Valoriser le patrimoine ancien en développant la production d'énergies renouvelables (3/3)

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Trois filières principales permettent d’atteindre l’objectif défini par la Loi sur la Transition énergétique : l’éolien (aérogénérateur), le solaire photovoltaïque (PV) et l’hydroélectricité.

Le CAUE 62 vous propose une chronique en 3 épisodes pour découvrir le potentiel des énergies renouvelables.

Episode 3 : l’hydroélectricité ; le défi de la rénovation des moulins à eau

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L’hydroélectricité est une énergie dont les enjeux actuels sont plus complexes que les autres énergies renouvelables (éolienne et solaire). Ces dernières (si elles sont bien adaptées) représentent surtout une opportunité pouvant justifier la rénovation de constructions peu exploités, par exemple des moulins à vent ou de certaines églises (grâce à la rentabilité envisagée en produisant de l’énergie "verte").

Concernant l’hydroélectricité, les enjeux sont encore plus vitaux. L’opportunité d’utiliser l’énergie hydraulique peut effectivement constituer un atout essentiel pour assurer la pérennité structurelle des anciens moulins du Pas-de-Calais (82 moulins et minoteries sont recensés dans l’inventaire général - non exhaustif - du patrimoine culturel du ministère de la culture et de la communication). Cette spécificité doit donc être considérée conjointement avec les contraintes réglementaires. Heureusement, des solutions innovantes, prenant en compte l’ensemble de ces enjeux, se développent depuis quelques années...

1980-2006 : un débat engagé

energies renouvelables 16L’opinion sur la ressource hydraulique a fortement évolué. Jusqu’en 1980, les barrages sont avant tout présentés comme des leviers du développement. A l’époque, les cours d’eau sont décrits essentiellement comme une ressource potentielle. Les années 1980 marquent un tournant dans l’opinion publique, attesté par l’abandon de certains projets d’aménagement, ce qui aboutira en 2006, à la "loi sur l’eau" obligeant à "assurer la continuité écologique". La réglementation sur l'eau encadre actuellement fortement cette pratique. De fait, si elle représente la première énergie renouvelable en France, elle doit aussi répondre à des problématiques environnementales, notamment sur la continuité des cours d'eau et la préservation de la biodiversité.

energies renouvelables 14Cependant, les acteurs de la filière mettent en avant les obstacles réglementaires et environnementaux qui contraignent le développement de cette énergie et l’optimisation des barrages existants. De fait, pour satisfaire la réglementation sur la biodiversité, un des moyens couramment appliqués consiste à supprimer les seuils installés sur l'eau, ce qui a souvent pour effet d’annuler tout potentiel de production hydroélectrique.

energies renouvelables 15Pour que cela puisse être envisageable, cela devrait nécessiter (au préalable) que l’on s’assure de sa faisabilité technique. En effet, les anciens moulins attenants risquent d’être structurellement déstabilisés par la suppression des barrages si une réflexion préalable n’est pas menée (cette action modifiant le lit de l’eau, le sol peut se contracter et fragiliser finalement les fondations des moulins).

Depuis 2016 : des solutions alternatives émergent…

Pour l’équilibre des cours d'eau, une obligation de résultat (et non pas de moyen) est attendue pour l’ensemble de l’Europe, en matière de circulation des poissons migrateurs et de transport suffisant des sédiments.

"En recherchant les solutions promues par d’autres pays européens ou dans des programmes de recherches appliquées, d’autres réponses existent en dehors des solutions habituelles (arasement, dérasement, passe à poissons...) à l’instar de la création/transformations d’ouvrages hydrauliques de nouvelles générations (inspirées par exemple du biomimétisme ou du principe du vortex) qui n’entravent pas la CECE" (continuité écologique des cours d’eau). (Source : Gouverner les cours d’eau par un concept : Etude critique de la continuité écologique des cours d’eau et de ses traductions)

Focus : les turbines à vortex (une alternative prometteuse…)

energies renouvelables 17aLa formation d’un tourbillon d’eau dans une petite turbine hydraulique est redoutée par les ingénieurs : elle crée des turbulences diminuant l’efficacité de l’engin. Pourtant, des chercheurs ont développé des réflexions depuis 2014 : "Si la nature a voulu un tourbillon, pourquoi l’en empêcher ?", "Peut-on s’inspirer de la nature, pour créer des turbines ?". Ces hypothèses ont alors été explorées. Cela a abouti (dès 2016) à une version moderne des anciens moulins à eau : une turbine actionnée par un cours d’eau de petite taille, produisant de l’électricité renouvelable.

