Résumé :
Nous avons évalué, à l’aide d’EPIQR+CO2, l’empreinte carbone d’une rénovation « bas carbone » HPE (Haute Performance Énergétique) et d’une rénovation THPE (Très Haute Performance Énergétique). La comparaison des émissions totales entre ces deux options montre qu’avec un combustible à faible impact (0,063 kgCO2/kWh, tel qu’un chauffage à distance utilisant 80 % d’énergie non fossile, par exemple), la rénovation HPE à faible impact carbone est nettement préférable à la rénovation lourde THPE.
Nous avons aussi comparé les émissions de la rénovation avec une démolition suivie d’une construction neuve les deux à « faible impact carbone ». Le résultat montre un avantage modéré en faveur de la rénovation, mais cet avantage n’est pas suffisamment significatif pour justifier une position radicale pour trancher à la question. Une démolition-reconstruction avec densification dans une zone bien desservie par les transports publics par exemple, peut s’avérer nettement plus favorable que la rénovation du point de vue de l’empreinte carbone totale du bâtiment et de la mobilité. L’article compare l’impact CO2 de la rénovation avec une densification. Le scénario qui double la surface construite a une empreinte carbone totale du bâtiment et de la mobilité de 14 % moins importante que la rénovation bas carbone, soit de 3.8 kgCO2/m2a avec un CAD écologique ou 4.8 kgCO2/m2a avec une PAC ou un CAD standard. L’avantage de la densification et bien plus important que l’impact CO2 de l’élimination de l’ancien bâtiment 0.85 kgCO2/m2a. En revanche, une densification en périphérie ou en périurbain, n’apporte pas cet avantage, au contraire elle augmente l’empreinte carbone de 4.5 – 5.5 kgCO2/m2a
Cela confirme la pertinence de la politique des services cantonaux d’urbanisme, qui favorise la densification des centres bien desservis par les transports publics. L’application de la loi sur la construction bas carbone à Genève offrira un cadre rationnel permettant de déterminer quand il est préférable de démolir ou de rénover du point de vue des émissions de CO2. Une règle générale, qui ne tiendrait pas compte de tous les paramètres déterminants — tels que l’impact des travaux, les émissions directes en fonction du combustible utilisé et le taux d’utilisation des transports publics, pourrait conduire à des approches irrationnelles du point de vue des émissions totales de CO2. Le cadre de l’application des articles 117 et 118 de la LCI genevoise permet de trancher cette question de manière rationnelle concernant l’empreinte carbone.
Introduction
J’ai entendu parler de cette idée radicale pour promouvoir l’économie circulaire avec grand intérêt. La rénovation permet effectivement de récupérer l’essentiel d’un bâtiment : sa structure et une partie de ses installations et aménagements intérieurs qui ne sont pas encore trop vétustes ou obsolètes. L’objectif de cette approche est de réduire l’empreinte carbone de la construction, de diminuer les déchets et de limiter la consommation de ressources non renouvelables.
J’ai voulu quantifier les bénéfices de cette proposition de manière concrète. Maintenant qu’un bilan carbone d’une rénovation avec EPIQR+CO2 ne nécessite que quelques heures de travail, en tant qu’utilisateur expérimenté, cela ne m’a pas pris beaucoup de temps pour vérifier deux scénarios de rénovation d’un immeuble typique genevois.
Les résultats de Lund, A. I. et al., dans « Whole Life Carbon Assessment of Renovation » de l’université d’Aalborg, montrent que l’empreinte carbone moyenne de 29 bâtiments rénovés est d’environ 7 kgCO2/m²/an. Ces résultats sont très cohérents avec une analyse que nous avons réalisée sur les scénarios de rénovation de 20 immeubles de la CPEG avec EPIQR+CO2 dans le cadre du projet E-DYCE : la médiane des émissions de CO2 d’une rénovation standard THPE en phase initiale du projet (CECB+) se situe à 5,8 kgCO2/m²/an. Il est bien connu que, lors du développement du projet, des travaux supplémentaires sont souvent ajoutés et il est très probable que l’empreinte réelle à la fin des travaux se rapproche aux résultats danois.
