Transition énergétique et innovation
Les retours d'expérience
Bernard Lachal
iSTE
Préface1
Gilles Garazi et Marcel Ruegg
Avant-propos5
Partie 1. Le contexte des retours d'expérience (REX)9
Chapitre 1. La transition énergétique11
1.1. Le système énergétique mondial et son évolution11
1.2. La transformation nécessaire du système énergétique mondial13
1.2.1. Les énergies fossiles : raréfaction programmée en amont et problèmes environnementaux en aval14
1.2.2. Énergie nucléaire : des problèmes environnementaux et d'acceptabilité14
1.2.3. Un système globalement inefficace15
1.2.4. Une vision productiviste et mono-énergétique16
1.2.5. La transition énergétique17
1.3. Les 3 concordances19
1.3.1. Concordance de qualité19
1.3.2. Concordance de lieu20
1.3.3. Concordance de temps20
1.3.4. Les contraintes économiques, sociales et environnementales21
Chapitre 2. Systèmes énergétiques et systèmes technologiques23
2.1. Transformateurs et concordances24
2.1.1. Transformateurs de qualité25
2.1.2. Le stockage26
2.1.3. Le transport26
2.2. Du transformateur au système énergétique27
2.3. Efficacité des moyens et effectivité des résultats31
Chapitre 3. Le processus d'innovation35
3.1. Un processus bien cerné35
3.2. Limite de ces courbes dans le cadre des systèmes énergétiques41
3.3. Fonctionnement et usage44
Chapitre 4. Les retours d'expérience et l'apprentissage par usage47
4.1. L'innovation dans les systèmes énergétiques47
4.2. Les retours d'expérience50
4.2.1. Essai de classements de REX51
4.2.1.1. L'expertise ou l'innovation contestée51
4.2.1.2. L'audit ou la mise en pratique de l'innovation51
4.2.1.3. Le retour d'expérience : évaluer in situ l'appropriation d'une innovation52
4.2.1.4. Le benchmark52
4.2.1.5. Le MetaREX52
4.2.2. Contenu d'un REX53
Partie 2. Les outils des REX. Fonctionnement et usages prévus55
Chapitre 5. Le contexte humain57
5.1. Pourquoi les aspects humains ?57
5.1.1. In vivo plutôt qu'in vitro57
5.1.2. L'importance d'une information objective dans le domaine des SE innovants58
5.2. Qui sont les acteurs impliqués et comment le sont-ils ?59
5.2.1. Acteurs du processus d'innovation59
5.2.2. Acteurs liés au système énergétique particulier60
5.2.2.1. Acteurs liés à la décision60
5.2.2.2. Acteurs liés à la conception60
5.2.2.3. Acteurs liés à la fabrication61
5.2.2.4. Acteurs liés à la gestion du SE61
5.2.2.5. Acteurs liés à l'usage du SE62
5.2.2.6. Impact relatif des 5 groupes d'acteurs62
5.2.3. Acteurs liés à la réalisation du REX63
5.3. Comment prendre en compte les aspects humains dans les REX63
5.3.1. Le périmètre63
5.3.2. Les objectifs du REX65
5.3.3. Les ressources65
5.3.4. L'expérience de l'équipe66
5.3.5. Le groupe de suivi66
Chapitre 6. Le contexte énergétique et le diagramme de Sankey69
6.1. Un dessin vaut mieux qu'un long discours69
6.2. Conception, élaboration et fonctionnement73
6.2.1. L'importance d'une terminologie précise74
6.2.2. Défaut de bilan76
6.2.3. Pour éviter de jeter un froid78
6.2.4. Forme : règle graphiques79
6.3. Usages83
Chapitre 7. Du système à évaluer au concept de mesure87
7.1. L'importance et les difficultés d'une évaluation quantitative de qualité87
7.2. Du système énergétique à évaluer au concept de mesure88
7.2.1. Des objectifs à la décomposition en sous-systèmes et composants90
7.2.2. Élaborer le système de mesure94
7.2.2.1. Première étape : définition des points de mesure94
7.2.2.2. Traitement de l'information issue des sondes99
7.2.2.3. Les ressources nécessaires100
7.2.3. Quelques propriétés des senseurs et leur usage101
7.2.3.1. Propriétés générales101
7.2.3.2. Mesurer une température102
7.2.4. Quelques remarques sur la mesure d'énergies primaires104
7.3. Lien avec les autres phases de l'évaluation106
Chapitre 8. L'observation des données et les indicateurs globaux109
8.1. Observer et ressentir109
8.2. Les indicateurs énergétiques111
Chapitre 9. Relations input/output et signatures : le fonctionnement en usage117
9.1. Visualisation commode d'une relation attendue118
9.2. Recherches d'une relation globale121
9.3. Les signatures comme outils simples de gestion124
9.4. La signature comme base de réglage125
9.5. La signature comme base de norme126
Chapitre 10. Modélisation129
10.1. Pourquoi modéliser129