Une innovation à échelle domestique

Les grands producteurs d’électricité pratiquent déjà le turbinage au fil de l’eau, mais pour de très grandes puissances : sur des fleuves, avec des barrages, et des impacts significatifs sur l’environnement. La "micro-turbine" ou "centrale à tourbillon" est très différente. D’abord parce qu’elle utilise le principe du vortex, qui permet de concentrer l’énergie en son centre et de tirer ainsi partie de hauteurs de chutes très faibles (à partir de 1,5 m). Ensuite, parce qu’elle ne nécessite pas de travaux de génie civil (pas de barrage), tout en s’insérant harmonieusement (d’un point de vue architectural), sans entraver le passage des poissons ou des sédiments. Et enfin "parce qu’elle offre de petites puissances (de 5 à 100 kw) à des coûts raisonnables, à l’achat, pour l’installation, et pendant l’exploitation (avec une maintenance aisée)". (Source : CLEANTECH REPUBLIC Des turbines électriques pour tous)

Entreprises, particuliers, municipalités, etc… sont autant de propriétaires d’anciens moulins à eau, pouvant donc évaluer l’intérêt de cette solution exploitant le principe du "vortex". Les turbines peuvent également se combiner, additionnant ainsi leur puissance. A titre d’exemple, une installation de 2 200 W devrait pouvoir produire 12 000 à 15 000 kWh par an (équivalent à l’électricité consommée pour 3 à 4 familles). "Avec un retour sur investissement de l’ordre de 5 ans, et la perspective d’auto-consommer 100% de sa production, la turbine présente donc un intérêt" [économique, ndr]. (Source : CLEANTECH REPUBLIC Des turbines électriques pour tous)

Et maintenant ?

Avec les moyens innovants qui existent maintenant, le recours à l'énergie hydraulique (en accord avec les trois lois structurantes et relatives à la biodiversité, au patrimoine et à la transition énergétique) est devenu un défi réalisable.

"Il paraît en effet aujourd'hui (...) possible d'obtenir un meilleur équilibre entre les trois objectifs de continuité écologique, de valorisation du patrimoine lié à l'eau et de développement des énergies renouvelables."

"Une fois que les services, propriétaires et associations s'en seront approprié les objectifs ils pourront définir, dans les spécificités de chaque situation, des solutions conciliant les différents enjeux, sous le signe du développement durable et dans une logique "gagnant-gagnant". (Source : Concilier la continuité écologique des cours d'eau avec la préservation des moulins patrimoniaux, la très petite hydroélectricité et les autres usages. Ministère de l’environnement, de l’énergie et de la mer)

Pour davantage de précisions, le CAUE 62 se tient à votre disposition.

Pour compléter la réflexion :

Concilier la continuité écologique des cours d'eau avec la préservation des moulins patrimoniaux, la très petite hydroélectricité et les autres usages. Pour un développement durable et partagé. Rapport de synthèse et propositions

Gouverner les cours d’eau par un concept. Etude critique de la continuité écologique des cours d’eau et de ses traductions

La fenêtre : enjeu thermique et patrimonial

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Le ministère de l’écologie a confirmé sa volonté de transformer le crédit d’impôt transition énergétique en prime suivant le "Plan Climat" en vigueur. Cette prime sera versée après l’achèvement des travaux et non plus 1 an après, une bonne nouvelle pour envisager des travaux d’économies d’énergie. Parmi les travaux valorisés figurent "le remplacement de fenêtres et de fenêtres de toiture", "les Vitrages de remplacement à isolation renforcée", "les Volets isolants" et les "Portes d'entrées donnant sur l'extérieur". Rare sont les projets de rénovation thermique qui ne sont pas concernés par ces travaux de menuiserie.

Le CAUE 62 vous donne quelques clés pour engager vos travaux !

Un constat alarmant : la banalisation des façades pour une performance limitée

L’appauvrissement des façades, que l’on constate aujourd’hui, est fortement lié à la suppression des menuiseries bois. Elles sont souvent remplacées par des menuiseries en PVC (polychlorure de vinyle) peu coûteuses, mais très contraignantes techniquement, et esthétiquement. En outre, les profils en PVC étant épais, ils réduisent le clair de vitrage et par conséquent l’éclairement intérieur.

Article fenetre 2"Malheureusement, de toutes les interventions sur la maison, les travaux de menuiseries sont souvent les moins soignés, en raison de l’utilisation de produits standardisés en PVC, aux dimensions inadaptées, aux profils trop épais. C’est un matériau qui ne convient particulièrement pas à la restauration du bâti ancien. Il ne permet pas de reproduire les profils d’origine. De plus, il est non recyclable et non réparable. Sa fabrication produit de nombreux déchets et sa combustion – notamment en cas d’incendie – dégage des vapeurs très toxiques. Le plus souvent de couleur blanche, le PVC s’accommode mal des couleurs traditionnelles et de la peinture, et, contrairement a sa réputation, il demande un nettoyage régulier. Seules les menuiseries en bois permettent d’obtenir des formes, des sections, des profils de moulures (...) tels qu’on en trouve sur les menuiseries anciennes. De plus, les menuiseries en bois offrent la possibilité de nombreuses couleurs, contrairement au PVC (blanc ou gris clair)." (DRAC Nord-Pas-de-Calais. Réhabiliter les maisons ordinaires de l’époque industrielle. Cahier de recommandations).