Figure 1. Émissions indirectes calculées avec EPIQR+CO2 pour les scénarios THPE proposés par CECB+ concernant 20 bâtiments du projet E-DYCE selon les cinq lots de la LCI (Fondation, structure, enveloppe, aménagements intérieurs et installations). La valeur limite de la SIA 2040 et de la future norme 390 pour la rénovation est fixée à 5 kgCO2/m²/an. La majorité de ces bâtiments nécessitent une optimisation pour réduire leur empreinte carbone en dessous de 5 kgCO2/m²/an.
Reconstruire la même surface en respectant la valeur limite qui se dessine dans la future norme SIA 390 « coûterait » au maximum 9 kgCO2/m²/an. Ces valeurs (5 et 9 kgCO2/m²/an) seront probablement intégrées dans le règlement d’application des nouveaux articles 117 et 118 de la LCI genevoise sur la construction et la rénovation à faible empreinte carbone. La rénovation a donc un coût carbone non négligeable par rapport à la construction neuve. Elle n’est pas gratuite : bien qu’elle mobilise d’autres ressources que la construction neuve, l’empreinte par m² reste quantitativement importante, surtout avec la pratique actuelle de la rénovation, où l’on vise à « faire comme neuf ».
Il ne faut pas non plus oublier que les émissions directes après une rénovation sont environ 50 % supérieures à celles d’une construction neuve. Cela est une réalité propre à la rénovation et est reconnu tant dans la valeur limite de la SIA 380 pour les besoins de chaleur que dans le MOPEC 2016.
Les émissions directes moyennes liées à la chaleur des 12 000 immeubles de logements existants à Genève, représentant la totalité du parc immobilier cantonal, s’élèvent à environ 29 kgCO2/m²/an en 2023. Selon le plan climat du canton, ces émissions doivent être réduites de 60 % par rapport à leur niveau de 1990 (~15 kgCO2/m²/an) et atteindre 6 kgCO2/m²/an pour parvenir à la neutralité carbone d’ici 2050. Pour passer de 29 à 6 kgCO2/m²/an, qui est la valeur indicative de la SIA 390, les travaux coûtent actuellement 7 kgCO2/m²/an selon la pratique courante, et 5 kgCO2/m²/an dans le cadre d’une rénovation à faible empreinte carbone. Investir 5 à 7 kgCO2 pour économiser 21 kgCO2 donne un coefficient de performance CO2 moyen de 3 à 4.
De plus, le CO2 émis par les travaux de rénovation sera émis immédiatement, tandis qu’il faudra attendre 60 ans pour récupérer la totalité du CO2 économisé. Il est peu probable que les parlementaires, lorsqu’ils ont décidé de réduire les émissions de CO2 de 60 %, aient envisagé que cela coûterait à l’avance 25 à 33 % des émissions économisées en travaux. Les nouveaux dispositifs de la LCI Genevoise corrigent quelque peu cette augmentation non envisagée.
Immeuble de référence à rénover et méthode
L’immeuble réel se situe à Bernex, mais je vais tester deux hypothèses par rapport à sa localisation. Dans l’hypothèse « périphérie », le bâtiment se trouve effectivement à Bernex. Dans l’hypothèse « centre-ville », je vais supposer que le bâtiment se situe à la Jonction, aux Pâquis, sur la route de Lyon ou aux Eaux-Vives. Il s’agit du bâtiment de référence utilisé pour analyser les conséquences des articles 117 et 118 de la LCI – GE. Ce bâtiment a une surface de référence énergétique (SRE) de 2035 m² et comprend 24 logements. Selon les surfaces allouées dans la norme SIA 390 pour un immeuble collectif, il hébergerait 45 personnes, ce qui correspond plus ou moins au nombre de personnes actuellement hébergées.
Figure 2. Bâtiment de référence de l’étude.
Selon EPIQR+CO2, une rénovation sobre HPE coûte 5,1 kgCO2/m²/an pour réduire l’IDC (Indice de Consommation d’Énergie) du bâtiment à 230 MJ/m²/an, conformément aux meilleures pratiques de SIG AMOen en termes de consommation réelle après rénovation. Malgré toutes les optimisations et une approche sobre, qui ne touche pas aux logements et préserve les sanitaires et cuisines des années 80, et malgré une technique très simple, la rénovation peine à respecter la valeur limite de la SIA 390.
