Retour sur l’Université 2021 : construire et mesurer la performance environnementale

Introduite par Xavier Huillard, cette université était consacrée à la thématique de la mesure de la performance environnementale. Le président-directeur général de VINCI a insisté sur l’importance des données et des outils de mesure pour quantifier les progrès et mettre en place les correctifs nécessaires pour une mobilité durable, la biodiversité et l’efficacité énergétique du bâtiment. Ces trois domaines d’application ont pu être explorés grâce aux retours d’expérience des chercheurs du Lab et des équipes de VINCI sur la mesure de la biodiversité,  la performance énergétique et la qualité de l’air dans les bâtiments, mais aussi sur le digital au service d’un meilleur usage et entretien des routes.

Les données numériques au service de la mobilité durable

Comme l’a illustré Kamal Berrada, responsable de la section instrumentation et intelligence artificielle chez Eurovia, l’analyse du cycle de vie (ACV) est un des outils qui permettent de mesurer et réduire l’empreinte carbone des infrastructure routières. Le cycle de vie des produits d’Eurovia est pris en compte dès leur conception grâce à des outils de dimensionnement des infrastructures routières qui permettent d’optimiser les choix techniques, environnementaux et financiers. Deux outils ont été développés afin, d’un côté, d’ausculter la surface de chaussée par intelligence artificielle et, de l’autre, de mesurer la durée de vie résiduelle de la structure à travers des capteurs routiers. L’ensemble de ces outils permet un gain substantiel sur les émissions carbone.

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Le numérique présente également des avantages pour comprendre les motifs de mobilité des usagers des infrastructures de transport. C’est l’objectif de la thèse de Danyang Sun, doctorant du LVMT (Laboratoire Ville Mobilité et Transports) à l’École des Ponts ParisTech, qui s’appuie sur des données anonymes de GPS pour observer les déplacements en Île-de-France, avec une attention particulière aux trajets du domicile au lieu de travail. Il a développé une méthode basée sur ces données numériques pour identifier les zones dédiées à l’emploi, les zones résidentielles et les déplacements qui ont lieu entre ces deux zones. Il est possible d’observer que l’activité qui caractérise le réseau de déplacements du domicile au lieu de travail est plus dense.

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La mesure permet d’observer les habitudes des voyageurs, mais aussi d’améliorer les prévisions. Les données sur les comportements de mobilité permettent à Tatiana Seregina, chercheuse du LVMT à l’École des Ponts ParisTech, de calibrer et donc améliorer la fiabilité du modèle de simulation multi-agents MATSim. La modélisation multi-agents vise à reproduire finement les comportements de mobilité des individus et leurs réactions face à des évolutions de l’offre de transport. Cet outil sert ainsi à éclairer les décideurs dans l’évaluation de scénarios de mobilité. La calibration du modèle MATSim est essentielle pour estimer correctement les différents impacts, notamment environnementaux, des services et de politiques de transport innovantes.

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La mesure de la biodiversité

L’empreinte écologique des infrastructures linéaires de transport inclut différents impacts sur l’environnement : des émissions carbone jusqu’à la fragmentation des territoires, souvent mise en avant par les écologues. Fort du constat de cette externalité négative, VINCI Autoroutes a proposé la construction d’ouvrages plus ambitieux, mieux adaptés à toute la faune. Comme l’a expliqué Philippe Chavaren, responsable du domaine nature, paysage et dépendances vertes chez ASF, la disponibilité de données fiables sur l’utilisation des passages faunes (écoducs et écoponts) par les animaux permet de progresser dans la construction et l’aménagement de ces passages. Ces mesures permettent également de répondre de manière factuelle aux éventuelles critiques et idées reçues sur les impacts des autoroutes.

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La mesure de la biodiversité représente un enjeu à la fois opérationnel et scientifique. L’exposé de Bruno Colas, professeur à l’Université Paris Saclay, portait sur ce deuxième aspect. Il a montré comment sont construits les principaux indices de diversité. Toutefois, le classement des entités dont on veut estimer la diversité et le choix des indices dépendent de notre perception subjective de la diversité. Les mesures de diversité du vivant, tout en étant utiles à des fins de comparaison, sont donc un reflet partiel, partial, et éphémère de la biodiversité.