 1. La fenêtre

LA fenêtre de demain sera… en bois !

Tableaux comparatifs : performances du PVC vs performances du bois

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Les fenêtres thermiquement les plus performantes sont en bois. La preuve est donnée par le coefficient de performance "Uf" pouvant atteindre la valeur optimale de 0,7 W/m².K (Rappel : plus ce Coefficient U est proche de 0, plus il est performant). Cette valeur n’est atteinte par aucun châssis en PVC, ni en aluminium.

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Les bonnes pratiques :

a. Agir prioritairement sur le vitrage

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"Le remplacement des fenêtres anciennes doit être seulement envisagé lorsque les menuiseries sont trop dégradées et ne présentent plus les qualités requises au maintien des fenêtres".

"Les performances thermiques des vitrages isolants ont beaucoup évolué. Il existe aujourd’hui un large choix de simples ou doubles vitrages performants, avec de faibles épaisseurs."

"L’opération consiste à insérer un vitrage plus performant, par exemple un double vitrage mince, dans les feuillures existantes. Cela permet d’améliorer les performances thermiques et acoustiques, sans réduire la surface éclairante."

(DRAC Nord-Pas-de-Calais).

b. Observer avant de remplacer

"Avant tous travaux, il convient de bien examiner l’état des menuiseries et des dispositifs de fermeture. Souvent, un changement des seules pièces dégradées est moins onéreux et tout aussi efficace qu’un remplacement complet des menuiseries." (DRAC Nord-Pas-de-Calais).

"Si leur état le permet, la conservation des menuiseries anciennes est à privilégier. En revanche, lorsque cela n’est plus possible, il convient de choisir des modèles adaptés à l’architecture du bâtiment." (DRAC Nord-Pas-de-Calais). Dans ce cas, il est essentiel de retenir qu’on ne modifie pas la forme ou la taille des ouvertures pour un remplacement de menuiserie : c’est la menuiserie qui s’adapte à la baie et non l'inverse.

2. Les volets roulants

"Du point de vue thermique, leur fonction est double : en hiver, ils créent un espace tampon en protégeant la fenêtre du refroidissement et des infiltrations dues au vent, en été, ils interceptent le rayonnement solaire." (Samuel Courgey. L’isolation thermique écologique. Mens, Terre vivante, 2010, 256 p.).

Article fenetre 8Recommandations :

Pour rappel, la pose de volets roulants n’est pas toujours autorisée. Vérifiez auprès du service instructeur de votre commune. Dans l’hypothèse où ils seraient tolérés, les coffres doivent être dissimulés le mieux possible, et leur installation doit être rigoureuse, car ils sont trop souvent cause de fortes déperditions thermiques. Le bon compromis esthétique et technique consiste à masquer le coffre de volet derrière un lambrequin de bois ajouré et festonné, en prenant soin d’harmoniser la teinte du volet et des coulisses à la teinte des menuiseries.

3. Les fenêtres de toit

"Du point de vue thermique, les lucarnes ou autres vitrages verticaux sont nettement préférables car les fenêtres de toit sont sources de très importantes surchauffes en été et de fortes déperditions en hiver. Si tout de même on en installe, les choisir de dimensions limitées" (Samuel Courgey. L’isolation thermique écologique. Mens, Terre vivante, 2010, 256 p.).

Article fenetre 9     Article fenetre 10

Il existe des modèles encastrés dans le plan de la couverture, qui s’intègrent mieux, et des modèles inspirés des anciennes tabatières, de qualité architecturale supérieure aux modèles courants. On préférera donc, pour des raisons techniques et patrimoniales, les châssis de taille modeste et aux proportions verticales, que l’on implantera plutôt en partie basse des pans de toiture, afin qu’ils soient plus discrets et permettent des vues vers l’extérieur depuis le comble. On évitera de mélanger plusieurs tailles de châssis.

Conclusion :

Article fenetre 11"En définitive, pour les baies, comme pour les autres organes de la construction, avant de nous précipiter sur des solutions (…) dont la durabilité et la résistance ne sont souvent pas éprouvées, dont l’entretien et la maintenance risquent de nous rendre dépendants à moyen terme, nous avons tout intérêt à revisiter les solutions du passé et à les questionner sur leur possibilité d’évolution pour s’adapter aux exigences actuelles. L’autonomie énergétique est un objectif essentiel, certes, mais les moyens de l’atteindre doivent aussi être vecteurs d’autonomie." (Samuel Courgey. L’isolation thermique écologique. Mens, Terre vivante, 2010, 256 p.).

Dans tous les cas, faites-vous aider par des professionnels compétents (architectes, artisans du patrimoine…).

Pour tout renseignement complémentaire, le CAUE 62 se tient à votre disposition.