Une rénovation THPE avec une rénovation complète du bâtiment, incluant les logements et leurs aménagements intérieurs datant de plus de 35 ans (la durée de vie standard selon la SIA 2032 étant de 30 ans), coûterait 8,5 kgCO2/m²/an en émissions indirectes pour les travaux, pour réduire l’IDC à 137 MJ/m²/an, soit 2.6 kgCO2/m²/an pour la chaleur et l’électricité grâce aussi à une autarcie électrique solaire d’environ 50 %.
La toute nouvelle édition de EPIQR+CO2 permet d’établir un bilan des émissions indirectes, et le nouveau rapport, qui synthétise les coûts et les émissions, montre que le scénario « rénovation complète THPE » coûte 7 millions CHF, avec 8,5 kgCO2/m²/an d’émissions indirectes et 2,6 kgCO2/m²/an d’émissions directes, soit un total de 11.1 kgCO2/m²/an. Cette somme a aussi de la peine de respecter la limite de la SIA 390.
Le scénario sobre HPE, qui coûte 5,6 millions CHF, affiche 5,1 kgCO2/m²/an d’émissions indirectes et 4,7 kgCO2/m²/an d’émissions directes, pour un total de 9,8 kgCO2/m²/an. On observe que l’économie financière s’aligne avec l’économie verte et circulaire : avec une économie de 2,4 millions de francs, on économise également 1,2 kgCO2/m²/an, soit 147 000 tonnes de CO2 sur une durée de vie de 60 ans après rénovation.
La grande question qui se pose est : « Quelle est la durée de vie résiduelle des cuisines et des sanitaires préservés ? ». En tout cas, ils ne seront pas touchés dans les 15 à 20 prochaines années à venir.
Figure 3. Sur la liste en haut nous avons une des nouvelles sorties d’EPIQR+CO2 permettant d’afficher l’impact CO2 de chaque groupe d’éléments pour les deux scénarios que nous avons créé. En bas nous avons créé un histogramme avec les impacts selon les lots LCI et sur le graphique avec les valeurs directives par lot nous avons marqué l’impact de chaque scénario avec un triangle de sa couleur.
L’analyse des impacts de chaque lot (présentée ci-dessus dans un graphique avec les valeurs indicatives de référence) montre que, dans les deux scénarios, l’enveloppe dépasse les valeurs directrices. Cela s’explique par le remplacement des fenêtres par des modèles en bois-métal à triple vitrage, ainsi que par les importantes épaisseurs d’isolation, notamment pour le scénario THPE. Dans le cas de la rénovation complète, l’impact des aménagements intérieurs contribue également à cette situation.
Pour la rénovation complète THPE, les installations (solaire thermique, solaire photovoltaïque, ventilation double flux) ont également un fort impact. La nouvelle version d’EPIQR+CO2 génère automatiquement une synthèse incluant les coûts ainsi que les émissions directes et indirectes.
Figure 4. Sortie de synthèse des scénarios EPIQR+. Tout comme pour les coûts, EPIQR+CO2 donne de résultats transparents pour les émissions de CO2 des travaux. L’analyse de ces indicateurs permet aux utilisateurs d’optimiser l’impact carbone des scénarios de rénovation.
Démolition et reconstruction
Comment nous allons maintenant comparer un scénario de rénovation avec un scénario « démolition – reconstruction » ? Surtout si la reconstruction exploite une réserve de droit à bâtir non exploitée avec une densification de 150 ou 200% ! Nous avons réalisé un écobilan du nouveau bâtiment qui serai construit à la place de l’existant. Comme nouveau bâtiment nous avons défini un bâtiment de référence en simplifiant un bâtiment faible impact carbone nouvellement construit.
Figure 5. Le nouveau bâtiment e référence, avec une surface de 4188 m2 et une empreinte carbone de 8.2 kgCO2/m2a émissions indirectes, et 3.2 kgCO2/m2a émissions directes
Le nouveau bâtiment est en façade béton préfabriqué à faible impact carbone, dalles béton optimisées, installations et aménagements intérieurs sobres et un seul niveau de sous-sol. Immeuble R+5 avec une SRE de 4188 m2 il offre une densification de 200 % et hébergerait 45 personnes de plus. Les émissions directes du nouveau bâtiment construit au standard énergétique HPE neuf sont de 3.2 kgCO2/m2a et les indirectes de 8.2 kgCO2/m2a selon l’écobilan réalisé avec le logiciel LesoSai. L’empreinte totale du nouveau bâtiment est de 11.5 kgCO2/m2a supérieure tant du scénario de rénovation HPE que du scénario THPE.