10.2. Approches analytique et systémique131
10.3. Modélisation et connaissance approchée133
10.4. Modéliser dans le contexte de connaissance approchée du REX134
10.5. Les étapes de la modélisation et l'indispensable validation136
10.6. Quelques modélisations de composants réalisées dans des REX138
10.6.1. Intégrer les aspects dynamiques pour vérifier le bon fonctionnement d'un composant138
10.6.2. Développer un modèle plus explicite mais qui reste simple142
10.7. La simulation des systèmes énergétiques145
Chapitre 11. Concrétiser l'évaluation147
11.1. Publication147
11.2. Récapitulation de processus REX152
Partie 3. La pratique des REX155
Chapitre 12. Les REX liés aux difficultés de l'innovation : surchauffe estivale dans un bâtiment administratif157
12.1. Contexte157
12.2. Description du bâtiment159
12.3. Le concept de mesure et les premières constatations159
12.4. Indicateurs de surchauffe : application stricte de la norme162
12.4.1. La preuve du besoin d'après les normes162
12.4.2. Utilisation de la norme par le bureau d'étude lors de la définition du concept164
12.4.3. Comparaison avec la situation réelle164
12.5. Créer le consensus166
12.5.1. L'humidité intérieure des bureaux est-elle trop élevée ?166
12.5.2. La ventilation par la fenêtre est-elle conforme aux prédictions ?166
12.5.3. La ventilation, même conforme aux prédictions et bien utilisée, est-elle suffisante ?168
12.5.4. Les occupants utilisent-ils la ventilation nocturne comme prévu ?170
12.5.5. Le faux plafond est-il une gêne ?170
12.6. Conclusions171
Chapitre 13. Les audits ou la mise en pratique des connaissances : la transformation du château de Valère en musée173
13.1. Le contexte de l'étude173
13.2. Le REX Aymon175
13.2.1. Mesures et premières constatations177
13.2.2. Modélisation du système181
13.3. Retour sur Valère187
13.3.1. Le bâtiment187
13.3.2. La relation du bâtiment avec la météo188
13.3.3. La relation du bâtiment avec l'exploitation du futur musée188
13.3.4. La relation du bâtiment avec les installations techniques188
13.3.5. Le climat intérieur résultant189
13.4. Modélisation et scénarios : proposition du concept basé sur le « système Aymon »189
13.4.1. Simulation réelle in situ du nouvel usage190
13.4.2. Simulation virtuelle du nouvel usage194
13.4.2.1. Le bâtiment194
13.4.2.2. La fréquentation des visiteurs195
13.4.2.3. Les charges internes195
13.4.2.4. Les installations techniques196
13.4.3. Résultats des scénarios et propositions196
13.5. Concrétisation du concept et mise en service par l'école d'ingénieurs du Valais (devenue entre-temps HES-SO Valais)197
13.6. Conclusion201
Chapitre 14. Les REX pour évaluer et améliorer l'appropriation de l'innovation : le cas des bâtiments203
14.1. Contexte : du catalogue de solutions à la pratique réelle203
14.2. Une complexité accrue de la construction et des systèmes techniques bien mise en valeur par le diagramme de Sankey206
14.3. L'importance de l'usage et des aspects humains malaisément quantifiables216
14.4. Le problème de « l'écart à la performance » : modéliser pour comprendre221
14.5. In invariant surprenant dans le fonctionnement du système « bâtiment » : la pertinence des relations I/O et des signatures227
14.5.1. Modélisation de la demande thermique des bâtiments233
14.5.2. Investissement pour la mise en place de l'infrastructure et remboursement par l'énergie valorisée234
Partie 4. Vers une recherche impliquée ?237
Chapitre 15. Les REX et l'apprentissage par usage239
15.1. L'expertise ou l'innovation contestée240
15.2. L'audit ou la mise en pratique de l'innovation241
15.3. Le retour d'expérience : évaluer in situ l'appropriation d'une innovation243
15.4. Big Data et REX244
15.5. Les différents apprentissages245
15.5. Les REX et l'apprentissage par usage251
Chapitre 16. REX, transition énergétique et recherche impliquée255
16.1. Limites actuelles et potentialités des REX255
16.1.1. L'impact des REX255
16.1.2. Une évolution dans la durée256
16.1.3. Accompagner la démarche essai-erreur257
16.1.4. L'exemplarité des objets étudiés258
16.1.5. Contexte énergétique et opportunisme259
16.2. Les retours d'expérience et la transition énergétique : vers une recherche impliquée ?262
Bibliographie265
Index273