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Les travaux de recherche menés par Tania De Almeida à AgroParisTech visent à combler une partie de ces lacunes à travers un projet dédié aux services écosystèmiques de l’agriculture urbaine. Elle a souligné que les connaissances sur la biodiversité en ville, et en particulier en agriculture urbaine, sont encore limitées et concernent majoritairement les plantes, les pollinisateurs ou encore l’avifaune. Les organismes du sol, bien que jouant un rôle primordial dans le fonctionnement des sols et les services écosystémiques associés (ex. recyclage de matière organique) ne sont que rarement étudiés sur les toitures potagères. Pour que la faune du sol (macrofaune, mésofaune et microfaune) soit davantage prise en compte dans les études portant sur l’agriculture urbaine, il est donc primordial de savoir mesurer leur biodiversité.

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Mesurer et améliorer la qualité de l’air et l’efficacité énergétique du bâtiment

La mesure est efficace quand elle fournit une vision globale des enjeux environnementaux. Dans le secteur du bâtiment, l’efficacité énergétique et la qualité de l’air font l’objet de mesures à prendre en compte pour améliorer la performance environnementale selon une approche systémique. C’est notamment l’objectif les campagnes d’instrumentation qui sont menées par VINCI Construction France pour développer et maitriser la qualité de l’air à toutes les étapes d’un projet de construction. Ce retour d’expérience a été illustré par Ludovic Marchini, expert du sujet de la qualité de l’air intérieur au sein du pôle performance durable.

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En phase d’exploitation du bâtiment, la mesure reste indispensable. En ce qui concerne les consommations énergétiques, un suivi est réalisés par les maîtres d’ouvrage pour réduire ces consommation. Suite au décret de rénovation tertiaire, les besoins de réduction de consommation et donc la mesure ont pris une importance accrue. En s’appuyant sur des exemples, Bruno Peuportier et Patrick Schalbart des MINES Paris PSL ont montré dans leur présentation comment améliorer la pertinence d’un diagnostic ou optimiser une stratégie de gestion à travers : la mesure des pertes thermiques (en autocontrôle ou à la réception), la garantie et la vérification des performances, mais aussi le calibrage de modèle. Les deux chercheurs ont ensuite expliqué que l’utilisation de mesures pour le développement de modèles est une piste supplémentaire, selon des approches d’intelligence artificielle ou d’identification de lois empiriques. En effet, le retour d’expérience sur des bâtiments réalisés pourrait réduire l’écart entre l’évaluation en conception et le résultat constaté en exploitation.

Lire la présentation de Patrick Schalbart et Bruno Peuportier

La mesure au service du développement de modèles est un point clé de la thèse de Rachna Bhoonah, doctorante aux MINES Paris Psl, dont l’objectif est d’intégrer la qualité de l’air intérieur à l’analyse du cycle de vie (ACV) des bâtiments. Les polluants émis dans l’air intérieur peuvent nuire à la santé des occupants qui y sont directement exposés. C’est pour cette raison qu’une prise en compte de la qualité de l’air dans l’ACV est importante, notamment pour dimensionner une ventilation optimale, en prenant en compte à la fois les dommages sur la santé liés à ces polluants et à la consommation énergétique. Afin de quantifier les impacts de la qualité de l’air sur la santé humaine, les mesures servent à développer des modèles, tels que des relations empiriques décrivant la dynamique d’émission des polluants ou leur toxicité. Des mesures de concentration de polluants émis par des matériaux dans des chambres de test sont aussi utilisées pour le calibrage de ces modèles.

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L’invité du Lab

La mesure permet de progresser là où l’incertitude est reine, par exemple dans le domaine du photovoltaïque et ses enjeux liés à l’autoconsommation. L’émergence de ce sujet présente des difficultés mises en évidence par Etienne Wurtz, directeur scientifique de l’Institut National de l’Énergie Solaire (INES) au CEA, dans un exposé qui a clôturé l’université. Un changement d’échelle est nécessaire dans le développement des travaux de recherche pour se tourner vers un couplage entre bâtiments, réseaux, mobilité et stockage. L’importance de la mesure a conduit son équipe à développer des travaux de métrologie tant sur le site expérimental de l’INES que sur des sites occupés prenant en compte conditions météorologiques et typologies d’usages des bâtiments.

Lire la présentation d’Etienne Wurtz

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