A titre de comparaison, nous avons inclut dans le graphique si dessous d’autres scénarios alternatifs avec des taux de densification 0 et un autre de 150%. Le seul scénario pouvant être meilleur qu’une rénovation sobre HPE sans densification est le cas d’une construction neuve ayant atteint les valeurs cible de la SIA 390 (7 kgCO2/m2/a et 2 kgCO2/m2/a). Nous avons aussi inclut dans la comparaison une reconstruction dite « standard » pour laquelle nous avons pris comme émissions directes du MOPEC 2016 et des émissions indirectes selon une valeur de 13 kgCO2/m2/a.
Figure 6. Émissions indirectes et directes de différentes options de rénovation ou de reconstruction. A part une reconstruction selon la valeur cible de la SIA 390 toutes les autres options émettent plus de CO2 que la rénovation sobre HPE qui est celle retenue pour le projet.
Quelle que soit la configuration, la rénovation a généralement un impact carbone inférieur à celui de la construction neuve, sauf dans le cas d’une construction atteignant la valeur cible.
Nous avons maintenant tous les éléments nécessaires pour comparer la rénovation avec une démolition et reconstruction, en tenant compte de différents niveaux de densification. Pour la reconstruction avec le double de la surface actuelle, l’empreinte carbone est de 8,2 kgCO2/m²/an.
Figure 7. Émissions indirectes calculées avec LesoSai et adaptation des émissions selon le nombre d’étages (facteur de forme du bâtiment de 1 à 1.3)
Densification au centre et densification à la périphérie du canton.
Faisons maintenant l’hypothèse que le bâtiment se trouve au centre-ville avec un potentiel de densification de 150% et de 200% de la surface actuelle. Dans le cas de densification à 150%, il y aura 23 personnes de plus qui y habiteront en centre-ville et dans le deuxième cas un ajout de 45 personnes. Le numéro 59 des communications statistiques du canton de Genève, nous donne les kilomètres moyens parcourus par les genevois en fonction de leur lieu d’habitation. Avec la SIA 2039 nous pouvons traduire ces distances en kgCO2 par personne. Nous avons ainsi 631 kgCO2/an pour les personnes vivant en ville de Genève et 1047 kgCO2/an pour les personnes vivant à la deuxième couronne. Nous faisons l’hypothèse que l’habitant « moyen » vivant en périphérie de la ville se situe quelque part entre le périurbain et la première couronne.
Figure 8 : Distance parcourue en voiture selon le lieu d’habitation et émissions CO2 équivalentes calculées avec SIA 2039 en fonction des distance et mode de transport.
Selon nos hypothèses, la densification du centre-ville permet une économie de 416 kgCO2/a par personne déménageant de la « périphérie » au centre.
Figure 8 : Comparaison d’un scénario de rénovation HPE sobre à faible empreinte carbone avec la démolition et la reconstruction avec divers degrés de densification.
Comme le montre les deux premiers scenarios du graphique ci-dessus, du point de vue des émissions de CO2, il n’y a pas d’intérêt démolir et reconstruire la même surface. Néanmoins, les valeurs très proches des deux options tendent à mettre en cause la radicalité de la proposition pour un moratorium, ou pour l’opposition à la démolition « par principe ».
Les autres impacts de la démolition doivent être mis aussi dans la balance, tel que la qualité de vie et le confort des habitants, la qualité architecturale, le type de déchets qui seront engendrés et leur traitement ainsi le respect des normes qui concerne l’habitation.
Pour la densification la situation est différente. Les deux options de densification au centre, la première avec 1000 m2 de plus que le bâtiment existant (+23 personnes) et la deuxième + 2000 m2 (+ 45 personnes) sortent nettement plus favorables que la rénovation pour les émissions totales produites par les travaux et l’exploitation des bâtiments et par la mobilité des personnes. La densification 200% sort même avec 14% d’émissions globales en moins soit 3.8 kgCO2/m2/a. Selon nos hypothèses de calcul nous avons pris un vecteur énergétique très favorable à la réduction des émissions directes du scénario de, soit un CAD ECO avec 80% de chaleur provenant d’incinération de déchets (facteur CO2 0.063 kgCO2/kWh). Si l’on fait le bilan avec un autre vecteur énergétique, tel qu’une PAC ou un CAD standard, à 0.16 kgCO2 par kWh, l’avantage de la densification est encore plus marqué avec un écart creusé à 4.8 kgCO2/m2.a de différence avec le scenario de rénovation.
Il reste encore un aspect non discuté dans notre analyse : Comment sont pris en compte les émissions de la démolition ? Certes, la norme SIA 2032 intègre dans le périmètre des émissions liées à l’élimination. Mais elles concernent uniquement l’élimination des éléments du bâtiment qui sera construit qui sont déjà prise en compte de façon anticipative, tout comme l’élimination des matériaux mis en place pour la rénovation. Les émissions liées à l’élimination de l’ancien bâtiment « appartiennent » à l’ancien bâtiment, c’est du passé. Mais ce que nous recevons du passé, c’est de l’héritage. En cas de démolition, cet héritage est perdu. Pour évaluer les impacts CO2 de l’élimination de l’ancien bâtiment nous avons réalisé un bilan carbone telle qu’il a été réellement construit dans les années 60 avec LesoSai.
Figure 9. Empreinte indirecte de l’ancien bâtiment tel qu’il a été construit dans les années 60 selon un bilan carbone avec LesoSai. Les émissions pour l’élimination sont de 0.86 sur 7.8 kgCO2/m2a.
Les émissions totales liées à la construction du bâtiment existant sont relativement faibles en raison de l’extrême économie de moyens de ce bâtiment des années 60 (murs porteurs en parpaing et absence d’isolation thermique). La part des émissions liées à la fin de vie du bâtiment est évaluée à 0,86 kgCO2/m².an.
L’avantage de la densification, estimé entre 3,8 et 4,8 kgCO2/m².an, est nettement supérieur aux 0,86 kgCO2/m².an de la démolition-élimination du bâtiment existant. Même si cette densification est ajoutée aux émissions de la nouvelle construction, en dehors du périmètre normatif, les conclusions ne changent pas.
La démolition pour densifier à la périphérie montre, sur le graphique de la figure 8, des résultats contraires. Son impact est toujours nettement supérieur à toutes les options de rénovation.
Notre réponse à la question : faut-il un moratoire sur les démolitions ? En ce qui concerne le critère des émissions carbones, la réponse est « cela dépend où », notamment de l’emplacement, de la qualité et densité du bâtiment d’origine. Le cadre pour l’application des articles 117 et 118 de la LCI genevoise offre tous les éléments pour trancher cette question au cas par cas, en ce qui concerne l’empreinte carbone.
Conclusions.
Les résultats des bilans carbone montrent qu’une rénovation sobre, visant les performances énergétiques HPE, permet comparativement une empreinte carbone globale inférieure à une rénovation lourde au standard THPE. L’impact des fortes épaisseurs d’isolation, des installations d’énergies renouvelables et d’une rénovation globale du bâtiment, y compris les aménagements intérieurs des logements, péjore le bilan carbone des travaux, et les économies sur les émissions directes ne peuvent pas compenser cette péjoration. Les émissions carbones des bâtiments des scénarios de démolition-reconstruction de la même surface présentent des résultats proches à ceux de la rénovation. Néanmoins, une densification en centre-ville réduit de manière significative le bilan carbone global, en intégrant aussi la mobilité. Une densification de 200 % avec une construction à faible impact carbone, selon la LCI, offre un avantage de 14 % sur les émissions totales, soit entre 3,8 et 4,8 kgCO2/m².an en fonction du vecteur énergétique. Cet avantage est nettement supérieur aux 0,86 kgCO2/m².an liés à l’élimination de l’ancien bâtiment.
Les articles 117 et 118 de la LCI genevoise offrent un cadre d’analyse pour trancher la question « démolir ou rénover » sur la base d’arguments rationnels. Il n’y a pas de « réponse par principe ». Plusieurs paramètres entrent en ligne de compte pour répondre rationnellement à cette question : l’impact CO2 des travaux et la qualité constructive du bâtiment existant, le niveau de décarbonation du vecteur énergétique et la performance énergétique après les travaux, la densification possible par rapport au bâtiment d’origine et l’impact CO2 de la mobilité induite par les nouveaux habitants. Si nous faisions la même étude sans la présence d’un CAD à 80 % déchets d’incinération, les conclusions resteraient les mêmes, mais avec un avantage accru pour la densification. Il va de soi que la densification en périphérie est désavantageuse par rapport à la rénovation dans tous les cas.