricité Le ménage vend l’électricité à l’opérateur 17/01/13 Futurs-urbains_Debizet_Noeud-socio-energetique

Noeud socio-énergétique d’un immeuble collectif Utilisation de l’électricité photovoltaïque produite (cf. figure précédente) Autoconsommation et autostockage peu attractifs NSE seulement autorisés entre l’opérateur électrique et acteur du logement : propriétaire et ou locataire (ménage) ou acteur de l’immeuble : copropriété ou organisme bailleur Utilisation de la chaleur y compris solaire Pas de tarif de rachat : autoconsommation et auto-stockage Possibilité d’échange et de mutualisation au sein du bâtiment Nombreuses configurations de NSE possibles Des NSE techniquement possibles peuvent être : commercialement illégaux économiquement inintéssants difficiles à faire aboutir (gouvernance complexe, opposition d’un tiers…) 17/01/13 Futurs-urbains_Debizet_Noeud-socio-energetique

Combustible pour chaleur Assemblage de NSE dans un projet d’(éco)quartier exemple : batiments collectifs raccordés à une chaufferie bois de quartier et équipé de panneaux solaires PV et thermiques Electricité Batterie auto ou hydro Batterie domestique Barrage Centrale thermique Centrale nucléaire Chaleur (eau) Réservoir Ballon Combustible pour chaleur Chaufferie urbaine Chaufferie bois Chaufferie Chaudière ou poele Ville ZAC, lotissement Bâtiment Logement 17/01/13 Futurs-urbains_Debizet_Noeud-socio-energetique

Assemblage de NSE dans un projet d’(éco)quartier Plusieurs vecteurs énergétiques pour la production et le stockage d’énergie Plusieurs échelles spatiales pour la conversion et le stockage Une multitude de combinaisons techniquement possibles mais diversement faisables Des maîtrises d’ouvrage imbriquées : Opérateur d’énergie (réseau d’électricité, de gaz et de chaleur) Aménageur lotisseur ou commune (voirie) Promoteur/copropriété ou bailleur de bâtiment Investisseur/Constructeur/propriétaire de maison individuelle (ou de logement) Des procédures et règles nationales ou locales à respecter par les maîtres d’ouvrage (et leurs prestataires) puis par les propriétaires, gestionnaires et exploitants Les périmètres de conception sont définis de façon plus ou moins coordonnés par les maîtres d’ouvrage selon les régulations et les injonctions de la commune  prédétermination des NSE L’énergie est stockée/able à plusieurs échelles et sa gestion est dispersée entre plusieurs acteurs selon l’assemblage de NSE à l’échelle du quartier (ou de l’ilot ou du bâtiment). 17/01/13 Futurs-urbains_Debizet_Noeud-socio-energetique

Intérêt de la notion de NSE Une notion en construction : test de son application en cours Au plan de la programmation opérationnelle d’(éco)quartier : Identifier et regrouper des systèmes énergétiques pour définir les scènes de conception (choix du maître d’ouvrage, périmètre et nature des actants, phasage, articulation entre les scènes, cahier des charges d’allotissement …) permettant de dépasser les solutions usuelles et … de généraliser des innovations Au plan de la prospective énergétique et urbaine Identifier des configurations d’accueil d’un système énergétique collectif (bâtiment, ilot ou quartier) et sa réplicabilité Identifier les verrous socio-organisationnels et évaluer l’impact des régulations publiques sur le déploiement des solutions énergétiques et la faisabilité des prospectives économiques Sur le plan scientifique Disposer de méthodes d’analyse des choix sociotechniques intégrant les dimensions réticulaires et aérolaires de leur implantation (Dupuy) et les différences cognitives (Star, Vinck et Trompette) Mettre en lumière les dimensions urbaines, politiques et organisationnelles des choix techniques en prenant en compte les acteurs et les dispositifs (actants Latour) Et des limites : intercompréhension difficile, niveau de technicité, dualité processus/produit … d’autres ? 17/01/13 Futurs-urbains_Debizet_Noeud-socio-energetique