Optimiser l’exploitation des bâtiments pour réduire l’impact environnemental tout économisant

Des chercheurs du Département de génie du bâtiment, civil et environnemental de l’Université Concordia ont trouvé un moyen de réduire considérablement les émissions de carbone produites par les édifices résidentiels et non résidentiels, tout en diminuant les coûts. En 2014, habitations et immeubles généraient près d’un cinquième des émissions totales de gaz à effet de serre du Canada. Étant donné le climat et la taille de notre pays, il est très difficile d’y réduire ces émissions, en particulier dans le Nord, où le réseau électrique ne rejoint pas les communautés éloignées. Le chauffage, le refroidissement et l’alimentation en énergie des hôpitaux, des hôtels, des hôtels de ville, des immeubles à appartements et d’autres grands édifices qui partagent des systèmes d’énergie contribuent aux changements climatiques, un problème complexe et potentiellement coûteux. « On a souvent l’impression qu’il faut choisir entre respecter nos contraintes financières et adopter des mesures écoénergétiques plus efficaces », indique Mohammad Sameti, doctorant en génie du bâtiment à Concordia. « Mais notre méthode montre qu’en intégrant efficacement un système donné, on peut réussir faire les deux », ajoute-t-il. Pour réduire la consommation générale d’énergie, Mohammad Sameti et Fariborz Haghighat, professeur au Département de génie du bâtiment, civil et environnemental, et titulaire de la chaire de recherche de Concordia de niveau 1 en énergie et en environnement, ont trouvé un moyen d’optimiser l’intégration de multiples systèmes dans un ensemble de bâtiments. Pour ce faire, ils ont examiné un ensemble de huit immeubles résidentiels qui présentent des caractéristiques, des coûts d’exploitation et des contraintes techniques variés, puis ont élaboré un modèle d’utilisation écoénergétique et économique. Après avoir passé en revue tous les cas de figure, ils ont découvert qu’un système axé avant tout sur la réduction des émissions de carbone permettait une diminution des coûts de 75 pour cent et une baisse des émissions de 59 pour cent. En revanche, lorsque le système était avant tout axé sur les coûts généraux, les économies atteignaient seulement 38 pour cent, tandis que les émissions de carbone étaient bien plus élevées. « Pour optimiser les coûts, nous avons dû choisir des systèmes alimentés aux combustibles fossiles, explique Mohammad Sameti. Ces technologies coûtent en effet moins cher à installer et à exploiter que les nouveaux modèles fonctionnant à l’énergie renouvelable. Cependant, elles ne permettent aucune baisse des émissions. « Les sources d’énergie renouvelable employées dans la simulation optimale créent une utilisation nette nulle d’énergie par le réseau. Cela élimine la dépendance aux technologies classiques de chauffage et de refroidissement, qui produisent davantage d’émissions. » Pour les communautés nordiques du Canada, cette occasion d’optimiser leur consommation d’énergie justifie l’intégration de technologies mieux adaptées à leur emplacement éloigné, hors du territoire desservi par le réseau électrique. Ces technologies conviennent également mieux à un climat froid exigeant une forte consommation d’énergie. Afin de permettre l’exploitation concrète de cette méthode, MM. Haghighat et Sameti travaillent à son application dans des réseaux plus complexes. Leurs découvertes ont été publiées en décembre dans la revue Applied Energy. Le modèle virtuel testé par les chercheurs envisageait différentes sources d’énergie renouvelable et non renouvelable. Les chercheurs ont également dû prendre en considération des facteurs comme l’année de construction des édifices, ou encore leur consommation énergétique en fonction de l’heure ou des saisons. « Étant donné la complexité du problème et la quantité de variables en jeu, nous devions envisager tous les cas de figure possibles », souligne le professeur Haghighat. Les chercheurs ont ainsi démontré qu’une réduction significative des émissions de carbone est possible sans avoir à changer tous les systèmes d’un ensemble de bâtiments – il s’agit plutôt d’un processus lent durant lequel des investissements périodiques doivent être faits pour intégrer de l’équipement neuf. Par conséquent, leur méthodologie peut être appliquée au fur et à mesure que des changements sont apportés au système.

Le projet de recherche a été financé par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG).