Une serre sur un toit conçue pour réduire le CO2, économiser la chaleur et produire local

Les Fermes de Gally inaugurent le 1er juillet prochain à la Ferme Ouverte de Saint-Denis (93), dans le cadre du projet européen Groof1, une serre sur un toit conçue pour réduire le CO2, économiser la chaleur et produire local Réduction des émissions de CO2, économie d’énergie et production locale A l’échelle mondiale, la construction est l’un des principaux responsables des émissions de gaz à effet de serre.

Avec 26 % des émissions en France2, le bâtiment est le deuxième secteur le plus émetteur de CO2 après celui des transports. On estime à 30 % en moyenne, la chaleur perdue à travers le toit des bâtiments3. Aujourd’hui encore les professionnels manquent de données concernant les serres agricoles/horticoles en milieu urbain et les synergies avec les bâtiments.

Dans le cadre de la loi Climat et Résilience beaucoup d’engagements ont été pris pour limiter le réchauffement climatique. Parmi ceux-ci, le projet européen GROOF (Greenhouse to reduce CO2 on roofs) de serre sur le toit à la Ferme Ouverte de Saint-Denis a pour but de mener des études pour réduire les émissions de CO2 dans les secteurs de la construction et de de l’agriculture en combinant le partage de l’énergie et une production alimentaire locale.

Notons que 3 autres projets, situés au Luxembourg (IFSB – formation aux métiers du bâtiment), en Belgique (Université de Liège – recherche sur les systèmes de cultures) et en Allemagne (EBF – développement de projets sur l’efficience énergétique), complètent ce programme européen. La Ferme Ouverte de Saint Denis (FOSD) participe, d’ores et déjà, à la réduction du CO2 avec la création de boucles alimentaires adaptées aux habitudes de consommation locales.

Une analyse du cycle de vie

La question du suivi technique (monitoring) est au cœur du projet Groof de Saint-Denis. Il est essentiel, pour les porteurs de projets en Europe, de conclure sur les performances énergétiques de différents types de serres connectées aux bâtiments et de cerner les cultures les plus adaptées à ce type de bâtiment, tant du point de vue des conditions climatique que du volume de travail et de la valeur commerciale.

L’étude sur la serre sur le toit de la FOSD sera menée de mai 2022 à avril 2023. Elle permettra de :

▪ faire une analyse du cycle de vie de tout ce qui entre et sort,
▪ préciser les contours d’un modèle économique viable, sans subvention à l’exploitation,
▪ de mesurer l’impact social du projet.

Les données récoltées sur un an vont porter sur des critères climatiques (humidité, température, vent extérieur, radiations solaires, pluies, …), énergétiques (consommation électrique, énergies fossiles, chaleur utilisée, …), de matières (eau, substrat, engrais, production, déchets organiques et autres, ..) et sur la quantité de travail humain fourni.

Une production locale de tomates

D’une surface au sol de 360 m2, représentant une surface de culture de 210 m2, cette serre expérimentale a été pensée et suivie par le cabinet d’architecte Lacaton & Vassal4 et Gaëtan Redelsperger, architecte. Elle repose sur un rez-de-chaussée constitué d’un atelier technique, d’une salle de séminaire/réunion destinée à la location, de bureaux, d’un dépôt et d’une petite serre pour les équipes de la ferme.

La saison précoce, de mars à novembre 2022, devrait donner 2 tonnes de tomates « cœurs de bœuf » et « andines cornues »5. La production de tomates correspond à une attente locale complémentaire des productions actuelles de la ferme. Elles seront vendues sur le marché de la ferme.

Cette production se fera hors sol, sur des rangées de rails hydroponiques constituées de substrat6 et d’un système d’irrigation ouvert. L’eau, pompée dans un puits de 32 mètres de profondeur, passe ensuite dans une station de fertilisation avant de gagner l’étage de la serre et d’être distribuée dans les 14 rangées de culture.

Chaque plante va recevoir un peu moins d’un litre d’eau par jour, réparti sur 4 cycles d’arrosage d’une durée allant de 5 à 10min.

Récupérer la chaleur du bâtiment, absorber le CO2

Le bâtiment qui abrite la serre sur le toit a été conçu de façon à optimiser la récupération de chaleur. A cet effet un mur passif en béton a été installé à l’étage de la serre, sur la face Nord. Il permet de réduire les besoins énergétiques de la serre de 48,1 kWh/m2 sans, à 38 kWh/m2 avec. Des parois en polycarbonate et une couverture composée de deux films plastiques de 100 ùm chacun complètent l’agencement de la serre. Ces dernières ont des propriétés techniques et climatiques exceptionnelles puisqu’elles offrent une transmission lumineuse supérieure à 90 % et à 70 % pour les U.V.

Le chauffage est assuré par 2 aérothermes de 80 KW reliés à la chaudière de l’ensemble du bâtiment.

Ce système, d’une durée de vie de 10 à 50 ans, va permettre de faire des économies d’énergie en récupérant passivement (création d’un mur passif avec effet d’isolation) la chaleur produite par le bâtiment et les activités humaines ; chaleur qui, sans la serre, serait perdue. Les activités et les productions de la serre sur le toit seront intégrées à celles de la ferme ouverte de St Denis qui vend déjà localement ses productions maraîchères, accueille un public d’entreprise et de scolaire avec des ateliers et la découverte des animaux de la ferme.

Le programme Groof : des scénarios énergétiques modélisés

Des scénarios énergétiques ont été modélisés pour chacun des 4 projets Groof. La phase de test, qui s’ouvre maintenant, va permettre de récolter et d’analyser les données sur leurs fonctionnements pour conclure sur les performances énergétiques des serres productives en toiture.

La serre sur le toit de la Ferme Ouverte de Saint-Denis est financée à hauteur de 60 % par le Programme Interreg North-West Europe, les autres 40 % étant financés par les Fermes de Gally.

La serre en elle-même représente un budget inférieur à 90 K, soit le projet le plus économique des 4 pilotes en cours. Xavier Laureau, Directeur des Fermes de Gally, conscient des enjeux liés à la rentabilité du projet Groof, précise : « Pour l’instant peu de projets de serres sur un toit ou de fermes urbaines reposent sur une logique économique éprouvée et viable. C’est l’objectif de GROOF que d’étudier, en grandeur nature, la rentabilité et la faisabilité technique d’une serre sur un toit. Si cette logique économique-et le renchérissement des coûts de transports devrait nous aider à y parvenir- et alimentaire, si de réelles économies d’énergie et de captation du CO2 sont démontrées, le projet de serre sur un toit à la Ferme Ouverte de St Denis aura valeur d’exemple au niveau national et international. »

1- Le projet européen Groof pour Greenhouses to reduce co2 on Roofs s’appuie sur une démarche transdisciplinaire pour la réduction du CO2, dans les domaines de la construction et de l’agriculture. Il est financé par le Programme Interreg North-West Europe et concerne 4 sites d’étude en Europe et une quinzaine de partenaires, principalement originaires de l’Europe du Nord-Ouest (Danemark, Pays bas, etc..) mais également du Royaume Uni.
2- Le Citepa (Centre Interprofessionnel Technique d’Etudes de la Pollution Atmosphérique). Juillet 2019 : inventaire des émissions de polluants atmosphériques et de gaz à effet de serre en France
3- ADEME, 2015, cité dans le mémoire de Master de Juliette THEVENIN intitulé « Etat des lieux du développement et du potentiel de développement des cultures sous serre en toitures urbains dans les pays du nord-ouest européen dans le cadre du projet Groof» et soutenu le 06 Septembre 2018.
4- Le cabinet d’architecte Lacaton & Vassal, prix Pritzker 2021, est reconnu pour ses alliances de béton et de polycarbonates
5 Une production en dehors de cette période entrainerait des coûts de chauffage trop important.
6- Le substrat est composé de fibres de pins et d’un peu d’engrais pour le démarrage des cultures. Le reste de la fertilisation est apporté par l’irrigation au fil de la saison